TWI536708B - A redundant power supply system with round robin standby - Google Patents

Description

具輪序待機的冗餘式電源供應系統

本發明有關一種冗餘式電源供應系統，尤指一種具輪序待機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的調配而處於輕載供給的工作模式，甚至是進入待機的狀態，而以該主電源供應器所能提供的額定電力進行電力的供給。如此一來，導致該主電源供應器長期處於額定輸出的工作狀態下，該副電源供應器卻長期處於待機狀態下，使該主電源供應器所包含的單元結構因長期運作而縮短元件壽命，導致該主電源供應器較該副電源供應器容易損壞。

本發明之主要目的，在於解決習用冗餘式電源供應系統無法平均分配每一該電源供應器的工作時間，而導致其中一電源供應器長期處於啟動輸出的工作狀態，導致長期運轉的該電源供應器壽命短於該冗餘式電源供應系統所包含其餘該電源供應器壽命的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具輪序待機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。每一該主電源供應器包含有一接受一第一電源啟閉訊號而轉換該外部電力輸出有一主工作電力的第一開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第一待機狀態。每一該副電源供應器包含有一接受一第二電源啟閉訊號而轉換該外部電力輸出有一副工作電力的第二開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第二待機狀態。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，該電力整合背板具有一自一主機板接受一電源啟閉訊號而模擬產生一第一電源啟閉訊號或一第二電源啟閉訊號的節能控制迴路，且該電力整合背板具有一自該主機板接受該電源啟閉訊號而以一間隔時間輪流向該主電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號或向該副電源供應器輸出該第二電源啟閉訊號令該主電源供應器及該副電源供應器輪流待機的待命啟動模式。

於一實施例中，該電力整合背板更具有一連接該節能控制迴路與該主電源供應器向該主電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號的第一線路，以及一連接該節能控制迴路與該主電源供應器向該副電源供應器輸出該第二電源啟閉訊號的第二線路。

於一實施例中，該主電源供應器於該第一開機狀態中根據一輸出比較基準比較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，該副電源供應器於該第二開機狀態中根據該輸出比較基準比較所輸出的該副工作電力而產生有一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數，該電力整合背板於接受該第一輕載工作參數或該該第二輕載工作參數後決定進入該待命啟動模式。

於一實施例中，該電力整合背板更包含有一接受該第一重載工作參數及該第二重載工作參數而同時對該主電源供應器及該副電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號及該第二電源啟閉訊號的供電啟動模式。

於一實施例中，該電力整合背板更包含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待命啟動模式的節能控制迴路。

於一實施例中，該主電源供應器具有一預設有該輸出比較基準而比較該主工作電力產生有該第一輕載工作參數或該第一重載工作參數的第一輸出狀態分析單元，該副電源供應器具有一預設有該輸出比較基準而比較該副工作電力產生有該第二輕載工作參數或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，該電力整合背板於該間隔時間後令未接受該第一電源啟閉訊號的該主電源供應器或未接受該第二電源啟閉訊號的副電源供應器延緩一工作時間後才進入該第一待機狀態或該第二待機狀態。

於一實施例中，該主電源供應器具有一取得該外部電力的整流濾波單元、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、一開關元件以及一調變輸出單元。

於一實施例中，該副電源供應器具有一取得該外部電力的整流濾波單元、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、一開關元件以及一調變輸出單元。

透過本發明上述所揭結構，相較於習用具有以下特點： 1.本發明透過該節能控制迴路控制該主電源供應器即該副電源供應器，輪流進入該第一待機狀態及該第二待機狀態，使該冗餘式電源供應系統於供電的過程中，可以避免該冗餘式電源供應系統僅使用該主電源供應器進行供電，導致該主電源供應器因過度使用而損壞的問題。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1以及圖2，本發明具輪序待機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。其中，該主電源供應器1與該副電源供應器2可分別為複數實施，也就是說，於一實施例中，該冗餘式電源供應系統可以包含有複數個主電源供應器1以及複數個副電源供應器2。

更具體說明，每一該主電源供應器1分別與一外部電力源4電性連接，以自該外部電力源取得一外部電力。每一該主電源供應器1包含有一取得該外部電力的整流濾波單元11、一連接該整流濾波單元11的功因校正單元12、一變壓器13、一脈寬控制單元14、一開關元件15以及一調變輸出單元16。又，本發明每一該主電源供應器1受控制而具有一接受一第一電源啟閉訊號D1而轉換該外部電力輸出有一主工作電力的第一開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第一待機狀態。進一步說明，每一該主電源供應器1分別電性連接該電力整合背板3，並於接受該電力整合背板3所輸出的該第一電源啟閉訊號D1後進入該第一開機狀態，於該第一開機狀態下，該整流濾波單元11自所連接的該外部電力源4取得該外部電力後，對該外部電力進行整流濾波並輸出至該功因校正單元12，該功因校正單元12則以一電力調變位準調變該外部電力並輸出至該變壓器13的初級線圈。該脈寬控制單元14啟動後向該開關元件15輸出一脈波寬度調變訊號，控制該開關元件15的導通週期。該開關元件15導通時，該變壓器13的初級線圈產生導通而能與該變壓器13的次級線圈產生磁耦合，產生一感應電力，該變壓器13輸出該感應電力至該調變輸出單元16，該調變輸出單元16調變該感應電力的電力位準產生該主工作電力，並將該主工作電力輸出至該電力整合背板3。

再者，本發明每一該副電源供應器2可與該主電源供應器1為相同的單元組成結構，每一該副電源供應器2分別與該外部電力源4以及該電力整合背板3電性連接，每一該副電源供應器2包含有一接受一第二電源啟閉訊號D2而轉換該外部電力輸出有一副工作電力的第二開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第二待機狀態。再者，本發明該電力整合背板3分別與每一該主電源供應器1以及每一該副電源供應器2電性連接，且與一主機板5電性連接以向該主機板5供應電力。

更具體說明，該主機板5受人為操作而產生啟動時，首先向該電力整合背板3輸出一電源啟閉訊號(Ps_on)，而該電力整合背板3接受該電源啟閉訊號(Ps_on)後，即啟動每一該主電源供應器1或每一該副電源供應器2，且該電力整合背板3整合該主電源供應器1及該副電源供應器2所產生的該主工作電力及該副工作電力，輸出至該主機板5提供該主機板5工作。進一步地，本發明該電力整合背板3更可具有一自該主機板5接受該電源啟閉訊號(Ps_on)而模擬產生該第一電源啟閉訊號D1或該第二電源啟閉訊號D2的節能控制迴路31，一連接該節能控制迴路31與該主電源供應器1並向該主電源供應器1輸出該第一電源啟閉訊號D1的第一線路32，以及一連接該節能控制迴路31與該副電源供應器2並向該副電源供應器2輸出該第二電源啟閉訊號D2的第二線路33。又，本發明該電力整合背板3更具有一自該主機板5接受該電源啟閉訊號(Ps_on)而以一間隔時間T輪流向該主電源供應器1輸出該第一電源啟閉訊號D1或向該副電源供應器2輸出該第二電源啟閉訊號D2令該主電源供應器1及該副電源供應器2輪流待機的待命啟動模式。更具體說明，該電力整合背板3接受該主機板5所輸出的該電源啟閉訊號(Ps_oN)後模擬產生該第一電源啟閉訊號D1或第二電源啟閉訊號D2。此後，該電力整合背板3首先經該第一線路32向該主電源供應器1輸出該第一電源啟閉訊號D1，令該主電源供應器1進入該第一開機狀態，轉換該外部電力向該電力整合背板3輸出該主工作電力，而該電力整合背板3於經過該間隔時間T後，停止對該主電源供應器1輸出該第一電源啟閉訊號D1，改對該副電源供應器2輸出該第二電源啟閉訊號D2，此時，該主電源供應器1未接受到該第一電源啟閉訊號D1而進入該第一待機狀態，該副電源供應器2則接受到該第二電源啟閉訊號D2進入該第二開機狀態，改由該副電源供應器2輸出該副工作電力。依此循環，當再經過另一該間隔時間T後，該電力整合背板3即停止對該副電源供應器2輸出該第二電源啟閉訊號D2，令該副電源供應器2進入該第二待機狀態，且在同一時間，該電力整合背板3再次向該主電源供應器1輸出該第一電源啟閉訊號D1，使該主電源供應器1再次轉為該第一開機狀態，如此循環，本發明經過該間隔時間T後，即令該主電源供應器1及該副電源供應器2交替啟動，而輪流進入待機的狀態，於進入待機的該主電源供應器1或該副電源供應器2實際上是進入待命啟動的狀態，以提供該電力整合背板3可以隨時根據該主機板5的工作需求啟動待命的該主電源供應器1或該副電源供應器2。並請參閱圖3，於一實施例中，本發明該電力整合背板3進一步於該間隔時間T之後，令未接受該第一電源啟閉訊號D1的該主電源供應器1或未接受該第二電源啟閉訊號D2的副電源供應器2延緩一工作時間T1後在進入該第一待機狀態或該第二待機狀態。舉例說明，該主電源供應器1處於該第一開機狀態供應電力，而該電力整合背板3判斷經過該間隔時間T，隨即向該副電源供應器2輸出該第二電源啟閉訊號D2，使該副電源供應器2由該第二待機狀態轉為該第二開機狀態，而該主電源供應器1則被該電力整合背板3控制延續供電該工作時間T1後，才由該第一開機狀態轉為第一待機狀態。藉此，以避免該主電源供應器1與該副電源供應器2切換供電的過程中，發生有電力中斷供應的問題。

進一步地，於本發明一實施例中，每一該主電源供應器1於該第一開機狀態中根據一輸出比較基準比較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。而每一該副電源供應器2則於該第二開機狀態中根據該輸出比較基準比較所輸出的該副工作電力而產生一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數。具體說明，本發明每一該主電源供應器1具有一預設有該輸出比較基準而比較該主工作電力產生有該第一輕載工作參數或該第二重載工作參數的第一輸出狀態分析單元17，每一該副電源供應器2則具有一預設有該輸出比較基準而比較該副工作電力產生該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數的第二輸出狀態分析單元27。所稱的該輸出比較基準可以是一電流值或一輸出功率數值等，就以該輸出比較基準為該輸出功率數值進行舉例說明，於一實施例中，該輸出比較基準被預先設定為100瓦特，當該主電源供應器1輸出的該主工作電力為125瓦特時，該第一輸出狀態分析單元17即判斷為重載，輸出有該第一重載工作參數。而該副電源供應器2輸出得該副工作電力為80瓦特時，該第二輸出狀態分析單元27則判斷為輕載，輸出有該第二輕載工作參數，然而該電力整合背板3則於接受到該第一輕載工作參數或該第二輕載工作參數時，決定進入該待命啟動模式。也就是說，本發明該冗餘式電源供應系統於該主機板處於低耗能狀態，該主電源供應器1或該副電源供應器2的任一進入輕載供電時，本發明即令輕載供電的該主電源供應器1或該副電源供應器2進入該待命啟動模式，且令該主電源供應器1及該副電源供應器2輪流待機。

再者，於一實施例中，該電力整合背板3更包含有一接受該第一重載工作參數及該第二重載工作參數時而同時對該主電源供應器1及該副電源供應器2輸出該第一電源啟閉訊號D1及該第二電源啟閉訊號D2的供電啟動模式。更具體說明，當該電力整合背板3輪序啟動該主電源供應器1或該副電源供應器2的過程中，分別接受該第一輸出狀態分析單元17所產生的該第一重載工作參數及該第二輸出狀態分析單元27所產生的該第二重載工作參數後，進入該供電啟動模式，同時向該主電源供應器1及該副電源供應器2輸出該第一電源啟閉訊號D1及該第二電源啟閉訊號D2，令該主電源供應器1及該副電源供應器2同時啟動。又，該電力整合背板3更包含有一接受該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進入該待命啟動模式或該供電啟動模式的節能控制迴路31。

本發明具輪序待機的冗餘式電源供應系統，包含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。每一該主電源供應器於接受一第一電源啟閉訊號後隨即啟動輸出有一主工作電力，每一該副電源供應器則於接受一第二電源啟閉訊號後隨即啟動輸出有一副工作電力，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，並具有一自一主機板接受一電源啟閉訊號而以一間隔時間輪流項該主電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號或向該副電源供應器輸出該第二電源啟閉訊號令該主電源供應器及該副電源供應器輪流待機的待命啟動模式。藉此，以避免該冗餘式電源供應系統長期以其中一電源供應器輸出供電而導致該電源供應器的使用壽命短於該冗餘式電源供應系統中的其他該電源供應器。

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‧‧‧整流濾波單元
12‧‧‧功因校正單元
13‧‧‧變壓器
14‧‧‧脈寬控制單元
15‧‧‧開關元件
16‧‧‧調變輸出單元
17‧‧‧第一輸出狀態分析單元
27‧‧‧第二輸出狀態分析單元
2‧‧‧副電源供應器
3‧‧‧電力整合背板
31‧‧‧節能控制迴路
32‧‧‧第一線路
33‧‧‧第二線路
4‧‧‧外部電力源
5‧‧‧主機板
D1‧‧‧第一電源啟閉訊號
D2‧‧‧第二電源啟閉訊號
Ps_on‧‧‧電源啟閉訊號
T‧‧‧間隔時間
T1‧‧‧工作時間

圖1，本發明一實施例的單元組成示意圖。 圖2，本發明一實施例的實施過程的波形示意圖。 圖3，本發明另一實施例的實施過程的波形示意圖。

1‧‧‧主電源供應器

11‧‧‧整流濾波單元

12‧‧‧功因校正單元

13‧‧‧變壓器

14‧‧‧脈寬控制單元

15‧‧‧開關元件

16‧‧‧調變輸出單元

17‧‧‧第一輸出狀態分析單元

27‧‧‧第二輸出狀態分析單元

2‧‧‧副電源供應器

3‧‧‧電力整合背板

31‧‧‧節能控制迴路

32‧‧‧第一線路

33‧‧‧第二線路

4‧‧‧外部電力源

5‧‧‧主機板

D1‧‧‧第一電源啟閉訊號

D2‧‧‧第二電源啟閉訊號

Ps_on‧‧‧電源啟閉訊號

Claims (9)

1. 一種具輪序待機的冗餘式電源供應系統，包括有： 至少一主電源供應器，包含有一接受一第一電源啟閉訊號而轉換一外部電力輸出有一主工作電力的第一開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第一待機狀態； 至少一副電源供應器，包含有一接受一第二電源啟閉訊號而轉換該外部電力輸出有一副工作電力的第二開機狀態，以及一停止轉換該外部電力的第二待機狀態；以及 一電力整合背板，電性連接該主電源供應器以及該副電源供應器，具有一自一主機板接受一電源啟閉訊號而模擬產生一第一電源啟閉訊號或一第二電源啟閉訊號的節能控制迴路，且該電力整合背板具有一自該主機板接受該電源啟閉訊號而以一間隔時間輪流向該主電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號或向該副電源供應器輸出該第二電源啟閉訊號令該主電源供應器及該副電源供應器輪流待機的待命啟動模式。
2. 如請求項1所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該電力整合背板更具有一連接該節能控制迴路與該主電源供應器向該主電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號的第一線路，以及一連接該節能控制迴路與該主電源供應器向該副電源供應器輸出該第二電源啟閉訊號的第二線路。
3. 如請求項1所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該主電源供應器於該第一開機狀態中根據一輸出比較基準比較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，該副電源供應器於該第二開機狀態中根據該輸出比較基準比較所輸出的該副工作電力而產生有一第二輕載工作參數或一第二重載工作參數，該電力整合背板於接受該第一輕載工作參數或該第二輕載工作參數後決定進入該待命啟動模式。
4. 如請求項3所述具輪序待機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重載工作參數及該第二重載工作參數而同時對該主電源供應器及該副電源供應器輸出該第一電源啟閉訊號及該第二電源啟閉訊號的供電啟動模式。
5. 如請求項3或4所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該電力整合背板更包含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待命啟動模式的節能控制迴路。
6. 如請求項5所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該主電源供應器具有一預設有該輸出比較基準而比較該主工作電力產生有該第一輕載工作參數或該第一重載工作參數的第一輸出狀態分析單元，該副電源供應器具有一預設有該輸出比較基準而比較該副工作電力產生有該第二輕載工作參數或該第二重載工作參數的第二輸出狀態分析單元。
7. 如請求項1所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該電力整合背板於該間隔時間後令未接受該第一電源啟閉訊號的該主電源供應器或未接受該第二電源啟閉訊號的副電源供應器延緩一工作時間後才進入該第一待機狀態或該第二待機狀態。
8. 如請求項1所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該主電源供應器具有一取得該外部電力的整流濾波單元、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、一開關元件以及一調變輸出單元。
9. 如請求項1所述具輪序待機的冗餘式電源供應系統，其中，該副電源供應器具有一取得該外部電力的整流濾波單元、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、一開關元件以及一調變輸出單元。