TW202238319A

TW202238319A - 切換式供電系統及其方法

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Publication number: TW202238319A
Application number: TW110109471A
Authority: TW
Inventors: 劉葉
Original assignee: 英業達股份有限公司
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2021-03-17
Publication date: 2022-10-01
Also published as: TWI776427B

Abstract

一種切換式供電系統應用於一伺服器系統，並包含一供電單元、一第一監控保護晶片、一電能整合電路、一第二監控保護晶片、一第三監控保護晶片、至少一第一功能模組、至少一第二功能模組與複數個風扇。在關機狀態時，電能整合電路會自供電單元接收待機電能，第二功能模組會接收待機電能而運作，風扇則會以待機功率運轉。在開機狀態時，第一功能模組會接收一開機電能而運作，而電能整合電路會額外自供電單元接收部分的開機電能，使風扇利用待機電能與額外的開機電能提升至以正常功率運轉。

Description

切換式供電系統及其方法

本發明係有關於一種系統及方法，尤其是指一種切換式供電系統及其方法。

隨著科技的發展，伺服器系統的應用也更為廣泛。伺服器系統也因應各個公司或使用者應用的領域不同，而不斷的更新與優化以符合不同的使用需求與散熱需求。伺服器系統通常具有S0~S5六種狀態，其中，S0狀態為開機正常運作狀態，S5狀態為關機狀態，需說明的是，S5狀態指的關機狀態，是指伺服器系統關機且插頭插在插座上的狀態，表示伺服器系統雖然關機，但是仍然有在接收插座提供的市電。

在不同的使用需求中，伺服器系統內的元件的種類也會有所不同，數量也會有所增加，使用的時機也會有所不同，散熱需求也會有所不同，例如：部分元件可能有在S5狀態便要運作的使用需求，風扇可能需要以更高的功率運轉等。

然而，先前技術中，風扇通常與部分元件一同自一監控保護晶片接收待機電能，另一部分元件會自另一監控保護晶片接收開機電能，當此監控保護晶片異常且伺服器系統處於開機狀態時，不但風扇無法運轉，也會造成伺服器系統過熱無法運作甚至損壞等問題；另外，先前技術中也有將風扇區分成兩種：接收開機電能的風扇與接收待機電能的風扇，此舉雖然可以因應不同的散熱需求以及不同的運轉功率，卻也造成風扇的數量增加、成本上升、占用空間增加等問題。因此，先前技術存在改善的空間。

有鑒於在先前技術中，伺服器系統需要因應不同的使用需求、散熱需求、供電需求等問題。本發明之一主要目的係提供一種切換式供電系統，用以解決先前技術中的至少一個問題。

本發明為解決先前技術之問題，所採用之必要技術手段為提供一種切換式供電系統，係應用於一伺服器系統，並包含一供電單元、一第一監控保護晶片、一電能整合電路、一第二監控保護晶片、一第三監控保護晶片、至少一第一功能模組、至少一第二功能模組與複數個風扇。供電單元係在伺服器系統處於一關機狀態時提供一待機電能，並在伺服器系統處於一開機狀態時提供一開機電能。第一監控保護晶片電性連接供電單元，用以在開機狀態時接收開機電能。電能整合電路電性連接供電單元，用以在關機狀態時接收待機電能；在開機狀態時接收待機電能及部分的開機電能。

第二監控保護晶片電性連接電能整合電路，用以在關機狀態時接收待機電能；在開機狀態時接收待機電能及部分的開機電能。第三監控保護晶片電性連接電能整合電路，用以在關機狀態時接收待機電能；在開機狀態時接收待機電能及部分的開機電能。第一功能模組電性連接第一監控保護晶片，用以在開機狀態時接收開機電能並運作。第二功能模組電性連接第三監控保護晶片，用以在關機狀態時接收待機電能並運轉；用以在開機狀態時接收待機電能及部分的開機電能並運作。風扇電性連接第二監控保護晶片，用以在關機狀態時接收待機電能，並以一待機功率運轉；在開機狀態時接收待機電能及部分的開機電能，並以一高於待機功率的正常功率運轉。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第一監控保護晶片，係採用ADM1278晶片。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第二監控保護晶片，係採用MP5023晶片。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第三監控保護晶片，係採用MP5023晶片。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第一功能模組中之一者，係一中央處理器。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第一功能模組中之一者，係一記憶體模組。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第二功能模組中之一者，係一基板管理控制器。

在上述必要技術手段的基礎下，本發明所衍生之一附屬技術手段為使切換式供電系統中之第二功能模組中之一者，係一複雜可程式化邏輯裝置。

本發明為解決先前技術之問題，所採用之必要技術手段為另外提供一種切換式供電方法，係利用如上述之切換式供電系統加以實施，並包含以下步驟：利用該供電單元，在該伺服器系統處於該關機狀態時提供該待機電能；利用該電能整合電路接收該待機電能；利用該第三監控保護晶片接收並傳送該待機電能至該至少一第二功能模組；利用該第二監控保護晶片接收並傳送該待機電能至風扇，且使風扇以該待機功率運作；利用該供電單元，在該伺服器系統自該關機狀態切換成處於該開機狀態時額外提供該開機電能；利用該第一監控保護晶片接收並傳送該開機電能至該至少一第一功能模組；利用該電能整合電路額外接收部分之該開機電能；利用該第二監控保護晶片額外接收並傳送上述部分之該開機電能至風扇，且使風扇以該正常功率運轉。

承上所述，本發明所提供之切換式供電系統及其方法，利用供電單元、第一監控保護晶片、電能整合電路、第二監控保護晶片、第三監控保護晶片、第一功能模組、第二功能模組與風扇，相較於先前技術，本發明利用第三監控保護晶片，使得第二功能模組在關機狀態便可以運作，利用第一監控保護晶片，使得第一功能模組在開機狀態時才開始運作，利用第二監控保護晶片電性連接風扇，使得風扇與其他模組的供電分離，不會受到其他模組的影響，並利用電能整合電路接收部分的開機電能，使得風扇可以順利提升至以正常功率運轉。

下面將結合示意圖對本發明的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參閱第一圖與第二圖，其中，第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之切換式供電系統之方塊圖；以及，第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之切換式供電方法之流程圖。如圖所示，一種切換式供電方法係利用一種切換式供電系統1加以實施，並包含以下步驟S101至步驟S110。

切換式供電系統1係應用於一伺服器系統，並包含一供電單元11、一第一監控保護晶片12、一電能整合電路13、一第二監控保護晶片14、一第三監控保護晶片15、至少一第一功能模組16a、16b、16c（圖式繪製並標示三個示意）、至少一第二功能模組17a、17b、17c（圖式繪製並標示三個示意）與複數個風扇18（圖式繪製三個並標示一個示意）。需說明的是，切換式供電系統1應用於伺服器系統，並不表示切換式供電系統1一定要外接於伺服器系統，切換式供電系統1也可以包含在伺服器系統內。

供電單元11電性連接第一監控保護晶片12與電能整合電路13。第一監控保護晶片12電性連接第一功能模組16a、16b、16c。電能整合電路13電性連接第二監控保護晶片14與第三監控保護晶片15。第二監控保護晶片14電性連接風扇18。第三監控保護晶片15則是電性連接第二功能模組17a、17b、17c。

步驟S101：伺服器系統是否處於關機狀態。

判斷伺服器系統是否處於關機狀態，在這裡的關機狀態是指S5狀態，也就是指伺服器系統關機且插頭插在插座上的狀態，表示伺服器系統雖然關機，但是仍然有在接收插座提供的市電。當步驟S101結果為是時，進入步驟S102；步驟S101結果為否時，則會重新進入步驟S101。

步驟S102：利用供電單元提供待機電能。

供電單元11會在伺服器系統處於關機狀態時，提供一待機（standby）電能。待機電能，也會被稱作為預備電能、備用電能，係指伺服器系統的插頭插上插座且尚未開機時，供電單元11所傳送出的一種電能。

步驟S103：利用電能整合電路接收待機電能。

電能整合電路13會在伺服器系統處於關機狀態時，自供電單元11接收待機電能。

步驟S104：利用第三監控保護晶片接收待機電能，並傳送至第二功能模組，使第二功能模組接收待機電能而運作。

第三監控保護晶片15會自電能整合電路13接收待機電能，並傳送至第二功能模組17a、17b、17c。因此，第二功能模組17a、17b、17c便能在伺服器系統處於關機狀態時運作。舉例來說，第二功能模組17a可以是基板管理控制器（Baseboard Management Controller；BMC），第二功能模組17b可以是複雜可程式化邏輯裝置（Complex Programmable Logic Device；CPLD），第二功能模組17c可以是其他需要在關機狀態時運作的模組。在本實施例中，第三監控保護晶片15係採用MP5023晶片，用以監控流經的電流、功耗，並且具有過電流保護（Over Current Protection；OCP）作用。

步驟S105：利用第二監控保護晶片接收待機電能，並傳送至風扇，使風扇接收待機電能而以待機功率運作。

第二監控保護晶片14會自電能整合電路13接收待機電能，並傳送至風扇18。因此，風扇18便能在伺服器系統處於關機狀態時以待機功率運作。因為伺服器系統處於關機狀態時，僅有第二功能模組17a、17b、17c會正常運作，故風扇18以待機功率運作不僅可以解決第二功能模組17a、17b、17c所需的散熱需求，也不會有過度浪費電能的問題。實務上，風扇18的待機功率通常是指脈衝寬度調變的占空比介於15%至25%之間。

在本實施例中，第二監控保護晶片14也可以採用MP5023晶片，用以監控流經的電流、功耗，並且具有過電流保護（Over Current Protection；OCP）作用。

步驟S106：伺服器系統是否切換成開機狀態。

判斷伺服器系統是否切換成處於開機狀態，在這裡的開機狀態即為S0狀態。當步驟S106結果為是時，表示伺服器系統處於正常運作狀態，亦即伺服器系統的所有元件都開始運作，則進入步驟S107；步驟S106結果為否時，則會重新進入步驟S106。

步驟S107：利用供電單元額外提供開機電能。

供電單元11會在伺服器系統處於開機狀態時，額外提供一開機（power-on）電能。開機電能，也會被稱作為主要電能、正常電能、或是業界稱之為「real電」，係指伺服器系統開機後，供電單元11所傳送出的一種電能。

步驟S108：利用第一監控保護晶片接收開機電能，並傳送至第一功能模組，使第一功能模組接收開機電能而運作。

第一監控保護晶片12會在伺服器系統處於開機狀態時，自供電單元11接收開機電能，並傳送至第一功能模組16a、16b、16c。因此，第一功能模組16a、16b、16c便會在伺服器系統處於開機狀態時開始運作。舉例來說，第一功能模組16a可以是中央處理器（Central Processing Unit；CPU），第一功能模組16b可以是記憶體模組（Dual In-line Memory Module；DIMM），而第一功能模組16c可以是其他在開機狀態時才開始運作的模組。

在本實施例中，第一監控保護晶片12係採用ADM1278晶片，用以監控流經的電流、功耗，並且具有過電流保護（Over Current Protection；OCP）作用。因為開機電能的電能會高於待機電能，因此，第一監控保護晶片12所能承受的最大電流係大於第二監控保護晶片14與第三監控保護晶片15。

步驟S109：利用電能整合電路額外接收部分的開機電能。

電能整合電路13會在伺服器系統處於開機狀態時，自供電單元11額外接收部分的開機電能。此時，電能整合電路13仍會接收待機電能。

步驟S110：利用第二監控保護晶片額外接收部分的開機電能，並傳送至風扇，使風扇在開機狀態時接收待機電能與部分的開機電能而以正常功率運轉。

第二監控保護晶片14會自電能整合電路13額外接收部分的開機電能與待機電能，並傳送至風扇18。因此，風扇18便能在伺服器系統處於開機狀態時提升至以高於待機功率的正常功率運轉。因為伺服器系統處於開機狀態時，第一功能模組16a、16b、16c與第二功能模組17a、17b、17c都會正常運作，故風扇18提升至以正常功率運作，可以解決第一功能模組16a、16b、16c與第二功能模組17a、17b、17c同時運作所需的散熱需求。實務上，風扇18的正常功率通常是指脈衝寬度調變的占空比至少為50%。

隨著日益漸增的散熱需求，風扇18的數量也越來越多，因此，電能整合電路13自供電單元11額外接收並傳送出部分的開機電能，也有助於讓數量增多的風扇18可以順利提升至以正常功率運轉。實務上，電能整合電路13通常會包含至少一金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor；MOSFET），並且可以使傳送出的待機電能與部分的開機電能達到50安培。

而第二監控保護晶片14單獨電性連接電能整合電路13與風扇18，可以達到與其他模組（第一功能模組16a、16b、16c與第二功能模組17a、17b、17c）分離的供電行為，避免因為其他模組（第一監控保護晶片12、第三監控保護晶片15、第一功能模組16a、16b、16c與第二功能模組17a、17b、17c）異常而無法運轉的問題。

綜上所述，本發明所提供之切換式供電系統及其方法，利用供電單元、第一監控保護晶片、電能整合電路、第二監控保護晶片、第三監控保護晶片、第一功能模組、第二功能模組與風扇，相較於先前技術，本發明利用第三監控保護晶片，使得第二功能模組在關機狀態便可以運作，利用第一監控保護晶片，使得第一功能模組在開機狀態時才開始運作，利用第二監控保護晶片電性連接風扇，使得風扇與其他模組的供電分離，不會受到其他模組的影響，並利用電能整合電路接收部分的開機電能，使得風扇可以順利提升至以正常功率運轉。此外，本發明所提供之切換式供電系統的使用性更加靈活，也可以適用更多種不同的使用需求。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1:切換式供電系統 11:供電單元 12:第一監控保護晶片 13:電能整合電路 14:第二監控保護晶片 15:第三監控保護晶片 16a,16b,16c:第一功能模組 17a,17b,17c:第二功能模組 18:風扇

第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供之切換式供電系統之方塊圖；以及第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供之切換式供電方法之流程圖。

1:切換式供電系統

11:供電單元

12:第一監控保護晶片

13:電能整合電路

14:第二監控保護晶片

15:第三監控保護晶片

16a,16b,16c:第一功能模組

17a,17b,17c:第二功能模組

18:風扇

Claims

一種切換式供電系統，係應用於一伺服器系統，並包含：一供電單元，係在該伺服器系統處於一關機狀態時提供一待機電能，並在該伺服器系統處於一開機狀態時提供一開機電能；一第一監控保護晶片，係電性連接該供電單元，用以在該開機狀態時接收該開機電能；一電能整合電路，係電性連接該供電單元，用以在該關機狀態時接收該待機電能；在該開機狀態時接收該待機電能及部分之該開機電能；一第二監控保護晶片，係電性連接該電能整合電路，用以在該關機狀態時接收該待機電能；在該開機狀態時接收該待機電能及部分之該開機電能；一第三監控保護晶片，係電性連接該電能整合電路，用以在該關機狀態時接收該待機電能；在該開機狀態時接收該待機電能及部分之該開機電能；至少一第一功能模組，係電性連接該第一監控保護晶片，用以在該開機狀態時接收該開機電能並運作；至少一第二功能模組，係電性連接該第三監控保護晶片，用以在該關機狀態時接收該待機電能並運轉；用以在該開機狀態時接收該待機電能及部分之該開機電能並運作；以及複數個風扇，係電性連接該第二監控保護晶片，用以在該關機狀態時接收該待機電能，並以一待機功率運轉；在該開機狀態時接收該待機電能及部分之該開機電能，並以一高於該待機功率之正常功率運轉。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該第一監控保護晶片係採用ADM1278晶片。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該第二監控保護晶片係採用MP5023晶片。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該第三監控保護晶片係採用MP5023晶片。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該至少一第一功能模組中之一者係一中央處理器。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該至少一第一功能模組中之一者係一記憶體模組。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該至少一第二功能模組中之一者係一基板管理控制器。
如請求項1所述之切換式供電系統，其中，該至少一第二功能模組中之一者係一複雜可程式化邏輯裝置。
一種切換式供電方法，係利用如請求項1所述之切換式供電系統加以實施，並包含以下步驟： (a) 利用該供電單元，在該伺服器系統處於該關機狀態時提供該待機電能； (b) 利用該電能整合電路接收該待機電能； (c) 利用該第三監控保護晶片接收並傳送該待機電能至該至少一第二功能模組； (d) 利用該第二監控保護晶片接收並傳送該待機電能至該些風扇，且使該些風扇以該待機功率運作； (e) 利用該供電單元，在該伺服器系統自該關機狀態切換成處於該開機狀態時額外提供該開機電能； (f) 利用該第一監控保護晶片接收並傳送該開機電能至該至少一第一功能模組； (g) 利用該電能整合電路額外接收部分之該開機電能； (h) 利用該第二監控保護晶片額外接收並傳送上述部分之該開機電能至該些風扇，且使該些風扇以該正常功率運轉。