TWI542983B - 伺服器電源系統 - Google Patents

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Description

伺服器電源系統
本發明是有關於一種電源系統，且特別是有關於一種伺服器電源系統。
請參照第1圖，第1圖繪示係為傳統電池備份單元與電源供應器之一種訊號時序圖。電源供應器將交流電源VAC轉換為直流電源VDC1。當交流電源VAC發生斷電後，電源供應器會產生市電狀態訊號(AC OK Signal)ACOK。電源供應器會於交流電源VAC發生斷電後之維持時段Thold內持續輸出直流電源VDC1。
當維持時段Thold結束後，電源供應器停止輸出直流電源VDC1。傳統電池備份單元於維持時段Thold結束後，需瞬間提供與直流電源VDC1相同電壓位準之備援電源VDC2。然而，傳統電池備份單元之電池輸出電流Iout’於電源供應器停止輸出直流電源VDC1的瞬間將產生突波電流現象。此外，傳統電池備援單元之電池輸出電壓Vout’於電源供應器停止輸出直流電源VDC1的瞬間將劇烈下降。
本發明係有關於一種伺服器電源系統。
根據本發明，提出一種伺服器電源系統。伺服器電源系統包括電力傳輸介面、電源供應器(Power Supply)及電池備援單元(Battery Backup Unit,BBU)。電源供應器將交流電源轉換為直流電源輸出至電力傳輸介面。交流電源發生斷電後，電源供應器於維持時段內持續輸出直流電源，維持時段包括相鄰之上升時段及均流時段。電池備援單元係於電源供應器停止輸出直流電源前輸出備援電源至電力傳輸介面。電池備援單元於上升時段內遞增備援電源之電壓位準，並於均流時段內控制備援電源之電壓位準與直流電源之電壓位準相同。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
 第一實施例
請同時參照第2圖及第3圖，第2圖繪示係為依照第一實施例之一種伺服器系統之架構示意圖，第3圖繪示係為一種依照第一實施例之一種訊號時序圖。伺服器系統2包括主機板21及伺服器電源系統22。伺服器電源系統22包括電力傳輸介面221、電源供應器(Power Supply)222及電池備援單元(Battery Backup Unit,BBU)223。電力傳輸介面221用以並聯電源供應器222及電池備援單元223，且電力傳輸介面221例如為電流匯流排。
電源供應器222將交流電源VAC轉換為直流電源VDC1輸出至電力傳輸介面221，主機板21經電力傳輸介面221取得所需負載電力VDC。交流電源VAC發生斷電後，電源供應器222於維持時段Thold內持續輸出直流電源VDC1。交流電源VAC發生斷電的原因可能是電源線鬆脫或是停電，而維持時段Thold大約為10ms。維持時段Thold包括相鄰之上升時段Tr及均流時段Tcs1。
電池備援單元223係於電源供應器222停止輸出直流電源VDC前輸出備援電源VDC2至電力傳輸介面221。電池備援單元223於上升時段Tr內遞增備援電源VDC2之電壓位準，並於均流時段Tcs1內控制備援電源VDC2之電壓位準與直流電源VDC1之電壓位準相同，以達到均流(Current Sharing)的效果。
進一步來說，前述交流電源VAC發生斷電後，電源供應器222所產生之市電狀態訊號(AC OK Signal)ACOK由正常位準V1改變為故障位準V2。正常位準V1例如為邏輯1，而故障位準V2例如為邏輯0。當市電狀態訊號ACOK由正常位準V1改變為故障位準V2時，電池備援單元233根據市電狀態訊號ACOK開始遞增備援電源VDC2之電壓位準。
換言之，當市電狀態訊號ACOK由正常位準V1改變為故障位準V2後，電池備援單元223於上升時段Tr內遞增備援電源VDC2之電壓位準，直到備援電源VDC2之電壓位準與直流電源VDC1之電壓位準相同。之後，電池備援單元223於均流時段Tcs1維持備援電源VDC2之電壓位準與直流電源VDC1之電壓位準相同，以達到均流(Current Sharing)的效果。
由於電池備援單元223能於上升時段Tr及均流時段Tcs1適當地調整備援電源VDC2之電壓位準，因此能有效地防止電池備援單元223之電池輸出電流Iout於電源供應器222停止輸出直流電源VDC1的瞬間產生突波電流現象。此外，亦可防止電池備援單元223之電池輸出電壓Vout於電源供應器222停止輸出直流電源VDC1的瞬間劇烈下降及電池壽命縮短。
當後續市電恢復正常後，電源供應器222所產生之市電狀態訊號ACOK由故障位準V2改變為正常位準V1。當市電狀態訊號ACOK由故障位準V2改變為正常位準V1後，電池備援單元223根據市電狀態訊號ACOK於均流時段Tcs2維持備援電源VDC2之電壓位準與直流電源VDC1之電壓位準相同，以達到均流(Current Sharing)的效果。之後，電池備援單元223於均流時段Tcs2後之下降時段Td內遞減備援電源VDC2之電壓位準至0。
請參照第4圖，第4圖繪示係為依照第一實施例之一種電池備援單元之示意圖。於第一實施例中，前述電池備援單元223係以電池備援單元223a為例說明。電池備援單元223a包括電池模組2231、昇壓轉換器2232、直流轉換器2233、控制單元2234及隔離電路2235。昇壓轉換器2232提供充電電壓V3對電池模組2231充電。控制單元2234例如為微控制器(Micro Controller)或數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。控制單元2234根據市電狀態訊號ACOK、電力傳輸介面221之負載訊號Ibus及直流轉換器2233之輸出電流訊號IDCout輸出控制訊號Ic控制直流轉換器2233將電池模組2231輸出之充電電壓V3轉換為備援電源VDC2。隔離電路2235例如係由冗餘電晶體(Oring FET)及均流(Current Sharing)電路所實現。當電源供應器222供電發生異常時，隔離電路2235將備援電源VDC2備援供電至電力傳輸介面221。
第二實施例
請參照第5圖，第5圖繪示係為依照第二實施例之一種電池備援單元之示意圖。於第二實施例中，前述電池備援單元223係以電池備援單元223b為例說明。電池備援單元223b與電池備援單元223a主要不同之處在於電池備援單元223b更包括限流電路2236。電池備援單元223b包括電池模組2231、昇壓轉換器2232、直流轉換器2233、控制單元2234、隔離電路2235及限流電路2236。昇壓轉換器2232提供充電電壓V3對電池模組2231充電。
控制單元2234例如為微控制器(Micro Controller)或數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。控制單元2234根據市電狀態訊號ACOK、電力傳輸介面221之負載訊號Ibus及直流轉換器2233之輸出電流訊號IDCout輸出控制訊號Ic控制直流轉換器2233將電池模組2231輸出之充電電壓V3轉換為備援電源VDC2。控制單元2234控制直流轉換器2233將電池模組2231輸出之充電電壓V3轉換為備援電源VDC2。限流電路2236係於直流轉換器2233所產生輸出電流訊號IDCout大於一臨界值時，限制輸出電流訊號IDCout等於臨界值。
隔離電路2235例如係由冗餘電晶體(Oring FET)及均流(Current Sharing)電路所實現。當電源供應器222供電發生異常時，隔離電路2235將備援電源VDC2備援供電至電力傳輸介面221。
綜上所述，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。本發明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，當可作各種之更動與潤飾。因此，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。
2．．．伺服器系統
21．．．主機板
22．．．伺服器電源系統
221．．．電力傳輸介面
222．．．電源供應器
223、223a、223b．．．電池備援單元
2231．．．電池模組
2232．．．昇壓轉換器
2233．．．直流轉換器
2234．．．控制單元
2235．．．隔離電路
2236．．．限流電路
VAC．．．交流電源
ACOK．．．市電狀態訊號
VDC．．．負載電力
VDC1．．．直流電源
VDC2．．．備援電源
Iout、Iout’．．．電池輸出電流
Vout、Vout’．．．電池輸出電壓
V1．．．正常位準
V2．．．故障位準
V3．．．充電電壓
Thold．．．維持時段
Tr．．．上升時段
Tcs1、Tcs2．．．均流時段
Td．．．下降時段
Ibus．．．負載訊號
IDCout．．．輸出電流訊號
Ic．．．控制訊號
第1圖繪示係為傳統電池備份單元與電源供應器之一種訊號時序圖。
第2圖繪示係為依照第一實施例之一種伺服器系統之架構示意圖。
第3圖繪示係為一種依照第一實施例之一種訊號時序圖。
第4圖繪示係為依照第一實施例之一種電池備援單元之示意圖。
第5圖繪示係為依照第二實施例之一種電池備援單元之示意圖。
VAC．．．交流電源
ACOK．．．市電狀態訊號
VDC1．．．直流電源
VDC2．．．備援電源
Iout．．．電池輸出電流
Vout．．．電池輸出電壓
V1．．．正常位準
V2．．．故障位準
Thold．．．維持時段
Tr．．．上升時段
Tcs1、Tcs2．．．均流時段
Td．．．下降時段

Claims (10)

  1. 一種伺服器電源系統，包括：一電力傳輸介面；一電源供應器(Power Supply)，用以將一交流電源轉換為一直流電源輸出至該電力傳輸介面，該交流電源發生斷電後，該電源供應器於一維持時段內持續輸出該直流電源，該維持時段包括相鄰之一上升時段及一均流時段；以及一電池備援單元(Battery Backup Unit,BBU)，係於該電源供應器停止輸出該直流電源前輸出一備援電源至該電力傳輸介面，該電池備援單元於該上升時段內遞增該備援電源之電壓位準，並於該均流時段內控制該備援電源之電壓位準與該直流電源之電壓位準相同；其中，於該交流電源發生斷電後，該電池備援單元持續輸出該備援電源至該電力傳輸介面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器電源系統，其中發生斷電後，該電源供應器所產生之一市電狀態訊號(AC OK Signal)由一正常位準改變為一故障位準，當該市電狀態訊號由該正常位準改變為該故障位準時，該電池備援單元根據該市電狀態訊號開始遞增該備援電源之電壓位準。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之伺服器電源系統，其中當市電恢復正常後，該電源供應器所產生之一市電狀態訊號(AC OK Signal)由該故障位準改變為該正常位準，當該市電狀態訊號由該故障位準改變為該正常位準時，該 電池備援單元根據該市電狀態訊號於另一均流時段內控制該備援電源之電壓位準與該直流電源之電壓位準相同，並於該另一均流時段後之一下降時段內遞減該備援電源之電壓位準。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器電源系統，其中該電池備援單元包括：一電池模組；一昇壓轉換器，用以提供一充電電壓對該電池模組充電；一直流轉換器；一控制單元，用以根據一市電狀態訊號(AC OK Signal)、該電力傳輸介面之一負載訊號及該直流轉換器之一輸出電流訊號輸出一控制訊號控制該直流轉換器將該電池模組輸出之該充電電壓轉換為該備援電源；以及一隔離電路，當該電源供應器供電發生異常時，該隔離電路將該備援電源備援供電至該電力傳輸介面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之伺服器電源系統，其中該控制單元係為微控制器(Micro Controller)。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之伺服器電源系統，其中該控制單元係為數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器電源系統，其中該電池備援單元包括：一電池模組；一昇壓轉換器，用以提供一充電電壓對該電池模組充 電；一直流轉換器；一控制單元，用以控制該直流轉換器將該電池模組輸出之該充電電壓轉換為該備援電源；一限流電路，係於該直流轉換器所產生一輸出電流訊號大於一臨界值時，限制該輸出電流訊號等於該臨界值；以及一隔離電路，當該電源供應器供電發生異常時，該隔離電路將該備援電源備援供電至該電力傳輸介面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之伺服器電源系統，其中該控制單元係為微控制器(Micro Controller)。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之伺服器電源系統，其中該控制單元係為數位訊號處理器(Digital Signal Processor,DSP)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之伺服器電源系統，其中該電力傳輸介面係為一電流匯流排。
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