TW201503559A - 用以提供輕負載輸出之轉換器 - Google Patents

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Abstract

一功率因數修正(PFC)升壓型轉換器轉換一輸入至一中間直流信號。一直流-直流(DC-DC)轉換器接收該中間直流信號並且產生與一線上條件相關聯之一輸出。響應於一輕負載指示，該PFC升壓型轉換器採取一失能狀態以傳送一整流輸入至該DC-DC轉換器。該DC-DC轉換器轉換該整流輸入以產生與一輕負載條件相關聯之輸出。該輕負載條件輸出以較低於該線上條件輸出之一電壓被提供。

Description

用以提供輕負載輸出之轉換器 發明領域
本發明係有關於用以提供輕負載輸出之轉換器。
發明背景
電源轉換器可被使用以轉換一輸入(例如，AC)電源至提供用於一負載之一輸出(例如，DC)電源。該電源轉換器可能與一效能位準相關聯。該效能位準可以取決於負載型式而變化。
發明概要
依據本發明之一實施例，係特地提出一種裝置，其包括：一功率因數修正(PFC)升壓型轉換器，其用以轉換一輸入至一中間直流信號；以及一直流-直流(DC-DC)轉換器，其用以接收該中間直流信號並且產生與一線上條件相關聯之一輸出；其中，響應於一輕負載指示，該PFC升壓型轉換器採取一失能狀態以傳送一整流輸入至該DC-DC轉換器，並且該DC-DC轉換器轉換該整流輸入以產生與一輕負載條件相關聯之輸出，其中該輕負載條件輸出以較低於該 線上條件輸出之一電壓被提供。
100‧‧‧轉換器裝置
102‧‧‧輸入
104‧‧‧輸出
108‧‧‧輕負載指示
110‧‧‧PFC升壓型轉換器
112‧‧‧中間直流信號
114‧‧‧失能模式
116‧‧‧整流輸入
120‧‧‧DC-DC轉換器
200‧‧‧轉換器系統
201‧‧‧電源供應
202‧‧‧輸入
210‧‧‧PFC升壓型轉換器
220‧‧‧DC-DC轉換器
222‧‧‧共同節點
230‧‧‧控制器
232‧‧‧確定/通訊線
240‧‧‧伺服器
250‧‧‧備用電源系統
252‧‧‧備用轉換器
254‧‧‧備用負載
260‧‧‧線上電源系統
262‧‧‧線上轉換器
264‧‧‧系統負載
266‧‧‧輸入電壓系統負載
300‧‧‧轉換器系統
302‧‧‧AC輸入
306‧‧‧電容器
310‧‧‧PFC升壓型轉換器
315‧‧‧整流器
317‧‧‧開關
318‧‧‧PFC升壓型轉換器控制器
320‧‧‧DC-DC轉換器
400‧‧‧向下轉換整流輸入之流程圖
410-430‧‧‧向下轉換整流輸入流程步驟
500‧‧‧備用模式流程圖
510-590‧‧‧備用模式流程步驟
圖1是依據一範例，包含一功率因數修正(PFC)升壓型轉換器及一直流-直流(DC-DC)轉換器之轉換器裝置方塊圖。
圖2是依據一範例，包含一控制器與電源供應之一轉換器系統方塊圖。
圖3是依據一範例，包含一PFC升壓型轉換器與DC-DC轉換器之一轉換器系統方塊圖。
圖4是依據一範例，基於向下轉換一整流輸入之一流程圖。
圖5是依據一範例，基於一備用模式之一流程圖。
較佳實施例之詳細說明
電源供應可被使用以提供電源至各種負載，例如呈現各種電源負載至該電源供應之電腦系統(例如，伺服器)。在輕負載(例如，在75W之下)時，國際能量標準(其可以應用至功率因數品質)可能緩和，而允許進一步的省電空間。例如，如果至一電源供應之輸入電壓足以提供用於信號套牢之足夠能量儲存而不需要電壓升壓，則電源供應可能使其之功率因數修正升壓型轉換器失能並且峰值充電其之體電容以享用另外的省電。
此處所說明範例可增加備用以及其他的輕負載 條件，例如與操作於不同模式的計算系統相關聯之負載，之電源轉換效能。一輕負載條件一般可利用振幅級數少於一最大線上電源條件之電源要求。但是，具有一電源容量大小供用於線上電源需求(例如，500瓦)的一般電源供應，當操作以輸出一輕負載條件(例如，6或7瓦)時，可能與有效的電源轉換效能相關聯。此處提供之範例系統致能電源轉換技術，其可開發電源傳送與消耗系統(包含一電源供應，一伺服器，或其他的構件)之結構以改進備用或其他減低電源(輕負載)條件之效能。這些好處可以被致能而不需要實質上影響此等系統之成本或結構。
圖1是依據一範例包含一功率因數修正(PFC)升壓型轉換器110以及一直流-至-直流(DC-DC)轉換器120(在此之後被稱為DC-DC轉換器120)之轉換器裝置100方塊圖。PFC升壓型轉換器110接收輸入102並且提供中間直流信號112至該DC-DC轉換器120。該DC-DC轉換器120轉換該中間直流信號112至與一線上條件相關聯之一輸出104。該PFC升壓型轉換器110可接收一輕負載指示108，並且以一失能模式114操作以提供整流輸入116。該DC-DC轉換器120可轉換該整流輸入116至與一輕負載條件相關聯之輸出104，該輕負載條件輸出為較低於與該線上條件相關聯之輸出的電壓。裝置100可對應至一電源供應單元，以提供電源至一計算系統，例如，一伺服器。
該PFC升壓型轉換器110可以為一交流-直流(AC-DC)功率因數修正升壓型轉換器，其可接收一AC輸入 信號102。該PFC升壓型轉換器110可以功率因數修正該輸入102電源，例如，在一電源供應所接收，並且可以寬鬆地調整提供至該DC-至-DC轉換器120之電壓。因此，該PFC升壓型轉換器110可以功率因數修正該輸入，因而調整關於轉換電流成為電源之一效能量度(其可與交流電源系統相關聯)。
因此，該PFC升壓型轉換器110可以進行不同的功能，調整該DC-DC轉換器之一輸出電壓，並且修正提供至該電源供應之輸入電流。例如，該PFC升壓型轉換器110可以考慮到使用一切換式DC-DC轉換器120而進行功率因數修正，以致使輸入電流呈現如一弦波式(例如，電阻性)，並且調整該輸出至匹配於該DC-DC轉換器120之一合理位準。
DC-DC轉換器120可以是一隔離式DC-DC轉換器以對於各種負載條件(例如，可操作於備用與線上條件之一伺服器)以一較低可使用的電壓而產生輸出104。該DC-DC轉換器120被配置串接於該PFC升壓型轉換器110，以接收該中間直流信號112。該DC-DC轉換器120可以輸出一調整電壓作為輸出104。該調整輸出104是與保持一目標電壓位準相關聯，並且不同的目標調整電壓位準可以被支援(例如，12伏特(V)、6V、3.3V等等)。於一範例中，該DC-DC轉換器120可以向下轉換380-400V之一中間直流信號112至一12V調整輸出104。
操作時，裝置100可以在各種條件之下操作，包 含一輕負載條件，例如備用。備用時，裝置100可以使該PFC升壓型轉換器110失能(如果給予輸入及/或輸出電壓需求/條件而適當時)。該DC-DC轉換器120可以操作於一減低電壓輸出模式，例如一固定責務週期操作模式。例如，該DC-DC轉換器120可以操作於一最高的責務週期以提供配合任何負載設備需求之一輕負載輸出104(例如，於需要一臨限電壓位準以保持備用狀態之備用模式之一伺服器)。
該PFC升壓型轉換器110可以基於各種方法而失能，並且可以涉及該PFC升壓型轉換器110之連續操作。例如，該PFC升壓型轉換器110可以於失能114狀態時操作，其可包含連續轉換操作(例如，使用一橋整流器轉換輸入102至整流輸入116)。但是，該PFC升壓型轉換器110可以或沒有明確地包含一橋整流器作為該PFC升壓型轉換器110之部件，雖然範例可以整合一橋整流器(或適當的話，其他型式的整流器)。因此，於失能114狀態，該PFC升壓型轉換器110傳送該整流輸入116至該DC-DC轉換器120。
使PFC升壓型轉換器110失能，例如，考慮到一輕負載條件，可以消除轉換無效率及/或相關聯經常性損失。因此，裝置100的全部轉換效能可以增加。
在使PFC升壓型轉換器110失能之後，一體電壓(例如，因電壓升壓結果而累積之一增加電壓)將減少，最終向下降至輸入102之一峰值電壓線位準。該體電壓可以被提供，例如，藉由與PFC升壓型轉換器110及/或DC-DC轉換器120相關聯之能量儲存電容器之電壓。該體電壓， 在裝置100線上操作期間，可以是在電源供應輸入電壓峰值以上之一電壓。當該PFC升壓型轉換器110操作於一非失能狀態時，該體電壓被升壓高於輸入峰值(例如，一AC輸入102之輸入峰值)。當失能時，該體電壓可以向下排出並且保持在峰值充電穩態。
當體電壓(例如，體電容器上之電壓)達到穩態時，該DC-DC轉換器120可以提供一輕負載輸出104，例如，以比較至該線上輸出104之一減低電壓位準。該DC-DC轉換器可以藉由得到進一步的效能最佳化而提供該輕負載輸出104。例如，該DC-DC轉換器可以調整其之切換，例如，藉由設定其之責務週期至一固定數值，包含一最大數值。這切換/責務週期最佳化增加該DC-DC轉換器120之效能，進一步地增加裝置100的全部效能並且省電。因此，基於以一調整責務週期(或用於輕負載操作的其他電壓減少技術)操作該失能PFC升壓型轉換器110以及該DC-DC轉換器120，該裝置100享用輕負載條件之省電。
該DC-DC轉換器120可以提供各種利益，包含在一減低電壓、在一調整電壓、使用固定責務週期、使用一最大責務週期、以及適於操作條件的其他技術而提供輕負載輸出104。
於一範例中，該DC-DC轉換器120調整該輕負載輸出104於一最小臨限輸入電壓，以配合於接收該輕負載輸出104之一負載。例如，一負載可包含下游之DC-DC轉換器，其具有一最小限制電壓，並且該DC-DC轉換器120 可以調整至該最小臨限電壓(因而使省電最大化而仍然致能該負載適當地工作，依據其之輕負載操作模式)。因此，對於一下一代伺服器之備用操作提供輕負載輸出104，可以包含使PFC升壓型轉換器110失能，並且引導該DC-DC轉換器120向下調整該輕負載輸出104至6V。該6V輕負載輸出104致能該伺服器之下游DC-DC轉換器在備用操作保持作用，進一步地轉換該輕負載輸出104至可使用於備用模式之各種位準(例如，轉換6V至5V、6V至3.3V、及/或6V至1.1V)。那些下游電壓轉換之各者可以導致累積跨越該伺服器中之各種轉換器之省電。
裝置100以及其負載之累積總共省電可以比較於在裝置100單獨地被達成之分別的可能省電。因此，分別地，比較於如果裝置100在不同的設定之下操作可達成之可能節省，那些節省之各者可能較小於其之獨有者。例如，假定在6V操作來自DC-DC轉換器120之輕負載輸出104，例如，比較於在裝置100使用一最大責務週期而具有可能輸出8.5V之輸出104，可能是較少1瓦效率。如果僅限制考慮於裝置100它本身且不是在接收輸出104之任何負載的效應，在這範例中起先將認為使用6V比使用8.5V較不有效益。
但是，當擴展考慮以包含在裝置100及接收輸出104之負載(例如，伺服器側)兩者之電源使用時，可能是範例8.5V輸出將整體較不有效益。例如，在負載/伺服器之各下游DC-DC轉換器可能需要採用8.5V輸出104，且進一 步地將其向下轉換至備用模式中可使用的較低電壓(例如，轉換8.5V至5V、至3.3V、至1.1V，等等)。因此，使用6V輸出104可以提供在負載之節省，例如，由於在各下游轉換器減低切換損失，而在負載處每個下游DC-DC轉換器節省150mW。因此，提供6V輸出104之啟始相對效能損失藉由在負載之累積效能增益被抵補。因此，即使是如果不考慮全部的系統效應而使用裝置100它本身可被增加之效能，這些範例可節省更多的全部電源。因此，此處提供範例可以考慮裝置100與預期負載的全部節省，以及它們如何彼此互動。
DC-DC轉換器120可以藉由變化一切換責務週期以保持輸出(例如，保持一調整6V輸出)而達成一調整輸出104。該DC-DC轉換器120可以基於各種技術，包含從其之輸出回授及/或從其之輸入前送之使用，而變化其責務週期。調整輸出104可致能裝置100容許輸入102電壓位準之浮動，而不傳送那些浮動於輸出104之上。其可以是固定責務週期，而不必調整，可致使如果輸入102下降則輸出104之電壓位準下降。此浮動是可以接受的，例如，如果標稱輸入102是在8.5V或9V並且其下降至7V，因為7V可能超出在輸出104所需要的一臨限數值(例如，6V臨限數值)。但是，如果範例輸入102致使輸出下降至5.5V，則輸出104可能自調整以避免下降在6V臨限數值之下而得益。
DC-DC轉換器120可能基於固定責務週期之使用而達成一減低電壓輸出104(例如，對於輕負載條件)。固定 責務週期之使用可以防止DC-DC轉換器120提供一調整輸出(藉由變化責務週期使其調整上升)。但是，該固定責務週期可能致使進一步的省電以及效能。於一範例情節中，例如，具有一個處理器以及二組記憶體模組之一較少需求伺服器，藉由使用固定責務週期方法，總共系統複雜性以及省電可以被改進，並且固定電壓輸出之折衷可以在此情節中被接受。
該DC-DC轉換器120可以設定其之責務週期至一最大數值以使DC-DC轉換器120之效能最大化。該DC-DC轉換器120可以基於，例如，100KHz或200KHz之速率切換而轉換。該切換速率可相關聯於每開關之固定損失數量，其是由切換之每次動作所引起，而無視於輸出104是否被產生。例如，實際地導通且充電一開關之一閘極，例如一金屬-氧化物-半導體場效電晶體(金氧半場效電晶體(MOSFET))，並且當其導通時跨越其之電壓下降，將消耗一些能量，那可能在高切換速率時累積一可觀的數量。使用一最大責務週期對應至使開關(電晶體)停留一最大持續，因而每次切換損失轉移一最大數量能量。
輸出104之電壓位準可以是責務週期和至該DC-DC轉換器120之輸入電壓位準之函數(例如，中間直流信號112或整流輸入116)，其可接著關聯於輸入102之電壓位準。裝置100可以決定對應至該輸入電壓及所需的輸出104之最大責務週期。例如，如果輸入102是相對地高之240V交流(AC)，則DC-DC轉換器120可以避免使用一最大 責務週期，以避免產生一相對太大輸出104。因此，該裝置100可以辨識一計算責務週期，其可在避免輸出104之過電壓條件限制之內被最大化。
於一範例中，裝置100可能等化一最大100%增益(亦即，衰減)至200V之輸入102，至12V輸出104之一轉換。但是，在50%責務週期，該轉換將從200V至6V。因此，該裝置100可以在100%-50%之間調整責務週期，以考慮到200V輸入102而達成輸出104在12V和6V之間。但是，如果輸入102浮動至300V，使用一100%責務週期將提供該輸出104在18V而非12V。為避免提供18V，該裝置100可以考慮從200V至300V之輸入改變而調整責務週期，使用一67%責務週期以達成一12V輸出104。因此，最大責務週期將受限制於67%，如果輸入是在300V並且輸出電壓是避免超出12V。這範例可以由PFC升壓型轉換器110失能而達成，以至於300V輸入不進一步地被升壓。因此，該範例藉由使PFC升壓型轉換器110失能而提供效能，其可另外地提升該中間直流信號112，例如，從300V輸入至400V，其將限制該最大責務週期至僅有50%。換言之，使PFC升壓型轉換器110失能致能一較高的責務週期被使用，其藉由避免切換損失而對應至較高的效能。進一步地，避免在DC-DC轉換器120輸入有較高的電壓係對應至避免在各電晶體的較高切換損失，其經由使用一較低的電壓而提供另外的效能增益。
考慮上面所述，此處範例可以使用最大責務週 期而達成電源節省效能。但是，其他可能之下游省電同時也可使用一較低的電壓及/或責務週期(包含供輸出電壓調整的可變責務週期)而達成。因此，這些範例可能有或可能沒有依賴於使用一最大責務週期(例如，自電源傳送側觀點)，因為電源使用側觀點，實際的系統負載可以實現另外的節省，其將抵補電源傳送側之任何增加。
裝置100可以依據線上及/或輕負載條件而提供輸出104。例如，如果輕負載指示108為非確定，這可以指示需要自輕負載條件至線上條件(例如，一伺服器自一備用至一線上狀態)之轉移。裝置100可以針對此一情況而使用一開始啟動序列。使用一開始啟動序列可以避免在輸出104之過電壓條件，例如，避免傾斜升壓至與在100%責務週期被失能114出來之PFC升壓型轉換器110相關聯之一電壓。因此，該開始啟動序列可包含減低一責務週期(例如，至少於100%)及/或調整輸出，當致能PFC升壓型轉換器110時，以考慮傾斜上升電壓。例如，裝置100，當至DC-DC轉換器120之輸入電壓(例如，中間直流信號112)上升時，責務週期可以自動地減少，其可提供輸出104，例如，自8V上升至12V。
一範例開始啟動序列可以如下所述進行。DC-DC轉換器120可以被設定以調整輸出104之電壓。接著，PFC升壓型轉換器110可以被致能，將體電壓充電。當體電壓上升時，輸出104可以上升直至其達到一輸出電壓調整位準為止。在這點，DC-DC轉換器120可以調整其之 責務週期以防止一過電壓條件。當PFC升壓型轉換器110是線上並且輸出104之電壓是在對於一線上條件之調整限制內時，裝置100可以提供一備妥信號，其中負載，例如一伺服器，可以解釋為授權以繼續它們獨有的供電序列並且預期與一線上條件一致之完全輸出104。
圖2是依據一範例包含一控制器230及電源供應201之轉換器系統200方塊圖。系統200同時也與一伺服器240互動。電源供應201可以在PFC升壓型轉換器210，其耦合至DC-DC轉換器220，接收輸入202。電源供應201經由共同節點222耦合至伺服器240。電源供應201經由確定/通訊線232耦合至控制器230，其同時也耦合控制器230至伺服器240。該伺服器包含備用電源系統250及線上電源系統260。備用電源系統250包含備用轉換器252與備用負載254。線上電源系統260包含線上轉換器262、系統負載264、及輸入電壓系統負載266。系統200之各構件可以為客製-設計及/或基於工業標準轉換器及其他的特點，而藉由控制器230被控制。圖2明確地例示一伺服器240。但是，伺服器240應該解讀為包含與多數個操作電源模式相關聯的其他系統，包含其他的電腦系統及非電腦系統。
範例系統200致能於備用(或其他的輕負載)模式中增加效能。當伺服器240進入一備用模式時控制器230可使PFC升壓型轉換器210失能。在伺服器240進入備用模式並且電源供應201之體電壓放出下降之後，控制器230可以設定DC-DC轉換器220中之一責務週期至一最大數值。控 制器230可指示系統200保持於備用模式直至決定伺服器240退出輕負載模式為止。作為響應，控制器230可以引導DC-DC轉換器220調整其之輸出至一標稱位準，致能PFC升壓型轉換器210，並且發信號給伺服器以指示其可重返線上操作。
除備用模式外，系統200可以與其他的輕負載模式相關聯。伺服器240可以被組態以操作於不需要一完全12V以操作之各種模式。例如，操作於可能涉及在備用期間不可用的操作之一閒置或其他的低-電源模式。伺服器240，於一輕負載模式，可以仍然具有功能以供用於網路操作、傳送命令、管理伺服器240、安裝軟體、更新韌體、以及可以被執行於輕負載及/或備用模式中的其他型式活動。於一範例中，伺服器240可能不包含任何週邊構件互連(PCI)卡，並且可能不使用一硬碟(例如，可以使用一固態碟片(SSD)以開機並且從網路區域儲存部(NAS)取得操作資訊)。伺服器240之風扇可以在12V之下電壓操作，例如8V或7V。因此，因為伺服器240中在這模式期間作用之該等構件不需要完全12V線上輸出電壓，該伺服器240可以操作於在線上與備用之間之輕負載條件。在75W之下的低閒置電源致能操作而不導通PFC升壓型轉換器210，因為國際標準可能對於在75W或75W以上負載需要功率因數修正。
控制器230被展示對於輕負載條件與備妥/退出互動於確定線232。電源供應201它本身可確定一備妥信號 (或其他的信號)至伺服器240而指示伺服器240可以進行其獨有的供電序列並且預期來自電源供應201之完全線上電源傳送。電源供應201可以量測其之獨有輸出電源，且比較其之容量(例如，500W電源供應)至其之輸出(例如，30W)，以決定其操作於一輕負載條件。因此，藉由控制器230表示之功能可以被整合進入電源供應201。相似地，控制器230之功能可以被併入伺服器240。預期一分別控制器230可以被使用或省略於各種範例系統200。
電源供應201被展示提供一單一輸出至該伺服器，例如，經由共同節點222。因此，系統200不需要使用自電源供應201分別之輔助輸出至備用電源系統250及/或線上電源系統260。但是，於不同的範例中，分別輸出可以被採用。例如，多數個輸出可以被提供而取代使用共同節點222。共同節點222可以被耦合以提供用於系統200中備用負載250(或該備用負載大部分)與線上負載260之電源。
於一不同的範例系統200，分別的備用輸出被提供。例如，分別的備用輸出，其可在12V，可以藉由複數個實際分別的DC-DC轉換器220被提供。供電於備用輸出250之DC-DC轉換器220可以被控制以改變其之責務週期以適應於備用或其他的輕-責務操作模式。複數個DC-DC轉換器220可以並聯地被連接以停止供電於PFC升壓型轉換器210。於一範例中，一個DC-DC轉換器220之輸出可以走至備用模式250，且另一DC-DC轉換器220之輸出可以走至線 上模式260。因此，範例系統200可以對於備用與線上負載使用一共同輸出或分別輸出。
備用電源系統250包含備用負載負載點轉換器252以進一步地調整電源供應201輸出。這些另外的下游轉換器致能電源供應201輸出以大量地變化，致能新的方法以管理電源調整供進一步的效能改進。備用負載轉換器252可以是DC-DC轉換器，其各者可特定地被提供於一個負載。例如，伺服器240可以具有一負載點轉換器252，其提供只剛好給一管理處理器之一輸出電壓。備用負載轉換器252具有一寬輸入電壓公差，致能彈性省電技術被使用於電源供應201以及多數個可觀省電跨越可觀大量分別的備用負載負載點轉換器252。備用負載負載254可以包含藉由轉換器本身表示之負載，或不操作於12V負載的其他者。
當於一輕負載條件時，例如，備用條件，伺服器240可以相關聯於不操作之硬碟馬達、PCI卡、風扇或其他的設備，或在一完全12V規格下操作它們。因此，該模式中沒需要有12V。依據PCI規格，一PCI卡可操作於3.3V備用條件。備用負載可以包括複數個諸如此等較低的電壓負載，其與複數個調整器相關聯，其將轉換自12V至3.3V、或12V至1.1V、或向下至0.75V，或任何實際上所需要的較低電壓。
這些伺服器240中轉換器，雖通常最佳化於12V，可以操作於低至基本上任何減低輸出電壓，取決於 各種設備需要等等而加上一標稱數量。例如，如果伺服器240中一備用負載轉換器252需要3.3V來操作，其可使用來自電源供應201之5V輸出而工作以滿足其之3.3V需求。但是在輸入202中斷期間時，電源供應201中所儲存體電壓被使用以補償，並且當能量自其拉出以補償時在電容器之體電壓向下降。因此，即使考慮到備用負載電源系統250之特定需要，電源供應之DC-DC轉換器201之輸入公差是由於體電壓可用性而有較寬電壓範圍。
伺服器240之線上電源系統260可以包含需要來自電源供應201之一調整輸入電壓之負載，以及需要進一步調整的負載。輸入電壓系統負載266包含伺服器240中之負載，其使用12V線上輸出，或更一般地，將藉由電源供應201被提供的最高調整電壓。一般，對於大多數伺服器與電腦系統之電壓數值是12V。例如，負載，例如風扇，旋轉硬碟，以及PCI卡，當於線上模式操作時其全需要一12V輸入。系統負載264可以包含其他的負載，其可以操作於線上模式而不需要使用完全12V。這些可以包含記憶體、處理器、儲存部控制器、通用序列匯流排(USB)、以及操作於較低電壓的其他設備。
伺服器240可以辨識其操作狀態，以及辨識是否其將需要12V，或是否其可向下至9V、8V、6V、等等操作電壓需求。伺服器240可以經由通訊線232傳通資訊至電源供應201及/或控制器230。
控制系統200範例可以進行於電源供應及/或伺 服器中韌體，並且可以涉及硬體製作以調整切換以及其他的調整。範例可以被提供於系統，包含一伺服器240以及一電源供應201兩者，具有或不具有一特定控制器230。範例同時也可被提供於一獨立電源供應201，獨立伺服器240，及/或一獨立控制器230。系統200可以包含跨越多數個構件之互動，包含在子構件(例如，在電源供應201及/或伺服器240之內)之間互動。伺服器240可以配合於電源供應201以達成效能。
圖3是依據一範例包含一PFC升壓型轉換器310以及DC-DC轉換器320之一轉換器系統300方塊圖。轉換器系統300包含一電容器306，被展示獨立地耦合至PFC升壓型轉換器310以及DC-DC轉換器320。但是，於不同的範例中，電容器306可以被整合為PFC升壓型轉換器310及/或DC-DC轉換器320之部件。PFC升壓型轉換器310包含一整流器315、一開關317、以及一PFC升壓型轉換器控制器318以控制開關317。整流器315轉換AC輸入302至一整流及/或中間直流信號。
範例PFC升壓型轉換器310包含一開關317(被展示如一電晶體)。PFC升壓型轉換器310可以藉由不再切換導通及切斷開關317(例如，保持開關317於一切斷/打開位置)而失能。藉由使PFC升壓型轉換器310失能，輸入302可以被整流並且被允許通過至一輸出而不必被切換。
開關317可以是一電晶體，例如一金屬-氧化物-半導體場效應電晶體(金氧半場效電晶體(MOSFET))，一絕 緣-閘極雙極性電晶體(IGBT)，或相似之開關。導通開關317將電感器充電，並且切斷開關317允許該電感器經由二極體傳送其能量至跨越該電容器306之輸出，達成升壓。當不切換導通/切斷時，輸入302可以經由二極體直接傳送至輸出，且跨越電容器306之電壓將採取AC輸入302之整流電壓。除了省電之外，藉由不切換開關317，由於不供應電源至(或成為一低的電源狀態)PFC升壓型轉換器控制器318(其可另外使用數百毫瓦以操作)，電源可以被節省。藉由停止開關317之切換，且可能使控制器318於一較低的電源狀態，PFC升壓型轉換器310可以被失能。
電容器306是相關聯於該體電壓，其是在PFC升壓型轉換器310與輸出DC-DC轉換器320之間能量儲存電容器306之電壓。電容器306可以被整合於PFC升壓型轉換器310及/或DC-DC轉換器320，但是被展示為分離以便強調。當PFC升壓型轉換器310被致能(例如，切換開關317導通/切斷)時，電容器306之電壓可能升至在電源供應(例如，系統300)之峰值輸入電壓302以上之一位準。
於一範例中，輸出電容器306上可能有大約380V之標稱電壓。380V可以對應至，例如，以一70%責務週期操作DC-DC轉換器320以得到一所需的輸出，代表經由調整輸出DC-DC轉換器320之一責務週期可能得到增益之70%。當380V輸入降至，例如，350V，DC-DC轉換器320可以調整其之責務週期至76%，以考慮到輸入下降而保持所需的輸出(例如，保持一12V輸出)。當輸入進一步 地下降時，例如，至240V，DC-DC轉換器320可以達到一100%責務週期，但是在這些情況之下仍然受限制於輸出大約10.8V。但是，如果功率因數修正被切斷，該電壓將被峰值充電至該輸入線可能峰值。對於北美之115V，該峰值對應至大約170V。因此，輸出DC-DC轉換器320可以被進行於其之最高可能的責務週期而不超出一12V或其他所需的輸出。
因此，範例系統可以切斷PFC升壓型轉換器之控制器，停止切換，以及消除與那兩種技術相關聯之損失。進一步地，範例系統可以增加一責務週期高至對於一所給予的輸入電壓與所需的輸出電壓之輸出DC-DC轉換器可支援者。這進一步地增加轉換效能，省電以及開展與備用負載或其他的輕負載條件相關聯之設計參數，其中不需要嚴格12V調整以操作一負載。例如，一輸出電壓位準可以被提供剛好高於最小公差子負載(例如，DC-DC調整器)與接收輸出電源之一相關聯負載的一最小輸入電壓。
參看圖4與5，依據本揭示各種範例之流程圖被例示。該等流程圖代表可以被採用配合參考先前圖形討論之各種系統與設備的處理程序。雖以一特定的順序例示，本揭示不欲因此受限制。反而，本揭示意欲各種處理程序可以除那些的例示外的其他處理程序的不同順序及/或同時地發生。
圖4是依據一範例基於向下轉換一整流輸入之一流程圖400。區塊410中，一PFC升壓型轉換器響應於一備 用模式指示而失能。例如，一伺服器可以指示其進入與減低電源需求相關聯之一備用模式。該PFC升壓型轉換器可以使其之控制器失能且停止切換。區塊420中，該失能PFC升壓型轉換器提供一整流輸入至一DC-DC轉換器。例如，一PFC升壓型轉換器之升壓部份與供用於升壓之一控制器一起失能，以至於該PFC升壓型轉換器可以整流一輸入信號以提供整流輸入至該DC-DC轉換器。區塊430中，該DC-DC轉換器向下轉換該整流輸入至一輸出電壓，該輸出電壓低於一非失能模式中PFC升壓型轉換器操作期間對應至DC-DC轉換器之輸出的一數值之下。例如，該DC-DC轉換器可以考慮到該整流輸入而調整一責務週期至一增加數值，以產生超出備用模式中伺服器所需要的一臨限電壓之一電壓輸出。該DC-DC轉換器可以調整用於最大化效能之責務週期，並且同時也可調整用以調整該輸出電壓之責務週期以確保該輸出保持在一臨限數值之上。
圖5是依據一範例基於一備用模式之流程圖500。流程開始於區塊510。區塊520中，PFC轉換器失能。例如，該PFC轉換器可以使其之控制器切斷並且升壓功能失能，以傳送一整流信號。區塊530中，該系統等待體電壓流降。例如，該PFC轉換器可以使用一電容器以提升電壓。該電容器可以被充電至高於一整流信號電壓，以至於該電容器之體電壓將被允許隨時間向下流降至標稱輸入電壓。區塊540中，DC-DC轉換器之一責務週期被設定為一最大值。例如，該責務週期可以被設定為對應至產生一所 需輸出電壓的一數值，該輸出電壓數值是較低於當PFC升壓型轉換器被致能時，但是較高於備用模式中操作系統所需要的一臨限電壓。例如，該DC-DC轉換器可以使用一責務週期以達成一6V輸出。進一步地，該責務週期可以被調整以致能該DC-DC轉換器而提供一調整6V輸出(例如，不論來自該失能PFC轉換器之整流輸入變化而保持穩定)。區塊550中，其被檢查是否該系統需要導通(例如，退出備用模式)。例如，該轉換器系統可以檢查一退出指示，例如，其來自一伺服器或其他的系統接收輸出，其將導通且退出備用模式。區塊560中，該DC-DC轉換器輸出被調整至一標稱位準。例如，該DC-DC轉換器可以使其之責務週期調整以提昇其之輸出自一較低的輕負載輸出電壓(例如，6V)至一較高的線上輸出電壓(例如，12V)。區塊570中，該PFC轉換器被致能。例如，該PFC轉換器之控制器可以被致動切換可以被確定以致能其之電壓升壓功能。區塊580中，該轉換器系統發信號至一接收系統，告知輸出是OK且該接收系統可以導通。流程結束於區塊590。
此處所提供範例可以被製作於硬體、軟體、或其組合。範例系統可包含一處理器以及用以執行儲存於一有形體非暫態媒體(例如，依電性記憶體，非依電性記憶體，及/或電腦可讀取媒體)之指令的記憶體資源。非暫態電腦-可讀取媒體可為有形體且具有電腦-可讀取指令儲存在其上，其可藉由一處理器被執行以製作依據本揭示之範例。
一範例系統(例如，一電腦設備)可包含及/或接收儲存一組電腦-可讀取指令(例如，軟體)之一有形體非暫態電腦-可讀取媒體。如此處所使用，該處理器可包含一個或複數個處理器，例如，於平行處理系統。該記憶體可包含藉由處理器可定址之記憶體以執行電腦可讀取指令。該電腦可讀取媒體可包含依電性及/或非依電性記憶體，例如一隨機存取記憶體(“RAM”)，磁記憶體，例如一硬碟、軟碟、及/或磁帶記憶體、一固態驅動器(“SSD”)、快閃記憶體、相位改變記憶體、等等。
100‧‧‧轉換器裝置
102‧‧‧輸入
104‧‧‧輸出
108‧‧‧輕負載指示
110‧‧‧PFC升壓型轉換器
112‧‧‧中間直流信號
114‧‧‧失能模式
116‧‧‧整流輸入
120‧‧‧DC-DC轉換器

Claims (15)

  1. 一種裝置，其包括：一功率因數修正(PFC)升壓型轉換器，其用以轉換一輸入至一中間直流信號；以及一直流-直流(DC-DC)轉換器，其用以接收該中間直流信號並且產生與一線上條件相關聯之一輸出；其中，響應於一輕負載指示，該PFC升壓型轉換器採取一失能狀態以傳送一整流輸入至該DC-DC轉換器，並且該DC-DC轉換器轉換該整流輸入以產生與一輕負載條件相關聯之輸出，其中該輕負載條件輸出以較低於該線上條件輸出之一電壓被提供。
  2. 如請求項1之裝置，其中該DC-DC轉換器提供與較小於12伏特(V)之輕負載條件相關聯之輸出。
  3. 如請求項1之裝置，其中該DC-DC轉換器藉由考慮到該整流輸入以變化一責務週期而調整與該輕負載條件相關聯之該輸出。
  4. 如請求項1之裝置，其中該DC-DC轉換器採取一固定責務週期以轉換該整流輸入至與該輕負載條件相關聯之該輸出。
  5. 如請求項1之裝置，其中一輕負載條件之指示包含一來自將接收該輸出之一系統的備用模式指示。
  6. 如請求項1之裝置，其中該DC-DC轉換器提供該輸出於可耦合至一備用負載與一線上負載之一共同節點。
  7. 如請求項1之裝置，進一步地包括一耦合至該PFC升壓型轉換器以提供與該線上條件相關聯之該輸出的第一DC-DC轉換器，以及一耦合至該PFC升壓型轉換器以提供與備用條件相關聯之輸出的第二DC-DC轉換器，其中該線上輸出可耦合至一線上負載且該第二輸出可耦合至一備用負載。
  8. 如請求項1之裝置，其中該DC-DC轉換器考慮到該整流輸入之一輸入電壓而基於調整該DC-DC轉換器之一責務週期以提供與該輕負載相關聯之輸出，以在超出對於該DC-DC轉換器提供該輕負載輸出之一最少公差負載的一最小數值之一電壓位準產生該輕負載輸出。
  9. 如請求項1之裝置，其中該PFC升壓型轉換器藉由切斷一PFC升壓型轉換器控制器且停止該PFC升壓型轉換器之切換而失能。
  10. 如請求項1之裝置，進一步地包括一電容器以儲存在該PFC升壓型轉換器之一輸出與該DC-DC轉換器之一輸入的能量，以增加與一DC-DC轉換器輸入相關聯之一電壓範圍的公差。
  11. 如請求項1之裝置，其中，響應於一退出指示以退出一輕負載狀態，該DC-DC轉換器調整至與該輕負載條件相關聯之一標稱位準輸出、該PFC升壓型轉換器被致能、且該裝置將產生一備妥指示。
  12. 一種系統，其包括：一PFC升壓型轉換器，其用以轉換一輸入至一中間 直流信號；一DC-DC轉換器，其用以接收該中間直流信號並且產生與一線上條件相關聯之一輸出；一伺服器，其使用該線上輸出而操作，並且產生在該伺服器之一輕負載條件的一輕負載指示；以及一控制器，其接收該輕負載指示且，響應於該輕負載條件之該指示，致使該PFC升壓型轉換器以一失能狀態操作而產生一整流輸入，並且引導該DC-DC轉換器轉換該整流輸入以提供與一輕負載條件相關聯之輸出，其中該輕負載條件輸出是在較低於與該線上條件相關聯之該輸出之一電壓；其中該伺服器是在使用該輕負載輸出之該輕負載條件而操作，其中該輕負載輸出是至少在操作該伺服器之一臨限電壓。
  13. 如請求項12之系統，其中該控制器辨識來自該伺服器之一退出指示以退出該輕負載條件，且響應於該退出指示，調整該DC-DC轉換器之該輕負載輸出至一標稱位準，致能該PFC升壓型轉換器，並且產生可被該伺服器所接收之一備妥信號。
  14. 一種方法，其包括：響應於一備用模式指示而使一PFC升壓型轉換器失能；藉由該失能PFC升壓型轉換器，提供一整流輸入至一DC-DC轉換器；以及 藉由該DC-DC轉換器，向下轉換該整流輸入至一輕負載輸出，該輕負載輸出是在較低於對應至一非失能模式之該PFC升壓型轉換器的操作之一線上輸出之一電壓。
  15. 如請求項14之方法，進一步地包括：辨識退出備用模式之一指示；調整該DC-DC轉換器之該輕負載輸出至一標稱位準；致能該PFC升壓型轉換器；以及產生一備妥信號。
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