TWI454895B - 伺服器的電源供應裝置 - Google Patents

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Tsu Cheng Lin
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Description

伺服器的電源供應裝置
本發明是有關於一種電源供應裝置，且特別是有關於一種伺服器的電源供應裝置。
在現今的電腦系統中，為了有效提供多數個電腦主機的資源管理並提供更多的服務給各電腦主機，常使用所謂的伺服器來進行。伺服器通常具有較高的計算能力及大榮空間，以提供多個電腦主機來應用。
伺服器的電源供應裝置一般提供兩種電源，分別是主電源及輔助電源。其中，當伺服器的插頭被插上時，伺服器的電源供應裝置會提供輔助電源給伺服器在關機狀態下需要供電的元件使用。而在伺服器被開機後，伺服器的電源供應裝置則會同時提供主電源和輔助電源來為伺服器供電。但是由於輔助電源的功率有限，通常在開機後會將原本由輔助電源供電的元件改由主電源來供電。。
請參照圖1，圖1繪示習知的伺服器的電源供應裝置100。電源供應裝置100包括切換開關110、穩壓電容C1、C2及C3、上拉電阻R1以及二極體D1，其中的切換開關110用來藉由導通或關閉的切換動作，來選擇主電源VPRI 或輔助電源VSTBY 的其中之一，來作為系統電源VDUAL 給伺服器使用。當切換開關110導通時，二極體D1處於截止狀態，輔助電源VSTBY 透過切換開關110傳送而成為系統電源VDUAL 。相對的，當切換開關110關閉時，二極體D1則導通，並傳送主電源VPRI 成為系統電源VDUAL 。
然而，在實際的應用中，當伺服器進行開機或關機的過程中，主電源VPRI 進行供電與否的動作中，並不是一瞬間就可以到達穩定電位的，而是緩慢的上升或下降的。因此，當主電源VPRI 尚未上升到穩定的電位時，切換開關110就關閉的情況下，會使得系統電源VDUAL 會先往下掉一定程度的電位，再隨著主電源VPRI 慢慢上升至所需的電位。相反的，當切換開關110導通時，也會因為輸入信號IN因隨著主電源VPRI 緩慢下降而延遲了切換開關110導通的時間，而使得系統電源VDUAL 隨著主電源VPRI 慢慢下降至切換開關110導通後才切換至等於輔助電源VSTBY 。也就是說，習知的電源供應裝置100無論是在伺服器開機或關機瞬間，系統電源VDUAL 都會發生電壓塌陷的狀況。
本發明提供一種伺服器的電源供應裝置，有效避免其所提供的系統電源產生塌陷的現象。
本發明提供一種伺服器的電源供應裝置。電源供應裝置中包括電源供應器、控制電路、延遲電路以及切換開關。電源供應器於伺服器處於関機狀態下提供輔助電源，並於伺服器開機狀態下同時提供主電源與該輔助電源。電源供應器更輸出控制信號，於提供或停止提供主電源的瞬間轉換控制信號的狀態。控制電路具有輸入端及輸出端，控制電路的輸入端接收控制信號的狀態，而其輸出端依據控制信號輸出接地電壓或產生高阻抗狀態。延遲電路耦接控制電路的輸出端並接收主電源。延遲電路依據控制電路的輸出端的輸出狀態來決定延遲主電源一個延遲時間或直接傳輸接地電壓以產生控制切換開關的切換信號。切換開關則接收切換信號，根據切換信號選擇切換主電源或輔助電源對伺服器供電
在本發明之一實施例中，當控制電路的輸出端由輸出高阻抗狀態切換至輸出接地電壓時，延遲電路產生切換信號使切換開關由選擇主電源切換為選擇輔助電源以提供系統電源。
在本發明之一實施例中，當控制電路的輸出端由輸出接地電壓切換至輸出高阻抗狀態時，延遲電路產生切換信號使切換開關在一個延遲時間後由選擇輔助電源切換為選擇主電源以提供系統電源。
在本發明之一實施例中，上述之控制電路包括第一電晶體。第一電晶體具有閘極、第一源/汲極及第二源/汲極，其閘極耦接控制電路的輸入端以接收控制信號，其第一源/汲極耦接控制電路的輸出端，而其第二源/汲極接收接地電壓。
在本發明之一實施例中，上述之控制電路更包括第一二極體，其陽極耦接第一電晶體的第二源/汲極，其陰極耦接第一電晶體的第一源/汲極。
在本發明之一實施例中，上述之延遲電路包括延遲電阻及延遲電容。延遲電阻串接在主電源與控制電路的輸出端間，延遲電容串接在延遲電阻及接地電壓間。
在本發明之一實施例中，上述之控制電路更包括第二電晶體及上拉電阻。第二電晶體具有閘極、第一源/汲極及第二源/汲極，其閘極接收控制信號，其第一源/汲極產生控制信號，而其第二源/汲極接收接地電壓。上拉電阻串接在第二電晶體的第一源/汲極與參考電源間。
在本發明之一實施例中，上述之控制電路更包括第二二極體，其陽極耦接第二電晶體的第二源/汲極，其陰極耦接第二電晶體的第一源/汲極。
在本發明之一實施例中，當伺服器開機時，電源供應器輸出邏輯高準位的控制信號。當伺服器關機時，電源供應器輸出邏輯低準位的控制信號。
在本發明之一實施例中，當控制信號為邏輯高準位時，延遲電路延遲主電源延遲時間以產生切換信號。當控制信號為低準位時，延遲電路直接傳輸接地電壓以產生切換信號。
基於上述，本發明藉由控制電路配合延遲電路，在伺服器開機時，藉由延遲電路所提供的延遲時間，來確定主電源已經上昇至穩定狀態時，才藉由切換開關選擇主電源來提供系統電源。並且在伺服器關機的瞬間，立刻切換輔助電源來提供系統電源。如此一來，便可以避免系統電源在伺服器開關機的瞬間，因為系統電源在主電源及輔助電源間切換而產生塌陷的現象。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
以下請參照圖2，圖2繪示本發明的一實施例的伺服器的電源供應裝置200。電源供應裝置200包括切換開關210、控制電路220、延遲電路230以及電源供應器240。電源供應器240於伺服器處於関機狀態下提供輔助電源VSTBY ，並於伺服器開機狀態下同時提供主電源VPRI 與輔助電源VSTBY 。另外，電源供應器240更輸出控制信號PGD_PS，於提供或停止提供主電源VPRI 的瞬間轉換控制信號PGD_PS的狀態。控制電路220具有輸入端A及輸出端B。控制電路220的輸入端A接收控制信號PGD_PS，而其輸出端B則輸出接地電壓GND或是高阻抗(high impendence)狀態。
延遲電路230則耦接控制電路220的輸出端B。延遲電路230則是依據控制電路220的輸出端B的輸出狀態以及延遲電路230所接收的主電源VPRI ，來產生控制切換開關210的切換信號SW。其中，切換信號SW有兩種的可能，一種是依據主電源VPRI 來延遲一個延遲時間後作為切換信號SW，另一種則時直接傳輸接地電壓GND來作為切換信號SW。其中，當控制電路220的輸出端B的輸出狀態是為接地電壓GND時，延遲電路230直接輸出接地電壓GND作為切換信號SW，相反的，若是控制電路230輸出高阻抗狀態時，延遲電路230則延遲主電源VPRI 來延遲一個延遲時間來產生切換信號SW。
若是配合切換開關210的動作來加以說明，其中當控制電路220的輸出端B由輸出高阻抗狀態切換至接地電壓GND時，延遲電路230產生切換信號SW使切換開關210由選擇主電源VPRI 切換為選擇輔助電源VSTBY 以提供系統電源VDUAL 。相反的，當控制電路220的輸出端B由輸出接地電壓GND切換至輸出高阻抗狀態時，延遲電路230產生切換信號SW使切換開關210在延遲時間後由選擇輔助電源VSTBY 切換為選擇主電源VPRI 以提供系統電源VDUAL 。
切換開關210則接收切換信號SW，並根據切換信號SW選擇切換主電源VPRI 或輔助電源VSTBY 對伺服器供電。
在此請注意，當伺服器未開機還插上電源時，控制電路220依據控制信號PGD_PS在其輸出端B輸出接地電壓GND，而此時延遲電路230對應產生等於接地電壓GND的切換信號SW。切換開關210在接收到切換信號SW導通，並通過切換開關210傳送輔助電源VSTBY 以提供系統電源VDUAL 。由於此時切換開關210的導通動作並不會與可能正在下降中的主電源VPRI 的有關，因此輔助電源VSTBY 可以快速的提供成為系統電源VDUAL ，並不會有塌陷的情發生。
另外，當伺服器剛被開機時，控制電路220依據控制信號PGD_PS在其輸出端B輸出高阻抗狀態，而此時延遲電路230對應延遲主電源VPRI 一個延遲時間後產生切換信號SW。而在此時，雖然主電源VPRI 正緩慢上升而未到達穩定的電位，但是由於切換信號SW為主電源VPRI 的延遲信號，因此切換開關210並不會立刻被關閉。也就是說，在這個延遲時間中，輔助電源VSTBY 會持續提供作為系統電源VDUAL 。當主電源VPRI 上升至穩定電位後，也就是延遲時間結束後，切換開關210才會被關閉，穩定電位的主電源VPRI 提供作為系統電源VDUAL 。因此。，電位塌陷的情況並不會出現。
以下則針對本發明提出一個實際電路的實施例，來更進一步的說明本發明的實施細節。
請參照圖3，圖3繪示本發明的另一實施例的伺服器的電源供應裝置300。電源供應裝置300包括控制電路320以及延遲電路330。
控制電路320包括電晶體T2及上拉電阻R2。電晶體T2具有閘極、第一源/汲極及第二源/汲極，其閘極接收控制信號PGD_PS，其第一源/汲極產生信號CTRL，而其第二源/汲極接收接地電壓GND。上拉電阻R2則串接在電晶體T2的第一源/汲極與參考電源V1間。在本實施例中，當控制信號PGD_PS為邏輯高準位“H”時，電晶體T2導通而使得信號CTRL輸出接地電壓GND，也就是邏輯低準位“L”。相反的，當控制信號PGD_PS為邏輯低準位“L”時，電晶體T2關閉而使得信號CTRL輸出參考電源V1，也就是邏輯高準位“H”。另外，電晶體T2的第一源/汲極及第二源/汲極間串接二極體D2。
另外，電晶體T2的閘極接收控制信號PGD_PS的路徑上可以串接電阻RI，用以調整阻抗匹配及保護電晶體T2的閘極的功能。
由上述的說明不難發現，本實施例的電晶體T2及上拉電阻R2所建構的電路的動作與邏輯電路中的反閘(inverter gate)相同，換句話說，此部分的電路也可以藉由邏輯電路中的反閘(未繪示)來取代。
控制電路320更包括由電晶體T1來建構。電晶體T1連接成開源(汲)極(open source/drain)的方式。在本實施例中，當信號CTRL輸出邏輯高準位“H”時，電晶體T1導通而使得控制電路320的輸出端輸出接地電壓GND。相反的，當信號CTRL輸出邏輯低準位“L”時，電晶體T1關閉而使得控制電路320的輸出端輸出高阻抗狀態。另外，電晶體T1的第一源/汲極及第二源/汲極間串接二極體D1。
延遲電路330則包括延遲電阻RD1及延遲電容CD1。延遲電阻RD1，串接在主電源VPRI 與控制電路320的輸出端間，延遲電容CD1則串接在延遲電阻RD1及接地電壓GND間。當控制電路320的輸出端輸出接地電壓GND時，延遲電路330所產生的切換信號SW會等於控制電路320的輸出端的輸出，也就是接地電壓GND。在另一方面，當控制電路320的輸出端由輸出接地電壓GND轉變成輸出高阻抗狀態時，延遲電路330所產生的切換信號SW則會因為主電源VPRI 藉由延遲電容CD1及延遲電阻RD1重新充放電，而產生主電源VPRI 延遲一個延遲時間的切換信號SW。換句話說，當控制信號PGD_PS為邏輯高準位“H”時，延遲電路330延遲主電源VPRI 一個延遲時間以產生切換信號SW，而當控制信號PGD_PS為邏輯低準位“L”時，延遲電路330直接傳輸接地電壓GND以產生切換信號SW。
在此，切換時間可以藉由改變延遲電容CD1及延遲電阻RD1的電容值及電阻值來改變，這種利用電容值及電阻值來製造延遲時間的方法為本領域具通常知識者都能熟知的技術，此處不多詳述。
附帶一提的是，本實施例中的控制信號PGD_PS可以使由伺服器中的電源供應器(未繪示)所輸出的一個信號。控制信號PGD_PS在伺服器開機時的信號為邏輯高準位“H”，而控制信號PGD_PS在伺服器未開機時的信號為邏輯低準位“L”。
綜上所述，本發明利用延遲電路配合控制電路，在伺服器開機關機時針對切換開關的開導通及關閉的時間點作調整，藉以使得主電源因需要較長的上升或下降時間來達到穩定電位而產生的系統電壓的塌陷情況得以消失，以提升伺服器的系統電源的穩定度。並且，本發明提出的延遲電路及控制電路接僅需要利用簡單的電路(電容、電阻的串接及單一個電晶體)就可以完成，有效節省電路的成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。，
100、200、300．．．電源供應裝置
110、210、310．．．切換開關
220、320．．．控制電路
230、330．．．延遲電路
240、340．．．電源供應器
T1、T2．．．電晶體
SW．．．切換信號
CTRL．．．信號
A、B．．．端點
D1~D3．．．二極體
C1~C3、CD1．．．電容
VPRI 、VSTBY 、VDUAL ．．．電源
GND．．．接地電壓
V1．．．參考電源
R1、R2、RD1、RI．．．電阻
PGD_PS．．．控制信號
圖1繪示習知的伺服器的電源供應裝置100。
圖2繪示本發明的一實施例的伺服器的電源供應裝置200。
圖3繪示本發明的另一實施例的伺服器的電源供應裝置300。
200‧‧‧電源供應裝置
210‧‧‧切換開關
220‧‧‧控制電路
230‧‧‧延遲電路
240‧‧‧電源供應器
SW‧‧‧切換信號
PGD_PS‧‧‧控制信號
A、B‧‧‧端點
C1~C3‧‧‧電容
VPRI 、VSTBY 、VDUAL ‧‧‧電源
GND‧‧‧接地電壓

Claims (10)

  1. 一種伺服器的電源供應裝置，包括：一電源供應器，於該伺服器處於関機狀態下提供一輔助電源，於該伺服器開機狀態下同時提供一主電源與該輔助電源，該電源供應器更輸出一控制信號，於提供或停止提供該主電源的瞬間轉換該控制信號的狀態；一控制電路，具有輸入端及輸出端，其輸入端接收該控制信號，其輸出端依據該控制信號的狀態輸出一接地電壓或產生一高阻抗狀態；一延遲電路，耦接該控制電路的輸出端並接收該主電源，該延遲電路依據該控制電路的輸出端的輸出狀態來決定延遲該主電源一延遲時間或直接傳輸該接地電壓以產生一切換信號；以及一切換開關，接收該切換信號，根據該切換信號選擇切換該主電源或該輔助電源對該伺服器供電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中當該控制電路的輸出端由輸出該高阻抗狀態切換至該接地電壓時，該延遲電路產生該切換信號使該切換開關由選擇該主電源切換為選擇該輔助電源以提供該系統電源。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中當該控制電路的輸出端由輸出該接地電壓切換至輸出該高阻抗狀態時，該延遲電路產生該切換信號使該切換開關在該延遲時間後由選擇該輔助電源切換為選擇該主電源以提供該系統電源。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該控制電路包括：一第一電晶體，具有閘極、第一源/汲極及第二源/汲極，其閘極耦接該控制電路的輸入端以接收該控制信號，其第一源/汲極耦接該控制電路的輸出端，而其第二源/汲極接收該接地電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源供應裝置，其中該控制電路更包括：一第一二極體，其陽極耦接該第一電晶體的第二源/汲極，其陰極耦接該第一電晶體的第一源/汲極。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之電源供應裝置，其中該控制電路更包括：一第二電晶體，具有閘極、第一源/汲極及第二源/汲極，其閘極接收該控制信號，其第一源/汲極產生該控制信號，而其第二源/汲極接收該接地電壓；以及一上拉電阻，串接在該第二電晶體的第一源/汲極與一參考電源間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電源供應裝置，其中該控制電路更包括：一第二二極體，其陽極耦接該第二電晶體的第二源/汲極，其陰極耦接該第二電晶體的第一源/汲極。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中該延遲電路包括：一延遲電阻，串接在該主電源與該控制電路的輸出端間；以及一延遲電容，串接在該延遲電阻及該接地電壓間。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電源供應裝置，其中當該伺服器開機時，該電源供應器輸出邏輯高準位的該控制信號，當該伺服器關機時，該電源供應器輸出邏輯低準位的該控制信號。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電源供應裝置，其中當該控制信號為邏輯高準位時，該延遲電路延遲該主電源該延遲時間以產生該切換信號，當該控制信號為邏輯低準位時，該延遲電路直接傳輸該接地電壓以產生該切換信號。
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