CN107888087A - 包括逻辑电路的电源 - Google Patents

Abstract

一种包括逻辑电路的电源，电源包括电源转换器和电池。逻辑电路对电力输出的划分进行控制，该划分为电源转换器和电池之间的划分，该电力输出至电源的输出。

Description

包括逻辑电路的电源

背景技术

诸如但不限于服务器之类的计算设备，包括将交流(AC)主电力转换为直流(DC)电源的电源。该电源还可以包括在主电力出现故障的情况下用于提供DC电源的作为 备用的电池。

附图说明

现在将仅举非限制性示例，参考附图来描述本公开的示例，其中

图1是根据本公开的示例性电源的示意图；

图2是根据本公开的另一示例性电源的示意图；

图3是根据本公开的另一示例性电源的示意图；

图4是根据本公开示出电源的操作的示例性方法的流程图；

图5A至5D为根据本公开示出与用于示例性电源的电源输出电流相关的电源 转换器输出电压的图；

图6A至6B为根据本公开示出相对在第一模式中用于示例性电源的电源电力 输出、电流的变化的图；

图7A至7B为根据本公开示出相对用于示例性电源的电源电力输出、电流变 化的图；

图8为根据本公开示出电源的操作的示例性方法的流程图；

图9为根据本公开示出示例性电源的电路图；以及

图10为根据本公开的示例性电源的电路图。

具体实施方式

图1根据本公开示出了电源100的示例。该电源可以用于给诸如服务器、存 储***、网络开关等等之类的企业计算设备提供电力。

电源100具有输入110，它通过该输入110以交流(AC)的形式接收主电力。 电源具有输出160，电源通过该输出以直流(DC)的形式提供电力给计算设备。 电源100包括电源转换器120和电池130。电源转换器120可以是用于将主AC电 转换为计算设备可用的DC电的AC-DC的转换器。电源转换器可以例如包括将AC 电压转换为DC电压的整流器。电源转换器还可以包括使DC电压平滑的滤波器， 和/或包括在相对高的输入AC电压被转换为DC之前将它变换为较低的AC电压的 变压器。

电池130可以是能够在一时间段内代替电源转换器产生电力的电池。在如果 不能从电源转换器得到电力的情况下，该电池可以用于提供电力给电源的输出； 比如，如果主电力出现故障，或电源转换器出现故障。该电池因此可以充当备用 电力的电源。

该电源可以具有额定功率，该额定功率为正常情况下由该电源提供的最大可 取电力的预定阈值。额定功率可以是在正常情况下电源转换器120能够安全且可 靠地长时间递送的最大电力。电源的额定功率还可以称作电源转换器的额定功率， 因为其基于电源转换器的额定功率。比如，仅举例来说，如果如果在正常情况下 服务器需要800W或800W以下来操作，那么可以用具有800W的额定功率的电源 (即电源的电源转换器可以具有800W额定功率)来使用它。然而，在一些情况下， 可能暂时需要来自电源的更大量的电力；这就是称为的过载情况，所提供的所有 超过最大阈值的功率称为过载功率。比如，如果如果服务器的中央处理单元(CPU) 进入超频或运行得比正常情况快的内核加速模式，那么它可能暂时要求更多电力。 仅举例来说，使电源处于过载情况情况下的服务器可能要求1200W。

一种确保电源能够在内核加速模式中满足这种被提高的功率要求的方式是使 用具有比正常情况下服务器所需的电力更高的额定功率的电源转换器。比如，如 果给电源提供具有1200W额定功率的电源转换器，那么其将很容易能够满足较高 的功率要求。然而，使用额定功率较高的转换器可能显著增加电源的成本。因CPU 的内核加速模式或以其它方式引起的电力需求高峰一般仅持续很短的时间，比如 小于1分钟。因此，具有诸如800W的足以满足服务器正常操作的额定功率的电源 转换器120可能能够在一较短时间段内暂时提供较大量的电力。例如，电源转换 器输出的电压可能维持在设定的最大水平，而输出的电流增大。然而，这不是没 有风险的，并且对电源转换器和电源造成压力。

据此，本公开提出过载功率的至少一部分由电池130提供。过载功率为高于 电源的额定功率的那部分功率。例如，如果如果电源的额定功率为800W，并且过 载情况下电力需求为1200W，那么额外的400W可以由电池提供。在另一示例中， 过载功率的一部分可以由电源转换器120提供，并且过载功率的一部分可以由电 池130提供。比如，电源转换器可以提供其正常的800W，加上额外的200W，总 数为1000W，而电池提供200W的剩余电力以达到1200W的总需求功率。因此， 能够从这些示例中看出，在过载模式中，电源转换器120和电池130同时提供电 力给电源的输出160。

逻辑电路140对过载情况下的电力供给进行控制。逻辑电路140确定由电源 转换器提供的部分电力和电池提供的部分电力。逻辑电路140因此响应于检测到 电力需求超过诸如电源的最大额定功率之类的预定阈值，使电池和电源转换器两 者提供DC给电源的输出。

逻辑电路可以包括对电源转换器和电池之间的电力输出划分进行控制的下垂 电路(droop circuit)。下垂电路为调整电源转换器或电池的输出电压和/或电流的 电路。以这种方式，下垂电路能够对电池和电源转换器之间的输出功率的相对划 分进行控制，还用于在负载增大时减少电压峰值或瞬态。例如，下垂电路可以使 输出电压随着输出电流的增大而减小。下垂电路可以通过改变电源转换器或电池 的有效输出阻抗来调整输出电压。例如，如果如果电源转换器应该提供12V，但 提供了11.9V，那可以认为是电源转换器的内部阻抗导致了0.1V损耗。有效输出 阻抗是能够导致电压下降的标称阻抗。术语“有效输出阻抗”被广义解释为包括由诸 如电阻之类的实际阻抗所导致的电压下降以及因反馈电路等引起的电压下降两 者。由下垂电路导致的电压下降称为电压下垂，而下垂电路所创建的有效输出阻 抗可以称作下垂阻抗。如果如果下垂电路与电源转换器相关联，那么下垂电路的动作可被称作向电源转换器的输出注入下垂阻抗。如果就如果下垂电路与电池相 关联，那么下垂电路的动作可以被称作向电池的输出注入下垂阻抗。

图2为根据本公开的电源的的更为详细的示例，其中逻辑电路140包括第一 下垂电路152和第二下垂电路154。第一下垂电路152与电源转换器120相关联， 这表示其在电源的过载情况下连接到电源转换器，并对电源转换器的电力输出进 行调节。当由电源转换器输出的电流增大时，下垂电路可以通过降低由电源转换 器输出的电压对电源转换器的电力输出进行调节。注意，第一下垂电路152可以 嵌入电源转换器120的控制电路中，尽管为清晰起见在图中示于外部。第二下垂 电路154与电池130相关联，这表示其连接到电池，并对电池的电力输出进行调 节。当由电池输出的电流增大时，第二下垂电路可以通过降低由电池输出的电压 在过载情况下对电池的电力输出进行调节。在一个示例中，第二下垂电路可以集 成到电池的DC-DC转换单元，该DC-DC转换单元从电池获取输出并将电压转换 到期望的水平。

为了实现该调节，第一下垂电路152可以调整电源转换器的有效输出阻抗， 而第二下垂电路154可以调整电池的输出阻抗。在一个示例中，电池的有效输出 阻抗可以是与电池相关联的DC到DC转换器的有效输出阻抗，或是电池的输出与 电源的输出之间另一单元的输出阻抗。第一下垂电路152和第二下垂电路154的 下垂阻抗的相对电平对由电源转换器120和电池130提供的过载功率的相对部分 进行控制。逻辑电路可以基于电源的预定设定和/或基于对连接到电源输出的负载 的电力需求以及由电源转换器和/或电池输出的电力进行监视，确定每个下垂电路 152、154的下垂阻抗。

图3根据本公开示出了电源的另一示例，其中逻辑电路140包括反馈电路165。 反馈电路165监视由电池和电源中的每一个提供的功率，并对在电池和电源转换 器之间划分提供给电源的输出的电力的方式进行控制。例如，在电源过载的情况 下，反馈电路165可以使得超过电源的预定阈值的所有过载功率由电池提供，或 者可以使得过载功率由电池和电源两者提供。在一个示例中，反馈电路使得过载 功率大体上在电池与电源转换器之间平分。在另一示例中，反馈电路使得过载功 率在电池与电源转换器之间以除50/50之外的比例(比如55/45或60/40等)划分。

反馈电路可以通过发送反馈信号给电源转换器和电池，或其控制电路，对由 电源转换器和电池输出的电力进行控制。在一个示例中，反馈电路165响应于检 测到对过载功率需求超过电源的最大额定功率，通过调整与电源转换器或电池相 关联的下垂电路的下垂阻抗来对电力的划分进行控制。

图4根据本公开示出了操作电源的示例性方法。该方法例如可以由电源的逻 辑电路执行。

在框410处，将电源设置为第一模式或第二模式。这可以由电源的用户敲击 电源的开关、使用电源的控制面板或发送远程操作指令给电源来进行。在此上下 文中，用户可以是人类用户、计算机设备或管理***等。第一模式可以是过载功 率仅由电池提供的“电池模式”，而第二模式可以为过载功率由电池和电源转换器提 供的“性能模式”。

如果如果将电源设置为第一模式，那么该方法继续前进到框420。如果如果将 电源设置为第二模式，那么该方法继续前进到框440。

在框420处，检测到对来自电源的电力的需求，且如果确定电力需求超过诸 如电源的最大额定功率之类的阈值，则该方法继续前进到框430。

在框430处，作为需求的电力与阈值之间的差的过载功率由电池提供。

在框440处，检测到对来自电源的电力的需求，且如果确定电力需求超过诸 如电源的最大额定功率之类的阈值，则该方法继续前进到框450。

在框450处，作为需求的电力与阈值之间的差的过载功率由电池和电源转换 器两者提供。在一个示例中，大体上在电池与电源转换器之间平分过载功率。在 另一示例中，电源的逻辑电路可以被布置为使得根据电源的设置在电池和电源转 换器之间非平分过载功率，例如60/50或70/30划分或反之。

图5A至5D根据本公开示出了由电源100的电源转换器120输出的电压及电 流在逻辑电路140的控制下可以如何变化。所述图为y轴代表由电源转换器输出 的电压Vpc、而x轴代表由电源输出的总电流Iout的图表。

将输出电流Iout表示为当电源在正常情况下以其的最大额定功率的100％操作时输出的电流的百分比。例如对于800W电源，当负载需要来自电源的800W且该 功率完全由电源转换器提供，这将是由电源转换器输出的电流，而不是由电池输 出的电流。为强调及清晰起见，在图中夸大了电压的变化，因此总体而言，可以 采用正常最大输出电流Iout的从0％到150％的百分比，以与电源上的负载正常最 大负载的从0％到150％的相对应。即在150％负载时，电源将其正常最大额定电力 功率的150％递送给负载。

将最大Iout的0％到100％的图形区域示为具有垂直线条的阴影区域，以强调 其与电源的正常状况相对应。最大Iout的100％到150％的图形区域与电源的过载 情况相对应，并用水平虚线画为阴影。

在图5A的示例中，在电源的正常操作期间，电源转换器的输出电压大体上保 持恒定。因此，在最大电流输出的0％处的电压V1等于在最大电流输出的100％ 处的电压V2。因此不管负载如何，在正常操作情况下输出电压大体维持稳定。这 可以通过对输出电压进行调节来实现，比如不向电源转换器的输出注入下垂阻抗。 例如，可以对与电源转换器相关联的任意下垂电路进行控制，因此其大体具有0 阻抗。

然而，在过载情况下，电压逐渐从100％的电流输出的V2降至150％的正常最 大电流输出的V3。V2和V3之间的这一电压斜率称为下垂斜率，并可以通过在电 源转换器的输出和电源的输出之间注入下垂阻抗R_dt2来实现。此下垂阻抗可以表 现为得好像其为电源转换器的内部阻抗。当电源处于过载情况时，注入到电源转 换器的输出的下降阻抗R_dt2可以数学地表示为

R_dr2＝(V2-V3)/(I_{out_150％}-I_{out_100％}) [方程1]

V2和V3如上定义，I_{out_150％}为最大负载的150％时的输出电流，I_{out_150％}正常最 大输出负载的100％时的输出电流。

V2和V3之间的电压降称为“电压下垂”，并且可以由注入下垂阻抗或由反馈 或控制机制引起。此电压下垂可以有助于预防大的电压瞬态，即，在负载突然增 大的情况下，电压输出瞬间大降。此外，随着将下垂阻抗注到电源转换器的输出， 可以由增大的来自电池的电力输出补偿此下降。

图5B示出了类似于图5A的示例，只不过存在在正常操作模式和过载两种情 况下的电压下垂。在此示例中，V2小于V1，因此随着电源的输出电流从0输出电 流增至100％正常输出电流，由电源转换器输出的电压降低。在一个示例中，这通 过在正常操作期间将下垂阻抗R_dr1注入到电源转换器的输出来实现。R_dr1可以数学 地定义为：

R_dr1＝(V1-V2)/I_{out_100％} [方程2]

此外，在图5B中，和图在5A中相同，在过载情况下，随着Iout增至正常输 出的150％电压在V2和V3之间下垂。这可以例如通过注入如上定义第二下垂阻 抗R_dr2来实现。

基于电源的设置及配置，可以由逻辑电路设定正常操作时注入的下垂阻抗R_dr1和过载情况下注入的下垂阻抗R_dr2。此类设置可以存储在电源的固件中的非易失性 存储器内，并可以例如由制造商、***管理员或计算机管理***等设定。逻辑电 路140可以包括响应于检测到关于电源上的负载请求超过诸如电源的额定功率的 预定阈值的过载功率(即请求超过正常最大输出功率的100％)，将与电源转换器 的输出相关联的下垂电路的下垂阻抗从0(在图5A的情况下)或R_dr1(在图5B 的情况下)切换到R_dr2的逻辑。应当理解的是，过载情况下注入到电源转换器的 输出的下垂阻抗R_dr2可能等于、低于或高于正常情况下注入到电源转换器的输出 的下垂阻抗R_dr1。

在图5B的示例中，正常操作时的下垂阻抗R_dr1和过载情况下的下垂阻抗R_dr2是这样的：使得V1和V2之间电压下垂的梯度与V2和V3之间的电压下垂梯度相 同。此处，梯度被定义为电源的总电流输出中的每单元变化的电源转换器的输出 电压的变化。

然而，可以将第一及第二下垂阻抗选作能够足够消除瞬态电压并有助于以想 要的方式对电源转换器和电池之间输出功率的划分进行控制的值。图5C示出了将 第一及第二下垂阻抗设置成使得0Iout与100％Iout之间的电压下垂梯度大于 100％Iout与150％Iout之间的电压下垂梯度的示例。同时，图5D示出了将第一及 第二下垂阻抗的设置成使得0Iout与100％Iout之间的电压下垂的梯度小于100％Iout与150％Iout之间的电压下垂的梯度的示例。

以上图5A至5D的讨论解释了逻辑电路可以如何改变电源转换器的输出电压。 还解释了一个示例，其中这是使用电源转换器的输出与电源的输出之间的下垂电 路来实现的。在一些示例中，可以使用电源转换器的输出与电源的输出之间的单 个下垂电路，并且输出电压的变化可能使得在过载情况下一些或全部过载功率均 由电池提供。在其它示例中，电池的输出与电源的输出之间可以有调节电池的输 出功率的第二下垂电路。在那种情况下，第一下垂电路、第二下垂电路、以及由 相应下垂电路注入的下垂阻抗的组合对电池与电源转换器之间的过载功率的输出 的相对划分进行控制。

图6A为示出随着电源上的负载从电源的最大额定功率的0％增至150％，电池 提供的电源的总输出电流的相对部分与电源转换器提供的相对部分可以如何变化 的示例的图表。

图6B为示出随着电源上的负载从电源的最大额定功率的0％增至150％，电池 和电源转换器各自提供的以安培度量的电流的绝对电平变化的示例的图表。

图6A和图6B与电源的电池模式相对应，在图4中称为第一模式，其中在过 载情况期间，大体上所有的过载功率由电池提供。因此，在图6A中，在电源负载 的额定功率0与100％之间的情况下，电源转换器提供电源的电流输出的100％， 而电池提供电源的电流输出的0％。然而，从电源的负载为额定功率的100％到 150％，电源转换器提供的电源的总输出电流的相对部分逐渐降低，而电池提供的 电源的总输出电流的相对部分逐渐增大。该变化本质上可能是线性的。在图示的 示例中，在150％负载的情况下，电池提供约32％的总输出电流，而电源转换器提 供约68％的总输出电流。图6B示出了对应的示例，具有电流的绝对值，其中在所 有输出电流由电源转换器提供的正常操作情况下的0％负载和100％负载之间，总 输出电流从0A增至67A。在100％至150％负载的过载区域中，电源的总电流增至约100A。另外，能够看出在负载为100％与150％之间的过载区域中，电源转换器 提供的电流在约67A处维持恒定，而电池提供的电流从0A增至约33A。

图7A和图7B类似于图6A和图6B，但示出了电源的“性能模式”的示例，该 模式在图4的方法中称为第二模式。在此第二模式中，电源转换器与电池之间分 享过载功率的供给。因此，尽管在正常情况下的操作与图6A和图6B所示处的相 同，但在负载为100％与150％之间的过载情况下，电源转换器提供的总输出电流 的比例从100％降低至约84％，而电池提供的部分总输出电流从0％增大至约16％。 同时，在100％负载至150％负载的电源过载的情况下，电池提供的电流的绝对值 从0A增大至约16A，而电源转换器提供的电流的绝对值也从约67A增至约84A。

图6A至图6B中的值与相对百分比仅是举例，不该认为限制了本公开的范畴。 然而，重点在于：在第一模式或“电池模式”中，来自电源转换器的输出电流在过载 情况下基本上维持恒定，而在第二模式或“性能模式”中，来自电池和电源转换器的 输出电流随着在过载情况下负载的增大而增大。

为了有助于理解本公开且仅是非限制性举例，下面的表1示出了在电源的电 池模式和性能模式中，在负载为100％与150％之间的情况下，来自电池和电源转 换器的示例性电压及电流输出。

[表1]

由此表能够看出，在负载为100％的情况下，电源转换器递送800W，无论在 电池模式还是性能模式都是相同的。比如，电源转换器可以在负载为100％的情况 下，递送稳定的输出电压12V DC和约66.7A的DC电流。在较低负载的情况下， 输出电压可以相同，而电流可以从在负载为0％的0A增至负载为100％的66.7A。 此示例在电源转换器的正常操作区域中无电压下垂或具有最小电压下垂。然而， 在其它示例中，由于下垂电流引起电压下垂，因此在100％负载情况下的输出电压 可以略低于12V。

同时，在正常操作区域中，在电池模式和性能模式两者中，电池模式递送0W 电力给电源的输出，直至负载为100％。电池可以例如从电源的输出断连，这样它 将0电流和0电压递送给输出。这相当于具有无限阻抗的电池的下垂电路。

在150％负载的情况下，电源以它的额定功率的150％递送功率。在电池模式 和性能模式中，电池与电源转换器之间的这种过载功率的划分是不同的。首先将 讨论电池模式。

在电池模式中，超过最大额定功率的额外过载功率由电池提供。因此，在电 池模式中，电源转换器提供800W电力，而电池提供400W电力以产生1200W的 电源的总输出功率。在此实例中，逻辑电路在电源负载为150％的情况下引起电池 和电源转换器两者的电压下垂。因此，在负载为150％的情况下，电源转换器有约 66.67A的输出电流。因此，相较于负载为100％的情况，由电源转换器输出的电力 基本上相同。

同时，在电池模式中，在电源负载为150％的情况下，电池提供所有的过载功 率，其是所需求的电力与电源的额定功率之间的差。电池可以具有电压下垂，而 电池的电压下垂不必与电源转换器的电压下垂相同。在此示例中，在电池模式中， 电池在电源的负载为150％的情况下输出约33.33A。

相反，在性能模式中，在电源转换器和电池之间划分400W过载功率供给。取 决于性能模式的配置，在电池与电源之间可以进行任意想要的划分，但在图示的 示例中，在两者之间均分过载功率的供给，因此电池提供200W，电源转换器提供 1000W(在过载功率情况下的正常的800W加上额外的200W)，使得负载为150％ 时，总共1200W。

在图示的示例中，在均分过载功率的情况下，第一下垂电路和第二下垂电路 的下垂阻抗和电压下垂分别与电源转换器和电池相关联，可能是相同的。这意味 着电源转换器递送约83.33A电流，电池递送约16.67A电流。

电压下垂通常较小，比如小于0.1V，因此上表1未示出。然而，尽管电压下 垂可能看起来很小，但它们可以足以消除电压瞬态并影响电源转换器和电池之间 输出功率的划分。在下垂阻抗的语境中，这也许是最好理解的术语。在与电源转 换器的输出相关联的第一下垂电路的下垂阻抗相较于与电池的输出相关联的第二 下垂电路的下垂阻抗较高，那么将由电池递送大多数过载功率，因为其阻抗较小。 另一方面，如果第一及第二下垂电路的下垂阻抗基本上相等，则基本上可以在电 源转换器与电池之间均分过载功率。

为了避免任何疑义，应该注意到上面的功率、电流和电压仅是示例性的，并 可以取决于电源的实施例、设计及额定功率而变化。

图8根据本公开的示例示出了电源的操作方法。

在框810处，将电源设置为第一模式或第二模式。这与图4中的方法的框410 相同。

在框820处，在电源操作期间，当电源提供功率给负载时，检测电源的过载 情况。例如，这可以基于处于电源的输出处的电流传感器和或电压传感器、或处 于电源转换器的输出处的相似传感器来确定。随后的电源操作取决于将电源设置 为第一模式还是第二模式。

如果将电源设置为第一模式，那么在框830处，将下垂阻抗注入到电源转换 器的输出，例如通过修改电源转换器的下垂电路的阻抗。注入到电源转换器的所 注入的下垂阻抗大大高于注入到电池的下垂阻抗，以使所有超过最大额定功率的 过载功率大体都由电池提供。

如果将电源设置为第二模式，那么在框840处，将大体相同的下垂阻抗注到 电源转换器和电池两者。这导致在电源转换器和电池之间大体均等地分享过载功 率的供给。在其它示例中，可以将不同的下垂阻抗注到电源转换器和电池，以使 电池和电源转换器两者提供过载功率，但电池与电源转换器之间过载功率的供给 的划分不同，诸如55/45、60/40或反之。

图9根据本公开的示例示出了显示与电源转换器120相关联的第一下垂电路 152和与电源的电池相关联的第二下垂电路154的动作的示例性理论电路图。第一 下垂电路152示为电源转换器120的内部电路，而第二下垂电路154示为连接在 电源的电池与输出160之间的DC到DC转换器132的内部电路。

电源转换器120包括至少一个接收AC电压并将其转换为DC电压的功率级 120A。第一下垂电路示为电源转换器120的有效输出阻抗152B。DC到DC转换 器132包括DC到DC转换单元132A和第二下垂电路，其示为电池的有效输出阻 抗154B。尽管下垂电路名义上示为输出阻抗，但它们不必是实际的阻抗。尽管下 垂电路在一些实施例中可以包括诸如分压器之类的实际的阻抗，但在其它实施例 中，下垂电路可以经由反馈电路的操作充当有效输出阻抗以缓和输出电压。

DC到DC转换器132还可以包括开关132B。开关132B可以默认为断开，以 使电池和DC到DC转换器从电源的输出160断连，响应于功率传感器158确定电 源的负载170所需求的电力超过诸如电源转换器120的额定功率之类的预定阈值， 该开关被闭合以将电池和DC到DC转换器连接到电源的输出。功率传感器158可 以例如包括电流传感器，并与逻辑电路关联，以确定需求的电力何时超过预定阈 值。功率传感器158可以经由控制线159触发开关132B。

图10根据本公开示出了电源的示例性实施例的详细电路图。

该电源包括从诸如主出口之类的源获得输入的AC电力、并将AC电力转换为 DC电力的电源转换器120。电源转换器120可以包括变压器、整流器、滤波器和 若干电源转换级中的其它组件。电源转换器120的输出连接到电源的输出160。电 源转换器的输出为具有电压Vpc的电压和电流Ipc的DC。

该电源进一步包括电池130，在主电力出现故障或电源转换器出现故障的情况下，该电池可以充当提供电力的备用电源。控制单元132连接到电池130的输出。 此单元可以包括开关，比如响应于检测到如上所述的电源故障，或响应于检测到 电源的过载情况，此开关打开和关闭电池130对电源的输出的电力供给。因此， 当开关断开时，开关可以将电池130从电源的输出断连，而当开关闭合时，开关 可以将电池与电源的输出连接。单元132可以进一步包括将电池130提供的电压 降频转换或增频转换至用于电源的适当电平的DC到DC转换器。当单元132的开 关闭合时，单元132的输出连接到电源的输出160，并具有电压Vbatt和电流Ibatt。

电源的输出160可以连接到诸如使用电力的计算设备或其它装置之类的电负 载170。电源的输出160提供DC电力给负载170。由电路图可见，电源的输出160 连接到电源转换器120的输出和单元132的输出，并可以根据情形绘制来自电源 转换器120和电池130之一或两者的电流。电源的输出160是电压Vout和电流 Iload。输出电流Iload为电源转换器Ipc的电流输出和单元132的电流输出Ibatt 之和。

电源进一步包括连接在电池及电源转换器输出与电源的输出160之间的逻辑 电路140。在此实例中，逻辑电路140包括控制电源转换器120的电力输出的第一 部件140A和控制与电池相关联的单元132的电力输出的第二部件140B。

逻辑电路140A的第一部件包括下垂电路152和输出电压回路153，其经由包 括反馈回路126和脉冲宽度调制器(PWM)124的电压调节电路121连接到电源 转换器120。下垂电路152对从电流传感器152A处的电源转换器输出的电流Ipc 进行采样，并且基于采样的电流通过第一下垂阻抗Rdr_pc发送电流。这产生从下 垂电路152输出至输出电压回路153的电压Vdroop_pc。比如，如果通过下垂阻抗 Rdr_pc传送电流Ipc，那么电压Vdroop_pc将小于从电源转换器输出的电压Vpc， 因为电压Vpc的一些将在通过下垂阻抗Rdr_pc传送时被消耗。下垂阻抗Rdr_pc 的值由电源的设置及配置确定，并可以根据电源的模式(例如电池模式或性能模 式)而变化。

输出电压回路153包括电压传感器153A，其监视由电源转换器输出的电压 Vpc，并且输出对应的电压给差分放大器153B的第一输入。来自下垂电路的电压 Vdroop_pc与输出电压回路153中的参考电压Vref合并，接着传送给差分放大器 153B的第二输入。差分放大器153B基于差分放大器的两个输入之间的差，输出 控制电压Vpc_set。电压Vpc_set充当调节电源转换器120的控制信号。电压Vpc_set 通过反馈回路126发送，并充当对PWM24的输入。基于来自反馈回路126的电压， PWM124对电源转换器120进行调制，例如通过快速开关电源转换器120，以在一 段时间内控制平均电压和电源转换器的电流输出。以这种方式，PWM24充当电源 转换器120的调节器。第一下垂阻抗Rdr_pc因此经反馈回路对电源转换器120的 电压及电流输出进行控制。

逻辑电路的第二部件140B类似于第一部件140A。部件140B包括第二下垂电 路154和经由包括反馈回路136和脉冲宽度调制器(PWM)134的电压调节电路 131连接到单元132的第二输出电压回路155。逻辑电路140B的第二部件140B因 此对与电池130相关联的由单元132输出的电压Vbatt和电流Ibatt进行控制。第 二下垂电流154包括电流传感器154A和第二下垂阻抗154B，而第二输出电压回 路155包括电压传感器155A和差分放大器155B。逻辑电路的第二部件140B的组 件彼此连接，并以与具有与逻辑电路的第一部件140A中相同或相似的名称的组件 类似的方式操作。因此PWM134充当电池调节器的方式在于：它对由单元132提 供给电源输出160的电力进行调节。因此，经由反馈回路136，第二下垂阻抗154B的电平对由单元132输出提供给电源160的输出的电流Ibatt和电压Vbatt进行控 制。

此外，第一下垂阻抗152B和第二下垂阻抗154B的相对值影响由电源转换器 120和电池130提供的过载功率的相应部分。在一个示例中，单元132的开关断开， 因此电源的所有电力输出由电源转换器120提供。在另一示例中，响应于检测到 电源过载(例如根据电流和/或电压传感器152A、153A)，单元132的开关可以 闭合，因此电池130能够贡献于过载功率的供给。在电源处于电池模式的情况下， 第二下垂阻抗可以为0，或比第一下垂阻抗低得多，在此情况下所有过载功率大体 由电池130提供。然而，在电源处于性能模式的情况下，第一下垂阻抗与第二下 垂阻抗可以大体相等，因此过载功率的供给大体在电源转换器130和电池120之 间平分。在其它示例中，性能模式可以通过适当地选择第一及第二下垂阻抗来配 置，以使得电源转换器120和电池130两者均贡献于过载功率的供给，但划分不 是50/50。

尽管为清晰起见、将第一下垂电路152、输出电压回路153和电压调节电路 121示为在电源转换器120外部，但任一或全部这些电路都可以包含在电源转换器 120内部的控制电路内。类似地，尽管为清晰起见、将第二下垂电路154、输出电 压回路155和电压调节电路131示为在DC到DC转换器132外部，但任一或全部 这些电路都可以包含在DC到DC转换器132的内部的控制电路内。

此说明书中公开的全部特征(包括任意所附的权利要求、摘要和附图)和/或 如此公开的任意方法的所有框都可以以任意组合方式组合，除了至少一些此类特 征和/或框互斥的组合方式。

除非另有明确规定，此说明书中公开的各特征(包括任意所附的权利要求、 摘要和图)可以由服务于相同、相当或类似目的的替代性特征代替。因此，除非 另有明确规定，公开的各特征仅为通用系列的相当或相似特征的一个示例。

Claims (20)

1.一种电源，包括：

电源转换器，用于将AC转换为DC并将DC提供给所述电源的输出；

电池，用于在从所述电源转换器不能获得电力的情况下，将DC提供给所述电源的输出；

逻辑电路，用于响应于检测到超过预定阈值的电力需求，使所述电池和所述电源转换器两者提供DC给所述电源的输出；

其中，所述逻辑电路包括对所述电源转换器与所述电池之间的电力输出的划分进行控制的下垂电路。

2.根据权利要求1所述的电源，其中，所述逻辑电路包括第一下垂电路和第二下垂电路；所述第一下垂电路连接在所述电源转换器的输出与所述电源的输出之间，所述第二下垂电路连接在所述电池的输出与所述电源的输出之间。

3.根据权利要求1所述的电源，其中，所述预定阈值与所述电源的最大额定功率相对应。

4.根据权利要求3所述的电源，其中，所述电源具有第一模式，在所述第一模式中，响应于超过最大额定功率的电力需求，由所述电池提供过载功率，所述过载功率为电力需求与最大功率之间的差。

5.根据权利要求4所述的电源，其中，所述电源在所述第一模式与第二模式之间可切换，其中在所述第二模式中，响应于超过最大额定功率的电力需求，所述逻辑电路使所述电源转换器和所述电池两者提供所述过载功率。

6.根据权利要求5所述的电源，其中，在所述第二模式中，响应于检测到超过最大额定功率的电力需求，所述逻辑电路使所述电池的有效输出阻抗与所述电源转换器的有效输出阻抗大体相同。

7.根据权利要求5所述的电源，其中，在所述第一模式中，响应于检测到超过最大额定功率的电力需求，所述逻辑电路将所述电源转换器的有效输出阻抗调整为显著高于所述电池的有效输出阻抗，以使所有超过最大额定功率的过载功率大体都由所述电池提供。

8.一种用于服务器的电源，包括：

电源转换器，用于提供主电力给所述电源的输出；

电池，用于在所述主电力出现故障或所述电源转换器出现故障的情况下，提供备用电力给所述电源的输出；

逻辑电路，响应于检测到所述电源的过载情况，通过调整所述电池和所述电源中的一个或两者的下垂电路的下垂阻抗，对由所述电池和所述电源转换器输出至所述电源的相对部分进行控制。

9.根据权利要求8所述的电源，其中，所述逻辑电路包括开关，当所述开关断开时，使所述电池从所述电源的输出断开，当所述开关闭合时，使所述电池与所述电源的输出连接，并且所述逻辑电路包括逻辑，响应于检测到电源的过载情况，所述逻辑将开关闭合。

10.根据权利要求8所述的电源，其中，所述逻辑电路包括第一下垂电路，用于在由所述电源转换器输出的电流增大时降低所述由所述电源转换器输出的电压，以在所述过载情况下调节由所述电源转换器输出的电力。

11.根据权利要求10所述的电源，其中，所述逻辑电路包括第二下垂电路，用于在由所述电池输出的电流增大时降低由所述电池输出的电压，以在所述过载情况下调节由所述电池输出的电力。

12.根据权利要求11所述的电源，其中，所述第一下垂电路的下垂阻抗大体等于所述第二下垂电路的下垂阻抗。

13.根据权利要求10所述的电源，其中，所述第一下垂电路在所述电源的正常情况下无下垂阻抗。

14.根据权利要求10所述的电源，其中，所述第一下垂电路在所述电源的正常情况下具有下垂阻抗，该下垂阻抗等于、小于或大于在所述电源在过载情况下的所述第一下垂电路的下垂阻抗。

15.一种用于服务器的电源，包括：

电源转换器，用于接收交流AC电力并提供直流DC电力给所述电源的输出；

电池，用于在没有来自所述电源转换器的电力的情况下，提供备用电力给所述电源的输出；

逻辑电路，用于：通过对由所述电池和所述电源转换器中的每一个提供的电力进行监视的反馈电路，对所述电池和所述电源转换器之间的至所述电源的输出的电力的划分进行控制。

16.根据权利要求15所述的电源，其中所述电源具有电池模式和均衡模式；在所述电池模式中，由所述电池提供超过所述电源的额定功率的过载功率；而在所述均衡模式中，由所述电池和所述电源转换器提供超过所述电源的额定功率的过载功率。

17.根据权利要求15所述的电源，其中，响应于检测到超过电源的最大额定功率的过载功率需求，所述逻辑电路用于调整所述电源转换器的有效输出阻抗。

18.根据权利要求15所述的电源，其中，响应于检测到超过电源的最大额定功率的过载功率需求，所述逻辑电路调整所述电池的有效输出阻抗。

19.根据权利要求15所述的电源，其中，所述逻辑电路包括：用于感应由所述电源转换器输出的电压的电压传感器、用于感应由所述电源转换器输出的电流的电流传感器、下垂阻抗和差分放大器；所述电压传感器的输出被连接到所述差分放大器的第一输入，所述电流传感器的输出经由所述下垂阻抗连接到所述差分放大器的第二输入，所述差分放大器的输出被连接到所述电源转换器的调节器。

20.根据权利要求15所述的电源，其中，所述逻辑电路包括：用于感应由所述电池输出的电压的电压传感器、用于感应由所述电池输出的电流的电流传感器、下垂阻抗和差分放大器；所述电压传感器的输出被连接到差分放大器的第一输入，所述电流传感器的输出经由所述下垂阻抗连接到差分放大器的第二输入，所述差分放大器的输出被连接到所述电池的调节器。