TWI463299B - Can provide power data communication to the main board of the power supply system - Google Patents

Description

可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統

本發明係有關一種電力資料通訊架構，尤指一種可提供應用於具有電源供應單元的電子裝置與多主機板之間進行電力資料通訊的電源供應系統。

電腦系統隨著電腦技術的進展，可因應使用者需求提供多種功能，包括資料處理或者是休閒娛樂，因其持續處理龐大且複雜之資訊而要求穩定的大功率電力供應。為防止電力供應源突然失效或因切換至備用電力時所造成之突波而損害昂貴且複雜之電器設備或使處理之資訊瞬間消失，高階電腦系統採用N+M備援式電源供應系統(Redundant Power Supply)以維持常態運作而不中斷電力供應，N表示該電器設備所需總和功率負載值所應組合之電源供應器數量，M表示可允許電源供應器損壞之數量，而N≧1且M≧1。備援式電源供應系統所包含N+M組電源供應器，每一電源供應器係包含一常駐輸出直流電力之常備電力單元，以及一開機狀態下輸出直流電力之主電力單元。目前開發出許多備援式電源供應系統，以強化備援或容錯之功能，如一具備交直流電力輸入之備援式電源供應器，於美國專利第7,394,674號所示，採用雙電力源輸入之備援式電源供應器設計，讓該電源供應器在任一電力輸入源中斷時，仍可持續輸出直流電力至電器設備正常運作。

為了能符合電腦系統效能不斷提升連帶耗費大量電源的需求，雖然可以增加充足電力，如前述使用N+M備援式電源供應系統等，但在 綠色環保科技的趨勢下，電源管理系統的重要性逐漸被重視。現今常用的電源管理系統，包括有高階電源管理(Advanced Power Management,APM)以及先進架構電源介面(Advanced Configuration and Power Interface,ACPI)兩種。傳統高階電源管理(APM)是由基本輸入輸出系統(Basic Input/Output System,BIOS)的韌體所主導控制，不易輸入指令或決定，且無法隨著作業系統的改變而有效調整電力。而先進架構電源介面(ACPI)是一項新的電源管理技術，使用者可以透過作業系統進行電源管理，並且來檢視電源消耗的狀態。由於先進架構電源介面利用可以廣泛控制硬體的作業系統取代傳統利用基本輸入輸出系統(BIOS)管理電源，有效提升電源管理的效率。先進架構電源介面(ACPI)的電源管理搭配硬體可以對許多設備的電力耗損狀況加以記錄及控制，所監控的項目相當廣泛，包含電源供應器的電壓、主機板溫度以及風扇轉速等。

然而，在N+M備援式電源供應系統的架構下，若主機板欲進行不同電源供應器之間的電源管理，為了能夠取得不同電源供應器中被監控的電力資訊，必須修改主機板的韌體，或者增設與電源供應器的電性接點才能辨認複數電源供應器，無法簡單應用於原本已經完成架構的主機板上。

本發明之主要目的，在於解決傳統主機板應用於N+M備援式電源供應系統需要變更韌體或硬體的問題。為達上述目的，本發明提供一種可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，設置於一電子裝置，包括有至少一提供該電子裝置一運作電力的電源供應單元，一資料通訊控制單元，一第一主機板以及一第二主機板。該電源供應單元包含 有一根據該電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一工作參數的電源管理單元。該資料通訊控制單元包含有至少一取得該電源供應單元的該工作參數的電源管理連接埠，一儲存該工作參數的緩衝記憶單元，以及分別電性連接該緩衝記憶單元以輸出該工作參數的一第一資料輸出埠以及一第二資料輸出埠。該第一主機板與該第二主機板分別電性連接於該第一資料輸出埠與該第二資料輸出埠以分別讀取儲存於該緩衝記憶單元中的該工作參數。

於一實施例中，該第一主機板包含有連接於該資料通訊控制單元的該第一資料輸出埠的一第一串列資料線以及一第一串列時脈線。

於一實施例中，該第二主機板包含有連接於該資料通訊控制單元的第二資料輸出埠的一第二串列資料線以及一第二串列時脈線。

於一實施例中，該資料通訊控制單元包含有連接於該電源管理單元的一第三串列資料線以及一第三串列時脈線。

於一實施例中，該工作參數為該運作電力的電壓值。

於一實施例中，該電源管理單元電性連接於一溫度感測單元，該工作參數為該電源供應單元內部的溫度。

於一實施例中，該電源管理單元電性連接於一散熱風扇，該工作參數為該散熱風扇的轉速。

於一實施例中，該電源供應單元包含有一連接外部電力源的整流濾波單元、一連接該整流濾波單元的功因校正單元、一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一整流輸出單元。

於一實施例中，該電源供應單元電性連接於一外部電力源以轉換輸出驅動該電子裝置運作的該運作電力。

於一實施例中，該資料通訊控制單元包含有一電性連接於該電源管理連接埠的微控制單元。

於一實施例中，該可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統包含有一第一電源供應單元以及一第二電源供應單元，該第一電源供應單元包含有一根據該第一電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一第一工作參數的第一電源管理單元，該第二電源供應單元包含有一根據該第二電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一第二工作參數的第二電源管理單元。

於一實施例中，該可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統包含有一連接於該第一電源管理單元的第一電源管理連接埠以及一連接於該第二電源管理單元的第二電源管理連接埠。

本發明可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，於該電源供應單元與該主機板之間設置一資料通訊控制單元，該資料通訊控制單元可以分別取得不同電源供應單元的工作參數，並加以儲存，以提供給後端的主機板讀取。因此，該主機板無須為因應不同數目的電源供應單元而修改軟體或韌體，即可應用於N+M備援式電源供應系統上。

10‧‧‧第一主機板

11‧‧‧第一串列資料線

12‧‧‧第一串列時脈線

20‧‧‧第二主機板

21‧‧‧第二串列資料線

22‧‧‧第二串列時脈線

30‧‧‧第一電源供應單元

30a‧‧‧第二電源供應單元

301、301a‧‧‧運作電力

31、31a‧‧‧整流濾波單元

32、32a‧‧‧功因校正單元

33、33a‧‧‧變壓器

34、34a‧‧‧脈寬控制單元

35、35a‧‧‧開關元件

36、36a‧‧‧整流輸出單元

37‧‧‧第一電源管理單元

37a‧‧‧第二電源管理單元

38、38a‧‧‧散熱風扇

39、39a‧‧‧溫度感測單元

40、40a‧‧‧外部電力源

50‧‧‧資料通訊控制單元

51‧‧‧第一電源管理連接埠

511、511a‧‧‧第三串列資料線

512、512a‧‧‧第三串列時脈線

51a‧‧‧第二電源管理連接埠

52‧‧‧微控制單元

521‧‧‧緩衝記憶單元

53‧‧‧第一資料輸出埠

54‧‧‧第二資料輸出埠

圖1，係本發明可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統一實施例之電路方塊示意圖。

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』，係本發明可提供電力資料通訊至多主機板的電 源供應系統一實施例之電路方塊示意圖，如圖所示：本發明為一種可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，設置於一電子裝置中，於本實施例該電子裝置為一電腦系統。該電腦系統包含有可平行運算的一第一主機板10以及一第二主機板20，以及相互並聯設置分別獨立輸出一運作電力的一第一電源供應單元30以及一第二電源供應單元30a。該第一主機板10與該第二主機板20分別至少包含有一中央處理單元(Central Processing Unit,CPU)以及其他電子元件與電路布佈局。N個該第一電源供應單元30與M個該第二電源供應單元30a可相互組合成為一N+M備援式電源供應系統，其中N≧1且M≧1；於本實施例中，係以N=1，M=1為表示。該第一電源供應單元30與該第二電源供應單元30a分別包含有一連接外部電力源40、40a的整流濾波單元31、31a、一連接該整流濾波單元31、31a的功因校正單元32、32a、一變壓器33、33a、一脈寬控制單元34、34a、一開關元件35、35a以及一整流輸出單元36、36a。該外部電力源40、40a輸出的交流外部電力經過該整流濾波單元31、31a以及該功因校正單元32、32a後，該功因校正單元32、32a利用內部一變壓電力位準調整該外部電力的功率因數及電壓。該脈寬控制單元34、34a決定該開關元件35、35a的工作週期，藉以調整通過該變壓器33、33a之線圈電流。最後，經由該整流輸出單元36、36a產生一運作電力301、301a，並將該運作電力301、301a傳送至該第一主機板10以及該第二主機板20。甚者，該第一電源供應單元30以及該第二電源供應單元30a可以共同電性連接到至少一電力整合控制單元(圖中未示)。該第一電源供應單元30以及該第二電源供應單元30a內包含有至少一散熱風扇38、38a以及一溫度 感測單元39、39a，而該散熱風扇38、38a以及該溫度感測單元39、39a更進一步與該第一、第二電源管理單元37、37a。

本發明中該第一電源供應單元30包含有一第一電源管理單元37，該第一電源管理單元37根據該第一電源供應單元30的工作狀態而產生相應至少一第一工作參數。該第二電源供應單元30a包含有一第二電源管理單元37a，該第二電源管理單元37a根據該第二電源供應單元30a的工作狀態而產生相應至少一第二工作參數。該第一工作參數以及該第二工作參數可為該運作電力301、301a的電壓值、該第一、第二電源供應單元30、30a內部的溫度或者該散熱風扇38、38a的轉速等。

於該電腦系統中，更包含有一分別電性連接於該第一電源供應單元30，該第二電源供應單元30a該第一主機板10以及該第二主機板20的資料通訊控制單元50。該資料通訊控制單元50包含有一連接於該第一電源管理單元37的第一電源管理連接埠51以及一連接於該第二電源管理單元37a的第二電源管理連接埠51a，一分別透過該第一、第二電源管理連接埠51、51a分別取得該第一電源供應單元30的第一工作參數與該第二供應單元30a的第二工作參數的微控制單元52。該微控制單元52包含有一儲存該第一工作參數與該第二工作參數的緩衝記憶單元521。此外，該資訊通訊控制單元50包含有分別電性連接該控制單元52內的緩衝記憶單元521以輸出該第一工作參數的一第一資料輸出埠53以及輸出該第二工作參數的一第二資料輸出埠54。該第一主機板10與該第二主機板20分別電性連接於該第一資料輸出埠53與該第二資料輸出埠54。該第一主機板10得以透過該第一資料輸出埠53讀取儲存於該緩衝記憶單元521中的第一工作參數以及/或該第二工作參數。而該第二主機板20則透過該第二資料 輸出埠54讀取儲存於該緩衝記憶單元521中的第一工作參數以及/或該第二工作參數。當該第一主機板10或者該第二主機板20欲對該第一電源供應單元30或該第二電源供應單元30a進行監控或管理時，可以透過軟體選擇讀取儲存於該緩衝記憶單元521的第一工作參數或第二工作參數後，利用該第一主機板10或該第二主機板20的中央處理單元對該第一電源供應單元30以及/或該第二電源供應單元30a進行電源管理。本實施例中，該資料通訊控制單元50與該第一、第二電源供應單元30、30a，或者與該第一、第二主機板10、20的連接方式是以內部積體電路(Inter-Integrated Circuit,I²C)匯流排為例，該資料通訊控制單元50的該第一電源管理連接埠51以及該第二電源管理連接埠51a分別包含有連接於該第一電源管理單元37、該第二電源管理單元37a的一第三串列資料線511、511a以及一第三串列時脈線512、512a。該第一主機板10包含有連接於該資料通訊控制單元50的第一資料輸出埠53的一第一串列資料線11以及一第一串列時脈線12。該第二主機板20包含有連接於該資料通訊控制單元50的第二資料輸出埠54的一第二串列資料線21以及一第二串列時脈線22。其中，該第一串列資料線11、該第二串列資料線21以及該第三串列資料線511、511a用以雙向傳輸資料及位址，該第一串列時脈線12、該第二串列時脈線22以及該第三串列時脈線512、512a用以雙向傳輸時脈。

本發明可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，透過於該些主機板與該些電源供應單元之間設置一資料通訊控制單元，可以先儲存複數個電源供應單元的工作參數，不同主機板再分別透過相對應的資料輸出埠去取得不同電源供應單元的該工作參數進行電源管理。如此，該些主機板無須為因應不同數目的電源供應單元而修改其韌體或者 增加電性接點，有助於複數電源供應單元與複數主機板所組成的電子裝置架構廣泛應用。以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為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。

10‧‧‧第一主機板

11‧‧‧第一串列資料線

12‧‧‧第一串列時脈線

20‧‧‧第二主機板

21‧‧‧第二串列資料線

22‧‧‧第二串列時脈線

30‧‧‧第一電源供應單元

30a‧‧‧第二電源供應單元

301、301a‧‧‧運作電力

31、31a‧‧‧整流濾波單元

32、32a‧‧‧功因校正單元

33、33a‧‧‧變壓器

34、34a‧‧‧脈寬控制單元

35、35a‧‧‧開關元件

36、36a‧‧‧整流輸出單元

37‧‧‧第一電源管理單元

37a‧‧‧第二電源管理單元

38、38a‧‧‧散熱風扇

39、39a‧‧‧溫度感測單元

40、40a‧‧‧外部電力源

50‧‧‧資料通訊控制單元

51‧‧‧第一電源管理連接埠

511、511a‧‧‧第三串列資料線

512、512a‧‧‧第三串列時脈線

51a‧‧‧第二電源管理連接埠

52‧‧‧微控制單元

521‧‧‧緩衝記憶單元

53‧‧‧第一資料輸出埠

54‧‧‧第二資料輸出埠

Claims (12)

1. 一種可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，設置於一電子裝置，包括有：至少一電源供應單元，提供該電子裝置一運作電力，包含有一根據該電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一工作參數的電源管理單元；一資料通訊控制單元，包含有至少一取得該電源供應單元的該工作參數的電源管理連接埠，一儲存該工作參數的緩衝記憶單元，以及分別電性連接該緩衝記憶單元以輸出該工作參數的一第一資料輸出埠以及一第二資料輸出埠；以及一第一主機板以及一第二主機板，分別電性連接於該第一資料輸出埠以及該第二資料輸出埠以讀取儲存於該緩衝記憶單元中的該工作參數。
2. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該第一主機板包含有連接於該資料通訊控制單元的該第一資料輸出埠的一第一串列資料線以及一第一串列時脈線。
3. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該第二主機板包含有連接於該資料通訊控制單元的該第二資料輸出埠的第二串列資料線以及一第二串列時脈線。
4. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該資料通訊控制單元包含有連接於該電源管理單元的一第三串列資料線以及一第三串列時脈線。
5. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該工作參數為該運作電力的電壓值。
6. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該電源管理單元電性連接於一溫度感測單元，該工作參數為該電源供應單元內部的溫度。
7. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該電源管理單元電性連接於一散熱風扇，該工作參數為該散熱風扇的轉速。
8. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該電源供應單元包含有一連接外部電力源的整流濾波單元一連接該整流濾波單元的功因校正單元、一變壓器、一脈寬控制單元、一開關元件以及一整流輸出單元。
9. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該電源供應單元電性連接於一外部電力源以轉換輸出驅動該電子裝置運作的該運作電力。
10. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該資料通訊控制單元包含有一電性連接於該電源管理連接埠的微控制單元。
11. 如申請專利範圍第1項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，包含有一第一電源供應單元以及一第二電源供應單元，該第一電源供應單元包含有一根據該第一電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一第一工作參數的第一電源管理單元，該第二電源供應單元包含有一根據該第二電源供應單元的工作狀態而產生相應至少一第二工作參數的第二電源管理單元。
12. 如申請專利範圍第11項所述可提供電力資料通訊至多主機板的電源供應系統，其中，該資料通訊控制單元包含有一連接於該第一電源管理單元的第一電源管理連接埠以及一連接於該第二電源管理單元的第二電源管理連接埠。