CN104113129A - 冗余电源供应*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冗余电源供应***,其包含有双电源供应器,各双电源供应器包含有一前级电源电路及一后级电源电路;其中该后级电源电路包含有一控制器,又该控制器进一步包含有一外部通信端口及一准位检测端口,并内建多个控制模式,即包含有一正常模式、一主控模式及一待机模式;其中该外部通信端口供外部设定该控制器的控制模式,而准位检测端口配合被设定的控制模式,而选择作为本机供电状态的输出之用,或作为判断外机供电状态之用,借以使双电源供应器变化出多种控制模式组合,而适用于不同电子产品的需求。

Description

冗余电源供应***
技术领域
本发明涉及一种电源供应***,尤其是涉及一种冗余电源供应***。
背景技术
冗余电源供应***较单一电源供应器可提供稳定直流电源,由于冗余电源供应***以一背板模块整合多个电源供应器,而各电源供应器的后级输出电路包含有一控制器,以与该背板模块通信,故服务器装设冗余电源供应***,可通过背板模块与各电源供应器进行通信。
常见冗余计算机供应***的供电控制方法为均流控制模式,即若各电源供应器处于电源输出正常状态下,令各电源供应***平均分担目前服务器运作所需电力,举例来说,以双电源供应器为例,若服务器目前运作电力需1000W,则各电源供应器平均输出500W的电源予服务器。
然而,目前电子产品用途及使用环境多变,采用冗余计算机供应***的电子产品不见得都适用均流控制模式,但对于制造厂商来说,针对各种电子产品而定制不同的冗余计算机供应***将使得成本增加,造成产品仓储的困难,有必要进一步改良。
发明内容
有鉴于上述冗余电源供应***的均流控制方式无法满足多样化电子产品需求,本发明主要目的提供一种改良的冗余电源供应***,以克服上述问题。
为了达到上述目的所使用的主要技术手段为令该冗余电源供应***包含有双电源供应器,其中各电源供应器包含有一前级电源电路、一后级电源电路及一串接于电源输出端的电子开关;其中该后级电源电路及一控制该电子开关启闭的控制器;其中:
该控制器自电源输出端获取输出电压及输出电流,并包含有一个外部通信端口及一准位检测端口,其中该准位检测端口连接一接地电阻,并与另一电源供应器的后级电源电路的控制器的准位检测端口连接;又该控制器包含一正常模式、一主控模式及一待机模式,当该控制器依据目前获取该电源输出端的输出电压及输出电流,判断目前供电正常,则依据外部通信端口传来的模式设定命令,以及另一台控制器的准位检测端口的电压准位,选择以下电源输出方式:
若设定为正常模式,则控制该准位检测端口输出高电压准位,以平均负载功率输出;
若设定为主控模式,进一步判断目前负载功率超过一重载功率值时,以平均负载功率输出,并控制该准位检测端口输出低电压准位;若判断目前负载功率低于一轻载功率值时,以全负载功率输出,并控制该准位检测端口输出高电压准位;及
若设定为待机模式,先设定该准位检测端口为输入端口,以检测另一台电源供应器的控制器的准位检测端口的电压准位;若为低电压准位,以全负载功率或平均负载功率输出;若为高电压准位,则以0负载功率输出。
由上述说明可知,本发明将后级电源电路的控制器内建多种控制模式,并将其中一输入输出端口配合被设定的控制模式选择作为本机供电状态的输出之用,或作为判断外机供电状态之用,借以使双电源供应器变化出多种控制模式组合,而适用于不同电子产品的需求。
附图说明
图1为本发明冗余电源供应***一较佳实施例的电路图;
图2A至2C为本发明冗余电源供应***的各电源供应器的控制流程图。
附图标记
10:冗余电源供应***          10a、10b:电源供应器
11:前级电源电路              12:后级电源电路
121a、121b:控制器            122:温度感知器
13:电子开关                  20:背板模块
30:电子产品
具体实施方式
请配合参阅图1所示,为本发明冗余电源供应***10的一较佳实施例,其包含有双电源供应器10a、10b,也可一步配合一连接该双电源供应器10a、10b的背板模块30。其中各电源供应器10a、10b为交换式电源供应器,而包含有一前级电源电路(功率因数校正电路)11、一后级电源电路12及一串接于电源输出端Vout的电子开关13;其中该后级电源电路12包含有一控制该电子开关13启闭的控制器121a、121b。
该控制器121a自电源输出端Vout获取输出电压及输出电流,并包含有:
一外部通信端口IIC,可为IIC通信端口,以接收外部传来的模式设定命令;及
一准位检测端口I/O,连接一接地电阻R,并与另一电源供应器10b的后级电源电路12的控制器121b的准位检测端口I/O连接。
上述模式设定命令的协议格式如下表所示:
此外,该控制器121a内建有一正常模式、一主控模式及一待机模式,当该控制器121a、121b依据目前获取该电源输出端Vout的输出电压及输出电流,判断目前供电正常,则依据外部通信端口IIC传来的模式设定命令,以及另一台控制器121b的准位检测端口I/O的电压准位,选择以下电源输出方式:
若设定为正常模式,则控制该准位检测端口I/O输出高电压准位,以平均负载功率输出;
若设定为主控模式,进一步判断目前负载功率超过一重载功率值时,以平均负载功率输出,并控制该准位检测端口I/O输出低电压准位;若判断目前负载功率低于一轻载功率值时,以全负载功率输出,并控制该准位检测端口I/O输出高电压准位;及
若设定为待机模式,先设定该准位检测端口I/O为输入端口,以检测另一台电源供应器10b的控制器121b的准位检测端口I/O的电压准位;若为低电压准位,以全负载功率或平均负载功率输出;若为高电压准位,则以0负载功率输出。
由上述说明可知,本发明将后级电源电路12的控制器121内建多种控制模式,并将其中一输入输出端口配合被设定的控制模式选择作为本机供电状态的输出之用,或作为判断外机供电状态之用,可使双电源供应器变化出下表的多种控制模式组合,以适用于不同电子产品的需求。
请配合参阅图2所示,由于控制器内建有上述多个控制模式组合,以下为本发明控制器121a判断设定控制模式程序的较佳流程:
控制器121a启动时S10,首先令正常模式为预设控制模式,令准位检测端口I/O设为输出端口(O/P),并输出低电压准位S11。接着,再判断外部通信端口IIC传来的设定控制命令是否为主控模式S12,若是,则将准位检测端口I/O设为输出端口(O/P),并输出低电压准位,并将控制模式改为主控模式S13,再次确认目前控制模式为主控模式后S16,如图2B所示,再判断目前供电状态是否良好S161;若是,则判断目前电子产品30为重载(如:***负载功率或本机负载功率为70%以上),即目前负载功率大于重载功率值(>70%)时S162,则以平均负载功率输出电源,且维持准位检测端口I/O输出低电压准位,此时使设定为待机模式的电源供应器10b的控制器121b检测到低电压准位S163,而立即以平均负载功率输出电源,平摊重载的输出功率。倘若判断此电子产品为轻载(如:***负载功率为40%以下,或本机负载功率为20%以下),即目前负载功率小于轻载功率值时S164,该控制器121a以全负载功率输出,并延迟一段时间(约100ms)后S165,将其准位检测端口I/O设定为输出端口(O/P),并输出高电压准位S166。
再如图2A所示,若控制器121a启动后,判断外部通信端口IIC传来的设定控制命令为待机模式S14,则设定该准位检测端口I/O为输入端口(I/P)S15,并将控制模式设为待机模式,再次确认为待机模式后S17,请配合参阅图2C,判断准位检测端口I/O的电压准位是否为高电压准位S171,若是,则以0负载功率输出(停止供电)S173;若判断准位检测端口的电压准位为低电压准位,则以全负载功率或平均负载功率输出S172;意即,若在待机模式下检测到另一台电源供应器(外机)10b的准位检测端口I/O的电压准位为低电压准位S18,代表要求本机必须供电,情况有两个:
1.外机10b无法供电。
2.外机10b于主控模式下,且电子产品处于重载状态。
由上述多个控制模式的组合可知,若使用者欲令该冗余电源供应***10以均流方式供电,则设定双电源供应器10a、10b均为正常模式,如此双电源供应器10a、10b则以平均负载功率(50%)输出电源。若针对负载功率变化较大的电子产品,则使用者可设定其中一台电源供应器10a为主控模式,而另一台电源供应器10b则为待机模式,当主机模式的电源供应器10a判断目前电子产品30为重载,则以平均负载功率输出电源,并将其准位检测端口I/O设定为输出端口,并控制该准位检测端口I/O输出低电压准位,此时使设定为待机模式的电源供应器10b的控制器121b检测到低电压准位,而立即以平均负载电源输出,平摊重载的输出功率;倘若此电子产品30转为轻载,则设定为主机模式的电源供应器10b会判断目前电子产品30为轻载,而将其准位检测端口I/O设定为输出端口,并控制该准位检测端口I/O输出高电压准位,此时设定为待机模式的电源供应器10b的控制器检测到高电压准位,而停止电源输出。
若使用者误设双电源供应器均为待机模式,则因为各控制器121a、121b的准位检测端口I/O连接有接地电阻R,故均检测低电压准位,而一同以平均负载功率输出电源,避免设定错误而无电源输出。
此外,各电源供应器10a、10b的控制器121a、121b可进一步依据目前输出电压及输出电流判断是否有过电压、过电流状态,甚至可连接一温度感知器122,判断是否有过温状态,如控制器121a、121b判断有前述任一状态,则控制其准位检测端口I/O输出低电压准位。若原设定为正常模式的电源供应器10a检测有过电压状态,则将其准位检测端口I/O电压准位降低,使另一台电源供应器10b正常模式的电源供应器检测低电压准位后,以平均负载功率输出改为全负载功率输出,确保电子产品30仍能顺利工作。
再者,上述各电源供应器10a、10b的控制器121a、121b可进一步内建有电流追随模式,也就是若其一台电源供应器10a的控制器121a被设定为此一模式,则会设定其准位检测端口I/O为输入端口,以检测另一台电源供应器10b控制器121b的准位检测端口I/O的电压准位,若控制器121a的准位检测端口I/O为高电压准位,则控制器121a会依据其外部通信端口IIC接收的电流追随命令,调整后级电源电路12的输出电压Vao1,直到输出电流追上电流追随命令的电流值,如此可供使用者自行设定双电源供应器10a、10b的负载功率输出。例如负载于重载所需功率为1000W,将其中一台电源供应器10b设定为供应700W,则另一台电源供应器10a会依据300W所需的电流值,调整输出电压Vao1。若稍后设定供应700W的电源供应器10b因故无法供电,则其控制器121b的准位检测端口I/O会输出低电压准位,而另一台电源供应器10a的本机控制器121a会以维持负载正常运作为优先,以全负载功率输出。
上述各控制器欲以0负载功率输出(停止输出电流),则有以下具体作法:
关闭该电子开关13:由于该电子开关13串接在该电源输出端Vout,故关闭电子开关13即停止电子产品30抽电流。若该电子开关13采用一功率晶体管,则当功率晶体管不导通,则其寄生二极管D1会导通,故该电源输出端Vout仍保有端电压,只是该端电压为输出电压Vao1减去寄生二极管的导通电压;如此,本机输出电压Vao2即较另一台的输出电压Vbo2低,电子产品30即抽取较高输出电压的电源供应器的电流,故本机即达到停止供电的目的。
综上所述,本发明将后级电源电路的控制器内建多种控制模式,并将其中一输入输出端口配合被设定的控制模式选择作为本机供电状态的输出之用,或作为判断外机供电状态之用,借以使双电源供应器变化出多种控制模式组合,而适用于不同电子产品的需求。

Claims (9)

1.一种冗余电源供电***,其特征在于,包含有双电源供应器,其中各电源供应器包含有一前级电源电路及一后级电源电路;其中该后级电源电路包含有一控制器;其中:
该控制器自电源输出端获取输出电压及输出电流,并包含有一外部通信端口及一准位检测端口,其中该准位检测端口与另一电源供应器的后级电源电路的控制器的准位检测端口连接;又该控制器内建一正常模式、一主控模式及一待机模式;又当该控制器依据目前获取该电源输出端的输出电压及输出电流,判断目前供电正常,则依据外部通信端口传来的模式设定命令,以及另一台控制器的准位检测端口的电压准位,选择以下电源输出方式:
若设定为正常模式,则控制该准位检测端口输出高电压准位,以平均负载功率输出;
若设定为主控模式,进一步判断目前负载功率超过一重载功率值时,以平均负载功率输出,并控制该准位检测端口输出低电压准位;若判断目前负载功率低于一轻载功率值时,以全负载功率输出,并控制该准位检测端口输出高电压准位;及
若设定为待机模式,先设定该准位检测端口为输入端口,以检测另一台电源供应器的控制器的准位检测端口的电压准位;若为低电压准位,以全负载功率或平均负载功率输出;若为高电压准位,则以0负载功率输出。
2.根据权利要求1所述的冗余电源供电***,其特征在于,该控制器进一步内建有一电流追随模式,当控制器判断被设定为该电流追随模式,即设定其准位检测端口为输入端口,以检测外机控制器的准位检测端口的电压准位,若该准位检测端口为高电压准位,则依据该外部通信端口接收的一电流追随命令,调整后级电源电路的输出电压,直到该输出电流追上该电流追随命令的电流值。
3.根据权利要求1或2所述的冗余电源供电***,其特征在于,各电源供应器的控制器的准位检测端口连接一接地电阻。
4.根据权利要求3所述的冗余电源供电***,其特征在于,各电源供应器的控制器进一步依据目前输出电压及输出电流判断是否有过电压或过电流状态,并于判断有过电压或过电流状态,则控制其准位检测端口输出低电压准位。
5.根据权利要求4所述的冗余电源供电***,其特征在于,各电源供应器的控制器进一步连接一温度感知器,判断是否有过温状态,并于判断有过温状态,则控制其准位检测端口输出低电压准位。
6.根据权利要求1或2所述的冗余电源供电***,其特征在于,各电源供应器的后级电源电路的电源输出端串接有一电子开关,而该控制器以0负载功率输出时,即关闭该电子开关。
7.根据权利要求4所述的冗余电源供电***,其特征在于,各电源供应器的后级电源电路的电源输出端串接有一电子开关,而该控制器以0负载功率输出时,即关闭该电子开关。
8.根据权利要求7所述的冗余电源供电***,其特征在于,该控制器选择电源输出方式包含有:
于控制器启动时,令该正常模式为预设控制模式,并设定该准位检测端口输出低电压准位;
判断外部通信端口传来的设定控制命令为主控模式或待机模式;
若为主控模式,则将准位检测端口设为输出端口,并输出低电压准位,并将控制模式改为主控模式,并判断目前负载功率超过该重载功率值,即以平均负载功率输出电源,且维持准位检测端口输出低电压准位;若判断目前负载功率低于该轻载功率值,控制器以全负载功率输出,并将其准位检测端口设定为输出端口,并输出高电压准位;
若为待机模式,则设定该准位检测端口为输入端口,并将控制模式设为待机模式,判断准位检测端口的电压准位为高电压准位时,以0负载功率输出;判断准位检测端口的电压准位为低电压准位时,则以全负载功率或平均负载功率输出。
9.根据权利要求8所述的冗余电源供电***,其特征在于,该控制器于判断目前无法供电,则控制该准位检测端口为输出端口,并输出低电压准位。
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