TW201310218A - 電源裝置 - Google Patents

Abstract

一種電源裝置，用以對一用電設備供電，所述電源裝置包括電源供應模組及微處理器，所述電源供應模組包括複數電源供應單元(Power Supply Unit, PSU)，所述複數PSU連接至一習知的電源，所述微處理器連接至每一PSU，並根據用電設備實際消耗的功率以及每一PSU的最大輸出功率確定需要對用電設備供電的PSU，並控制所確定的PSU對用電設備供電。

Description

電源裝置

本發明涉及一種電源裝置，尤其涉及一種適用於大功率設備的電源裝置。

習知的伺服器或者大型記憶體等大功率設備通常具有複數電源，並藉由複數電源同時接入電能對該大功率設備進行供電。為了防止所述電源因內部問題或者熱插拔操作引起的瞬間高壓、瞬間高電流損壞其受電端的大功率設備，所述每一電源的輸入端以及輸出端通常均設置有保護電路，該等保護電路一般由熱插拔控制晶片及寄生二極體等組件組成，藉由寄生二極體防止瞬間高電壓或高電流造成的逆向電流損壞電源。然，在習知技術中，當所述複數電源與大功率設備連接時，無論該等電源是否對大功率設備供電，該複數電源所連接的保護電路均將不斷消耗電源的電能以維持工作狀態，從而導致電能損耗增加。

有鑒於此，有必要提供一種損耗較低，且可自動控制供電的適用於大功率設備的電源裝置。

一種電源裝置，用以對一用電設備供電，所述電源裝置包括電源供應模組及微處理器，所述電源供應模組包括複數電源供應單元(Power Supply Unit, PSU)，所述複數PSU連接至一習知的電源，所述微處理器連接至每一PSU，並根據用電設備實際消耗的功率以及每一PSU的最大輸出功率確定需要對用電設備供電的PSU，並控制所確定的PSU對用電設備供電。

與習知技術相比，本發明的電源裝置得根據實際需要僅控制一定數量的PSU對用電設備進行供電以滿足用電設備實際功耗，同時控制其他的PSU停止對用電設備供電，減少電能的損耗。

請一併參閱圖1，本發明較佳實施方式的電源裝置100連接至電源200，用以從電源200獲取電能再供應至一用電設備300。該用電設備300得是常見的大功率設備如伺服器、大型網路記憶體等，以及根據該等大功率設備構建的網路系統。所述電源裝置100包括電源供應模組10、二保護模組30及一微處理器50。所述電源供應模組10包括複數電源供應單元(Power Supply Unit, PSU)11，所述每一保護模組30均包括對應PSU11設置的複數保護電路31，使每一PSU11的輸入端以及輸出端分別藉由一保護電路31連接至電源200以及用電設備300，所述微處理器50連接至每一保護電路31，並藉由用電設備300實際消耗的功率以及PSU11的最大輸出功率控制一定數量的保護電路31的導通，從而控制一定數量的PSU11對用電設備300供電。

於本發明實施方式中，所述電源200為一直流電源，用以提供電能至電源供應模組10。所述用電設備300藉由一組保護模組30連接至電源供應模組10，並從電源供應模組10獲取電能而工作。

所述每一PSU11均用以將從電源200提供的電壓轉換成用電設備300所需的額定電壓，從而對用電設備300供電。

請一併參閱圖2，所述每一保護電路31均包括第一場效應管Q1、第二場效應管Q2以及偵測電路311。所述第一場效應管Q1包括汲極D1、源極S1、閘極G1以及形成於其內部的寄生二極體DP1。第二場效應管Q2包括汲極D2、源極S2、閘極G2以及形成於其內部的寄生二極體DP2。

所述汲極D1連接至電源200或者PSU11以接收電能，源極S1連接至第二場效應管Q2的源極S2，並藉由分壓電阻R1、R2連接至微處理器50，閘極G1連接至分壓電阻R1、R2之間，以藉由分壓電阻R2連接至微處理器50，寄生二極體DP1的正極朝向源極S1，負極朝向汲極D1。藉此，當所述微處理器50發送一高電平訊號至閘極G1時，所述閘極G1與源極S1之間的電壓差VGS1>0而導通所述寄生二極體DP1，使電源200提供的電能經第一場效應管Q1傳送至第二場效應管Q2的源極S2。

所述第二場效應管Q2的源極S2還藉由分壓電阻R3、R4連接至微處理器50，汲極D2則連接至用電設備300或者PSU11，閘極G2連接至分壓電阻R3、R4之間，以藉由分壓電阻R4連接至微處理器50，寄生二極體DP2的正極朝向源極S2，負極朝向汲極D2。藉此，當所述微處理器50發送一高電平訊號至閘極G2時，所述閘極G2以及源極S2之間的電壓差VGS>0，使該第二場效應管Q2導通，導通的第一場效應管Q1傳送的電能經第二場效應管Q2傳送至用電設備300或者PSU11。

於本發明實施方式中，當所述保護電路31連接至PSU11的輸入端時，所述汲極D1連接至電源200，汲極D2連接至PSU11的輸入端，用以接入電源200提供的電能；當所述保護電路31連接至PSU11的輸出端時，所述汲極D1連接至PSU11的輸出端，汲極D2連接至用電設備300，用以將從電源200接入的電能供應至用電設備300。可見，當所述第一場效應管Q1以及第二場效應管Q2均未導通時，所述寄生二極體DP1、寄生二極體DP2反向截止而將防止外界的電流經由所述第一場效應管Q1以及第二場效應管Q2進行傳遞，使該保護電路31僅在微處理器50的控制下才可導通並傳遞電能。

所述偵測電路311包括採樣電阻R5以及運算放大電路3111。所述採樣電阻R5電連接於源極S1、源極S2之間，運算放大電路3111電連接至採樣電阻R5的相對兩端，用以測得該採樣電阻R5上的壓降，再將該測得的壓降發送至微處理器50，即可藉由微處理器50根據該壓降以及採樣電阻R5的阻值計算出流經該保護電路31(即採樣電阻R5)的電流。是以，當所述保護電路31是電連接至PSU11的輸入端時，所述偵測電路311配合微處理器50測得電源200輸出至PSU11的電流大小；當所述保護電路31是電連接至PSU11的輸出端時，所述偵測電路311配合微處理器50測得PSU11供應至用電設備300的電流大小。於本發明實施方式中，所述採樣電阻R5得設置為二，且相並聯設置。

所述運算放大電路3111包括二分壓電阻R6及二分壓電阻R7、運算放大器A、限流電阻R8以及濾波電容C。所述二分壓電阻R6分別連接至採樣電阻R5的相對兩端，所述二分壓電阻R7分別串聯至一分壓電阻R6上，且鄰近第一場效應管Q1的分壓電阻R7接地，鄰近第二場效應管Q2的分壓電阻R7連接至運算放大器A的輸出端。運算放大器A的同相輸入端連接至鄰近第一場效應管Q1的分壓電阻R6與R7之間，反向輸入端連接至鄰近第二場效應管Q2的分壓電阻R6與R7之間。所述限流電阻R8的一端連接至運算放大器A的輸出端，另一端連接至微處理器50、並藉由濾波電容C接地。所述限流電阻R8用以防止運算放大器A輸出至微處理器50的訊號過大而損壞所述微處理器50。所述濾波電容C用以濾除進入該保護電路31的雜波。

所述微處理器50接收用電設備300的開機訊號，然後控制PSU11對用電設備300供電。於本發明實施方式中，所述每一PSU11可輸出的最大功率相同，所述微處理器50根據用電設備300實際消耗的功率確定需要多少個PSU11供電，並控制對應數量的PSU11相對兩端的保護電路31的導通，其他保護電路31則斷開，以藉由所述數量的PSU11實現對用電設備300的供電。於本發明實施方式中，所述微處理器50還可測得用電設備300的工作電壓，並配合偵測電路311測得的PSU11的輸出至用電設備300的電流計算得到PSU11的輸出功率，且所有PSU11的輸出功率的總和即用電設備300實際消耗的功率。是以，微處理器50即可根據用電設備300實際消耗的功率以及PSU11的最大輸出功率確認需要多少個PSU11對用電設備300供電即可，並停止其他PSU11的工作，從而有效降低電能損耗。另，由於所述PSU11處於半載狀態下(輸出功率為輸入功率的一半)時，PSU11的工作效率最高，是以，可根據用電設備300實際消耗的功率的兩倍確認需要的PSU11供電的數目，即可使工作的PSU11均處於半載狀態，也可減少整體電能損耗。

於本發明實施方式中，所述微處理器50還可對應PSU11的輸入端以及輸出端分別預設一電流上限，當檢測到所述電流超過預設的電流上限時，所述微處理器50可及時斷開該超過電流上限的PSU11相對兩端的保護電路31，有效防止由電源200接入的電流過大而損壞所述PSU11，或者防止PSU11輸出至用電設備300的電流過大而損壞用電設備300。

所述電源裝置100還包括一降壓電路70，所述降壓電路70連接至電源200以及微處理器50，用以對微處理器50供電，使所述電源供應模組10對用電設備300供電前，該微處理器50即可在降壓電路70的供電下正常工作，從而使得微處理器50可及時接收到用電設備300的開機訊號而控制PSU11對用電設備300供電。

得理解，所述電源裝置100也可無需專門設置所述微處理器50以及降壓電路70，而直接使用用電設備300內的微處理器以及降壓電路。

當該電源裝置100對用電設備300供電以開啟所述用電設備300時，其原理如下：首先，微處理器50接收到用電設備300的開機訊號時，微處理器50將發送一高電平訊號至每一保護電路31，以導通每一保護電路31，從而使每一PSU11分別從電源200接入電能對用電設備300供電。其次，所述微處理器50根據計算得到的用電設備300實際消耗的功率的兩倍以及每一PSU11的最大輸出功率計算出需要對用電設備300供電的PSU11的數量。最後，微處理器50藉由控制所需數量的PSU11相對兩側的保護電路31導通，其他保護電路31斷開，實現僅藉由所需數量的PSU11接入電源200對用電設備300供電，且每一供電的PSU11均處於半載狀態而使每一供電的PSU11的效率最高，整體耗能較小。

可見，本發明的電源裝置100於每一PSU11的輸入端以及輸出端分別連接一保護電路31，並藉由微處理器50控制每一保護電路31的導通或者斷開，以相應的控制一定數量的PSU11對用電設備300供電，從而使得當流入某一PSU11或者用電設備300的電流過大時，可藉由微處理器50斷開對應該過大電流的保護電路31，有效防止所述PSU11或者用電設備300被損壞。另，所述微處理器50還可根據用電設備300的實際消耗的功率控制一定數量的PSU11供電，同時控制其他PSU11停止工作，以有效降低複數PSU11同時工作造成的電能損耗。

最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

100．．．電源裝置

10．．．電源供應模組

11．．．PSU

30．．．保護模組

31．．．保護電路

Q1．．．第一場效應管

Q2．．．第二場效應管

D1、D2．．．汲極

S1、S2．．．源極

G1、G2．．．閘極

DP1、DP2．．．寄生二極體

R1、R2、R3、R4、R6、R7．．．分壓電阻

311．．．偵測電路

R5．．．採樣電阻

3111．．．運算放大電路

R8．．．限流電阻

C．．．濾波電容

50．．．微處理器

70．．．降壓電路

200．．．電源

300．．．用電設備

圖1為本發明實施方式提供的電源裝置的原理框圖。

圖2為圖1所示電源裝置的保護電路與微處理器的電路原理圖。

100．．．電源裝置

10．．．電源供應模組

11．．．PSU

30．．．保護模組

31．．．保護電路

50．．．微處理器

70．．．降壓電路

200．．．電源

300．．．用電設備

Claims (9)

1. 一種電源裝置，用以對一用電設備供電，其改良在於：所述電源裝置包括電源供應模組及微處理器，所述電源供應模組包括複數電源供應單元(Power Supply Unit, PSU)，所述複數PSU連接至一習知的電源，所述微處理器連接至每一PSU，並根據用電設備實際消耗的功率以及每一PSU的最大輸出功率確定需要對用電設備供電的PSU，並控制所確定的PSU對用電設備供電。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置，其中所述電源裝置還包括兩保護模組，所述每一保護模組均包括對應PSU設置的複數保護電路，所述每一PSU的輸入端以及輸出端分別藉由一個保護電路連接至習知的電源以及用電設備，以從電源接入電能對用電設備供電，所述微處理器藉由控制PSU的輸入端以及輸出端的保護電路的導通控制PSU對用電設備供電，藉由控制PSU的輸入端以及輸出端的保護電路的斷開停止PSU對用電設備供電。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置，其中所述保護電路包括第一場效應管以及第二場效應管，所述電源藉由第一場效應管以及第二場效應管連接至PSU的輸入端，再藉由PSU輸出端的保護電路的第一場效應管以及第二場效應管連接至用電設備，所述微處理器連接至PSU的輸入端以及輸出端的第一場效應管以及第二場效應管，並藉由控制PSU輸入端以及輸出端的第一場效應管以及第二場效應管導通，實現將PSU從電源接入的電能傳送至用電設備。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電源裝置，其中所述PSU的輸入端的保護電路中，第一場效應管的汲極連接至電源、源極連接至第二場效應管的源極並藉由二分壓電阻連接至微處理器、閘極連接至兩分壓電阻之間、寄生二極體的正極連接至源極、負極連接至汲極，所述第二場效應管的汲極連接至PSU的輸入端、源極還藉由二分壓電阻連接至微處理器、閘極連接至兩分壓電阻之間、寄生二極體的正極連接至源極、負極連接至汲極。
5. 如申請專利範圍第3項所述之電源裝置，其中所述PSU的輸出端的保護電路中，第一場效應管的汲極連接至PSU的輸出端、源極連接至第二場效應管的源極並藉由二分壓電阻連接至微處理器、閘極連接至兩分壓電阻之間、寄生二極體的正極連接至源極、負極連接至汲極，所述第二場效應管的汲極連接至用電設備、源極還藉由二分壓電阻連接至微處理器、閘極連接至兩分壓電阻之間、寄生二極體的正極連接至源極、負極連接至汲極。
6. 如申請專利範圍第3項所述之電源裝置，其中所述保護電路還包括偵測電路，所述偵測電路連接至PSU輸出端，用以偵測對應PSU流出至用電設備的電流，並傳送至微處理器，微處理器測量用電設備的工作電壓，並根據測得的工作電壓以及所述電流確認每一PSU輸出的功率，該微處理器根據所有PSU輸出功率的總和確定用電設備實際消耗的功率。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電源裝置，其中所述偵測電路還連接至PSU的輸入端，用以偵測流入PSU輸入端的電流，所述微處理器判斷PSU輸入端的電流超過一預設的電流上限，或者PSU輸出端的電流超過另一預設的電流上限時，所述微處理器斷開該PSU的輸入端以及輸出端的保護電路。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電源裝置，其中所述電源裝置還包括連接至電源以及微處理器的降壓電路，用以對微處理器供電，使所述微處理器於用電設備開機前接收到用電設備的開機訊號時，控制所有的保護電路導通，而使所有的PSU均對用電設備供電，所述微處理器再測量此時每一PSU輸出的功率來確認用電設備實際消耗的功率，並確定需要對用電設備供電的PSU的數量後，再停止其他的PSU對用電設備供電。
9. 如申請專利範圍第1項所述之電源裝置，其中所述微處理器根據用電設備實際消耗功率的兩倍確定需要對用電設備供電的PSU，使每一PSU以相當於最大輸出功率一半的輸出功率對用電設備供電。