TWI430538B - Standby power system - Google Patents

Description

備援電力系統

一種備援電力系統，特別是利用電源供應器的主輸出電力提供負載待機所需的改良備援電力系統。

業界架設資料庫、伺服器等大型系統常使用備援式電力系統，以提供穩定的電力令資料庫或伺服器長時間運作。習知的備援電力系統如中華民國專利證書第M381826號「容錯式電源供應裝置」，該先前專利揭示的電源供應裝置包括一機體、一背板、數個電源供應器以及至少一電源輸入模組，其中該機體內具有至少一電源輸入容置空間以及數個電源輸出容置空間，該電源輸入模組裝設於該電源輸入容置空間內，該電源供應器裝設於該電源輸出容置空間內，且該電源輸入模組、電源供應器皆電性連接於該背板上。其中，該電源輸入模組連接外部電源而取得電力供電源供應器使用。由於該電力供應裝置具有複數電源供應器，因此可容許其中一台或多台電源供應器損壞，但仍保持供電。

另一習知的備援式電源系統如中華民國專利證書第M307787號「全抽取式複合備援電力系統」，該備援電力系統包括一區隔出多個主抽取空間的主機座、至少一電力單元以及多組電源供應器，其中該些主抽取空間內側設有一主電力分配單元，該電力單元具備一副機座，該副機座區隔出多個副抽取空間以容納該些電源供 應器。該副機座內可容納多個電源供應器構成一電力單元，而各主抽取空間可容納一電力單元。因此該主機座內容納複數電力單元並與該主電力分配單元電性連接，而該些電力單元各具有複數電源供應器，使該主機座可容許其中一台或多台電源供應器損壞，並仍保持供電。

然而支援遠端啟閉(remote on/off)的負載具有待機模式，備援電力系統必需提供支援待機模式的常備電力給該負載。支援待機模式的備援電力系統可見於中華民國專利證書第I331714號「備援式電源供應系統」，該先前專利係定義了複數組電源供應器，各電源供應器各自具備了一常備電力單元以及一主電力單元。該常備電力單元在電源待機狀態下仍持續輸出電力供負載使用，令負載亦可處於待機狀態下等待啟動。又該專利定義了第一功率平衡單元以及一第二功率平衡單元，該第一、第二功率平衡單元透過連接複數電源供應器的常備電力單元、主電力單元而調配兩電源供應器的輸出，進而達到平衡、較高的效率。

如先前各習知技術所示，多個電源供應器需透過平衡電路，亦即俗稱的背板，達到電力匯集、依負載需求而受控調整輸出的效果。請參閱圖1，圖1所示為一背板92連接多個電源供應器91的示意圖，其中每一電源供應器91提供一主輸出電力911以及一常備電力912至該背板92。每一電源供應器91提供的主輸出電力911、常備電力912皆輸入至該背板92中，該背板92的主電力匯流排921將匯集所有主輸出電力911的電流，依據複數啟動開關931、932、933、934的遠端啟閉(remote on/off)而決定是否導出供給後端的複數負載941、942、943、944使用。同樣的，該些電源供應器 91提供的常備電力912也匯集至背板92內的常備電力匯流排922，並且直接輸出給後端的負載941、942、943、944。由於負載941、942、943、944在待機狀態或啟動狀態皆需要使用到常備電力912，因此不需設置遠端啟動(remote on/off)的開關元件。

依圖1所示的架構，實際使用上碰到的問題是常備電力912的不足。雖電源供應器91的輸出瓦數不斷提升，但都是提高主輸出電力911的輸出電流，常備電力912的額定輸出電流不變。當背板92所連接的負載941、942、943、944待機需求的常備電力超過該些電源供應器91可供應常備電力912容量，將導致負載941、942、943、944無法正常運作。更進一步的，雖電源供應器91主輸出電力瓦數足以驅動背板92後端負載941、942、943、944，理論上應容許其中一台或多台電源供應器91故障或停機維修。但由於負載941、942、943、944過多，部分電源供應器91關機或者故障、維修將造成常備電力912供應不足，最終仍使負載941、942、943、944無法正常運作。

因而，常備電力的不足限制了電力系統支援的負載數量。

由於常備電力的不足限制了電力系統支援的負載數量，因此本案提供一種改良的電力系統，其目的在於改善習知技術中所述的缺失，達到常備電力電流充足的效果。

本案為一種備援電力系統，係提供複數主輸出電力以及複數常備電力以驅動複數負載運作於工作模式或待機模式。該備援電力系統包括複數電源供應器以及一背板，該電源供應器各提供一主輸 出電力以及一常備電力，而該背板具有匯集該些主輸出電力的電力匯流路徑。且該電力匯流路徑更分流出複數條各別由一遠端啟閉開關控制輸出與否的主電力輸出路徑、以及複數條各別設有一轉換單元的常備電力輸出路徑，其中該轉換單元轉換該電力匯流路徑中的電力而常態提供一模擬常備電力至負載。

更具體的，該些電源供應器中被設定至少一台保持提供主輸出電力的工作狀態，該備援電力系統更具有一電源監控單元，該電源監控單元取得該些電源供應器輸出的常備電力而判斷各電源供應器是否故障，進而確保該些電源供應器中至少一台保持提供主輸出電力。前述的主輸出電力與該模擬常備電力分別具有相異的電壓位準。

更進一步的，電源監控單元可設於該背板上，該電源監控單元與各電源供應器之間具有一控制訊號路徑，其中該電源監控單元可透過該控制訊號路徑輸出一控制訊號至該電源供應器，以驅動該電源供應器開始提供該主輸出電力。

透過前述技術，匯集於該電力匯流路徑的主輸出電力可透過轉換單元的轉換而形成供應各負載的模擬常備電力。由於該主輸出電力的瓦特數足夠供應所有負載待機的常備電力需求，因此最少只需要一台電源供應器啟動提供主輸出電力即可供應所有負載待機。達到維持所有負載待機，且不需要所有電源供應器一起輸出常備電力，達到減少電源供應器使用損耗的效果。

11、12、13‧‧‧電源供應器

111、121、131‧‧‧主電力路徑

112、122、132‧‧‧常備電力路徑

2‧‧‧背板

21‧‧‧電力匯流路徑

211、212、213、214‧‧‧主電力輸出路徑

31、32、33、34‧‧‧啟動開關

41、42、43、44、45‧‧‧轉換單元

410、420、430、440‧‧‧常備電力輸出路徑

5‧‧‧電源監控單元

51、52、53‧‧‧控制訊號路徑

61、62、63、64‧‧‧負載

65‧‧‧風扇

91‧‧‧電源供應器

911‧‧‧主輸出電力

912‧‧‧常備電力

92‧‧‧背板

921‧‧‧主電力匯流排

922‧‧‧常備電力匯流排

931、932、933、934‧‧‧啟動開關

941、942、943、944‧‧‧負載

圖1為習知備援電力系統的示意圖。

圖2為本案之備援電力系統的示意圖。

本案為一種備援電力系統，以下將配合圖式說明本案之技術。

請參閱圖2，圖2揭示了該備援電力系統包含了複數電源供應器11、12、13以及一背板2。該些電源供應器11、12、13可在待機狀態與工作狀態常態的提供一常備電力由一常備電力路徑112、122、132輸出，且該些電源供應器11、12、13在工作狀態時另輸出一主輸出電力由一主電力路徑111、121、131輸出，該些電源供應器11、12、13的主電力路徑111、121、131皆連接至該背板2。再者，本案限定複數電源供應器11、12、13中至少一台保持提供主輸出電力的工作狀態，待稍後再說明原因。該背板2由該些主電力路徑111、121、131取得各電源供應器11、12、13提供的主輸出電力，且該背板2具有一匯集該些主輸出電力的電力匯流路徑21。該電力匯流路徑21更分流出複數條主電力輸出路徑211、212、213、214、以及複數條各別設有一轉換單元41、42、43、44的常備電力輸出路徑410、420、430、440。該主電力輸出路徑211、212、213、214與該電力匯流路徑21之間各設有一遠端啟閉開關31、32、33、34，該遠端啟閉開關31、32、33、34的導通或截止(ON/OFF)決定了該主電力輸出路徑211、212、213、214是否可自該電力匯流路徑21導引電流輸出。而該電力匯流路徑21的電力需透過該轉換單元41、42、43、44的轉換才可由該常備電力輸出路徑410、420、430、440輸出，該轉換單元41、42、43、44轉換該電力匯流路徑21中的電力而常態提供一模擬常備電力，並令該電力匯流路徑21上的主輸出電力與該模擬常備電力分別具有相 異的電壓位準。該主電力輸出路徑211、212、213、214與常備電力輸出路徑410、420、430、440可連接複數負載61、62、63、64上，令每一負載61、62、63、64可取得該模擬常備電力而進入待機狀態，或者取得該主輸出電力而進入工作狀態。在具體實施時，該電源供應器11、12、13的主輸出電力設定電壓為12V，且12V的主輸出電力匯集於電力匯流路徑21上，該轉換單元41、42、43、44將該主輸出電力轉換為5V的模擬常備電力，令該些負載61、62、63、64獲取該模擬常備電力而處於待機狀態。由於本案限定該些電源供應器11、12、13中至少一台保持提供主輸出電力的工作狀態，因此該轉換單元41、42、43、44可常態的取得該主輸出電力而轉換常態輸出的模擬常備電力。

仍以圖2所示態樣為例，該背板2電性連接了負載61、62、63、64，若該些負載61、62、63、64皆處於待機狀態，僅需要單一台電源供應器11啟動輸出該主輸出電力，再透過該些轉換單元41、42、43、44分別供應模擬常備電力給該些負載61、62、63、64。由於一台電源供應器11的主輸出電力瓦數即足夠供應該些負載61、62、63、64待機所需，因此可減少電源供應器12、13運作所產生的損耗。再者，電源供應器11的輸出足夠供給複數負載61、62、63、64待機所需，因此該備援電力系統不再因常備電力不足而限制支援的負載數量。當負載61、62、63、64依使用者決定啟動，該遠端啟閉開關31、32、33、34隨者使用者的觸發而導通，可再依功率需求而開啟電源供應器12、13以輸出足夠功率。更進一步的，該電力匯流路徑21再連接一轉換單元45，該轉換單元45後端更電性連接一風扇65，該轉換單元45自該電力匯流路徑21取得電 力，並轉換為該風扇65運轉所需之電力，以符合系統散熱需求。

又如圖2所示，該備援電力系統更包括一電源監控單元5，該電源監控單元5連接該些電源供應器11、12、13的複數常備電力路徑112、122、132，取得該些電源供應器11、12、13輸出的常備電力而判斷各電源供應器11、12、13是否故障。該電源監控單元5可選擇設於該背板2上或者獨立於該背板2。該電源監控單元5與各電源供應器11、12、13之間具有一控制訊號路徑51、52、53，其中該電源監控單元5可透過該控制訊號路徑51、52、53輸出一控制訊號至該電源供應器11、12、13，以驅動該電源供應器11、12、13開始進入工作狀態而提供該主輸出電力。該電源監控單元5的意義在於，為了確保該些電源供應器11、12、13中至少一台保持提供主輸出電力的工作狀態，該電源監控單元5就必須判斷至少有一台電源供應器11、12、13穩定工作中，並需在該工作中的電源供應器11、12、13發生故障時開啟另一電源供應器11、12、13持續提供主輸出電力。

透過前述技術，匯集於該電力匯流路徑的主輸出電力可透過轉換單元的轉換而形成供應各負載的模擬常備電力。由於該主輸出電力的瓦特數足夠供應所有負載待機的常備電力需求，因此最少只需要一台電源供應器啟動提供主輸出電力即可供應所有負載待機。達到維持所有負載待機，且不需要所有電源供應器一起輸出常備電力，達到減少電源供應器使用損耗的效果。

雖然本案以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，而所作之些許更動與潤飾，皆應涵蓋於本案中，因此本案之保護範圍當視後附之 申請專利範圍所界定者為準。

綜上所述，本案較習知之創作增進上述功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定創新專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵創作，至感德便。

11、12、13‧‧‧電源供應器

111、121、131‧‧‧主電力路徑

112、122、132‧‧‧常備電力路徑

2‧‧‧背板

21‧‧‧電力匯流路徑

211、212、213、214‧‧‧主電力輸出路徑

31、32、33、34‧‧‧啟動開關

41、42、43、44、45‧‧‧轉換單元

410、420、430、440‧‧‧常備電力輸出路徑

5‧‧‧電源監控單元

51、52、53‧‧‧控制訊號路徑

61、62、63、64‧‧‧負載

65‧‧‧風扇

Claims (5)

1. 一種備援電力系統，係提供複數主輸出電力以及複數常備電力以驅動複數負載運作於工作模式或待機模式，其中該備援電力系統包括：複數電源供應器，該電源供應器各提供一主輸出電力以及一常備電力；一背板，該背板具有匯集該些電源供應器提供之主輸出電力的電力匯流路徑，且該電力匯流路徑更分流出複數條各別由一遠端啟閉開關控制輸出與否的主電力輸出路徑、以及複數條各別設有一轉換單元的常備電力輸出路徑，其中該轉換單元轉換該電力匯流路徑中的電力而常態提供一模擬常備電力至負載且該背板具有一電源監控單元，該電源監控單元取得該些電源供應器輸出的常備電力而判斷各電源供應器是否故障。
2. 如申請專利範圍第1項所述的備援電力系統，其中該些電源供應器中至少一台保持提供主輸出電力的工作狀態。
3. 如申請專利範圍第1項所述的備援電力系統，其中該電源監控單元與各電源供應器之間具有一控制訊號路徑，其中該電源監控單元可透過該控制訊號路徑輸出一控制訊號至該電源供應器，以驅動該電源供應器開始提供該主輸出電力。
4. 如申請專利範圍第1項所述的備援電力系統，其中該電源監控單元設於該背板上。
5. 如申請專利範圍第1項所述的備援電力系統，其中該主輸出電力 與該模擬常備電力分別具有相異的電壓位準。