TW201511446A - 電源轉換系統 - Google Patents

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TW201511446A TW102133108A TW102133108A TW201511446A TW 201511446 A TW201511446 A TW 201511446A TW 102133108 A TW102133108 A TW 102133108A TW 102133108 A TW102133108 A TW 102133108A TW 201511446 A TW201511446 A TW 201511446A
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Yu-Chi Tsai
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Abstract

本發明提供一種電源轉換系統。電源轉換系統包括第一交流電源轉換單元及電源分配單元。該第一交流電源轉換單元接收來自一交流電源的交流電壓或一直流電源的第一直流電壓，並轉換接收到的交流電壓或第一直流電壓為相應的第二直流電壓。該電源分配單元包括偵測電路及選擇電路。該偵測電路偵測是否有該交流電壓輸入至該電源分配單元。選擇電路根據該偵測電路的偵測結果來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元。

Description

電源轉換系統
本發明系關於一種電源轉換系統。
目前，伺服器的電源轉換系統通常包括並聯連接的交流電源轉換單元(Alternating Current Power Supply Unit, AC PSU)與直流電源轉換單元(Directing Current Power Supply Unit, DC PSU)。當一交流電源正常供電給伺服器時，該交流電源轉換單元轉換來自該交流電源的交流電壓為相應大小的直流電壓，並輸出給轉換後的直流電壓給伺服器的負載，同時，該直流電源轉換單元處於備用模式，並不提供直流電壓給伺服器的負載。當該交流電源斷電時，該直流電源轉換單元則由處於備用模式轉換為工作模式，其接收一直流電源(如，電池)所提供的直流電壓，轉換所接收到的直流電壓為另一相應大小的直流電壓，並輸出轉換後的直流電壓給伺服器的負載。
然，由於該直流電源轉換單元當在該交流電源斷電時開始處於工作模式，而當在該交流電源正常供電時則處於備用模式，即，處於不使用狀態，從而導致資源的浪費。
有鑑於此，提供一種資源利用率較高的電源轉換系統實為必要。
一種電源轉換系統，包括第一交流電源轉換單元及電源分配單元。該第一交流電源轉換單元接收來自一交流電源的交流電壓或一直流電源的第一直流電壓，並轉換接收到的交流電壓或第一直流電壓為相應的第二直流電壓。該電源分配單元包括偵測電路及選擇電路。該偵測電路偵測是否有該交流電壓輸入至該電源分配單元。選擇電路根據該偵測電路的偵測結果來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元。
由於該電源轉換系統包括該電源分配單元，該電源分配單元偵測是否有該交流電壓輸入，從而根據偵測結果對應選擇是輸出該交流電壓還是該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元。相應地，該第一交流電源轉換單元轉換接收到的該交流電壓或該第一直流電壓為該第二直流電壓。該電源轉換系統無須使用先前技術中所述的直流電源轉換單元，且該第一交流電源轉換單元無倫該交流電源是否斷電均處於工作狀態，從而提高資源利用率。
圖1係本發明電源轉換系統第一實施方式的方框結構示意圖。
圖2係本發明電源轉換系統第二實施方式的方框結構示意圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，圖1係本發明電源轉換系統第一實施方式的方框結構示意圖。該電源轉換系統100用於轉換來自一交流電源200的交流電壓或一直流電源300的第一直流電壓為相對應的第二直流電壓，並輸出轉換後的第二直流電壓給一負載400供電。該負載400例如為伺服器、資料中心(Data Center)、記憶體(storage)等雲端設備。該直流電源300例如為電池級聯而成。當該直流電源300為電池時，該直流電源300亦可為該電源轉換系統100的一部分。其中，該交流電壓與該第一直流電壓的範圍優選為90V~264V (伏，Volt)。該交流電壓與該第一直流電壓經該電源轉換系統100轉換後獲得的第二直流電壓的範圍為127V~375V。
該電源轉換系統100包括電源分配單元10與第一交流電源轉換單元(Alternating Current Power Supply Unit, AC PSU)12。該電源分配單元10選擇與該交流電源200連接還是與該直流電源300連接，並將接收到的該交流電壓或該第一直流電壓輸出給該第一交流電源轉換單元12。該第一交流電源轉換單元12連接於該電源分配單元10與該負載400之間。該第一交流電源轉換單元12接收該交流電壓或該第一直流電壓，轉換該交流電壓或該第一直流電壓為該第二直流電壓，並輸出該第二直流電壓給該負載400。
該電源分配單元10包括偵測電路101與選擇電路103。該偵測電路101偵測是否有該交流電壓輸入至該電源分配單元10，並將偵測結果以如數位訊號表徵方式輸出給該選擇電路103。該選擇電路103根據用於表徵偵測結果的數位訊號來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元12。
當該偵測電路101偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元10時，該選擇電路103根據該偵測結果選擇傳輸該交流電壓給該第一交流電源轉換單元12；當該偵測電路101未偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元10時，即，該交流電源200断路，該選擇電路103根據該偵測結果選擇傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元12。
優選地，該選擇電路103包括第一輸入端103a、第二輸入端103b與導電桿103c。該導電桿103c包括第一端a與第二端b，該第一輸入端103a與該交流電源200連接，接收該交流電壓。該第二輸入端103b與該直流電源300連接，接收該第一直流電壓。該導電桿103c的第一端a與該第一交流電源轉換單元12連接。該偵測電路101偵測該第一輸入端103a是否輸入該交流電壓，該選擇電路103根據偵測結果控制該導電桿103c的第二端b選擇對應與第一輸入端103a連接還是與第二輸入端103b連接。
當該偵測電路101偵測到有該交流電壓輸入至該第一輸入端103a時，該選擇電路103根據該偵測結果控制該導電桿103c的第二端b選擇對應與第一輸入端103a連接(參見圖1實線箭頭所示)，從而傳輸該交流電壓給該第一交流電源轉換單元12；當該偵測電路101未偵測到該交流電壓輸入至該第一輸入端103a時，該選擇電路103根據該偵測結果控制該導電桿103c的第二端b選擇對應與第二輸入端103b連接(參見圖1虛線箭頭所示)，從而控制傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元12。
優選地，該第一交流電源轉換單元12包括全橋整流電路121、輸出電阻R與輸出電容C。該全橋整流電路121包括第一輸入端I1、第二輸入端I2、第一輸出端O1與第二輸出端O2。該輸出電阻R與該輸出電容C並聯連接於該第一輸出端O1與該第二輸出端O2之間。該第一輸入端I1與該導電桿103c的第二端b連接，接收該交流電壓或該第一直流電壓。該第二輸入端I2接地。該第一輸出端O1用於輸出該第二直流電壓。該第二輸出端O2接地。
該全橋整流電路121包括第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3與第四二極體D4。該第一二極體D1的陰極與該第二二極體D2的陽極連接。該第一二極體D1與該第二二極體D2之間定義一第一節點N1，該第一節點N1作為該第一輸入端I1或者與該第一輸入端I1連接。該第三二極體D3的陰極與該第四二極體D4的陽極連接。該第三二極體D3與該第四二極體D4之間定義一第二節點N2，該第二節點N2作為該第二輸入端I2或者與該第二輸入端I2連接。該第二二極體D2的陰極與該第四二極體D4的陽極連接。該第二二極體D2與該第四二極體D4之間定義一第三節點N3，該第三節點N3作為該第一輸出端O1或者與該第一輸出端O1連接。該第一二極體D1的陽極與該第三二極體D3的陽極連接。該第一二極體D1與該第三二極體D3之間定義一第四節點N4，該第四節點N4作為該第二輸出端O2或者與該第二輸出端O2連接。
該全橋整流電路121既可以轉換該交流電壓，也可以轉換第一直流電壓。該輸出電容C的電容值優選為4700uF(microfarad)。相應地，該交流電壓與該直流電壓經由該第一交流電源轉換電路12轉換後即可獲得該第二直流電壓。
由於該電源轉換系統100包括該電源分配單元10，該電源分配單元10偵測是否有該交流電壓輸入，從而根據偵測結果對應選擇是輸出該交流電壓還是該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元12。相應地，該第一交流電源轉換單元12轉換接收到的該交流電壓或該第一直流電壓為該第二直流電壓給該負載400供電。該電源轉換系統100無須使用先前技術中所述的直流電源轉換單元，且該第一交流電源轉換單元12無論該交流電源200是否斷電均處於工作狀態，從而提高資源利用率。
請參閱圖2，圖2係本發明電源轉換系統第二實施方式的方框結構示意圖。該第二實施方式的電源轉換系統500與該第一實施方式的電源轉換系統100的結構基本相同，二者主要區別在於：該電源轉換系統500除包括第一交流電源轉換單元52外，進一步包括與該第一交流電源轉換單元52並聯連接的至少一第二交流電源轉換單元54。在本實施方式中，該至少一第二交流電源轉換單元54的數量為1個，然，在其它實施方式中，該至少一第二交流電源轉換單元54的數量亦可為(N+1)個，其中，N為大於等於1的整數。該第二交流電源轉換單元54連接於選擇電路503的導電桿503c的第二端d與負載400之間。優選地，該第二交流電源轉換單元54與該第一交流電源轉換單元52結構相同。
該第二交流電源轉換單元54接收來自該交流電源200的交流電壓或該直流電源300的第一直流電壓，並轉換接收到的交流電壓或第一直流電壓為相應的第二直流電壓。該選擇電路503根據該偵測電路501的偵測結果進一步來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給該第二交流電源轉換單元54。
當該偵測電路501偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元50時，該選擇電路503根據該偵測結果進一步控制傳輸該交流電壓給該第二交流電源轉換單元54；當該偵測電路501未偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元50時，該選擇電路503根據該偵測結果進一步控制傳輸該第一直流電壓給該第二交流電源轉換單元54。
由於電源轉換系統500包括二交流電源轉換單元52、54，從而有分流的效果。若該電源轉換系統500有450W的輸出，每一交流電源轉換單元52、54只要提供225W即可。從而，相對一台交流電源轉換單元來說，可減少熱效應，延長產品壽命。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100、500‧‧‧電源轉換系統
200‧‧‧交流電源
300‧‧‧直流電源
400‧‧‧負載
10、50‧‧‧電源分配單元
12、52‧‧‧第一交流電源轉換單元
101、501‧‧‧偵測電路
54‧‧‧第二交流電源轉換單元
103、503‧‧‧選擇電路
121‧‧‧全橋整流電路
R‧‧‧輸出電阻
C‧‧‧輸出電容
a‧‧‧第一端
103c、503c‧‧‧導電桿
b、d‧‧‧第二端
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
103a、I1‧‧‧第一輸入端
N1‧‧‧第一節點
103b、I2‧‧‧第二輸入端
N2‧‧‧第二節點
N3‧‧‧第三節點
N4‧‧‧第四節點
O1‧‧‧第一輸出端
O2‧‧‧第二輸出端
無
100‧‧‧電源轉換系統
200‧‧‧交流電源
300‧‧‧直流電源
400‧‧‧負載
10‧‧‧電源分配單元
12‧‧‧第一交流電源轉換單元
103‧‧‧選擇電路
121‧‧‧全橋整流電路
R‧‧‧輸出電阻
C‧‧‧輸出電容
a‧‧‧第一端
103c‧‧‧導電桿
b‧‧‧第二端
D1‧‧‧第一二極體
D2‧‧‧第二二極體
D3‧‧‧第三二極體
D4‧‧‧第四二極體
103a、I1‧‧‧第一輸入端
N1‧‧‧第一節點
103b、I2‧‧‧第二輸入端
N2‧‧‧第二節點
N3‧‧‧第三節點
N4‧‧‧第四節點
101‧‧‧偵測電路
O1‧‧‧第一輸出端
O2‧‧‧第二輸出端

Claims (10)

  1. 一種電源轉換系統，包括：
    第一交流電源轉換單元，該第一交流電源轉換單元接收來自一交流電源的交流電壓或一直流電源的第一直流電壓，並轉換接收到的交流電壓或第一直流電壓為相應的第二直流電壓；及
    電源分配單元，該電源分配單元包括：
    偵測電路，該偵測電路偵測是否有該交流電壓輸入至該電源分配單元；及
    選擇電路，該選擇電路根據該偵測電路的偵測結果來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元。
  2. 根據請求項1所述之電源轉換系統，其中，當該偵測電路偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元時，該選擇電路根據該偵測結果選擇傳輸該交流電壓給該第一交流電源轉換單元；當該偵測電路未偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元時，該選擇電路根據該偵測結果選擇傳輸該第一直流電壓給該第一交流電源轉換單元。
  3. 根據請求項2所述之電源轉換系統，其中，該選擇電路包括第一輸入端、第二輸入端與導電桿，該導電桿包括第一端與第二端，該第一輸入端接收該交流電壓，該第二輸入端接收該第一直流電壓，該導電桿的第一端與該第一交流電源轉換單元連接，根據該偵測電路的偵測結果，該導電桿的第二端選擇對應與第一輸入端連接還是與第二輸入端連接。
  4. 根據請求項3所述之電源轉換系統，其中，該偵測電路偵測該第一輸入端是否有交流電壓輸入。
  5. 根據請求項3所述之電源轉換系統，其中，該電源分配單元包括該直流電源，該直流電源包括電池。
  6. 根據請求項3所述之電源轉換系統，其中，該第一交流電源轉換單元包括全橋整流電路、輸出電阻與輸出電容，該全橋整流電路包括第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端與第二輸出端，該輸出電阻與該輸出電容並聯連接於該第一輸出端與該第二輸出端之間，該全橋整流電路的第一輸入端與該導電桿的第二端連接，接收該交流電壓或該第一直流電壓，該全橋整流電路的第二輸入端接地，該第一輸出端用於輸出該第二直流電壓，該第二輸出端接地。
  7. 根據請求項1-6中任意一項所述之電源轉換系統，其中，該電源轉換系統進一步包括至少一第二交流電源轉換單元，每一第二交流電源轉換單元與該第一交流電源轉換單元均並聯連接，每一第二交流電源轉換單元接收來自該交流電源的交流電壓或該直流電源的第一直流電壓，並轉換接收到的交流電壓或第一直流電壓為相應的第二直流電壓。
  8. 根據請求項7所述之電源轉換系統，其中，該選擇電路根據該偵測電路的偵測結果進一步來控制是傳輸該交流電壓還是傳輸該第一直流電壓給每一第二交流電源轉換單元。
  9. 根據請求項8所述之電源轉換系統，其中，當該偵測電路偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元時，該選擇電路根據該偵測結果進一步控制傳輸該交流電壓給每一第二交流電源轉換單元；當該偵測電路未偵測到有該交流電壓輸入至該電源分配單元時，該選擇電路根據該偵測結果進一步控制傳輸該第一直流電壓給每一第二交流電源轉換單元。
  10. 根據請求項9所述之電源轉換系統，其中，該至少一第二交流電源轉換單元與該第一交流電源轉換單元結構相同。
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