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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen Datenverarbeitungssysteme und insbesondere die Stromversorgung eines Datenverarbeitungssystems.
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BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Im Zuge der schnellen Entwicklung von Cloud-Datenverarbeitung ist das Speichern einer enorm großen Datenmenge in einem Datenzentrum mittlerweile gängige Praxis. Bei dem Datenzentrum handelt es sich um eine große konzentrierte Datenverarbeitungsvorrichtung, die unter hohem Kostenaufwand hergestellt wird und normalerweise eine Fülle von in einem Gestell angeordneten Computersystemen aufweist. Normalerweise versorgt eine Stromversorgungseinheit das Datenzentrum nicht nur mit Strom, sondern wandelt des Weiteren die Netzversorgungsspannung in eine von dem Datenzentrum benötigte Spannung um.
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1 veranschaulicht ein herkömmliches Datenzentrum 100. Das Datenzentrum 100 bietet Platz zum Beherbergen eines Datenverarbeitungssystems 102. Das Datenverarbeitungssystem 102 weist eine oder mehrere Computereinheiten 104 wie beispielsweise einen oder mehrere Server auf. Die eine oder mehreren Computereinheiten 104 sind elektrisch mit einer ersten Wechselstromversorgungseinheit (oder auch bekannt als AC-Versorgungseinheit) 116 und jeweils mit einer zweiten Wechselstromversorgungseinheit 120 elektrisch verbunden. Eine Notstromversorgungseinheit 112 (wie beispielsweise ein unterbrechungsfreies Stromversorgungs-System (UPS) oder eine Batterie) ist elektrisch mit der ersten AC-Versorgungseinheit 116 und der zweiten AC-Versorgungseinheit 120 verbunden. Die Notstromversorgungs-Einheit 120 ist elektrisch mit einem AC-Anschluss 108 verbunden. Der AC-Anschluss 108 bezieht Strom von einem Stromversorgungsnetz. In 1 entspricht die erste AC-Versorgungseinheit 116 im Wesentlichen der zweiten AC-Versorgungseinheit 120 (50%:50%) im Hinblick auf ihre Last (load); dementsprechend ist die Temperatur der ersten AC-Versorgungseinheit 116 annähernd gleich wie die Temperatur der zweiten AC-Versorgungseinheit 120. Die Nutzungsdauer einer jeden Komponente der Stromversorgungseinheiten ist im Wesentlichen gleich, dementsprechend ist auch die Lebensdauer der Stromversorgungseinheiten ähnlich. Die AC-Versorgungseinheiten 116, 120 wandeln Wechselspannung in eine Vielzahl von Gleichspannungen zur späteren Verwendung durch das System um. Normalerweise arbeiten die AC-Versorgungseinheiten 116, 120 zusammen mit einem Wechselrichter (nicht dargestellt). Der Wechselrichter besitzt jedoch den Nachteil, dass er eine Verringerung des Energienutzungsgrades der AC-Versorgungseinheiten 116, 120 verursacht. Um den vorstehend beschriebenen Nachteil zu beseitigen, weist ein herkömmlicher Stromversorgungsaufbau in 1 eine höhere Leistungskapazität der Notstromeinheit (backup power) 112 auf. Dementsprechend führt die verbreitete Anwendung eines Wechselrichters auf die AC-Versorgungseinheiten 116, 120 zu einem enorm Anstieg der Stromleistung der Notstromeinheit 112 mit dem Nachteil erhöhter Kosten und eines schlechteren Energienutzungsgrades.
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Das Dokument
DE 195 29 175 A1 beschreibt ein Schalt- und Stromversorgungssystem, das zwei oder mehr unterschiedliche Stromquellen mit unterschiedlichen Spannungspegeln verbinden, bzw. zuschalten kann und das selbst dann, wenn die Primärstromquelle einen niedrigen Strom liefert oder ausfällt, einen ununterbrochenen Strom liefern kann.
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Weiter beschreibt die
US 6,504,270 B1 einen unterbrechungsfreien Schaltregler. Im Normalbetrieb wandelt der Schaltregler eine Wechselspannung mittels eines Transformators in eine Gleichspannung. Wenn die Eingangswechselspannung unter einen vorgegebenen Wert fällt, wandelt der Schaltregler statt dessen eine von einer Gleichstromquelle gelieferte Spannung mittels des Transformators in die erwünschte Gleichspannung.
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Hinsichtlich eines unverzichtbaren Schutzes der Umwelt, gestiegener Stromerzeugungskosten und dem zunehmend steigenden Bedarf an elektrischem Strom wird der Energienutzungsgrad als wichtiger Faktor für die Planung und Umsetzung eines Datenzentrum-Managements erkannt. Dementsprechend müssen der Energienutzungsgrad von Datenzentren unbedingt verbessert und die Betriebskosten eines Stromversorgungssystems gesenkt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der eine Unterbrechung einer Versorgungsspannung erkannt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Stromversorgungssystem eines Datenverarbeitungssystems und ein das Datenverarbeitungssystem aufweisendes Datenzentrum bereit, um in Echtzeit einen effizienten Lastausgang zur Notstromversorgung, verringerte Einrichtungskosten und einen verbesserten Energienutzungsgrad bereitzustellen.
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Bei dem Stromversorgungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Datenverarbeitungssystem elektrisch mit einem AC-Anschluss verbunden und weist wenigstens eine Computereinheit auf. Das Stromversorgungssystem weist auf: wenigstens eine AC-Versorgungseinheit, die elektrisch mit der wenigstens einen Computereinheit und dem AC-Anschluss verbunden ist; wenigstens eine DC-Versorgungseinheit, die elektrisch mit der wenigstens einen Computereinheit verbunden ist; und eine Notstromversorgungeinheit, die elektrisch mit der wenigstens einen DC-Versorgungseinheit verbunden ist, wobei in Reaktion darauf, dass die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit keinen Strom bereitstellt, die wenigstens eine DC-Versorgungseileinheit die wenigstens eine Computereinheit mit Strom versorgt, wobei eine Unterbrechung der von der AC-Spannungsquelle bereitgestellten AC-Versorgung anhand einer Phasenverschiebung zwischen dem von der AC-Spannungsquelle bereitgestellten AC-Strom und der von der AC-Spannungsquelle bereitgestellten AC-Spannung erkannt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit in Reaktion darauf, dass die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit problemlos Strom bereitstellt, in einem Standby-Modus, so dass Komponenten der wenigstens einen AC-Versorgungseinheit in einem Standby-Modus im Wesentlichen keine Wirkleistung abgeben.
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Wenn in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Stromunterbrechung weder an der Eingangsseite noch an der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit auftritt, ist ein Ausgangsstrom (load Output) der DC-Versorgungseinheit null, wobei, wenn eine Stromunterbrechung an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit auftritt, die DC-Versorgungseinheit sofort einen Ausgangsstrom bereitstellt.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine Computereinheit ein Systemverwaltungsmodul auf, die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit weist einen AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller auf, und die DC-Versorgungseinheit weist einen DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller auf, wobei das Systemverwaltungsmodul über einen Datenübertragungs-Bus elektrisch mit dem AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller verbunden ist, um auf diese Weise die AC-Versorgungseinheit und/oder die DC-Versorgungseinheit so zu verwalten und zu steuern, dass die wenigstens eine Computereinheit mit Strom versorgt wird.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit ein erstes Schaltmodul auf, wobei die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit ein zweites Schaltmodul und ein DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermodul aufweist, wobei ein Ausgang des ersten Schaltmoduls elektrisch mit einem Eingang des zweiten Schaltmoduls verbunden ist, wobei ein Ausgang des zweiten Schaltmoduls elektrisch mit einem Eingang des DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermoduls verbunden ist, wobei, in Reaktion darauf, dass die wenigstens eine Versorgungseinheit keinen Strom bereitstellt, das erste Schaltmodul ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des zweiten Schaltmoduls sendet und dadurch das DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermodul zum Steuern der wenigstens einen DC-Versorgungseinheit so aktiviert wird, dass die wenigstens eine Computereinheit mit Strom versorgt wird.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das erste Schaltmodul ein erstes ODER-Gatter auf, und die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit weist des Weiteren ein Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul der AC-Versorgungseinheit sowie ein Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul der AC-Versorgungseinheit auf, wobei ein Netzausfall-Pin des Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmoduls der AC-Versorgungseinheit und ein Netzausfall-Pin des Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmoduls der AC-Versorgungseinheit elektrisch mit einem Eingang des ersten ODER-Gatters verbunden sind.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das zweite Schaltmodul ein zweites ODER-Gatter auf, wobei ein Ausgang des ersten ODER-Gatters und ein Ausgang des DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller elektrisch mit einem Eingang des zweiten ODER-Gatters verbunden sind, wobei ein Ausgang des zweiten ODER-Gatters elektrisch mit einem Eingang des DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermoduls verbunden ist.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erkennen das Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul der AC-Versorgungseinheit und das Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul der AC-Versorgungseinheit, ob eine Stromunterbrechung an der Eingangsseite bzw. der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit auftritt, wobei, wenn die Stromunterbrechung an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit auftritt, das erste ODER-Gatter ein Aktivierungssignal zum Aktivieren des zweiten ODER-Gatters ausgibt und ein Ausgang des zweiten ODER-Gatters das DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermodul zum Steuern der DC-Versorgungseinheit aktiviert, um die wenigstens eine Computereinheit mit Strom zu versorgen.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Datenzentrum ein Datenverarbeitungssystem und das Stromversorgungssystem auf, um das Datenverarbeitungssystem mit Strom zu versorgen.
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Die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf Merkmale, Vorteile oder ähnlich lautende Formulierungen bedeutet nicht, dass alle der Merkmale und Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden können, in einer beliebigen einzigen Ausführungsform der Erfindung enthalten sind oder sein sollten. Vielmehr sind die Formulierungen, die sich auf die Merkmale und Vorteile beziehen, dahingehend auszulegen, dass ein im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschriebenes bestimmtes Merkmal, ein Vorteil oder eine Eigenschaft in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Demgemäß können sich die Erörterung der Merkmale und Vorteile sowie ähnliche Formulierungen in dieser Beschreibung auf ein und dieselbe Ausführungsform beziehen, dies muss jedoch nicht notwendigerweise so sein.
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Des Weiteren können die beschriebenen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung auf jede beliebige geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass die Erfindung auch ohne ein oder mehrere der bestimmten Merkmale oder Vorteile einer bestimmten Ausführungsform umgesetzt werden kann. In anderen Fällen können zusätzliche Merkmale und Vorteile in bestimmten Ausführungsformen vorstellbar sein, die aber möglicherweise nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung vorhanden sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Um ein besseres Verständnis der Vorteile der Erfindung zu gewährleisten, wird eine ausführlichere Beschreibung der vorstehend kurz beschriebenen Erfindung in Bezug auf bestimmte Ausführungsformen bereitgestellt, die in den angehängten Zeichnungen veranschaulicht werden. Unter Berücksichtigung, dass diese Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen und dementsprechend nicht als ihren Schutzumfang einschränkend zu erachten sind, wird die Erfindung unter Verwendung der begleitenden Zeichnungen mit genauer und in mehr Einzelheiten beschrieben und erläutert.
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1 zeigt ein Stromversorgungssystem eines herkömmlichen Datenzentrums;
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2 ist ein Blockschaltbild eines Stromversorgungssystems eines Datenzentrums gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Ausführungsform von 2 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Der Verweis in dieser Beschreibung auf „eine Ausführungsform” („an embodiment, one embodiment”) oder eine ähnliche Formulierung bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, ein bestimmter Aufbau oder eine im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschriebene Eigenschaft in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Dementsprechend können sich die Formulierungen für „in einer Ausführungsform” („in an embodiment, in one embodiment”) in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, dies muss jedoch nicht der Fall sein.
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In 2 wird ein Blockschaltbild eines Stromversorgungssystems eines Datenverarbeitungssystems 202 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Datenverarbeitungssystem 202 weist eine oder mehrere Computereinheiten 204 auf. Das Stromversorgungssystem des Datenverarbeitungssystems 202 weist auf: wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216, die elektrisch mit der wenigstens einen Computereinheit 204 bzw. einem AC-Anschluss 208 verbunden ist; wenigstens eine Gleichstromversorgungseinheit (oder auch bekannt als DC-Versorgungseinheit 220), die elektrisch jeweils mit der wenigstens einen Computereinheit 204 verbunden ist; und eine Notstromversorgungeinheit 212, die elektrisch mit der wenigstens einen DC-Versorgungseinheit 220 verbunden ist. In der bevorzugen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versorgt in Reaktion darauf, dass die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereitstellt, die wenigstens eine AC-Versorgungeinheit 216 die wenigstens eine Computereinheit 204 mit Strom. In Reaktion darauf, dass die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 keinen Strom bereitstellt, versorgt die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 die wenigstens eine Computereinheit 204 mit Strom. Wenn die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 die wenigstens eine Computereinheit 204 mit Strom versorgt, befindet sich die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit in einem Standby-Modus, und sie liefert im Wesentlichen keine Wirkleistung. Nachstehend werden weitere Einzelheiten beschrieben.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der wenigstens einen Computereinheit 204 um beispielsweise eine Servereinheit, eine Datenprozessoreinheit, eine Datenaustauscheinheit, eine Router-Einheit, eine Netzwerkvorrichtungseinheit oder jede andere beliebige Computerkomponente/Einheit, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. An dieser Stelle sei beispielsweise auf die typischen Personal Computer oder Server wie System X, Blade Center oder den eServer von IBM verwiesen. Einzelheiten, die sich nicht auf die vorliegende Erfindung beziehen, werden aus der nachstehenden Beschreibung weggelassen.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die eine oder mehreren Computereinheiten 204 elektrisch jeweils mit der einen oder den mehreren AC-Versorgungseinheiten 216 verbunden, und die eine oder mehreren Computereinheiten 204 sind elektrisch jeweils mit der einen oder den mehreren DC-Versorgungseinheiten 220 verbunden. Die eine oder die mehreren AC-Versorgungseinheiten 216 sind elektrisch mit dem AC-Anschluss 208 verbunden. Der AC-Anschluss 208 empfängt Strom von beispielsweise einem Versorgungsnetz. Die eine oder mehreren DC-Versorgungseinheiten 220 sind elektrisch mit der Notstromversorgungeinheit 212 verbunden. Die Notstromversorgungeinheit 212 enthält ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem (UPS) oder eine Batterie, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. Die AC-Versorgungseinheit 216 wandelt gleichermaßen Wechselspannung in eine Vielzahl von Gleichspannungen um. Die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 wandelt Gleichspannung in eine Vielzahl von Gleichspannungen zur späteren Nutzung durch das System um.
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Die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 weist einen Standby-Modus auf. Wenn die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereitstellt und die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 weiterhin im Standby-Modus arbeitet, ist die abgegebene Wirkleistung null. Dementsprechend kann das in 2 dargestellte Stromversorgungssystem bei einem sehr niedrigen Stromverbrauch und mit einem einigermaßen zufriedenstellenden Energienutzungsgrad weiterbetrieben werden. Ist die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 zum Bereitstellen von Strom nicht in der Lage, kann die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 unverzüglich Strom bereitstellen und Notstromversorgung gewährleisten. Einzelheiten und Strukturen der wenigstens einen AC-Versorgungseinheit 216 und der wenigstens einen DC-Versorgungseinheit 220 werden nachstehend weiter beschrieben und erläutert.
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In 3 wird eine schematische Ansicht des Aufbaus der wenigstens einen Computereinheit 204, der wenigstens einen AC-Versorgungseinheit 216 und der wenigstens einen DC-Versorgungseinheit 220 in der Ausführungsform von 2 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Die wenigstens eine Computereinheit 204 weist ein Systemverwaltungsmodul 304 auf. Die wenigstens eine AC-Versorgungseinheit 216 weist einen AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller (oder auch bekannt als Mikroprozessor-Steuereinheit) 308 auf. Die wenigstens eine DC-Versorgungseinheit 220 weist einen DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 auf. Das Systemverwaltungsmodul 304 ist über einen Datenübertragungs-Bus elektrisch mit dem AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 und dem DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 verbunden.
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Bei dem Systemverwaltungsmodul 304 handelt es sich normalerweise um ein Mikrocontroller-Modul zum Überwachen des Systembetriebs. Das Systemverwaltungsmodul 304 weist einen Mikrocontroller und einen Speicher (nicht dargestellt) auf. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Systemverwaltungsmodul 304 um ein Integration Management Module (IMM), einen Embedded Controller (EC) oder eine Management Engine (ME) auf einer Steuerplatine der Computereinheit 204. Alternativ dazu ist das Systemverwaltungsmodul 304 in Form eines Computerprogramms zum Durchführen einer speziellen Funktion, oder als ein eigenständigen Verwaltungsmodul ausgeführt, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Bezüglich weiterer Einzelheiten des Systemverwaltungsmoduls 304 sei an dieser Stelle auf Renesas' H8S/2117 verwiesen.
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Die Firmware des Integration Management Module (IMM) entspricht den Standards der Intelligent Platform Management Interface (IPMI) zum Überwachen eines Systems. In der Tat stellt das IMM über das Einhalten des IPMI-2.0-Standards eine Systemverwaltungsfunktion und „Serial over LAN” (SOL) bereit, dient als eine universelle Managementschnittstelle, die Kombinationen zwischen Produkten unterstützt, Server-Überwachung, Alarm und Fernsteuerung gewährleistet sowie einen kompletten Management Support für ein Set Top System bietet. Die IPMI-Standards sind den Fachleuten gut bekannt, dementsprechend wird auf sie hierin nicht Bezug genommen. Für Referenzdaten über die IPMI-Standards wie beispielsweise IPMI 2.0 siehe http://www.intel.com/design/servers/ipmi/.
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In Bezug auf 3 kann mit einer Datenübertragung zwischen dem Systemverwaltungsmodul 304 (wie einem IMM), dem AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 und dem DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 die Hauptstromeinspeisung in das Systemverwaltungsmodul 304 der Computereinheit 204 auf die AC-Versorgungseinheit 216 und die Notstromversorgungversorgung auf die DC-Versorgungseinheit 220 eingestellt werden. Dementsprechend liefert die AC-Versorgungseinheit 216 Strom, wenn sie dazu problemlos in der Lage ist, wohingegen die DC-Versorgungseinheit 220 dann mit der Stromversorgung beginnt, wenn die AC-Versorgungseinheit 216 keinen Strom mehr bereitstellt.
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Wenn die AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereitstellt, gibt das Systemverwaltungsmodul 304 in der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen Befehl über den Datenübertragungs-Bus 306 aus, den AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 auf den Zustand „1” und die DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 auf den Zustand „0” zu setzen (um dadurch anzuzeigen, dass die AC-Versorgungseinheit 216 Strom bereitstellt). Wenn die AC-Versorgungseinheit 216 nur unzulänglich Strom bereitstellt, versetzt das Systemverwaltungsmodul 304 den AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 Ober den Datenübertragungs-Bus 306 in den Zustand „0” und den DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 in den Zustand „1” (um dadurch anzuzeigen, dass die DC-Versorgungseinheit 220 Strom bereitstellt). Nachdem die Firmware die Hauptstromversorgung und die Notstromversorgungversorgung konfiguriert hat, kann die Hardware des Stromversorgungssystems anschließende Operationen ausführen.
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Neben dem AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 weist die AC-Versorgungseinheit 216 des Weiteren ein Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 316 der AC-Versorgungseinheit, ein Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 312 der AC-Versorgungseinheit und ein erstes Schaltmodul 320 (unter anderem das erste ODER-Gatter, jedoch nicht beschränkt darauf) auf. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 316 der AC-Versorgungseinheit um einen Leistungsfaktorkorrektur-Controller (PFC, power factor correction), ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist.
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Wenn der Leistungsfaktorkorrektur-Controller als Beispiel herangezogen und angenommen wird, dass die Spannung der AC-Versorgungseinheit 216 eine Eingangsfrequenz von 60 Hz aufweist und der Leistungsfaktorkorrektur-Controller mindestens während der Dauer eines Viertels einer AC-Periode einen Stromausfall erkennt, stellt der Leistungsfaktorkorrektur-Controller fest, dass an dem Eingang der AC-Versorgungseinheit 216 eine Stromunterbrechung vorliegt; dementsprechend erkennt der Leistungsfaktorkorrektur-Controller ein AC-Fehlersignal, und das AC-Fehlersignal wird von einem AC-Ausfall-Pin 324 des Leistungsfaktorkorrektur-Controller gesendet. Im Allgemeinen korrigiert der Leistungsfaktorkorrektur-Controller eine Phasenverschiebung zwischen einer Spannung und einem Strom. Die Phasenverschiebungen resultieren aus den Auswirkungen von Induktivitäten/Kapazitäten. Der Leistungsfaktorkorrektur-Controller versucht, die Phasenverschiebung zwischen der Spannung und dem Strom zu beheben und anzupassen. Sobald eine AC-Unterbrechung auftritt, erkennt der Leistungsfaktorkorrektur-Controller dementsprechend die Unterbrechung des Sinusverlaufs der Spannung und des Stroms. Bezüglich weiterer Einzelheiten der AC-Versorgungseinheit 216 sei an dieser Stelle auf das Dokument UCD3020 von Texas Instruments verwiesen.
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In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 312 der AC-Versorgungseinheit um einen Pulsbreitenmodulations-(PWM-)Controller, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist.
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Der PWM-Controller weist normalerweise einen VSENSE-Pin und einen ISENSE-Pin auf. Sobald die Ausgangsspannung der AC-Versorgungseinheit 216 einen Schwellenwert unterschreitet, erzeugt der PWM-Controller ein Fehlersignal, das anschließend von einem DC-Ausfall-Pin 328 des PWM-Controller gesendet wird. Wenn der PWM-Controller als Beispiel herangezogen und angenommen wird, dass der DC-Ausgang auf weniger als 10% abfällt, kann festgestellt werden, dass eine Stromunterbrechung an der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit 216 aufgetreten ist. Bezüglich weiterer Einzelheiten zu dem Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 312 der AC-Versorgungseinheit sei an dieser Stelle auf Microchips DSPIC 30F verwiesen.
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Kurz gesagt, das Eingangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 316 der AC-Versorgungseinheit ermittelt, ob eine Stromunterbrechung an der Eingangsseite der AC-Versorgungseinheit 216 aufgetreten ist und sendet ein Stromunterbrechungssignal über den AC-Ausfall-Pin 324 an das erste ODER-Gatter 320. Das Ausgangsstromunterbrechung-Erkennungsmodul 312 der AC-Versorgungseinheit erkennt, ob eine Stromunterbrechung an der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit 216 aufgetreten ist und sendet ein Stromunterbrechungssignal über den DC-Ausfall-Pin 328 an das erste ODER-Gatter 320.
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Zusätzlich zu dem DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 weist die DC-Versorgungseinheit 220 des Weiteren ein zweites Schaltmodul 368 (unter anderem das zweite ODER-Gatter, jedoch nicht darauf beschränkt) und ein DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuerungsmodul 372 auf. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich dem DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermodul 372 um einen PWM-Controller, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Der PWM-Controller stellt sicher, dass von der DC-Versorgungseinheit 220 ein bestimmter DC-Ausgangswert oder null Volt ausgegeben werden, indem er beispielsweise ein Tastverhältnis ändert. So stellt der PWM-Controller beispielsweise das Tastverhältnis auf 0% ein, um sicherzustellen, dass der Ausgangstrom null sein wird. Bezüglich weiterer Einzelheiten des DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuermoduls 372 sei an dieser Stelle auf Microchips DSPIC 30F verwiesen.
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In Bezug auf 3 wird der Ausgang des AC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 308 auf logisch 1 und der Ausgang des DC-Versorgungseinheit-Mikrocontroller 364 auf logisch 0 eingestellt, wenn AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereitstellt. Sobald jedoch erkannt wird, dass eine Stromunterbrechung an einer Eingangsseite oder einer Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit 216 auftritt, wird ein Ausgangssignal (1) des ersten ODER-Gatters 320 zu einem der Eingangssignale des zweiten ODER-Gatters 368 aufgrund eines Aktivierungs-Pin 376 zur Leitungsführung und Verbindung der AC-Versorgungseinheit 216 und der DC-Versorgungseinheit 220. Da der Ausgang des DC-Versorgungseinheit-Mikrocontrollers 364 auf logisch 0 liegt, liegt der Ausgang des zweiten ODER-Gatters 368 auf logisch 1. Der Ausgang des zweiten ODER-Gatters liegt also auf logisch 1, sofern die Stromunterbrechung an der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der AC-Versorgungseinheit 216 auftritt.
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Mit einem Aktivierungs-Pin 380 der DC-Versorgungseinheit 220 aktiviert das Ausgangssignal (1) des zweiten ODER-Gatters 368 das DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuerungsmodul 372, so dass das DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuerungsmodul 372 die AC-Versorgungseinheit 216 so steuert, dass diese die Computereinheit 204 mit Gleichstrom versorgt (siehe 2), so dass damit die DC-Versorgungseinheit 216 Notstromversorgung bereitstellen kann.
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In einem weiteren Aspekt liegt der Ausgang des ersten ODER-Gatters 320 auf 0, wenn die Stromunterbrechung weder an der Eingangsspannung oder der Ausgangsspannung der AC-Versorgungseinheit 216 auftritt. Da der Ausgang des DC-Versorgungseinheit-Mikrocontrollers 364 auf 0 liegt, liegt der Ausgang des zweiten ODER-Gatters 368 auf 0; dementsprechend kann der Ausgang von dem Gleichstrom-Aktivierungs-Pin 380 den Zustand des DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuerungsmoduls 372 nicht ändern. Somit wird das Bereitstellen von Strom durch die DC-Versorgungseinheit 220 durch das Erkennen einer Stromunterbrechung, die an dem Eingang oder aber dem Ausgang der AC-Versorgungseinheit auftritt, oder durch das Aktivieren/Deaktivieren des Aktivierungs-Pins 376 in Reaktion auf die normale Stromversorgung von dem Eingang und dem Ausgang der AC-Versorgungseinheit 216 gesteuert.
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Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung und dem Aktivieren/Deaktivieren des DC-Aktivierungs-Pins 380 kann das DC-Versorgungseinheit-Ausgangssteuerungsmodul 372 steuern, ob ein Ausgangsstrom ausgegeben wird oder nicht. Stellt die AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereit, ist der Ausgangsstrom der DC-Versorgungseinheit 220 null, obgleich jede Komponente der DC-Versorgungseinheit 220 aktiv ist. Dementsprechend kann die DC-Versorgungseinheit 220, sobald die AC-Versorgungseinheit 216 nicht richtig funktioniert, unverzüglich einen Notversorgungs-Ausgangsstrom eines Stromversorgungssystems bereitstellen.
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Wenn die AC-Versorgungseinheit 216 problemlos Strom bereitstellt, arbeitet die DC-Versorgungseinheit 220 infolgedessen in dem Standby-Modus, und ihr Ausgangsstrom ist null. Wenn im Gegensatz dazu die AC-Versorgungseinheit 216 Strom nur unzureichend bereitstellt, kann die DC-Versorgungseinheit 220 unverzüglich einen Ausgangsstrom bereitstellen und dadurch nicht nur einen sofortigen und effektiven Notstromversorgungs-Ausgangstrom bereitstellen, sondern auch seinen Energienutzungsgrad enorm verbessern. Des Weiteren werden die Betriebskosten der AC-Versorgungseinheit 216 infolge ihrer weniger häufigen Verwendung und aufgrund des Einsatzes von Notversorgungsstrom mit geringer Stromleistungskapazität enorm verringert.
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Obgleich die mit 2 und 3 veranschaulichte Ausführungsform durch ein Stromversorgungssystem des Datenverarbeitungssystems 202 als Beispiel dargestellt wird, können die Fachleute ohne Weiteres noch weitere Szenarien und Umgebungen herleiten, darunter ein einziges Datenverarbeitungssystem und dementsprechend eine Vielzahl von Datenverarbeitungssystemen und Datenzentrum, ohne dass die vorliegende Erfindung darauf beschränkt ist. Das Datenzentrum ist in Form eines Gebäudes mit Platz zum Beherbergen einer großen Menge an Datenkomponenten vorhanden, sein Aufbau ist unter den Fachleuten gut bekannt und wird dementsprechend im Sinne der Kürze nicht weiter wiederholt.
