KR20160048877A

KR20160048877A - 랙에 장착가능한 모듈식 dc 전력 유닛을 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20160048877A
Application number: KR1020167007842A
Authority: KR
Inventors: 에릭 윌콕스; 밥 키플리; 매튜 쉬나이더
Original assignee: 라이버트코포레이숀
Priority date: 2013-09-06
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-05-04
Also published as: HK1221292A1; NZ717801A; US10521001B2; RU2661675C2; AU2014315269A1; SG11201601223YA; EP3042260A1; KR102092103B1; AU2014315269B2; CN104426387A; PH12016500313A1; CA2922294A1; EP3042260B1; MY173462A; CN104426387B; RU2016107437A3; JP6340080B2; CA2922294C; PH12016500313B1; WO2015035004A1

Abstract

본 발명은 기기 랙의 복수의 컴포넌트 위치중 적어도 하나에 장착할 수 있도록 하는 폼 팩터를 가진 모듈식 DC 전력 유닛에 관한 것이다. 모듈식 DC 전력 유닛은 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공한다. 이러한 모듈식 DC 전력 유닛은 복수의 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯을 형성하는 새시를 가질 수 있다. 외부 AC 전력원으로부터 AC 전력을 받기 위해 AC 입력 모듈이 사용될 수 있다. 새시의 슬롯중 하나에 삽입되고 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 각각 가진 복수의 독립, 모듈식 DC 전원이 새시에 장착될 수 있다. 제어기가 DC 전원과 통신하고 새시에 수용될 수 있다. 새시에 수용된 DC 버스가 DC 전원과 통신하고 DC 출력 전력을 DC 전원으로부터 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 공급한다.

Description

랙에 장착가능한 모듈식 DC 전력 유닛을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR RACK MOUNTABLE MODULAR DC POWER UNIT}

본 발명은 데이터 센터 및 다른 전기 컴포넌트에 급전하기 위한 전력 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로, 기기 랙(rack)에 장착된 다른 기기 컴포넌트에 급전하도록, 기기 랙 내의 적어도 하나의 DC 버스에 DC 전력을 제공하기 위한 랙에 장착가능 모듈식 전력 유닛에 관한 것이다.

여기에서는 단지 본 발명에 관련된 배경 정보를 제공하고 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

규격 기기 랙을 사용하는 데이터 센터는 자주, 각각의 서버가 끌어당길 전력량에 영향을 주는 상이한 기능부로 배열되어 구성될 수 있는 기기, 예를 들어, 파일 서버를 가질 것이다. 그래서, 많은 경우에, 이러한 컴포넌트는 필요할 수 있는 것보다 훨씬 더 많은 전력을 공급할 수 있는 전원을 가질 것이다. 예를 들어, 3개의 랙 장착가능한 서버 각각에 1000 와트의 전원이 공급될 수 있지만, 하나는 300 와트만을 소비하도록 장비를 갖추고(예를 들어, 그래픽 카드, 메모리 카드등), 제2 서버는 500 와트만을 소비하도록 구성될 수 있고, 제3 서버는 900와트만을 소비하도록 구성될 수 있다. 이것들이 랙에 장착되는 유일한 컴포넌트이라면, 랙에 상당한 양의 과도 전력 용량이 제공되었다고 결론지을 수 있다. 이것은 또한 전력 "과공급(overprovisioning)"으로 알려져 있고, 데이터 센터에서 매우 빈번하게 일어난다. 과공급은 설비의 운영자에게 비용이 추가되는 것을 나타낸다. 또한, 과도 전력 용량에 의해, 오직 특정 양의 전력이 필요하고 아마도, "헤드룸"으로서 소량의 추가 전력이 랙의 컴포넌트에 공급되는 경우에 필요했던 것과 비교하여 랙에 제공될 필요가 있는 냉각 용량의 정도가 보다 더 커질 수 있다. 또한, 하나의 랙 장착 컴포넌트 내측에 존재하는 강력한 전원은 인접하여 장착된 기기와 관련하여 EMI 문제를 유발할 수 있다. 이러한 문제는 이러한 전원 모두 랙의 하나 이상의 특정 위치 또는 에어리어에 위치될 수도 있는 경우에 배제될 수 있다. 그러나, 자체 전원을 각각 포함하는 현재의 랙 장착 데이터 센터 기기에 대해서는 배제되는 것이 불가능하다.

또한, 기기 구성 변화가 컴포넌트에 의해 끌어당겨지는 전력에 영향을 주는 하나 이상의 기존 랙 장착 컴포넌트에 만들어질 필요가 있을때, 이것은 다소 데이터 센터 작업자에게 불편할 수 있다. 예를 들어, 서버를 위한 주어진 컴포넌트에 구성 변화가 있어서 그 전력 필요량을 변경하는 컴포넌트에 하나 이상의 카드를 추가하는 경우가 있을 수 있다. 그다음, 증가된 전력 필요량은 (전원이 추가 전력 드로우를 처리하기에 충분한 용량을 갖지 않는다고 할 때) 필요한 추가 전력을 수용하기 위해 서버 내의 전원을 변경할 필요가 있을 수 있다. 주어진 랙에서 다양한 다른 랙에 장착된 컴퓨팅, 저장, 네트워킹등의 컴포넌트에 직접 급전하는 독립, 주문형 구성가능한 전원을 근본적으로 제공하는 랙 시스템은 랙의 새로운 기기 구성에 의해 필요한 전력량만을 사용자가 효율적으로 사용할 수 있도록 하면서, 각각의 랙의 기기 구성 변화를 상당히 단순화한다.

결국, 각각 자체 전원을 갖는 개별적인 랙에 장착가능한 컴포넌트를 수용하는 기기 랙에서, 상당한 정도의 소비 전력이 각각의 랙에 존재할 수 있다. 그래서, 예를 들어, 3개의 랙에 장착된 서버가 1000 와트 전원을 각각 구비하고 각각이 500 와트만을 끌어당기도록 구성되어 있는 경우에, 전체 1.5kw가 사용되지 않는다(즉, "스트랜드(stranded)" 전력 용량). 이것은 필요한 것 보다 상당히 많은 여분의 전력 용량이 될 수 있다. 이러한 상황이 큰 데이터 센터에서 큰 복수의 랙, 예를 들어, 다스 또는 수백의 랙에서 일어나는 경우에, 집단 스트랜드 전력 용량은 데이터 센터 운영자에게 추가되는 비용이 상당할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

하나의 특징에서, 본 발명은 기기 랙의 복수의 컴포넌트 위치중 적어도 하나에 장착할 수 있도록 하는 폼 팩터를 가진 모듈식 전력 유닛에 관한 것이다. 모듈식 전력 유닛은 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공한다. 이러한 모듈식 전력 유닛은 복수의 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯을 형성하는 새시를 가질 수 있다. 외부 AC 전력원으로부터 AC 전력을 받기 위해 AC 입력 모듈이 사용될 수 있다. 새시의 슬롯중 하나에 삽입되고 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 각각 가진 복수의 독립, 모듈식 DC 전원이 새시에 장착될 수 있다. 제어기가 DC 전원과 통신하고 새시에 수용될 수 있다. 새시에 수용된 DC 버스가 DC 전원과 통신하고 DC 출력 전력을 DC 전원으로부터 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 공급한다.

다른 특징에서, 본 발명은 본 발명은 기기 랙의 복수의 컴포넌트 위치중 하나 이상에 장착할 수 있도록 하는 폼 팩터를 갖는 모듈식 전력 유닛에 관한 것이다. 이러한 모듈식 전력 유닛은 기기 랙의 컴포넌트 위치의 다른 위치에 장착된 하나 이상의 기기 컴포넌트에 직류(DC) 전력을 공급하는 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공한다. 이러한 모듈식 전력 유닛은 복수의 독립 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 병렬 배치된 슬롯을 형성하는 새시를 포함할 수 있다. 외부 AC 전원으로부터 AC 전력을 받기 위해 새시에 교류(AC) 모듈이 배치될 수 있다. 새시의 슬롯중 어느 하나에 삽입되고 장착할 수 있는 공통 폼 팩터를 갖는 복수의 독립, 모듈식 DC 전원이 포함될 수 있다. 이러한 모듈식 DC 전원은 적어도 하나의 정류기 모듈을 포함할 수 있다. 제어기가 복수의 DC 전원과 통신할 수 있고 새시의 하나의 슬롯에 수용될 수 있다. 새시에 수용되고 DC 전원과 통신하는 DC 버스는 DC 전원으로부터 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 DC 출력 전력을 공급할 수 있다.

또 다른 특징에서, 본 발명은 복수의 컴포넌트 위치를 안에 갖는 기기 랙의 직류(DC) 버스에 DC 전력을 제공하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 기기 랙은 기기 랙의 컴포넌트 위치중 하나에 장착된 하나 이상의 기기 컴포넌트를 수용하도록 설계되고, 기기 랙의 DC 버스에 제공된 DC 전력을 사용하여 하나 이상의 기기 컴포넌트에 급전하도록 설계되어 있다. 이러한 방법은 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공하도록 적어도 하나의 컴포넌트 위치에 삽입될 수 있도록 하는 폼 팩터를 갖는 모듈식 DC 전력 유닛을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 기기 랙의 DC 버스에 적용되는 DC 전력을 발생시키기 위해 모듈식 DC 전력 유닛의 새시의 복수의 슬롯에 장착되는 복수의 DC 모듈식 전원이 사용될 수 있다. 또한 DC 전원과 통신하고 제어하기 위해 새시의 슬롯중 하나에 장착되도록 구성되는 제어기가 사용될 수 있다. 모듈식 DC 전력 유닛에 AC 전력을 제공하기 위해 모듈식 DC 전력 유닛에 외부 AC 전력원을 인터페이스 접속하도록 AC 입력 모듈이 사용될 수 있다.

여기에 제공된 설명으로부터 추가 적용 분야를 알게 될 것이다. 명세서 및 특정 예는 단지 설명을 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다.

여기에 설명된 도면은 설명을 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 집적, 랙에 장착가능한, 모듈식 전력 유닛의 하나의 실시예의 확대 사시도이다.
도 2는 DC 전원 및 복귀 버스를 도시하는 도 1의 모듈식 전력 유닛의 후방의 사시도이다.
도 2a는 다른 외부 컴포넌트와 다양하게 접속될 수 있는 커넥터를 보다 확대하여 도시하는 도 2의 모듈식 전력 유닛의 후방의 일부의 확대 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 시스템 제어기 카드(SCC)와 통신하는 통신 버스는 물론, DC 전원 및 복귀 버스에 BBU 모듈 또는 정류기 모듈중 하나를 접속하기 위한 도 1의 모듈식 전력 유닛과 함께 사용될 수 있는 커넥터 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 모듈식 전력 유닛의 전원중 특정 전원이 사전결정된 AC 입력 신호를 수신하도록 모듈식 전력 유닛을 사용자가 구성할 수 있도록 하는 모듈식 전력 유닛에 사용된 AC 입력 단자 블록중 하나의 사시도이다.
도 5는 AC 전력이 3개의 AC 입력 단자 블록중 하나로부터 3개의 별개의 전원 그룹으로 공급될 수 있도록 모듈식 전력 유닛의 새시의 슬롯을 그룹화하기 위한 하나의 구성을 도시하는 도 1의 모듈식 전력 유닛의 전방 사시도이다.
도 6은 모듈식 전력 유닛의 내부 컴포넌트의 레이아웃의 하나의 예를 도시하는 도 1에 도시된 모듈식 전력 유닛의 고레벨 블록도 타입 도면이다.
도 7은 전력의 단기, 증가된 요구를 충족하기 위해 정류기 모듈에 추가 전력을 제공하는 부스트 동작 동안 4개의 BBU 모듈로부터 유용한 최대 전력 출력의 상한이 정해지는(cap) 방법을 도시하는 그래프이다.
도 8은 도 1의 모듈식 전력 유닛을 형성하도록 사용될 수 있는 하나의 12VDC 정류기 모듈의 고레벨 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 모듈식 전력 유닛을 형성하도록 사용될 수 있는 12VDC 배터리 백업 유닛("BBU") 모듈의 고레벨 사시도이다.
도 10은 BBU의 하나의 실시예의 블록도이다.
도 11은 정류기 모듈의 하나의 실시예의 내부 서브시스템 및 컴포넌트를 도시하는 블록도이다.
도 12는 제어기 카드의 하나의 실시예의 블록도이다.
도 13은 메인 전력 시스템이 2개의 보조 전력 시스템과 함께 포함되어 있는 본 발명의 다른 실시예의 블록도이다.

다음의 설명은 예시를 위한 것이고 본 발명, 출원, 또는 사용을 제한하기 위한 것이 아니다. 도면에서, 상응하는 부재 번호는 동일하거나 상응하는 부분 및 특징부를 나타낸다는 것을 이해해야 한다.

도 1에서, 랙 장착가능한, 모듈식, 직류(DC) 전력 유닛(10)(이후로, 단순히 "모듈식 전력 유닛(10)")이 본 발명의 하나의 실시예에 따라 도시되어 있다. 모듈식 전력 유닛(10)은 종래의 기기 랙의 DC 버스에 사용자 구성가능한 DC 전력 출력을 제공하기 위한 "전력 시스템"을 형성하는 것으로 볼 수 있다. 이러한 DC 출력은 서버, 네트워크 스위치, KVM 어플라이언스, 라우터, 팬 시스템 등과 같은 다수의 랙 장착 데이터 센터 또는 IT 컴포넌트에 급전하는데 사용될 수 있다.

모듈식 전력 유닛(10)은 이러한 실시예에서, 제어기 카드(20)를 위한 슬롯은 물론, 정류기 모듈(16) 및/또는 배터리 백업 모듈("BBU")(18)의 형태를 각각 취할 수 있는 전원 모듈의 사용자가 구성가능한 조합부를 수용하기 위한 9개의 독립 모듈 슬롯(14)을 갖는 새시(12)를 포함할 수 있다. 편의를 위해, 정류기 모듈(16) 및 BBU 모듈(18)은 때로, 다음의 설명에서 집합적으로 "전원 모듈(16 및/또는 18)"로 부를 수 있다.

도 1에 도시된 예에서, 모듈식 전력 유닛(10)은 3U의 높이 및 19"의 폭을 갖고 있지만, 이러한 치수는 상이한 크기의 랙의 필요를 위해 변할 수 있다. 이러한 예에서, 모듈식 전력 유닛(10)은 3개의 정류기 모듈(16) 및 6개의 BBU 모듈(18)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 상술된 바와 같이, 이러한 구성은 전적으로 사용자에 의해 구성가능하다. 이러한 예에서 제어기 카드(20)는 1U x 3U(높이) 구성을 갖고 있다.

도 2는 모듈식 전력 유닛(10)의 후면도이다. 기기 랙의 DC 버스에 결합될 수 있는 +DC 버스(22a) 및 복귀 전력 버스(22b)가 설치되어 있다. 공급 DC 버스(22a) 및 복귀 전력 버스(22b)는 각각 1/8 인치 두께를 갖고 구리 도금될 수 있다. 이러한 예에서 개구(24a)에 의해 3개에 이르는 벌개의 AC 전력 케이블이 커버(24)를 통과할 수 있다.

도 2a는 외부 컴포넌트와 접속될 수 있는 다양한 커넥터를 설명하기 위한 모듈식 전력 유닛(10)의 후방의 일부만의 확대도이다. 예를 들어, 독립 컴포넌트에 전력 고장 상태가 발생하였음을 알리기 위해, 독립 컴포넌트, 원격 액세스 어플라이언스 또는 서버에 커넥터(25a)에 의해 접속될 수 있는 커넥터(25a)가 설치될 수 있다. 이것은 모듈식 전력 유닛(10)으로부터의 전력이 단시간(예를 들어, 10ms)에 손실될 것이라는 통지를 상기 컴포넌트에 제공할 수 있다. 커넥터(25b)에 의해 외부 랙 관리 시스템(RMS) 또는 원격 액세스 어플라이언스(예를 들어, 유니버셜 관리 게이트웨이(UMC) 장치)에 접속할 수 있다. 커넥터(25c)에 의해, 제어기 카드(20)의 통신 버스(예를 들어, CAN 버스)에 접속되는 적절한 케이블(도시되지 않음)이 모듈식 전력 유닛(10)에 접속될 수 있어서, 제어기 카드(20)와 통신할 수 있다. 각각의 모듈식 전력 유닛(10)은 다수의 모듈식 전력 유닛(10)이 함께 데이지 체인될 수 있도록 (즉, 병렬로) 커넥터(25c)중 두 개를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 제어기 카드(20)는 새시(12)에 설치된 전원 모듈(16 및/또는 18)의 각각과 통신할 수 있다. 커넥터(25d)는 다른 입력부(예를 들어, 센서)가 모듈식 전력 유닛(10)의 제어기 카드(20)에 제공될 수 있도록 포함될 수 있는 옵션의 커넥터이다.

도 3a 및 도 3b는 제어기 카드(20)와 통신할 있도록 하는 것은 물론, 전원 모듈(16 또는 18)중 하나로부터 DC 버스(22a, 22b)로 DC 출력부를 결합하도록 사용될 수 있는 커넥터 어셈블리(26)를 도시하고 있다. 커넥터 어셈블리(26)는 제1 커넥터 컴포넌트(26a) 및 상대 제2 커넥터 컴포넌트(26b)를 포함하고 있다. 제1 커넥터 컴포넌트(26a)는 전원 모듈(16 또는 18)중 주어진 것의 인쇄회로기판(PCB)(27) 상의 적절한 에지 커넥터(27a)에 접속될 수 있다. 따라서, 제1 커넥터 컴포넌트(26a)는 주어진 전원 모듈(16 또는 18)로부터 DC 전력 출력을 수신하고 또한, 주어진 전원 모듈(16 또는 18)의 제어 라인(도시되지 않음)에 접속한다. 복수의 핀(26c)이 제어기 카드(20)와 통신하는데 사용될 수 있는 제어 라인을 형성한다. 핀(26d)은 AC 전원과 접속하는데 사용될 수 있다. 핀(26e)은 DC 전원 모듈(16 또는 18)이 먼저 새시(12)에 삽입될 때, 제어 방식으로 이러한 모듈이 소정의 DC 전압에까지 점증적으로 이르도록 모듈(16 또는 18)에 DC 신호를 적용할 수 있는 입력부를 PCB(27)에 제공한다.

또한, 도 3a 및 도 3b에서, 제2 커넥터 컴포넌트(26b)는 예를 들어, 주어진 DC 전력 모듈(16 또는 18)로부터, 커넥터 어셈블리(26)를 통해 버스(22a)에 DC 출력을 결합하도록, +DC 버스 바(22a) 및 전력 복귀 버스 바(22b)와 맞물리도록 구성되는, 구리 핀(26f)의 소자를 포함하고 있다. 핀(26f)는 제1 커넥터 컴포넌트(26a)의 핀(26i)과 인터페이스 접속한다. 제1 커넥터 컴포넌트(26a)는 또한 커넥터(26g)와 통신할 수 있는 핀(26g1)(도 3b)을 갖고 있다. 커넥터(26g)는 제어기 카드(20)와 통신할 수 있도록 적절한 케이블(도시되지 않음)을 통해 결합될 수 있다. 핀(26g1)은 제1 커넥터 컴포넌트(26a)를 에지 커넥터(27a)의 핀(26c)에 인터페이스 접속한다. 제1 커넥터 컴포넌트(26a)의 핀(26h)은 외부 AC 입력을 수신하고 이러한 AC 입력을 에지 커넥터(27a)의 핀(26d)에 인터페이스 접속하는데 사용될 수 있다. 제1 커넥터 컴포넌트(26a)의 핀(26j)은 에지 커넥터(27a)의 핀(26e)과 인터페이스 접속할 수 있다.

전원 모듈(16, 18)의 상당한 장점은 이들이 "핫 스와핑" 가능하다는 것이다. 이는 이들이 아무런 손상 없이 라이브 DC 전력 시스템으로 삽입되고 제거될 수 있는 플러그 앤 플러그 타입 모듈이라는 것을 의미한다. 전원 모듈(16 Eg는 18)중 하나가 새시(12)에 삽입되고 커넥터 어셈블리(26)를 통해 결합될 때, 시스템 출력 전압은 영향을 받지 않을 것이다.

도 4는 도 2의 커버(24) 뒤의 개구(24a)의 각각에 인접한 AC 입력 단자 블록(28)을 도시하고 있다. 이러한 AC 입력 단자 블록(28)은 예를 들어, 단상 208 VAC, 3상 480VAC 및 3상 208VAC중 하나를 수용하도록 배선될 수 있다. 각각의 AC 입력 단자 블록(28)은 새시(12)의 9개의 슬롯(14)중 3개의 특정 슬롯에 존재하는 전원 모듈(16 및/또는 18)에 AC 입력 전력을 공급하기 위해 전기 결합되어 있다. 도 5의 예에서, AC 입력 단자 블록(28)의 제1 블록은 새시 슬롯(14a-14c)에 있는 전원 모듈(16 및/또는 18)에 AC 입력 전력을 공급할 수 있고, AC 입력 단자 블록(28)의 제2 블록은 새시 슬롯(14d-14f)에 있는 전원 모듈(16 및/또는 18)에 AC 입력 전력을 제공할 수 있고, 제3 AC 입력 단자 블록(28)은 새시 슬롯(14g-14i)에 있는 전원 모듈(16 및/또는 18)에 AC 입력 전력을 공급할 수 있다. 따라서, 3개의 상이한 AC 입력 전원 구성은 모듈식 전력 유닛(10)에 있는 전원 모듈(16 및/또는 18)에 전력을 제공하는데 사용될 수 있다.

도 6은 정류기 모듈(16), BBU 모듈(18), 제어기 카드(20), DC 버스(22a, 22b), 및 AC 입력 단자 블록(28)이 모듈식 전력 유닛(10)의 새시(12)에 패키지화될 수 있는 방법중 하나의 예를 설명하는 모듈식 전력 유닛(10)의 블록도이다. 이러한 예에서, 정류기 모듈(16)은 새시 위치(14a-14e)에 존재하고 BBU 모듈(18)은 새시 위치(14f-14i)에 존재한다. 모듈식 전력 유닛(10)은 사용자 지정 최대 전력 출력을 제공하도록 구성될 수 있다. 하나의 예에서, 모듈(16, 18)의 각각은 3000KW(12VDC에서 250 암페어)의 출력을 제외하고, 총 9개의 모듈(16 및/또는 18)은 N+1 중복(redundancy)을 갖는 전체 24000KW의 전력 출력(12VDC에서 2000암페어)을 제공한다. 이러한 관점에서, 보통, 모듈식 전력 유닛(10)이 사용되는 것으로 예상되는 것 보다 경미하게 많은 전력을 제공할 수 있도록 이러한 유닛을 사용자가 구성할 것이라는 것을 이해할 것이다. 그래서, 이러한 예에서, 사용자는 보통, 최대 약 24KW를 끌어당기는 것으로 예상되는 컴포넌트로 기기 랙을 채울 수도 있고, 모듈식 전력 유닛(10)이 (모든 9개의 전력 모듈(16 및/또는 18)이 사용되는 경우에) 27KW를 제공하거나, N+1 중복(즉, 9개의 전원 모듈(16 및/또는 18)중 하나의 출력은 정상 오프 라인이지만 필요한 경우에 사용가능하다)을 갖는 24KW를 제공할 수 있을 것이다. 그러나, 전원 모듈(16, 18)의 출력은 기기 랙의 DC 버스에 상이한 레벨의 전력을 (하지만 여전히 동일한 12VDC에서) 제공하도록 변할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

모듈식 전력 유닛(10)은 단상 또는 3상 AC 입력 신호를 수용할 수 있다. 단일 코드 또는 이중 코드 입력이 수신될 수 있다. 단일 라인 코드가 사용되면, 이러한 예에서 모듈식 전력 유닛(10)의 출력은 N+1 중복에서 24KW 또는 N+N 중복에서 12KW일 것이다. 이중 코드 AC 입력이 사용되면 출력은 각각의 레그에서 N+1 중복을 갖는 9KW일 것이다. 따라서, 예를들어, 하나의 정류기 모듈(16) 및 하나의 BBU 모듈(18)이 사용될 때, BBU 모듈(18)에 대한 정류기 모듈(16)의 비는 1:1이고, 따라서, 전력의 3KW는 90초의 홀드 업 시간이 유용한 상태로 사용가능할 것이다. 다른 예로서, 2개의 정류기 모듈(16)이 BBU 모듈(18)과 함께 사용될 때, 6KW 출력에는 90초 동안 3KW의 홀드 업 전력이 제공된다.

정류기 모듈(16) 및 BBU 모듈(18)의 공통 전력 밀도에 의해, 광범위한 전력 제어 및 보조 전력이 정류기 모듈(16)에 유용하여 경우에 따라 과도 상승을 위한 추가 전력에 대한 수요를 충족할 수 있다. 이러한 예는 도 7의 그래프에 도시되어 있다. 이러한 그래프는 전체 15KW의 출력에 대해, 각각 3KW에서 5개의 정류기 모듈(16) 및, 전체 12KW에 대해, 각각 3KW에서 4개의 BBU 모듈(18)로 구성된 모듈식 전력 유닛(10)로부터 유용한 전력 출력을 도시하고 있다. 그러나, 이러한 예에서, 4개의 BBU(18)로부터의 출력은 최대 2KW로 제한되었고, 5개의 정류기 모듈(16)이 제공할 수 있는 것 보다 많은 전력에 대한 추가 수용을 단기간 충족하도록 사용가능하게 하였다. 따라서, 모듈식 전력 유닛의 정류기 모듈(16)이 15KW 만을 공급할 있을 지라도, 정류기 모듈(16)이 충족할 수 있는 것을 초과하는 (보통 수마이크로초 또는 수밀리초 정도의 지속시간) 요구시 과도 상승과 연관된 단기 전력 수용을 충족하도록 BBU(18)로부터 추가 2KW가 사용가능할 수 있다. 이러한 특징은 정류기 모듈(16)이 통산 처리하는 것으로 예상되는 것 보다 많은 일시 전력 드로우(power draw)의 증가를 유발하는 경우에 예상 단기간 과도 상승을 처리하기 위해 모듈식 전력 유닛(10)에 추가 정류기 모듈(16)을 과잉 제공할 필요를 감소시킴으로써 상당한 비용 혜택을 제공할 것으로 예상된다. 따라서, BBU(18)는 1) 정류기 모듈(16)에 어느 정도의 단기 "전력 부스트"를 제공하는 기능; 및 2) 모듈식 전력 유닛(10)으로의 AC 소스 전력의 중단의 경우에 홀드업 전력을 제공하는 2개의 기능을 위해 사용될 수 있다.

상술된 전력 부스트 특징은 BBU 모듈(18)의 배터리 레벨을 감시하기 위해 제어기 카드(20)를 사용함으로써 구현될 수 있다. 배터리 레벨이 충분한 최소 사전결정된 레벨에 있다면, 제어기 카드(20)는 +DC 버스(22a)에서 감지된 버스 전압이 최소 사전결정된 레벨 아래로 일시 강하할 때 BBU 모듈(18)이 이들의 출력을 제공할 수 있도록 하는, 경우에 따른 과도 상승이 일어나는 것을 나타내는 신호를 BBU 모듈(18)의 각각에 전송할 수 있다. 이러한 경우에 따른 과도한 상승이 일어날 때, BBU 모듈(18)로부터의 제한된 양의 전력이 정류기 모듈(16)로부터의 출력을 보충하기 위해 +DC 버스(22a)에서 거의 순간적으로 사용가능하게 된다.

도 7의 상기 예는 또한, BBU 모듈(18)로부터의 최대 출력이 BBU로부터 사용가능한 최대 출력 보다 적은 임의의 양에서 상한이 정해질 수 있기 때문에(이러한 예에서, 전력의 상한은 2KW로 정해진다), 이것은 사용자가 90초 보다 상당히 긴 홀드업 시간을 제공하도록 BBU 모듈을 구성하는 옵션을 갖는 것을 의미한다는 것을 분명히 한다. 다시, AC 입력 전력이 손실되면, 이러한 예에서 4개의 BBU 모듈(18)은 12KW의 최대값이 유용할 지라도, 3KW를 제공하도록 제한된 전력일 수도 있다. 그 결과, 홀드업 지속시간은 (BBU 모듈로부터 최대 유용한 출력의 1/4 만이 사용되고 있기 때문에) 4배까지도 가능한, 90초 보다 상당히 길게 된다. 따라서, 최대 유용한 전력 출력 보다 적은 임의의 사전결정된 양으로 모듈식 전력 유닛(10) 내의 유용한 BBU 모듈(18)의 모두로부터 유용한 최대 전력을 제한하는 이러한 기능은 사용자에게 모듈식 전력 유닛(10)을 구성할 때 극히 광범위한 주문형 전력 제어를 제공한다.

도 8은 정류기 모듈(16)중 하나에 대한 폼 팩터의 예를 도시하고 있다. 각각의 정류기 모듈(16)은 1U 폭 x 3U 높이 x 450mm 깊이의 폼 팩터를 가질 수 있다. 정류기 모듈(16)은 하나의 실시예에서 3000KW인, 고정 12VDC 출력을 제공할 수 있다. 물론 정류기 모듈(16)은 사용자 요청에 따라 보다 크거나 보다 적은 출력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 도 9는 BBU 모듈(18)의 하나의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에서, BBU 모듈(18)은 정류기 모듈(16)과 동일한 폼 팩터(즉, 1U x 3U x 450mm 깊이)를 갖고 있다. 그러나, 정류기 모듈(16) 또는 BBU 모듈(18), 또는 양측 모두가 하나 보다는 새시(12)에서 2개의 위치를 차지하도록 2U 폭의 폼 팩터로 구성될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 이러한 공통 폼 팩터에 의해, 정류기 모듈(16) 및 BBU 모듈(18)은 필요하다면 상호교환될 수 있다. 예를 들어 사용자가 6개의 정류기 모듈 및 3개의 BBU 모듈(18)로부터 4개의 정류기 모듈 및 5개의 BBU 모듈로 모듈식 전력 유닛의 초기 구성을 변경하기를 원한다고 하자. 이것은 단순히 정류기 모듈(16)중 2개를 제거하고 2개의 추가 BBU 모듈(18)을 새시(12) 내의 이들의 각각의 슬롯에 삽입함으로써 달성될 수 있다. 이러한 공통 폼 팩터에 의해 정류기 모듈(16) 및 BBU 모듈(18)은 임의의 사용자가 원하는 구성으로 섞이고 맞추어질 수 있다. 이러한 특징은 특히 기기 컴포넌트가 DC 전력 요구량의 수정을 필요로 하는 기기 랙에서 변경될 때 유용하다. 단순히 하나 이상의 정류기 모듈(16) 및/또는 BBU 모듈(18)을 제거하고 이렇게 제거된 모듈을 추가 정류기 모듈(16) 또는 BBU 모듈(18)로 교체하여 모듈식 전력 유닛(10)을 재구성함으로써, 기기 랙에 새로운 기기 구성을 수용하도록 모듈식 전력 유닛(10)을 재구성하는데 있어서 상당한 시간을 절약할 수 있다.

하나의 실시예에서 정류기 모듈(16) 각각은 정상 동작 주변 온도 범위 및 입력 전압 범위에서, 유용한 최대 출력 전력은 사전결정된 양(예를 들어, 3000W)이 될 것이라는 것을 의미하는 정전력 설계이다. 이러한 범위에서, 하나의 예에서 정류기 모듈(16)은 부하 요구에 따라 3개의 작동 모드중 하나에서 작동할 수 있다. 주변 온도가 위로 상승하거나 입력 전압이 수용가능한 값 아래로 떨어진다면, 정류기 모듈(16)은 계속 작동할 수 있지만, 낮아진 출력 전력 레벨에서 작동할 수 있다. 하나의 예로서, 3개의 전력 모드는 다음과 같다.

정전력 전압 모드: 12.0V 내지 13.2V DC의 임의의 초기 출력 전압 설정에 대해, 출력 전압은 부하에 관계없이 일정하다. 이것은 부하가 공급되고 배터리가 부동 충전되는 정상 작동 상태이다. 정류기 모듈(16)은 부하 전류와 출력 전압의 프로덕트가 대략 3000W인 포인트로 부하가 증가하지 않으면 정전압 모드에서 작동한다.

정전력 모드: 이러한 예에서, 부하가 대략 3000W 위로 증가함에 따라, 출력 전류는 계속 증가하지만, 출력 전압은 일정한 출력 전력을 유지하는데 필요한 대로 출력 전압이 감소한다. 정류기 모드(16)는 전류 리미트 설정값에 도달하는 포인트까지 부하가 계속 증가하지 않으면 정전력 모드에서 작동한다.

정전류 모드: 부하가 전류 리미트 설정값으로 증가하면, 출력 전압은 이러한 전류 리미트 설정값에서 출력 전류를 유지하기 위해 선형으로 감소한다.

도 10에서, BBU 모듈(18) 구성을 보다 상세하게 설명할 것이다. 여기에 언급된 바와 같이, 모듈식 전력 유닛(10)의 중요한 특징은 BBU 모듈(18)이 정류기 모듈(16)이 제공하는 것과 동일한 전력 밀도를 제공할 수 있다는 것이다. 하나의 실시예에서, BBU 모듈(18)의 전력 밀도는 약 20W/in³이다. 이러한 정류기 모듈(16)과 BBU 모듈(18) 사이의 1:1 전력 밀도의 관계에 의해 이러한 2개의 컴포넌트는 용이하게 상호교환될 수 있다. 하나의 실시예에서, BBU 모듈(18)은 고전압 사인 진폭 컨버터("HV SAC")(18a), 부스트 역률 보상(PFC) 모듈(18b), 무전압 스위칭("ZVS") 벅부스트("BB") 모듈(18c), 복수의 배터리 셀(18d) 및 ZVS 벅 레귤레이터 모듈(18e)을 포함할 수 있다. HV SAC(18a)는 360VDC-400VDC 사이의 DC 입력을 수신하고 완전 절연된 45V-50V, 325W 출력을 제공하는 버스 컨버터일 수 있다. 부스트 PFC 모듈(18b)은 배터리 셀(18d)을 충전하는 세류 충전기로서 작동할 수 있다. ZVC BB 모듈(18c)은 ZVC 고효율 컨버터일 수 있다. HV SAC 모듈(18a), ZVC BB 모듈(18c) 및 ZVC 벅 레귤레이터 모듈(18e)의 각각은 매사추세츠 주, 앤도버의 Vicor Custom Power로부터 입수가능하다. BB 모듈(18c)은 사전결정된 입력, 예를 들어, 38 내지 55 VDC 입력으로부터 작동하여 사전결정된 조정 출력, 예를 들어, 5 내지 55 VDC 출력을 발생할 수 있다. ZVC 벅부스트 모듈(18c)에 의해 높은 전환 효율의 높은 스위칭 주파수(~1 MHz) 작동이 가능하다. 높은 스위칭 주파수는 무효 성분의 크기를 감소시켜 전류 밀도가 1,300 W/in³ 까지 상승할 수 있다. ZVC 벅 레귤레이터 모듈(18e)은 36VDC-60VDC 입력을 수신하고 비절연, 42A 출력(각각의 모듈)에서 설정점이 12VDC인, 11-13 VDC 동적 범위를 갖는 6개의 3623 CHiP 모듈(40x23x7.3mm)의 어레이를 포함할 수 있다.

"스탠바이 모드" (배터리 충전)에서, ZVC 벅 레귤레이터 모듈(18e)은 오프이고, 12V 분배 시스템은 모듈식 전력 유닛(10)(편의를 위해 도면에서는 단순히 "벌크 전력 시스템"으로서 표시되어 있다)의 다른 컴포넌트에 의해 공급된다. HV SAC 모듈(18a)은 DC 입력으로부터 직접 또는 AC 입력으로부터 부스트 PFC 모듈(18b)을 통해 전력을 공급받는다. HV SAC 모듈(18a)은 배터리 셀(18d)을 충전하는, AVC 벅부스트 모듈(18c)에 공급하는 절연 출력(360-400V / 8 = 45-50V)을 갖고 있다. 배터리 충전 프로파일, 게이징 및 전체 관리는 BBU 모듈(18)의 외부에서 구현되어야 한다. DC 버스 전압이 사전설정된 레벨 아래로 떨어지면 백업 모드로 들어간다. 이러한 경우에, BBU 모듈(18)로의 입력선은 사라지거나 적절한 플래그가 수신되고, ZVC 벅 레귤레이터 모듈(18e)은 활성화되고 약 250A에 이르는 조정 12VDC 출력을 제공한다.

도 11에, 정류기 모듈(16)의 하나의 실시예가 도시되어 있다. 정류기 모듈(16)은 입력 EMI 회로(16a), 소프트스타트 회로(16b), 브리지리스 PFC(역율 보상) 회로(16c), DC/DC 컨버터 회로(16d), 출력 EMI 회로(16e) 및 디지털 신호 프로세서(DSP)(16f)를 포함할 수 있다. 입력 EMI 회로(16a)는 AC 전력선에 필터링을 제공하고, 임의의 스퓨리어스 신호 성분이 AC 전력선에 배치되는 것을 방지하도록 돕는다. 소프트스타트 회로(16b)에 의해 DC/DC 컨버터 모듈(16d)은 물론, 브리지리스 PFC 회로(16c)의 커패시터(도시되지 않음)의 입력 뱅크가 다른 입력 차단기 또는 퓨즈를 시동시키는 것을 피하기 위해, 제어된 방식으로 시작할 수 있다. 브리지리스 PFC 컨버터 회로(16c)는 역률 보상을 제공하도록 기능한다. DC/DC 컨버터 회로(16d)는 내부 뱅크 DC 전압을 취하여 동기 정류를 통해 12VDC로 전환한다. 출력 EMI(16e)는 정류기 모듈(16)의 12VDC 레일(도시되지 않음)에서 출력 필터링 및 리플 노이즈 감소를 제공한다. DSP(16f)는 상술된 정류기 모듈(16)의 다른 성분을 제어하는 것에 더하여, 시스템 하우스키핑 기능을 위해 다른 성분으로부터 입력을 수신하는 것은 물론 임계 성분 온도 및 주위 온도를 감시할 수 있다. CAN(controller area network) 트랜시버(16g)에 의해 정류기 모듈(16)은 제어기 카드(20)와 통신할 수 있다. PFC 제어 펌웨어(16h) 및 DC/DC 제어 펌웨어(16i)는 DSC(16f)에 내장될 수 있다. 정류기 모듈(16)은 다음의 사양을 가질 수 있다.

약 176VAC-310VAC 사이의 AC 입력 전압을 수용한다.

약 -20℃ ― 45℃ 사이의 동작 온도 범위를 갖는다.

A 등급 EMC 성능 등급(performance rating)을 갖는다.

적어도 약 94%의 피크 효율의 근사값을 갖는다.

전부하의 약 5%의 부하 지분을 갖는다.

± 1%의 전압 변동을 제공한다.

200 마이크로초 미만의 과도 응답시간 및 5% 미만의 오버슈트를 갖는다.

100%의 한계 전류를 갖는다.

약 10ms의 홀드업 타임을 갖는다.

50mv (20MHz)의 피크-피크 노이즈를 갖는다.

UL 60950 안전 등급을 갖는다.

하나의 실시예에서, 각각의 BBU 모듈(18)은 다음의 사양을 가질 수 있다.

12VDC의 고정 출력;

3KW의 전력 출력;

약 200VAC-310VAC 사이의 AC 입력 전압 범위;

약 0℃과 45℃ 사이의 동작 온도 범위;

A 등급 EMC 등급;

± 5%의 전압 변동;

차단 이전의 약 11.4VDC로의 동작 다운;

리튬 배터리 기술;

약 90 초의 홀드업 타임; 및

약 100 분 이하의 재충전 시간.

도 12에, 제어기 카드(20)의 하나의 실시예의 블록도가 도시되어 있다. 제어기 카드(20)는 모듈식 전력 유닛과 통신할 필요가 있을 수 있는 모듈식 전력 유닛 외측의 서브시스템(예를 들어, 센서)으로의 인터페이스는 물론, 모듈식 전력 유닛(10)의 모듈916 및/또는 18)에 인터페이스를 제공한다. 이러한 예에서 제어기 카드(20)는 95mm 높이 x 444.5mm 깊이의 폼 팩터를 가질 수 있다. 모듈식 전력 유닛(10)이 하나 보다 많은 DC 버스에 전력을 제공하기로 의도되어 있다면, 전력 유닛(10)이 전력을 제공할 각각의 DC 버스에 대해 하나씩, 다수의 제어기 카드(20)가 사용될 수 있다. 3개의 모듈식 전력 유닛(10)이 제공되면, 이들은 집합으로 27개에 이르는 전원 모듈(16 및/또는 18)과 인터페이스 접속될 수 있을 것이다.

제어기 카드(20)는 프로세서(20b)가 장착된 마더보드(20a)를 포함할 수 있다. 이더넷 상호접속을 위해 옵션 보드(20c)가 제공될 수 있다. 인간-컴퓨터 인터페이스(MMI) 서브시스템(20d)이 사용자와의 인터페이스 접속을 위해 포함될 수 있다. 제어기 카드(20)가 기기 랙에 접속된 다른 컴포넌트(예를 들어, 센서)으로부터의 디지털 및 아날로그 입력 및 출력을 수집하는 것을 돕도록 입력 옵션 보드(20e)가 포함될 수 있다. 마더보드(20a)가 제어기 카드(20) 내부의 다른 보드 또는 컴포넌트로부터 정보를 얻는 것을 돕도록 옵션 보드(20f)가 사용될 수 있다. 마더보드(20a)에, 다른 장치, 센서등으로부터의 미래의 입력을 처리하기 위해 다른 옵션 입력 보드(20g)가 제공될 수 있다. 또한 정보 및 데이터를 수집하거나 추가 제어 기능을 제공하기 위해 SMDU(스마트 모듈 분배 유닛)(20h)가 사용될 수 있다.

제어 카드(20)로부터 전력 모듈(16 및/또는 18)로의 통신은 예를 들어, GBB CAN 프로토콜을 사용할 수 있다. 이러한 프로토콜은 BBU 모듈(18)로/로부터 전송된 데이터를 추가하도록 확장될 수 있다. 모듈 전력 모듈(10)은 또한 데이터 센터 환경에서 사용되는 다른 컴포넌트는 물론 기기 랙의 전력 컴포넌트로의 접근을 강화하는, Emerson Network Power Systems으로부터 입수가능한 랜 관리 시스템(RMS)과의 접속에 사용될 수 있다. 제어기 카드(20)는 RMS로의 인터페이스를 제공할 수 있다.

제어기 카드(20)는 또한 데이터 센터 필요에 대한 확장에 대해 사용자가 보다 더 잘 계획할 수 있도록 모듈식 전력 유닛(10)의 용량이 현재 얼마나 많이 사용되고 있는지를 사용자가 감시하고 이해하도록 돕는다. 제어기 카드(20)는 또한 다음에 대해 사용자에게 정보 및/또는 기능을 제공할 수 있다.

모듈식 전력 유닛(10)으로부터 전체 유용한 전력의 백분율로서 현재 사용량을 보기 위해, 모듈식 전력 유닛(10)이 현재 작동하고 있는 최대 성능에 얼마나 가까운지;

모듈식 전력 유닛(10)에 대한 문제를 나타내는 임의의 경보가 존재하는지 여부;

인입 AC 전압이 예상치인지 여부;

각각의 모듈식 전력 유닛(10)이 예상 DC 출력을 제공하고 있는지 여부;

모듈식 전력 유닛(10)의 각각의 실제 구성이 예상되는 구성과 일치하는지 여부;

모듈식 전력 유닛(10)이 전력을 제공하고 있는 다른 랙 장착 컴포넌트를 모듈식 전력 유닛(10)의 BBU 모듈(18)이 얼마나 오랫동안 홀드업하는지;

모듈식 전력 유닛(10)중 임의의 하나 이상의 BBU 모듈(18)이 재충전하는데 얼마나 오래 걸리는지;

모듈식 전력 유닛(10) 또는 기기 랙의 구성 또는 배선에 변화를 주기 위해 모듈식 전력 유닛(10)중 임의의 하나 이상을 사용자가 턴오프할 수 있는 기능;

모듈식 전력 유닛(10)중 임의의 하나 이상의 BBU 모듈(18)이 인입 AC 전력이 고장난 경우에 필요한 홀드업 전력을 제공하도록 보장하기 위해 사용자가 배터리 검사를 수행할 수 있는 기능;

모듈식 전력 유닛(10)중 하나 이상에 의해 발생된 하나 이상의 경보를 조사한 후에 모든 경보를 클리어할 수 있는 기능;

모듈식 전력 유닛(10)이 전력 사이클 후에 보정 상태에서 시작하도록 보장하기 위해 또는 고장 수리를 위한 알려진 상태로 각각을 되돌리기 위해 모듈식 전력 유닛(10)을 사용자가 리셋할 수 있는 기능;

AC 전력이 제어되고 예산이 세워지도록 DC 전력 시스템이 사용하는 인입 AC 전력의 양을 사용자가 제어할 수 있는 기능;

임의의 전력 모듈(16 및/또는 18)이 줄어들거나, 모든 예상되는 유닛(16 및/또는 18)이 존재하는 것으로 인식되지 않은 상태에서 모듈식 전력 유닛(10)이 전원을 공급하는 경우에 모듈식 전력 유닛(10)이 경고할 있도록 소정의 구성을 사용자가 정할 수 있는 기능;

전력 소비량 및 전력 설비 비용이 효과적으로 관리될 수 있도록 DC 전력 시스템이 제공하는 전력의 양을 사용자가 제어할 수 있는 기능; 및

기기 랙으로부터 온도 과부하 경고를 위한 온도 설정값을 사용자가 설정할 수 있는 기능.

RMS가 있는 구성에서, 제어기 카드(20)는 이더넷을 통해 SNMP를 사용하여 RMS와 통신할 수 있다. RMS가 없는 구성에서, 제어기 카드(20)는 예를 들어, 지능형 플랫폼 관리 인터페이스(IPMI) 또는 이더넷을 통한 SNMP를 사용하여 인터페이스를 제공할 수 있다.

이제, 도 13에 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 유닛 시스템(100)이 도시되어 있다. 모듈식 전력 유닛(10)과 공통인 컴포넌트는 모듈식 전력 유닛(10)을 설명하는데 사용된 것 보다 100 만큼 증가된 부재번호에 의해 표시되었다.

이러한 예에서 전력 유닛 시스템(100)은 모듈식 메인 전력 유닛(102) 및 적어도 하나의 모듈식 보충 전력 유닛(104a)을 포함하고 있다. 도 13은 메인 전력 유닛(102)과 함께 사용되는 이러한 2개의 모듈 보충 전력 유닛(104a, 104b)을 도시하고 있다. 이러한 예에서 메인 전력 유닛(102)은 하나 이상의 정류기 모듈(116), 하나 이상의 BBU(118), 및 시스템 제어기 카드(SCC)(120)를 포함한다는 점에서 모듈식 전력 유닛(10)과 유사하거나 동일할 수 있다. 대안으로, 시스템(100)은 SCC(120)와 함께, 단지 BBU(118) 또는 단지 정류기 모듈(116)을 포함할 수 있다. 메인 전력 유닛(102)은 이러한 예에서, 12V DC에서 2000A(N+1 중복)를 제공할 수 있고 전체 9개에 이르는 전력 모듈(116 및/또는 118)을 수용할 수 있다. 복수의 AC 입력 단자 블록(도시되지 않음)이 소정의 AC 입력(예를 들어, 208/240V AC, 단상 AC 입력; 또는 208/240V AC 3상 입력 피드(feed), 또는 277/480V AC 4선 + PE AC 입력 피드 또는 200/208/240V AC 단상 입력 피드)을 위해 사용될 수 있다.

또한 도 13에서, 보충 전력 유닛(104a, 104b)은 SCC(120)를 포함하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 대신, 메인 전력 유닛(102)으로부터의 SCC(120)는 예를 들어, 보충 전력 유닛(104a, 104b)의 각각과 통신하기 위해 CAN 버스를 사용할 수 있다. 이것은 메인 전력 유닛(102)의 CAN 버스 포트(106)를 보충 전력 유닛(104a)의 제1 CAN 버스 포트(108a)와 결합하는 적절한 배선, 및 보충 전력 유닛(104a)의 제2 CAN 버스 포트(108b)를 보충 전력 유닛(104b)의 CAN 버스 포트(109)와 결합하는 다른 케이블에 의해 달성된다.

메인 전력 유닛(102)은 또한 보충 전력 유닛(104a, 104b)의 전력 고장 검출 포트(108c, 109a)에 각각 결합된 전력 고장 검출 포트(106a, 106b)를 포함하고 있다. 이로 인해, 메인 전력 유닛(102)은 보충 전력 유닛(104a 또는 104b)의 어느 것이 전력 고장인지를 검출할 수 있다.

메인 전력 유닛(102)은 추가 포트, 예를 들어, 긴급 전원 차단("EPO")이 IT 프로페셔널 또는 외부 기기로부터 발생되는 응급 명령의 경우에 메인 전력 유닛(102)의 전력을 즉시 차단할 수 있는 포트(106c)를 가질 수 있다. 또 다른 포트는 외부 회로에 결합될 수 있는 리모트 센스 포트(106d), 및 다른 외부 회로에 임박한 전력 고장 상태를 보고하기 위한 "임박 전원 장애(Imminent Power Fail" 포트(106e)를 포함할 수 있다. DC 버스(106f)는 기기 랙의 DC 버스와 통신할 수 있다. 마찬가지로, 보충 전력 유닛(104a, 104b)은 이들 자체의 DC 버스(108d, 109b)를 각각 포함하여, 기기 랙의 DC 버스에 전력을 공급할 수 있다.

자체 SCC(120)를 필요로 하지 않는, 2개에 이르는 추가 보충 유닛(104a, 104b)과 통신하고 제어하는 메인 전력 유닛(102)의 기능에 의해, 시스템(100)은 주어진 기기 랙에서, 변하는 전력 필요를 충족하도록 확장될 수 있다. 따라서, 본 발명의 모듈식 전력 유닛(10)은 전체 출력 전력 및 홀드업 시간과 관련된 선택된 특성을 제공하도록 사용자에 의해 구성될 수 있는 DC 전력 유닛을 제공한다. 정류기 모듈(16) 및 BBU 모듈(18)의 공통 폼 팩터 및 전력 밀도는 물론 이들의 모듈 특징에 의해 이러한 컴포넌트는 필요할 때 신속하고 용이하게 상호교환될 수 있다. 이로 인해, 사용자는 랙의 기기 구성이 변경되는 경우에 필요한 대로 모듈식 전력 유닛(10)을 신속하고 용이하게 재구성할 수 있다. 모듈식 전력 유닛(10)은 사용자가 주어진 기기 랙에 과도하게 전력을 제공하는 경향을 감소시킬 것으로 기대된다. 모듈식 전력 유닛(10)의 컴포넌트의 모듈 특징은 또한 기기 컴포넌트가 기존의 기기 랙에 추가되어 필요한 전원의 변화를 필요로 하는 성장하는 성장 센터를 보다 더 잘 수용할 것으로 기대된다. 또한, 전력 제한되는 모듈식 전력 유닛(10)의 기능에 의해 모듈식 전력 유닛은 경우에 따른 과도 상승을 보다 더 잘 처리하기 위해 정류기 모듈(16)의 전력 출력을 보충하는 단기 추가 전력을 제공하도록 사용될 수 있다.

다양한 실시예가 설명되었지만, 당업자는 본 발명으로부터 벗어남 없이 수정 또는 변형이 가능할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 실시예는 다양한 실시예를 설명하고 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 명세서 및 청구범위는 관련 종래 기술의 관점에서 필요한 대로 개방적으로 해석되어야 한다.

Claims

기기 랙의 복수의 컴포넌트 위치중 하나에 장착할 수 있도록 하는 폼 팩터를 가져서, 상기 기기 랙의 컴포넌트 위치중 다른 위치에 장착된 하나 이상의 기기 컴포넌트에 직류(DC) 전력을 공급하는 상기 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공하는 모듈식 전력 유닛에 있어서,
복수의 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯을 형성하는 새시;
외부 교류(AC) 전력원으로부터 AC 전력을 받기 위한 상기 새시에 배치된 AC 모듈;
상기 새시의 슬롯중 하나에 삽입되고 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 각각 갖는 복수의 독립, 모듈식 DC 전원;
상기 복수의 독립, 모듈식 DC 전원과 통신하고 상기 새시에 수용되어 있는 제어기; 및
상기 새시에 수용되어 있고 상기 DC 전원과 통신하여 상기 DC 전원으로부터 상기 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 DC 출력 전력을 공급하는 DC 버스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 DC 전원중 적어도 하나는 DC 출력 전력을 제공하기 위한 배터리 백업 유닛(BBU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 DC 전원중 적어도 하나는 DC 출력 전력을 공급하기 위한 정류기 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 복수의 DC 전원은 적어도 하나의 정류기 모듈 및 하나의 배터리 백업 유닛(BBU) 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 새시의 슬롯중 하나에 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 갖는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서,
상기 전원중 적어도 하나는 정류기 모듈을 포함하고;
상기 전원중 적어도 하나는 배터리 백업 유닛(BBU) 모듈을 포함하고;
상기 BBU 모듈은 경우에 따른 과도 상승 동안 상기 모듈식 전력 유닛의 DC 버스에 DC 전력을 제공하여, 상기 정류기 모듈에 의해 제공되는 DC 전력을 보충하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제6항에 있어서, 상기 BBU 모듈로부터의 DC 출력 전력은 상기 BBU 모듈이 발생시킬 수 있는 것보다 적은 양으로 제한되는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서,
상기 전원중 적어도 하나는 정류기 모듈을 포함하고;
상기 전원중 적어도 하나는 배터리 백업 유닛(BBU) 모듈을 포함하고;
상기 BBU 모듈은 상기 모듈식 전력 유닛으로의 AC 전력이 손실될 때 상기 모듈식 전력 유닛의 DC 버스에 DC 전력을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제8항에 있어서, 상기 BBU 모듈은 상기 모듈식 전력 유닛으로의 AC 전력이 손실될 때, 약 90초에 이르는 기간 동안 상기 정류기 모듈의 DC 전력 출력과 동일한 DC 전력의 레벨을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서,
상기 전원중 적어도 하나는 정류기 모듈을 포함하고;
상기 전원중 적어도 하나는 배터리 백업 유닛(BBU) 모듈을 포함하고;
상기 정류기 모듈 및 BBU 모듈은 각각 약 3KW의 출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 모듈식 전력 유닛은 상기 모듈식 전력 유닛이 상기 기기 랙에 장착될 때 상기 기기 랙의 3개의 컴포넌트 위치를 사용하는 폼 팩터를 갖는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제1항에 있어서, 상기 전원 모듈중 소정의 모듈과 연관된 제1 커넥터 컴포넌트, 및 상기 새시에 장착된 제2 커넥터 컴포넌트를 갖는 커넥터 어셈블리를 더 포함하고, 상기 제1 커넥터 컴포넌트 및 제2 커넥터 컴포넌트는 상기 전원중 소정의 전원이 상기 새시에 삽입될 때, 그리고
상기 DC 출력을 상기 전원의 소정의 전원으로부터 상기 새시에 장착된 DC 버스에 전송하고;
상기 제어기와 통신하는 제어 버스와 상기 전원의 소정의 전원 사이에 접속이 가능하도록 동작될 때, 접속가능한 것을 특징으로하는 모듈식 전력 유닛.
기기 랙의 복수의 컴포넌트 위치중 하나 이상에 장착할 수 있도록 하는 폼 팩터를 가져서, 상기 기기 랙의 컴포넌트 위치중 다른 위치에 장착된 하나 이상의 기기 컴포넌트에 직류(DC) 전력을 공급하는 상기 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공하는 모듈식 전력 유닛에 있어서,
복수의 독립 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 병렬 배치된 슬롯을 형성하는 새시;
외부 교류(AC) 전력원으로부터 AC 전력을 받기 위한 상기 새시에 배치된 AC 모듈;
상기 새시의 슬롯중 어느 하나에 삽입되고 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 갖고, 적어도 하나의 정류기 모듈을 포함하는 복수의 독립, 모듈식 DC 전원;
상기 복수의 독립, 모듈식 DC 전원과 통신하고 상기 새시의 하나의 슬롯에 수용되어 있는 제어기; 및
상기 새시에 수용되어 있고 상기 DC 전원과 통신하여 상기 DC 전원으로부터 상기 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 DC 출력 전력을 공급하는 DC 버스를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제13항에 있어서, 상기 복수의 DC 전원은 DC 전력 출력을 상기 새시의 DC 버스에 제공하기 위한 적어도 하나의 배터리 백업 유닛(BBU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제14항에 있어서, 상기 정류기 모듈 및 BBU 모듈은 동일한 레벨의 DC 전력 출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제14항에 있어서, 상기 BBU 모듈은 경우에 따른 과도 상승이 나타날 때 DC 전력을 상기 새시의 DC 버스에 공급하여, 상기 정류기 모듈에 제공되는 DC 전력을 보충하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제14항에 있어서, 상기 BBU 모듈은 상기 외부 AC 전력원로부터의 AC 전력이 손실되었을 때 상기 BBU 모듈의 DC 전력 출력을 상기 새시의 DC 버스에 제공하는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제17항에 있어서, 상기 BBU 모듈은 상기 외부 AC 전력원으로부터의 AC 전력이 손실될 때 상기 BBU 모듈의 DC 전력을 약 90초에 이르는 시간 동안 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
제16항에 있어서, 상기 BBU 모듈에 의해 제공된 DC 전력이 상기 BBU 모듈이 발생시킬 수 있는 것 보다 적은 양으로 제한되는 것을 특징으로 하는 모듈식 전력 유닛.
복수의 컴포넌트 위치를 안에 갖는 기기 랙의 DC 버스에 직류(DC) 출력을 제공하기 위한 방법에 있어서, 상기 기기 랙은 상기 기기 랙의 컴포넌트 위치중 하나에 장착된 하나 이상의 기기 컴포넌트를 수용하도록, 그리고 상기 기기 랙의 DC 버스에 제공된 DC 전력을 사용하여 하나 이상의 기기 컴포넌트에 급전하도록 설계되어 있고, 상기 방법은,
상기 기기 랙의 DC 버스에 DC 전력을 제공하도록 적어도 하나의 컴포넌트 위치에 삽입될 수 있도록 하는 폼 팩터를 갖는 모듈식 DC 전력 유닛을 사용하는 단계;
상기 기기 랙의 DC 버스에 적용되는 DC 전력을 발생시키도록 상기 모듈식 DC 전력 유닛의 새시의 복수의 슬롯에 장착된 복수의 DC 전원을 사용하는 단계;
상기 DC 전원과 통신하고 제어하기 위해 상기 새시의 슬롯중 하나에 장착되도록 구성된 제어기를 사용하는 단계; 및
상기 모듈식 DC 전력 유닛에 AC 전력을 제공하도록, 상기 모듈식 DC 전력 유닛에 외부 AC 전력원을 인터페이스 접속하는 AC 입력 모듈을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직류 전력 제공 방법.
제20항에 있어서, 상기 복수의 DC 전원을 사용하는 단계는 적어도 하나의 정류기 모듈 및 적어도 하나의 배터리 백업 유닛(BBU) 모듈을 사용하는 단계를 포함하고, 상기 정류기 모듈 및 BBU 모듈은 공통 폼 팩터를 갖는 것을 특징으로 하는 직류 전력 제공 방법.
전력 유닛 시스템에 있어서,
제어기를 갖고, 기기 랙의 제1 컴포넌트 위치에 삽입될 수 있도록 하는 치수를 가진 모듈식 메인 전력 유닛;
상기 기기 랙의 제2 컴포넌트 위치에 삽입될 수 있도록 하는 치수를 가진 모듈식 보충 전력 유닛을 포함하고;
상기 모듈식 메인 전력 및 상기 모듈식 보충 전력 유닛의 각각은,
복수의 DC 전원이 삽입될 수 있는 복수의 슬롯을 형성하는 새시;
상기 새시의 슬롯중 하나에 삽입되고 장착될 수 있도록 하는 폼 팩터를 각각 가진 복수의 독립, 모듈식 DC 전원; 및
상기 새시에 수용되어 있고 상기 DC 전원과 통신하여 상기 DC 전원으로부터 상기 기기 랙에 수용된 별개의 DC 버스에 DC 출력 전력을 공급하는 DC 버스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 유닛 시스템.