CN110647230B - 一种服务器的电源*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种服务器的电源***，包括三相电力传输装置以及谐振电路；三相电力传输装置包括三个芯柱，谐振电路包括三个初级侧绕组以及三个次级侧绕组，并且三个芯柱中的每一个芯柱上均缠绕着一个初级侧绕组以及一个次级侧绕组；每一个初级侧绕组接入一相的输入电流，并且各个次级侧绕组均连接至负载；其中，在一个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组包括电感器和至少一个电容器。上述电源***的谐振电路可以使电路始终呈电阻性，因此使得传输电力的效率最高。

Description

一种服务器的电源***
技术领域
本发明涉及电源技术领域，尤指一种服务器的电源***。
背景技术
服务器是提供计算服务的设备。一般来说，使用服务器的场景往往是对于计算能力要求比较高的场景，例如，银行、电站等等。为了稳定地达到服务器的使用效果，需要服务器的电源供应***能够为服务器中的各个部件稳定地供应电路。目前，服务器的电源供应***内的电力传输级为单相的，电力传输级的传统架构如下:输入经由市电整流后进入功率因数修正(PFC)电路，得到直流电流，后经单相DC-DC变流器传递功率至次级侧，经整流滤波后得到所需的输出供给负载使用。由于单相***所供应的功率并不稳定，因此对于服务器的运行来说有所不利。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种服务器的电源***，其能够高效并且稳定地向服务器供电。
为了达到本申请目的，本发明实施例提供了一种服务器的电源***，其特征在于，包括三相电力传输装置以及谐振电路；
三相电力传输装置包括三个芯柱，谐振电路包括三个初级侧绕组以及三个次级侧绕组，并且三个芯柱中的每一个芯柱上均缠绕着一个初级侧绕组以及一个次级侧绕组；每一个初级侧绕组接入一相的输入电流，并且各个次级侧绕组均连接至负载；其中，在一个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组包括电感器和至少一个电容器。
在一个可选的实施例中，三相电力传输装置还包括Y型的上轭、与上轭对位的Y型的下轭；在上轭的每一相的端部与下轭的每一个对应的相的端部之间连接有三个芯柱之中的一个芯柱。
在一个可选的实施例中，服务器的电源***还包括初级侧控制电路以及功率因数修正电路；
功率因数修正电路用于接入三相输入电流；初级侧控制电路用于控制功率因数修正电路，以控制三相输入电流的时序。
在一个可选的实施例中，服务器的电源***还包括桥式整流电路，用于接入交流输入电流，并且输出直流输出电流。
在一个可选的实施例中，三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例与三个芯柱中的每个芯柱的绕组接入的电流大小相关。
在一个可选的实施例中，三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例均相同。
在一个可选的实施例中，谐振电路的初级侧电路包括第一电容器以及与其串联的第一电感器；谐振电路的次级侧电路包括与第一电感器互感的第二电感器以及与第二电感器并联的第二电容器。
在一个可选的实施例中，上轭的各相之间相差120°，并且下轭的各相之间相差120°。
在一个可选的实施例中，还包括三个高压半桥驱动芯片以及三组开关；
其中，每组开关中包括两个相位相反的开关，两个相位相反的开关的输入端均连接至桥式整流电路的输出端，并且两个相位相反的开关的输出端均连接至谐振电路的输入端；每个高压半桥驱动芯片控制一组开关之中的两个开关的断开与闭合；三个高压半桥驱动芯片的输入端接收三相驱动电流。
本发明实施例中利用在一个芯柱上缠绕的电感器以及电容器反复调整在这个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组所传输的电力，对电力进行滤波，并且使电感器以及电容器所组成的电路部分始终呈电阻性，此时传输电力的效率最高。当三相电源提供的电力均采用初级侧绕组以及次级侧绕组上所具有的电感器以及电容器进行传输时，可以采用电感器和电容器过滤掉杂波以及不需要的频率的部分，并且可以采用电容器和电感器保持电力传输效率始终很高。因此，本发明实施例提供的服务器的电源***可以向服务器的其他部件高效率地稳定地提供电力，从而驱动服务器稳定的运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的服务器的电源***的框图；
图2为本发明的一个可选的实施例提供的服务器的电源***的电路图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
服务器是提供计算服务的设备。一般来说，使用服务器的场景往往是对于计算能力要求比较高的场景，例如，银行、电站等等。为了稳定地达到服务器的使用效果，需要服务器的电源供应***能够为服务器中的各个部件稳定地供应电路。目前，服务器的电源供应***内的电力传输级为单相的，电力传输级的传统架构如下:输入经由市电整流后进入功率因数修正(PFC)电路，得到直流电流，后经单相DC-DC变流器传递功率至次级侧，经整流滤波后得到所需的输出供给负载使用。由于单相***所供应的功率并不稳定，因此对于服务器的运行来说有所不利。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了服务器的电源***，如图1所示，该***包括三相电力传输装置100以及谐振电路200。
其中，三相电力传输装置100包括三个芯柱，谐振电路200包括三个初级侧绕组以及三个次级侧绕组，并且三个芯柱中的每一个芯柱上均缠绕着一个初级侧绕组以及一个次级侧绕组；每一个初级侧绕组接入一相的输入电流，并且各个次级侧绕组均连接至负载；其中，在一个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组包括电感器和至少一个电容器。
这样布置三相电力传输装置100的好处在于，本发明实施例提供的服务器的电源***可以通过布置三相电力传输装置100来引入三相电源，通过分别在三个芯柱上缠绕三相电源的绕组，引入三相电力；三相电源由于相位不同，因此各相之间提供的电力的波峰/波谷的相位以及出现波峰/波谷的时间是不相同的，因此，综合利用三相电源提供的电力，可以平移单相电源提供的电力中所存在的波峰和波谷，因此可以使得服务器的电源***的供电更加稳定，从而提高了服务器在运行时的稳定性。由于在一个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组包括至少一个电感器和至少一个电容器，因此，可以利用在一个芯柱上缠绕的电感器以及电容器反复调整在这个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组所传输的电力，对电力进行滤波，并且使电感器以及电容器所组成的电路部分始终呈电阻性，此时传输电力的效率最高。因此，当三相电源提供的电力均采用初级侧绕组以及次级侧绕组上所具有的电感器以及电容器进行传输时，可以采用电感器和电容器过滤掉杂波以及不需要的频率的部分，并且可以采用电容器和电感器保持电力传输效率始终很高。因此，本发明实施例提供的服务器的电源***可以向服务器的其他部件高效率地稳定的提供电力，从而驱动服务器稳定的运行。
在一个可选的实施例中，三相电力传输装置100还包括Y型的上轭、与上轭对位的Y型的下轭；在上轭的每一相的端部与下轭的每一个对应的相的端部之间连接有三个芯柱之中的一个芯柱。
三相电力传输装置100包括Y型的上轭，也就是说，上轭具有由中心部分向三个方向各延伸出的分叉，总共有三个分叉(在本文中也称为“三相”)；三项电力传输装置100还包括与上轭对位的Y型的下轭，该下轭的形状以及尺寸与上轭是相同的，并且与上轭平行，并且上轭与下轭对位使得在上轭的每一相的端部与下轭的每一个对应的相的端部之间连接的芯柱垂直于上轭并且垂直于下轭，总共有三个这样的芯柱。此外，在上轭中央处三相的分叉处以及下轭中央处三相的分叉处之间还设置有一个中央芯柱，但是这个中央芯柱并不缠绕绕组，仅用于当通电时，中央芯柱与在上轭与下轭的三相的端部之间的芯柱与其所连接的上轭的相以及下轭的相形成完整的磁路，以便于三相电力传输装置100能够高效能的传输电力。
这样布置三相电力传输装置100的好处在于，本发明实施例提供的服务器的电源***可以通过布置三相电力传输装置100来引入三相电源，通过分别在三个芯柱上缠绕三相电源的绕组，引入三相电力；三相电源由于相位不同，因此各相之间提供的电力的波峰/波谷的相位以及出现波峰/波谷的时间是不相同的，因此，综合利用三相电源提供的电力，可以平移单相电源提供的电力中所存在的波峰和波谷，因此可以使得服务器的电源***的供电更加稳定，从而提高了服务器在运行时的稳定性。
现在存在着一种EE型的三相电力传输装置，EE型三相电力传输装置同样具有三个芯柱，缠绕三组绕组(每组绕组包括一个初级侧绕组以及一个次级侧绕组)，但是三个芯柱处于同一个平面，也就是说，一个处于侧面的芯柱与处于中间的芯柱以及位于这两者之间的上轭部分以及下轭部分组成一个完成的磁路；另一个处于相对侧的芯柱与处于中间的芯柱以及位于这两者之间的上轭部分以及下轭部分组成一个完整的磁路。但是EE型三相电力传输装置的中间的芯柱的磁通量高，上轭和下轭的磁通量比中间的芯柱低，两侧的芯柱的磁通量比上轭和下轭的磁通量更低。因此，中间的芯柱的磁通量与两侧的芯柱的磁通量差距很大，这造成在通过芯柱上缠绕的绕组传输电力时，三相电力传输的效率有明显不同。当采用Y型的上轭以及Y型的下轭时，在每一相上轭与下轭的端部之间的芯柱与其他处于各相的上轭与下轭的端部之间的芯柱不会构成闭合的磁路，因此这三个处于端部的芯柱的磁通相互影响较小，因此在通过芯柱上缠绕的绕组传输电力时，三相电力传输的效率接近。这有利于服务器在运用电力时，电力保持稳定。
在一个可选的实施例中，服务器的电源***还包括初级侧控制电路300以及功率因数修正电路400；
初级侧控制电路300用于控制三相输入电流的时序并且控制功率因数修正电路；
功率因数修正电路400用于接入三相输入电流。
其中，初级侧控制电路300可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)单元或者MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，初级侧控制电路输出PWM信号，控制功率因数修正电路，调整输入电流的时序。
在一个可选的实施例中，如图2所示，服务器的电源***还包括桥式整流电路500。桥式整流电路500的输入电流是交流电，通过桥式整流电路500中的各个二极管的作用，将输入电流转换成直流电流以进行输出。
在一个可选的实施例中，三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例与三个芯柱中的每个芯柱的绕组接入的电流大小相关。
为了保持芯柱上缠绕的绕组传输的电力均衡，因此三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例，使得匝数比例与输入电流的大小相关，从而保持三相电力均衡。
在一个可选的实施例中，三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例均相同。
在一个可选的实施例中，如图2所示，谐振电路200的初级侧电路包括第一电容器以及与其串联的第一电感器；谐振电路的次级侧电路包括与第一电感器互感的第二电感器以及与第二电感器并联的第二电容器。
在一个可选的实施例中，上轭的各相之间相差120°，并且下轭的各相之间相差120°。
由此，可以保持在各相的输入电流大小相同时，各个芯柱的磁通量相同。
在一个可选的实施例中，如图2所示，服务器的电源***还包括三个高压半桥驱动芯片以及三组开关；
其中，每组开关中包括两个相位相反的开关，两个相位相反的开关的输入端均连接至桥式整流电路的输出端，并且两个相位相反的开关的输出端均连接至谐振电路的输入端；每个高压半桥驱动芯片控制一组开关之中的两个开关的断开与闭合；三个高压半桥驱动芯片的输入端接收三相驱动电流。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但上述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种服务器的电源***，其特征在于，包括三相电力传输装置、谐振电路、初级侧控制电路、功率因数修正电路、桥式整流电路；
所述三相电力传输装置包括三个芯柱，所述谐振电路包括三个初级侧绕组以及三个次级侧绕组，并且所述三个芯柱中的每一个芯柱上均缠绕着一个初级侧绕组以及一个次级侧绕组；每一个初级侧绕组接入一相的输入电流，并且各个次级侧绕组均连接至负载；其中，在一个芯柱上缠绕的初级侧绕组以及次级侧绕组包括电感器和至少一个电容器，
所述三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例与所述三个芯柱中的每个芯柱的绕组接入的电流大小相关，所述三个芯柱中的每个芯柱上的初级侧绕组的匝数与次级侧绕组的匝数的比例均相同；
所述三相电力传输装置还包括Y型的上轭、与所述上轭对位的Y型的下轭；在所述上轭的每一相的端部与所述下轭的每一个对应的相的端部之间连接有所述三个芯柱之中的一个芯柱；
在所述上轭中央处三相的分叉处以及所述下轭中央处三相的分叉处之间设置有一个中央芯柱，且所述中央芯柱不缠绕绕组；
所述功率因数修正电路，与所述桥式整流电路、所述三相电力传输装置连接，用于接入三相输入电流；
所述初级侧控制电路，与所述功率因数修正电路和所述三相电力传输装置连接，用于控制所述功率因数修正电路，以控制三相输入电流的时序；
所述桥式整流电路，与所述功率因数修正电路连接，用于接入交流输入电流，并且输出直流输出电流。
2.根据权利要求1所述的服务器的电源***，其特征在于，所述谐振电路的初级侧电路包括第一电容器以及与其串联的第一电感器；所述谐振电路的次级侧电路包括与所述第一电感器互感的第二电感器以及与所述第二电感器并联的第二电容器。
3.根据权利要求1所述的服务器的电源***，其特征在于，所述上轭的各相之间相差120°，并且所述下轭的各相之间相差120°。
4.根据权利要求1所述的服务器的电源***，其特征在于，还包括三个高压半桥驱动芯片以及三组开关；
其中，每组开关中包括两个相位相反的开关，所述两个相位相反的开关的输入端均连接至所述桥式整流电路的输出端，并且所述两个相位相反的开关的输出端均连接至所述谐振电路的输入端；每个高压半桥驱动芯片控制一组开关之中的两个开关的断开与闭合；所述三个高压半桥驱动芯片的输入端接收三相驱动电流。
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