TW201605151A - 快速啟動備援的冗餘式電源供應系統 - Google Patents
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Abstract
一種快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，包含有至少一主電源供應器、至少一副電源供應器以及一電力整合背板。該副電源供應器包含一開機啟動後具有一穩壓電位的穩壓儲能元件，當該副電源供應器受觸發關機而令該穩壓電位低於一低電壓判斷基準時，即進入一待命工作模式，於該待命工作模式中該副電源供應器被重新啟動一暫態工作時間而對該穩壓儲能元件進行充電。該電力整合背板電性連接該主電源供應器以及該副電源供應器並常態檢知該主電源供應器及該副電源供應器的輸出狀態而決定該副電源供應器的開機或關機。
Description
本發明有關一種冗餘式電源供應系統，尤指一種可快速啟動備援的冗餘式電源供應系統。
按，現今科技業對於電力供給穩定度的要求逐漸嚴苛，遂有業者提出一種冗餘式電源供應系統(Redundant Power Supply)，所稱該冗餘電源供應系統主要包含有一主電源供應器、一作為備援的副電源供應器以及一電力整合背板，於啟動供電時，該電力整合背板接受該主電源供應器以及該副電源供應器所輸出的電力而向一負載供給，然而，該電力整合背板更依據所連接該負載的耗能狀態決定該主電源供應器以及該副電源供應器所提供的輸出電力，換言之，該負載工作所需的耗能是由該主電源供應器以及該副電源供應器所分攤提供。若該主電源供應器不慎損壞，該電力整合背板調配增加該副電源供應器的輸出電力以補足該主電源供應器無法供給的部分而滿足該負載工作需求。
然而，習用冗餘式電源供應系統經通電啟動後，該主電源供應器以及該副電源供應器常態處於啟動的工作狀態下，但實際上該冗餘式電源供應系統並非長時間處於額定滿載輸出的工作狀態下，亦會有輕載輸出的工作狀態。於輕載輸出的工作狀態中，該副電源供應器受該電力整合背板調配而處於低輸出供給的工作模式，實際上在輕載輸出的工作狀態中，該主電源供應器所供給輸出的電力即能符合該負載的需求，但現今業者為了讓該副電源供應器可以隨時作為電力供給的備援，仍然會使該副電源供應器常態處於開機的狀態，但該副電源供應器開機卻不提供電力的供給，實際上是令該副電源供應器處於一空轉的狀態，長期實施下，亦會產生許多不必要的損耗。
本發明之主要目的，在於令副電源供應器可以快速啟動並同時解決習用實施方式長期令副電源供應器處於開機狀態所導致耗能的問題。 為達上述目的，本發明提供一種快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，包含有至少一主電源供應器、至少一副電源供應器以及一電力整合背板。該主電源供應器接受一外部電力並受外部觸發開機而轉換該外部電力輸出有一主工作電力，該主電源供應器開機時根據一輸出比較基準比較該主電源供應器所輸出的該主工作電力而產生有一第一輕載工作參數或一第一重載工作參數。該副電源供應器接受該外部電力並受外部觸發開機而轉換該外部電力輸出一副工作電力，該副電源供應器包含一設置於一功率校正單元中且於該副電源供應器開機進行充電而具有一穩壓電位的穩壓儲能元件，該副電源供應器開機時根據該輸出比較基準比較該副電源供應器所輸出的該副工作電力產生有一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數，該副電源供應器受外部觸發關機時根據一低電壓判斷基準比較該穩壓電位而具有一關機工作模式以及一待命工作模式，於該待命工作模式中，該穩壓電位低於該低電壓判斷基準，該副電源供應器被短暫開機而令該穩壓儲能元件獲得電力進行充電使該穩壓電位高於該低電壓判斷基準，並於一暫態工作時間後關閉該副電源供應器。該電力整合背板電性連接該主電源供應器及該副電源供應器，並接受該第一輕載工作參數、該第一重載工作參數、該第二輕載工作參數或該第一重載工作參數，該電力整合背板具有一自該副電源供應器接受該第二輕載工作參數令該副電源供應器關機的第一啟動模式，以及一自該主電源供應器及該副電源供應器分別取得該第一重載參數以及該第二重載參數而令該副電源供應器開機轉換該外部電力輸出該副工作電力的第二啟動模式。
於一實施例中，該副電源供應器於該待命工作模式中更包含有一放電電壓判斷基準，該放電電壓判斷基準比較該穩壓電位而在該穩壓電位高於該放電電壓判斷基準時令該副電源供應器的一隔離電路為導通，而於該穩壓電位低於該放電電壓判斷基準時令該隔離電路為斷路。
於一實施例中，該副電源供應器具有一取得外部電力並與該功率校正單元連接的整流濾波單元，一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一調變輸出單元。
於一實施例中，該副電源供應器更包含有一連接該功因校正單元並受該電力整合背板啟動而比較該穩壓電位決定該副電源供應器進入該關機工作模式或該待命工作模式的節能控制單元。
於一實施例中，該副電源供應器更包含有一於該副電源供應器開機時根據該輸出比較基準比較該副電源供應器所輸出的該副工作電力產生有該第二輕載工作參數以及該第二重載工作參數的第二輸出狀態分析單元。
於一實施例中，該電力整合背板更包含有一接受該第一輕載工作參數、該第一重載工作參數、該第二輕載工作參數以及該第二重載工作參數而決定該電力整合背板進入該第一啟動模式的控制單元。
透過本發明上述所揭，相較於習用具有以下特點： 1. 本發明令作為備援的該副電源供應器並未常態處於開機狀態，而能降低令該副電源供應器空轉所產生的耗能。 2. 本發明令未常態供電的副電源供應器無需等待該穩壓儲能元件的電位穩壓，即可快速將該副電源供應器啟動進行供電。
有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請參閱圖1及圖2，本發明快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，包含至少一主電源供應器1、至少一副電源供應器2以及一電力整合背板3。進一步地，本發明該主電源供應器1與該副電源供應器2可分別以複數實施，且該主電源供應器1與該副電源供應器2實際上為相同結構，於此僅以該副電源供應器2進行舉例。具體說明，該副電源供應器2包含有一整流濾波單元21、一連接該整流濾波單元21的功因校正單元22、一變壓器23、一脈寬控制單元24、一開關元件25以及一調變輸出單元26。當該副電源供應器2受外部觸發而開機時，該整流濾波單元21自一與該副電源供應器2連接的外部電源4取得一外部電力，並對該外部電力整流濾波，再利用該功因校正單元22以一變壓調整位準改變該外部電力的功率因數，該脈寬控制單元24則向該開關元件25輸出一脈波寬度調變訊號以決定該開關元件25的工作週期，以透過該開關元件25週期性的導通與截止調變該變壓器23的線圈電流，並由該調變輸出單元26對該變壓器23所輸出的電力進行調變，而輸出一副工作電力至該電力整合背板3。此外，本發明該主電源供應器1經觸發而開機啟動後，即轉換該外部電力為一主工作電力，並將該主工作電力輸出至該電力整合背板3。
進一步地，本發明該功因校正單元22更包含有一於該副電源供應器2通電後具有一穩壓電位V的穩壓儲能元件221，該穩壓儲能元件221可為一電容器。並請搭配參閱圖2，本發明該副電源供應器2於受外部觸發而關機時，該副電源供應器2根據一低電壓判斷基準R1比較該穩壓電位V而具有一關機工作模式以及一待命工作模式，其中，當該穩壓電位V高於該低電壓判斷基準R1時，該副電源供應器2進入該關機工作模式，於該關機工作模式中，該副電源供應器2持續停止轉換該外部電力，而令該穩壓儲能元件221的該穩壓電位V持續下降。承上，當該穩壓電位V低於該低電壓判斷基準R1時，該副電源供應器2進入該待命工作模式，於該待命工作模式中，該副電源供應器2被短暫開機而轉換該外部電力，該穩壓儲能元件221獲得電力而進行充電並使該穩壓電位V高於該低電壓判斷基準R1，且於一暫態工作時間T1後關閉該副電源供應器2。再者，於一實施例中，該副電源供應器2更包含有一放電電壓判斷基準R2，該放電電壓判斷基準R2比較該穩壓電位V，當該穩壓電位V高於該放電電壓判斷基準R2時，該副電源供應器2的一隔離電路27被控制而導通。當該穩壓電位V低於該放電電壓判斷基準R2時，該副電源供應器2的該隔離電路27被控制而由導通轉為斷路。進一步地，本發明該隔離電路27設置於該副電源供應器2向該電力整合背板3輸出該副工作電力的迴路上，該隔離電路27可以是由一個可被控制的電子開關所組成，該隔離電路27的設置目的在於避免當該副電源供應器2處於該待命工作模式時，該副電源供應器2的與該電力整合背板3連接的輸出端處於低電壓狀態，該隔離電路27限制了該電力整合背板3上的電力無法進入該副電源供應器2。又，該放電電壓判斷基準R2的電位條件基準較高於該低電壓判斷基準R1的電位條件基準。又，於一實施例中，該副電源供應器2更包含有一連接該功因校正單元22並受該電力整合背板3啟動而比較該穩壓電位V決定該副電源供應器2進入該關機工作模式或該待命工作模式的節能控制單元29。
再者，本發明該副電源供應器2更包含一第二輸出狀態分析單元28，該第二輸出狀態分析單元28於該副電源供應器2開機時，常態檢知該副電源供應器2向該電力整合背板3輸出的該副工作電力的至少一電氣特性(如電流值、電壓值)，且將該電氣特性等效轉換為一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數。而該輸出比較基準主要用來判斷該主電源供應器1或該副電源供應器2所輸出電力相較於該冗餘式電源供應系統整體輸出的比重，假設該輸出比較基準為50瓦特時，而該副電源供應器2輸出的該副工作電力僅有30瓦特時，該第二輸出狀態分析單元28即判斷為輕載，輸出該第二輕載工作參數。
另一方面，復請參閱圖1，本發明該電力整合背板3分別連接每一該主電源供應器1以及每一該副電源供應器2，於該主電源供應器1及該副電源供應器2分別受外部觸發而開機啟動，該電力整合背板3自每一該主電源供應器1接受一第一輕載工作參數或該第一重載工作參數，以及自每一該副電源供應器2接受該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數。該電力整合背板3具有一自該副電源供應器2接受該第二輕載工作參數令該副電源供應器2進入該待機工作模式的第一啟動模式，以及一自該主電源供應器1及該副電源供應器2分別取得該第一重載參數以及該第二重載參數而令該副電源供應器2開機轉換該外部電力輸出該副工作電力的第二啟動模式。再者，該電力整合背板3於一實施例中包含有一接受該第一輕載工作參數、該第一重載工作參數、該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數而決定該電力整合背板3進入該第一啟動模式或該第二啟動模式的控制單元31。再者，本發明於另一實施例中，該電力整合背板3更可以利用一負載耗能基準決定進入該第一啟動模式或該第二啟動模式，該負載耗能基準則是以整合後的該第一輕載工作參數、該第一重載工作參數、該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數進行比較，更具體說明，於一實施例中，該主電源供應器1產生有該第一重載工作參數，而該副電源供應器2則產生有該第二輕載工作參數，該電力整合背板3分別取得該第一重載工作參數及該第二輕載工作參數後，首先將其整合再以該負載耗能基準進行比較判斷，決定進入該第一啟動模式或該第二啟動模式。
更具體說明，本發明該冗餘式電源供應系統於實施的過程中，該電力整合背板3接受該負載5所輸出的一啟動訊號(Ps_on)後，隨即啟動開機該主電源供應器1以及該副電源供應器2，而該主電源供應器1開機後，其所包含的一第一輸出狀態分析單元11輸出有該第一輕載工作參數或該第一重載工作參數，該副電源供應器2則輸出有該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數。於此假設，該輸出比較基準是以該冗餘式電源供應系統輸出電力為50瓦特為基礎，而於一實施例中，該副電源供應器2輸出的該副工作電力為30瓦特低於該輸出比較基準，該副電源供應器2產生有該第二輕載工作參數。而該主電源供應器1輸出的該主工作電力同樣為30瓦特時，該主電源供應器1產生有該第一輕載工作參數。該電力整合背板3的該控制單元31接受到該第一輕載工作參數以及該第二輕載工作參數，令該副電源供應器2由開機轉為關機，停止轉換該外部電力。然而，關機的該副電源供應器2以該低電壓判斷基準R1比較該穩壓儲能元件221當下的該穩壓電位V，由於該副電源供應器2停止轉換該外部電力，使該穩壓儲能元件221無法獲得電力而進入放電狀態，該穩壓電位V持續降低。當該穩壓電位V低於該低電壓判斷基準R1時令該副電源供應器2被短暫重新啟動，該副電源供應器2重新轉換該外部電力，令該穩壓儲能元件221再次獲得電力而進行充電，且於該暫態工作時間T1(如120ms)後再次關機該副電源供應器2。再者，本發明該電力整合背板3常態受該負載5要求而提供相應功率的電力，若該負載5持續處於低耗能狀態，該電力整合背板3常態使該副電源供應器2常態處於該待命工作模式。如此一來，該副電源供應器2的該穩壓儲能元件221常態存有電荷，當該電力整合背板3受該負載5要求而需該副電源供應器2輸出電力時，該副電源供應器2無須等待該穩壓儲能元件221穩壓，即可快速開機啟動提供該副工作電力。又，於一實施例中，該副電源供應器2進入該待命工作模式，更以該放電電壓判斷基準R2判斷該穩壓電位V，於該穩壓電位V低於該放電電壓判斷基準R2後，即令該副電源供應器2上的該隔離電路27斷路，保護該副電源供應器2不受外部電力從其與該電力整合背板3連接的一端進入而產生損壞的問題發生。
綜上所述，本發明該快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，包含有至少一主電源供應器、至少一副電源供應器以及一電力整合背板。該副電源供應器包含一開機啟動後具有一穩壓電位的穩壓儲能元件，當該副電源供應器受觸發關機而令該穩壓電位低於一低電壓判斷基準時，即進入一待命工作模式，於該待命工作模式中該副電源供應器被重新啟動一暫態工作時間而對該穩壓儲能元件進行充電。該電力整合背板電性連接該主電源供應器以及該副電源供應器並常態檢知該主電源供應器及該副電源供應器的輸出狀態而決定該副電源供應器的開機或關機。藉此，以令該副電源供應器常態處於可以快速啟動的待機工作模式上，降低電能的耗費。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。
1‧‧‧主電源供應器
11‧‧‧第一輸出狀態分析單元
2‧‧‧副電源供應器
21‧‧‧整流濾波單元
22‧‧‧功因校正單元
23‧‧‧變壓器
221‧‧‧穩壓儲能元件
24‧‧‧脈寬控制單元
25‧‧‧開關元件
26‧‧‧調變輸出單元
27‧‧‧隔離電路
28‧‧‧第二輸出狀態分析單元
29‧‧‧節能控制單元
3‧‧‧電力整合背板
31‧‧‧控制單元
4‧‧‧外部電源
5‧‧‧負載
V‧‧‧穩壓電位
R1‧‧‧低電壓判斷基準
R2‧‧‧放電電壓判斷基準
T1‧‧‧暫態工作時間
11‧‧‧第一輸出狀態分析單元
2‧‧‧副電源供應器
21‧‧‧整流濾波單元
22‧‧‧功因校正單元
23‧‧‧變壓器
221‧‧‧穩壓儲能元件
24‧‧‧脈寬控制單元
25‧‧‧開關元件
26‧‧‧調變輸出單元
27‧‧‧隔離電路
28‧‧‧第二輸出狀態分析單元
29‧‧‧節能控制單元
3‧‧‧電力整合背板
31‧‧‧控制單元
4‧‧‧外部電源
5‧‧‧負載
V‧‧‧穩壓電位
R1‧‧‧低電壓判斷基準
R2‧‧‧放電電壓判斷基準
T1‧‧‧暫態工作時間
圖1，本發明快速啟動備援的冗餘式電源供應系統一實施例的單元組成圖。 圖2，本發明快速啟動備援的冗餘式電源供應系統一實施例實施過程中的穩壓電位示意圖。
1‧‧‧主電源供應器
11‧‧‧第一輸出狀態分析單元
2‧‧‧副電源供應器
21‧‧‧整流濾波單元
22‧‧‧功因校正單元
23‧‧‧變壓器
221‧‧‧穩壓儲能元件
24‧‧‧脈寬控制單元
25‧‧‧開關元件
26‧‧‧調變輸出單元
27‧‧‧隔離電路
28‧‧‧第二輸出狀態分析單元
29‧‧‧節能控制單元
3‧‧‧電力整合背板
31‧‧‧控制單元
4‧‧‧外部電源
5‧‧‧負載
Claims (6)
- 一種快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，包括有： 至少一主電源供應器，接受一外部電力並受外部觸發開機而轉換該外部電力輸出有一主工作電力，該主電源供應器開機時根據一輸出比較基準比較該主電源供應器所輸出的該主工作電力而產生有一第一輕載工作參數或一第一重載工作參數； 至少一副電源供應器，接受該外部電力並受外部觸發開機而轉換該外部電力輸出一副工作電力，該副電源供應器包含一設置於一功率校正單元中且於該副電源供應器開機進行充電而具有一穩壓電位的穩壓儲能元件，該副電源供應器開機時根據該輸出比較基準比較該副電源供應器所輸出的該副工作電力產生有一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數，該副電源供應器受外部觸發關機時根據一低電壓判斷基準比較該穩壓電位而具有一關機工作模式以及一待命工作模式，於該待命工作模式中，該穩壓電位低於該低電壓判斷基準，該副電源供應器被短暫開機而令該穩壓儲能元件獲得電力進行充電使該穩壓電位高於該低電壓判斷基準，並於一暫態工作時間後關閉該副電源供應器；以及 一電力整合背板，電性連接該主電源供應器及該副電源供應器，該電力整合背板具有一自該副電源供應器接受該第二輕載工作參數令該副電源供應器關機的第一啟動模式，以及一自該主電源供應器及該副電源供應器分別取得該第一重載參數以及該第二重載參數而令該副電源供應器開機轉換該外部電力輸出該副工作電力的第二啟動模式。
- 如請求項1所述快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，其中，該副電源供應器於該待命工作模式中更包含有一放電電壓判斷基準，該放電電壓判斷基準比較該穩壓電位而在該穩壓電位高於該放電電壓判斷基準時令該副電源供應器的一隔離電路為導通，而於該穩壓電位低於該放電電壓判斷基準時令該隔離電路為斷路。
- 如請求項1所述快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，其中，該副電源供應器具有一取得外部電力並與該功率校正單元連接的整流濾波單元，一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一調變輸出單元。
- 如請求項1或3所述快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，其中，該副電源供應器更包含有一連接該功因校正單元並受該電力整合背板啟動而比較該穩壓電位決定該副電源供應器進入該關機工作模式或該待命工作模式的節能控制單元。
- 如請求項1所述快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，其中，該副電源供應器更包含有一於該副電源供應器開機時根據該輸出比較基準比較該副電源供應器所輸出的該副工作電力產生有該第二輕載工作參數以及該第二重載工作參數的第二輸出狀態分析單元。
- 如請求項1所述快速啟動備援的冗餘式電源供應系統，其中，該電力整合背板更包含有一接受該第一輕載工作參數、該第一重載工作參數、該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數而決定該電力整合背板進入該第一啟動模式或該第二啟動模式的控制單元。
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