CN221747704U - 一种配电模组及具备该配电模组的服务器系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于半导体领域，尤其是涉及一种配电模组及具备该配电模组的服务器系统；本申请首先提供一种配电模组，包括主供电模块、以及通过所述主供电模块提供电能的负载模块和保护模块；所述主供电模块和所述负载模块之间包括交流接触器；所述保护模块包括信号输入端、信号屏蔽开关及控制单元；所述信号输入端用于接收控制信号，以根据所述控制信号控制所述交流接触器连通或者断开所述主供电模块和所述负载模块的电连接；其中，所述信号屏蔽开关连接于所述信号输入端和所述控制单元之间，所述信号屏蔽开关包括第一状态和第二状态；在所述第一状态下，所述信号输入端和所述控制单元通路；在所述第二状态下，所述信号输入端掉电以屏蔽所述控制信号。

Description

一种配电模组及具备该配电模组的服务器系统

技术领域

本申请属于半导体领域，尤其是涉及一种配电模组及具备该配电模组的服务器系统。

背景技术

半导体设备通常处于24小时工作，服务器作为网络的一个节点，需要高稳定性、高性能、高安全性的工作，由此，用于服务器供电的配电模组则尤为重要。

现有技术中，厂务配电模组通常采用内嵌于墙体的电柜，服务器需从房顶航插取电，厂务配电模组提供的供电接口数量有限且距离较远，这种类型的配电模组容易受到空间限制，维护和更换相对困难，影响生产制造的效率。

另者，配电模组通常设置有保护模块，保护模块中的保护信号输入端通常与急停保护电路中的控制器、继电器或断路器等组件相连。当保护信号输入端输入控制信号时，控制器可迅速断连电源和负载的电连接，以便在发生紧急情况时切断整个配电供应，避免人员和设备损失。但是随着制程过程中半导体设备的增加或者定期更新和维护等，机房服务器的配电模组也需要增减或维护控制装置，此时服务器即需要断电停运，影响工业生产进程。

由此，如何提高一种紧凑化并兼顾维护便捷性和可靠性的配电模组，确保半导体设备和服务器的稳定运行，是本申请亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种配电模组及具备该配电模组的服务器系统，配电模组可以将输入电源分配给不同的服务器或设备，以实现服务器的电能供应和平稳运行，同时，该配电模组可解决在需要增添或者减少保护信号输入端时，需要服务器断电而耽误进程的技术问题。

本申请首先提供一种配电模组，包括主供电模块、以及通过主供电模块提供电能的负载模块和保护模块；主供电模块和负载模块之间包括交流接触器；保护模块包括信号输入端、信号屏蔽开关及控制单元；信号输入端用于接收控制信号，以根据控制信号控制交流接触器连通或者断开主供电模块和负载模块的电连接；其中，信号屏蔽开关连接于信号输入端和控制单元之间，信号屏蔽开关包括第一状态和第二状态；在第一状态下，信号输入端和控制单元通路；在第二状态下，信号输入端掉电以屏蔽控制信号。

在本申请进一步的方案中，交流接触器包括主线开关和主线线圈，主线开关设置于主供电模块和负载模块之间；控制单元包括：开关电源，和主供电模块电连接；继电器组，和开关电源、主线线圈以及信号输入端形成一保护回路，当信号输入端接收到控制信号时，继电器组使得主线线圈掉电，以使得主线开关断开主供电模块和负载模块的电连接。

在本申请进一步的方案中，继电器组包括：第一继电器，包括第一线圈和第一开关；第二继电器，包括第二线圈和第二开关，第一线圈和第二线圈连接在开关电源的输出端且并联；第三继电器，包括第三线圈和第三开关，第三线圈连接在开关电源的输出端且保持常闭；第一开关、第二开关以及第三开关均串联于保护回路中；当信号输入端接收到控制信号时，第一线圈和第二线圈的至少一者掉电，使得保护回路中的主线线圈掉电。

在本申请进一步的方案中，信号屏蔽开关和信号输入端并联连接；第一状态为常开状态，此时信号输入端和控制单元通路；第二状态为闭合状态，此时信号输入端掉电以屏蔽控制信号。

在本申请进一步的方案中，信号屏蔽开关为自动复位开关。

在本申请进一步的方案中，保护模块还包括散热器，散热器和开关电源电连接。

在本申请进一步的方案中，主供电模块包括进电连接器、浪涌保护器、主线断路器、熔断器及指示灯；主线断路器包括第一断路开关，第一断路开关连接在进电连接器和交流接触器之间；熔断器连接于第一断路开关和指示灯之间。

在本申请进一步的方案中，配电模组还包括监测显示器，监测显示器通过感应线圈连接在浪涌保护器和主线断路器之间，以显示和监测主供电模块的电力参数；其中，主线断路器还包括励磁脱扣器，励磁脱扣器连接于负载模块和监测显示器，并和第一断路开关形成并联回路。

在本申请进一步的方案中，负载模块包括：多个负载接入连接器，用于接入外部负载设备；支流断路器，分别对应连接负载接入连接器，以控制每个负载接入连接器的通断。

最终，本申请还提供一种服务器系统，服务器系统包括多个服务器，多个服务器通过如上述的配电系统供电。

综上，本申请提供一种配电模组，该配电模组包括主供电模块、以及通过主供电模块提供电能的负载模块和保护模块；主供电模块和负载模块之间包括交流接触器；保护模块包括信号输入端及控制单元；信号输入端用于接收控制信号，以根据控制信号控制交流接触器连通或者断开主供电模块和负载模块的电连接；从而实现迅速断开主供电模块的电路，该功能的实现可以迅速阻止负载电能的供应，确保设备和人员的安全。提高可靠性减少潜在损失的风险。

其中，保护模块还包括信号屏蔽开关，信号屏蔽开关连接于信号输入端和控制单元之间，信号屏蔽开关包括第一状态和第二状态；在第一状态下信号输入端和控制单元通路；在第二状态下信号输入端掉电以屏蔽控制信号，当需要增减或维护控制装置时，将信号屏蔽开关从第一状态切换至第二状态，此时信号输入端掉电，即屏蔽保护模块的控制信号；无需将主供电模块断电，维护人员可以在不中断电力供应的情况下进行控制装置的增减或维护工作，避免因断电而导致的服务器或其他设备的停机时间，提高生产连续性和效率。

本发明实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以说明。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的配电模组在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的配电模组在第二视角下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例所提供的配电模组中配电系统的连接框图；

图4为本实用新型实施例所提供的配电系统中一种保护模块的电路图；及

图5为本实用新型实施例所提供的配电系统的电路图。

附图标记如下：

200、配电模组；

101、壳体；

100、配电系统；

10、主供电模块；11、电连接器；12、浪涌保护器；13、主线断路器；14、熔断器；15、指示灯；13a、第一短路开关；13b、励磁脱扣器；

20、负载模块；21、负载接入连接器；22、支流断路器；

30、保护模块；

31、信号输入端；32、信号屏蔽开关；33、控制单元；

331、开关电源；332、继电器组；3321、第一继电器；3321a、第一开关；3321b、第一线圈；3322、第二继电器；3322a、第二开关；3322b、第二线圈；3323、第三继电器；3323a、第三开关；3323b、第三线圈；

40、交流接触器；40a、主线开关；40b、主线线圈；

50、监测显示器。

具体实施方式

在本申请中如出现限定有“第一”、“第二”仅用于描述目的的特征，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该被限定的特征。如出现“多个”的描述，一般含义是至少包括两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，如出现术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

请参阅图1至图3，图1为本实用新型实施例所提供的配电模组200在第一视角下的结构示意图，图2为本实用新型实施例所提供的配电模组200在第二视角下的结构示意图；图3为本实用新型实施例所提供的配电模组200中配电系统100的连接框图。

本实用新型实施例首先提供一种配电模组200，应用于服务器的供电，服务器指代的是半导体设备的计算机硬件设备。

配电模组200为图1和图2所示的机箱模组，包括结构部分的壳体101以及壳体101内硬件部分的配电系统100；首先需要说明的是，该配电模组200为紧凑化的小型模组，能够和服务器电柜集成设计，配电系统100的部分元器件外置于壳体101以便于操作，配电系统100可单独控制对应服务器的供电，在维护或者更换时直接更换配电模组200，具备低成本及便捷性。

如图3，配电系统100包括主供电模块10、负载模块20。主供电模块10用于从外部电源获取电能，并对其进行转换，以满足系统中负载模块20的电能需求；示例性的如：半导体厂务所使用的供电系统为三相208V，通过主供电模块10将其转换为服务器所需的为单相220V供电。

进一步配电系统100还包括保护模块30，负载模块20和保护模块30均通过主供电模块10提供电能，负载模块20用于将电能分配给对应的服务器，以便对相应的服务器进行独立供电和控制。

在本实用新型的一总发明构思中，配电系统100还包括交流接触器40，交流接触器40连接于主供电模块10和负载模块20之间，交流接触器40能够连通或者断开主供电模块10和负载模块20的电连接。即，交流接触器40为一种可控开关，通过控制其开关状态，被用来控制主供电模块10和负载模块20之间的电连接，以实现对负载模块20的电力供应的快速截断和上电连通。

进一步，保护模块30包括信号输入端31、信号屏蔽开关32及控制单元33；信号输入端31和外部的控制装置连接，控制装置可产生控制信号，控制信号为控制装置所输入的信号，如，控制装置可以为安装在服务器机房的急停按钮、光栅传感器、安全门等，当按下急停按钮，或者人员、物体进入危险区域，此时控制装置即发出控制信号，信号输入端31予以接收。

在本实用新型实施例中，控制单元33和信号输入端31连接，并通过信号输入端31所接收的控制信号，控制交流接触器40进行开闭。

控制单元33可以是逻辑电路或者控制器，控制信号可以是电信号也可以是数字信号。

更进一步，信号屏蔽开关32连接于信号输入端31和控制单元33之间，信号屏蔽开关32包括第一状态和第二状态；在第一状态下，信号输入端31和控制单元33通路；在第二状态下，将信号输入端31掉电以屏蔽控制信号。

信号屏蔽开关32的第一状态，可以是处于常闭状态或者常开状态，第二状态和第一状态相反；具体根据信号屏蔽开关32和信号输入端31的连接关系适应性配置，示例性的如，当信号屏蔽开关32直接串联在信号输入端31和控制单元33之间时，第一状态即为信号屏蔽开关32的常闭状态。

在本申请可选的方案中，信号屏蔽开关32可以为电子开关，如晶体管或者继电器等。也可以是机械式的屏蔽开关，如自动插拔机构等。作为本实用新型的一种优选方案，信号屏蔽开关32为自动复位开关的机械开关，当信号屏蔽开关32在触发条件下从第一状态切换至第二状态后，如按下该开关，会触发信号输入端断路。一旦触发条件解除，例如松开信号屏蔽开关32，信号屏蔽开关32会自动恢复到初始的第一状态，使主供电模块10和负载模块20正常通路，从而消除操作人员手动复位的流程，且增加容错性，避免操作人员忘记复位信号屏蔽开关32，导致正常运行过程中保护模块30的急停功能失效。

基于该总发明构思，在主供电模块10正常供电于负载模块20的情况下，信号屏蔽开关32此时常态保持为第一状态，即信号输入端31和控制单元33正常通路，保护模块30的急停功能维持正常，此时控制信号可以从信号输入端31至控制单元33，继而触发交流接触器40断开主供电模块10和负载模块20的电连接。而当需要增减或维护控制装置时，工作人员可将信号屏蔽开关32从第一状态切换至第二状态，此时信号输入端31掉电，即屏蔽保护模块30的控制信号；无需将主供电模块10断电，维护人员可以在不中断电力供应的情况下进行控制装置的增减或维护工作，避免因断电而导致的服务器或其他设备的停机时间，提高生产连续性和效率。

以下提供一个具体的实施例：

图4为本实用新型实施例所提供的配电系统100中一种保护模块30的电路图。

在该实施例中，控制单元33采用逻辑电路，包括开关电源331及继电器组332；

开关电源331连接在主供电模块10上，用于将主供电模块10的电流转换，如将主供电模块10的交流电转换为稳定的24V或者12V直流电源。通过将交流电转换为稳定的直流电源，可以确保元器件满足额定工作电压，以在正确的电压和极性进行工作，避免因电源不匹配而导致的损坏或性能问题

进一步地，开关电源331、继电器组332、交流接触器40以及信号输入端31形成一保护回路；具体地，继电器组332和交流接触器40均为电磁开关，包括控制部分的线圈机构和执行部分的开关机构，如图示，交流接触器40包括主线开关40a和主线线圈40b，主线开关40a设置于主供电模块10和负载模块20之间，而主线线圈40b和继电器组332和开关电源331、以及信号输入端31构成保护回路，

可理解，在主供电模块10正常供电的状态下，开关电源331上电将主供电模块10的交流电转换为稳定直流电压，继电器组332使得保护回路通路，此时回路上的主线线圈40b保持上电，也即主线开关40a保持常闭；而当信号输入端31接收到控制信号时，此时继电器组332响应，使得整个保护回路断路，即断开主线线圈40b的供电，主线线圈40b立即掉电，从而导致主线开关40a从常闭变为常开，以截断主供电模块10和负载模块20的电连接，实现电路保护和灵活控制。

继电器组332可以包括单个或者多个继电器；在一种优选方案中，继电器组332包括：第一继电器3321和第二继电器3322以及第三继电器3323；第一继电器3321包括第一开关3321a和第一线圈3321b，第二继电器3322包括第二开关3322a和第二线圈3322b，第三继电器3323包括第三开关3323a和第三线圈3323b。

具体地，其中第一线圈3321b和第二线圈3322b连接在开关电源的输出端，且第一线圈3321b和第二线圈3322b并联设置；第三线圈3323b连接在开关电源331的输出端且保持常闭；第一开关3321a、第二开关3322a以及第三开关3323a均串联于保护回路中。

可理解，在主供电模块10正常供电的状态下，第一线圈3321b和第二线圈3322b以及第三线圈3323b均正常上电，此时第一开关3321a、第二开关3322a以及第三开关3323a均闭合，主线线圈40b正常上电，主线开关40a属于常闭状态，即主供电模块10和负载模块20连接。

在接收到控制信号时，并联的第一线圈3321b和第二线圈3322b的至少一者立马掉电(如第一线圈3321b和第二线圈3322b可同时掉电或者异步掉电)，此时对应的第一开关3321a、第二开关3322a的至少一者快速断开，继而使得保护回路断电，位于保护电路中的主线线圈40b即掉电，导致主线开关40a断开主供电模块10和负载模块20的电连接。

可理解，第一线圈3321b和第二线圈3322b可以起到冗余保护，在接收到控制信号时，第一线圈3321b和第二线圈3322b的其中一者如果失效没有工作，另一者可断开执行保护电路断电，提高可靠性。

继续参阅图4，在一种优选方式中，信号屏蔽开关32和信号输入端31并联连接；第一状态为常开状态，此时信号输入端31和控制单元33通路；第二状态为闭合状态，此时信号输入端31掉电以屏蔽控制信号。

可理解，信号屏蔽开关32和信号输入端31并联连接，实际上构成了一个屏蔽电路，能够实现两种状态切换：

第一状态(常开状态)：当信号屏蔽开关32处于打开状态时，此时信号屏蔽开关32即相当于断路，信号输入端31与控制单元33通路，即控制信号可以正常传输到控制单元33，从而实现对继电器组332的控制。

第二状态(闭合状态)：当信号屏蔽开关32关闭时，即信号输入端31相对被断路失去电源供应，从而屏蔽了控制信号的传输，控制单元33无法通过信号输入端31接收到控制信号。

信号屏蔽开关32的设置能够实现对控制信号的屏蔽和通路的切换，使得在需要时能够有效地控制控制信号的传输与屏蔽。

在本申请进一步的方案中，保护模块30还包括散热器34，散热器34和开关电源331电连接。因负载模块20所连接服务器需24小时长期稳定工作，因此在配电模组200中增加散热器34，散热器34可快速将配电模组200内部产生热量排出壳体101，保证控制配电模组200不会使用在过热环境，进而能够让配电模组200长期稳定使用。

请参阅图5，图5为本实用新型实施例所提供的配电系统100的电路图。

在本申请进一步的方案中，主供电模块10包括进电连接器11、浪涌保护器12、主线断路器13、熔断器14及指示灯15；

具体地，进电连接器11为重载连接器，用于连接大电流负载设备，具有更高的额定电流和承载能力。相比于普通连接器，它能够更好地适应高功率负载的需求，保证电流传输的稳定性和可靠性；浪涌保护器12直接连接在进电连接器11的总进电端口处，能够避免电网中突然产生尖峰电流或电压对正在运行的服务器造成损害；

具体地，主线断路器13包括第一断路开关13a，第一断路开关13a连接在进电连接器11和交流接触器40之间；熔断器14连接于第一断路开关13a和指示灯15之间。

同时，配电控制箱在主线断路器13与交流接触器40间主线断路器13追加一个与同额定电流规格的熔断器14，当负载模块20的后端断路时，主线断路器13先过载保护，如果主线断路器13失效，熔断器14立即将切断电源供应，起到双重保护作用，提高该配电系统100的运行可靠性。

更进一步地，配电系统100还包括监测显示器50，监测显示器50通过感应线圈连接在浪涌保护器12和主线断路器13之间，监测显示器50能够实时监测主供电模块的电压、电流、功率等关键电力参数，帮助用户及时了解供电状态和电力负载情况，为系统运行提供参考依据。同时及时检测电力故障，如过载、短路、欠压等异常情况，便于用户进行故障分析和排查等。

主线断路器13还包括励磁脱扣器13b，励磁脱扣器13b连接于负载模块20和监测显示器50，并和第一断路开关13a形成并联回路。同时，第一开关3321a、第二开关3322a以及第三开关3323a和励磁脱扣器13b串联，以确保在主供电模块10和负载模块20断开时，监测显示器50也会立即断电黑屏。

继续参阅图5，其负载模块20包括：多个负载接入连接器21，用于接入外部负载设备；支流断路器22，分别对应连接负载接入连接器21，以控制每个负载接入连接器21的通断。

该负载模块20后端增加的支流断路器22可以分别保护各路输出。当任意一路出现过流或过热故障时，对应的支流断路器22可立即切断电源，防止出现用电危险，同时也防止了大面积用电设备跳电。除此之外，在配电控制箱的前端设计的第一断路开关13a和熔断器14，当后端的支流断路器22未起到作用时或者机箱内部发生线路故障时，第一断路开关13a和熔断器14也可实现能够快速切断电源，仍然能起到过流、过热保护作用。

本领域技术人员应当理解，如果将本发明实施例所提供的一种配电模组200，将其涉及到的全部或部分子模块通过稠合、简单变化、互相变换等方式进行组合、替换，如各组件摆放移动位置；或者将其所构成的产品一体设置；凡组合后的组件可以组成具有特定功能的设备/装置/系统，用这样的设备/装置/系统代替本发明相应组件同样落在本发明的保护范围内。

本申请的另一方面还提供了一种服务器系统(图未示出)，服务器系统包括多个服务器，多个服务器通过如上述的配电模组200供电。显然地，该服务器系统具有上述配电模组200所带来的全部优点。例如，由于该配电模组200具备紧凑、可靠、维护便捷无需断电的功能，因而能够支持该服务器系统同样可稳定、持续的运行，当然，该服务器系统还具备有上述配电模组200带来的其它优点，在此不做一一重复说明。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种配电模组，其特征在于，包括主供电模块、以及通过所述主供电模块提供电能的负载模块和保护模块；

所述主供电模块和所述负载模块之间包括交流接触器；

所述保护模块包括信号输入端、信号屏蔽开关及控制单元；所述信号输入端用于接收控制信号，以根据所述控制信号控制所述交流接触器连通或者断开所述主供电模块和所述负载模块的电连接；

其中，所述信号屏蔽开关连接于所述信号输入端和所述控制单元之间，所述信号屏蔽开关包括第一状态和第二状态；

在所述第一状态下，所述信号输入端和所述控制单元通路；

在所述第二状态下，所述信号输入端掉电以屏蔽所述控制信号。

2.根据权利要求1所述的配电模组，其特征在于，

所述交流接触器包括主线开关和主线线圈，所述主线开关设置于所述主供电模块和所述负载模块之间；

所述控制单元包括：

开关电源，和所述主供电模块电连接；

继电器组，和所述开关电源、所述主线线圈以及所述信号输入端形成一保护回路，当所述信号输入端接收到控制信号时，所述继电器组使得所述主线线圈掉电，以使得所述主线开关断开所述主供电模块和所述负载模块的电连接。

3.根据权利要求2所述的配电模组，其特征在于，所述继电器组包括：

第一继电器，包括第一线圈和第一开关；

第二继电器，包括第二线圈和第二开关；

第三继电器，包括第三线圈和第三开关；

所述第一线圈和第二线圈及所述第三线圈均连接在所述开关电源的输出端，且所述第一线圈和第二线圈并联设置；所述第一开关、第二开关以及所述第三开关均串联于所述保护回路中；当所述信号输入端接收到控制信号时，所述第一线圈和第二线圈的至少一者掉电，使得所述保护回路中的所述主线线圈掉电。

4.根据权利要求2所述的配电模组，其特征在于，所述信号屏蔽开关和所述信号输入端并联连接；

所述第一状态为常开状态，此时所述信号输入端和所述控制单元通路；

所述第二状态为闭合状态，此时所述信号输入端掉电以屏蔽所述控制信号。

5.根据权利要求2所述的配电模组，其特征在于，所述信号屏蔽开关为自动复位开关。

6.根据权利要求2所述的配电模组，其特征在于，所述保护模块还包括散热器，所述散热器和所述开关电源电连接。

7.根据权利要求2所述的配电模组，其特征在于，

所述主供电模块包括进电连接器、浪涌保护器、主线断路器、熔断器及指示灯；

所述主线断路器包括第一断路开关，所述第一断路开关连接在所述进电连接器和所述交流接触器之间；

所述熔断器连接于所述第一断路开关和所述指示灯之间。

8.根据权利要求7所述的配电模组，其特征在于，

配电模组还包括监测显示器，所述监测显示器通过感应线圈连接在浪涌保护器和主线断路器之间，以显示和监测所述主供电模块的电力参数；

其中，所述主线断路器还包括励磁脱扣器，所述励磁脱扣器连接于所述负载模块和所述监测显示器，并和所述第一断路开关形成并联回路。

9.根据权利要求1至8任一项所述的配电模组，其特征在于，所述负载模块包括：

多个负载接入连接器，用于接入外部负载设备；

支流断路器，分别对应连接所述负载接入连接器，以控制每个所述负载接入连接器的通断。

10.一种服务器系统，其特征在于，所述服务器系统包括多个服务器，所述多个服务器通过如权利要求1至9任一项所述的配电模组供电。