TW201543205A - 伺服系統及其電源切換方法 - Google Patents

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Abstract

一種伺服系統及其電源切換方法。伺服系統包括系統負載、電源供應單元及備援電池單元。備援電池單元根據電源狀態訊號判斷電源供應單元是否於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載。備援輸出電壓於維持時段係大於電源輸出電壓。當電源供應單元於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載，備援電池單元根據電源狀態訊號及備援輸出電流於軟性切換時段逐漸調降備援輸出電壓。

Description

伺服系統及其電源切換方法
本發明是有關於一種電腦，且特別是有關於一種伺服系統及其電源切換方法。
隨著科技的日新月異，網際網路所提供的服務也越來越多。常見的雲端運算、雲端儲存或其他雲端服務都與人們的生活密不可分。上述雲端服務係由多台伺服器機櫃系統(rack server system)所組成的資料中心(Data center)所提供。資料中心為提供更多、更快的服務與功能，勢必得增加伺服器機櫃系統(rack server system)的數量，而資料中心的電力供應與電池電力備援等問題也隨之而來。
在正常情況下，資料中心的電力供應係由電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)所提供。為了避免資料中心因市電斷電所造成的電力供應中斷，業界多採用電池備援單元(Battery Backup Unit,BBU)來進行電池電力備援，以於市電供應異常或停電時進行備援電力供應，進而避免資料中心停止運作或設備損壞等情形。
然而，當市電由斷電再重新供電時，資料中心的所有電源供應單元將同時重新開機。如此一來，電源供應單元將於開機瞬間產生極大的開機突波電流(AC Inrush Current)，而容易造成再度跳電。
本發明係有關於一種伺服系統及電源切換方法。
根據本發明，提出一種伺服系統。伺服系統包括系統負載、電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)及備援電池單元(Battery Backup Unit,BBU)。電源供應單元提供電源輸出電壓至系統負載。備援電池單元包括備援電壓轉換器、備援電流感測器及備援控制電路。備援電壓轉換器輸出備援輸出電壓至系統負載。備援電流感測器感測備援電壓轉換器輸出之備援輸出電流。備援控制電路根據電源狀態訊號判斷電源供應單元是否於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載。備援輸出電壓於維持時段係大於電源輸出電壓。當電源供應單元於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載，備援控制電路根據電源狀態訊號及備援輸出電流控制備援電壓轉換器於軟性切換時段逐漸調降備援輸出電壓。
根據本發明，提出一種伺服系統之電源切換方法。伺服系統之電源切換方法包括：控制備援電池單元(Battery Backup Unit,BBU)之備援電壓轉換器輸出備援輸出電壓至系統負載；感測備援電壓轉換器輸出之備援輸出電流；根據電源狀態訊 號判斷電源供應單元是否於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載，備援輸出電壓於維持時段係大於電源輸出電壓；以及當電源供應單元於維持時段正常提供電源輸出電壓至系統負載，根據電源狀態訊號及備援輸出電流控制備援電壓轉換器於軟性切換時段逐漸調降備援輸出電壓。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
1、2‧‧‧伺服系統
11‧‧‧系統負載
12‧‧‧電源供應單元
13‧‧‧備援電池單元
14‧‧‧電流匯流排
121‧‧‧電源電壓轉換器
122‧‧‧電源電流感測器
123‧‧‧電源控制電路
131‧‧‧備援電壓轉換器
132‧‧‧備援電流感測器
133‧‧‧備援控制電路
1331‧‧‧迴授電路
1332‧‧‧負斜率訊號產生器
Vp‧‧‧電源輸出電壓
Vs‧‧‧備援輸出電壓
Ip‧‧‧電源輸出電流
Is‧‧‧備援輸出電流
PSU-OK‧‧‧電源狀態訊號
Th‧‧‧維持時段
Ts‧‧‧軟性切換時段
FB‧‧‧迴授訊號
Sn‧‧‧負斜率訊號
Dp、Ds‧‧‧二極體
Rp、Rs‧‧‧電阻
OPp、OPs‧‧‧放大器
第1圖繪示係為依照第一實施例之一種伺服系統之方塊圖。
第2圖繪示係為第一實施例之一種伺服系統之訊號時序圖。
第3圖繪示係為依照第一實施例之一種備援控制電路之方塊圖。
第4圖繪示係為依照第二實施例之一種伺服系統之方塊圖。
第一實施例
請同時參照第1圖及第2圖，第1圖繪示係為依照第一實施例之一種伺服系統之方塊圖，第2圖繪示係為第一實施例之一種伺服系統之訊號時序圖。伺服系統1例如為伺服器機櫃系統(rack server system)，且伺服系統1包括系統負載11、電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)12及備援電池單元(Battery Backup Unit, BBU)13。系統負載11例如為基板、處理器、機櫃管理控制器(Rack Management Controller,RMC)、硬碟、記憶體或風扇等負載。電源供應單元12提供電源輸出電壓Vp至系統負載11。當電源供應單元12故障而無法提供電源輸出電壓Vp時，則備援控制電路133控制備援電池單元13輸出備援輸出電壓Vs至系統負載11，以維持伺服系統10之正常工作。
備援電池單元13進一步包括備援電壓轉換器131、備援電流感測器132及備援控制電路133。備援電壓轉換器131例如為直流電壓轉換器(DC/DC converter)，且備援電壓轉換器131輸出備援輸出電壓Vs至系統負載11。備援電流感測器132感測備援電壓轉換器131輸出之備援輸出電流Is。備援控制電路133根據電源狀態訊號PSU-OK判斷電源供應單元12是否於維持時段Th正常提供電源輸出電壓Vp至系統負載11，且備援輸出電壓Vs於維持時段Th係大於電源輸出電壓Vp。舉例來說，備援輸出電壓Vs為12.55伏特，而電源輸出電壓Vp為12.5伏特。當電源供應單元12於維持時段Th正常提供電源輸出電壓Vp至系統負載11，備援控制電路133根據電源狀態訊號PSU-OK及備援輸出電流Is控制備援電壓轉換器131於軟性切換時段Ts逐漸調降備援輸出電壓Vs。維持時段Th例如介於5~5.5秒，而軟性切換時段Ts例如介於10~10.5秒。
需說明的是，電源供應單元12會根據電源輸出電壓Vp的輸出狀態或交流電源(AC)輸入的電源狀態產生電源狀態 訊號PSU-OK。當電源供應單元12正常提供電源輸出電壓Vp至系統負載11，則電源狀態訊號PSU-OK由低位準改變為高位準。相反地，當電源供應單元12未正常提供電源輸出電壓Vp至系統負載11，則電源狀態訊號PSU-OK由高位準改變為低位準。電源狀態訊號PSU-OK例如係由電源供應單元12輸出至備援控制電路133。或者，電源狀態訊號PSU-OK例如係由電源供應單元12輸出至系統負載11之機櫃管理控制器，再由機櫃管理控制器將電源狀態訊號PSU-OK輸出至備援控制電路133。當市電重新回復後，由於備援電池單元13係逐漸調降備援輸出電壓Vs，所以電源供應單元12不會於重新開機瞬間產生突波電流，而導致再次跳電。
請參照第3圖，第3圖繪示係為依照第一實施例之一種備援控制電路之方塊圖。備援控制電路133包括迴授電路1331及負斜率訊號產生器1332。迴授電路1331根據備援輸出電流產生迴授訊號FB至備援電壓轉換器1332。負斜率訊號產生器1332根據迴授訊號FB及電源狀態訊號PSU-OK產生負斜率訊號Sn至備援電壓轉換器131。備援電壓轉換器131根據負斜率訊號Sn逐漸調降備援輸出電壓Vs。
第二實施例
請參照第4圖，第4圖繪示係為依照第二實施例之一種伺服系統之方塊圖。第二實施例與第一實施例主要不同之處在於：伺服系統2除系統負載11、電源供應單元12及備援電池單元13 外，更包括二極體Dp、二極體Ds及電流匯流排14。電流匯流排14電性連接電源供應單元12及備援電池單元13，且用以傳遞匯流排電流Ibus。
電源供應單元121包括電源電壓轉換器121、電源電流感測器122及電源控制電路123。電源電壓轉換器121輸出電源輸出電壓Vp至系統負載11。電源電流感測器122感測電源電壓轉換器121輸出之電源輸出電流Ip。電源控制電路123根據電源輸出電流Ip及匯流排電流Ibus控制電源電壓轉換器121輸出電源輸出電壓Vp。
電源電流感測器122包括放大器OPp及電阻Rp，放大器OPp將電源輸出電流Ip流經電阻Rp所產生之電壓放大後迴授至電源控制電路123。備援電流感測器132包括放大器OPs及電阻Rs，放大器OPs將備援輸出電流Is流經電阻Rs所產生之電壓放大後迴授至備援控制電路133。電流匯流排14傳遞匯流排電流Ibus，並連接電源供應單元12及備援電池單元13。備援控制電路133根據電源狀態訊號PSU-OK、備援輸出電流Is及匯流排電流Ibus控制備援電壓轉換器131逐漸調降備援輸出電壓Vs。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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。
1‧‧‧伺服系統
11‧‧‧系統負載
12‧‧‧電源供應單元
13‧‧‧備援電池單元
131‧‧‧備援電壓轉換器
132‧‧‧備援電流感測器
133‧‧‧備援控制電路
Vp‧‧‧電源輸出電壓
Vs‧‧‧備援輸出電壓
Is‧‧‧備援輸出電流
PSU-OK‧‧‧電源狀態訊號

Claims (14)

  1. 一種伺服系統，包括：一系統負載；一電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)，用以提供一電源輸出電壓至該系統負載；以及一備援電池單元(Battery Backup Unit,BBU)，包括：一備援電壓轉換器，用以輸出一備援輸出電壓至該系統負載；一備援電流感測器，用以感測該備援電壓轉換器輸出之一備援輸出電流；及一備援控制電路，用以根據一電源狀態訊號判斷該電源供應單元是否於一維持時段正常提供該電源輸出電壓至該系統負載，該備援輸出電壓於該維持時段係大於該電源輸出電壓，當該電源供應單元於該維持時段正常提供該電源輸出電壓至該系統負載，該備援控制電路根據該電源狀態訊號及該備援輸出電流控制該備援電壓轉換器於一軟性切換時段逐漸調降該備援輸出電壓。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，其中該維持時段介於5~5.5秒。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，其中該軟性切換時段介於10~10.5秒。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，其中該備援電池 單元更包括：一迴授電路，用以根據該備援輸出電流產生一迴授訊號至該備援電壓轉換器；以及一負斜率訊號產生器，用以根據該迴授訊號及該電源狀態訊號產生一負斜率訊號至該備援電壓轉換器，該備援電壓轉換器根據該負斜率訊號逐漸調降該備援輸出電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，更包括：一電流匯流排，用以傳遞一匯流排電流，並連接該電源供應單元及該備援電池單元，該備援控制電路根據該電源狀態訊號、該備援輸出電流及該匯流排電流控制該備援電壓轉換器逐漸調降該備援輸出電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，其中該電源供應單元輸出該電源狀態訊號至該備援控制電路。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之伺服系統，其中該系統負載包括一機櫃管理控制器(Rack Management Controller,RMC)，該電源供應單元輸出該電源狀態訊號至該機櫃管理控制器，再由機櫃管理控制器輸出該電源狀態訊號至該備援控制電路。
  8. 一種伺服系統之電源切換方法，包括：控制一備援電池單元(Battery Backup Unit,BBU)之一備援電壓轉換器輸出一備援輸出電壓至一系統負載；感測該備援電壓轉換器輸出之一備援輸出電流；根據一電源狀態訊號判斷一電源供應單元是否於一維持時 段正常提供一電源輸出電壓至該系統負載，該備援輸出電壓於該維持時段係大於該電源輸出電壓；以及當該電源供應單元於該維持時段正常提供該電源輸出電壓至該系統負載，根據該電源狀態訊號及該備援輸出電流控制該備援電壓轉換器於一軟性切換時段逐漸調降該備援輸出電壓。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該維持時段介於5~5.5秒。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該軟性切換時段介於10~10.5秒。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該調降步驟更包括：根據該備援輸出電流產生一迴授訊號；以及根據該迴授訊號及該電源狀態訊號產生一負斜率訊號；以及根據該負斜率訊號逐漸調降該備援輸出電壓。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該調降步驟更包括：根據該電源狀態訊號、該備援輸出電流及一匯流排電流控制該備援電壓轉換器逐漸調降該備援輸出電壓；其中，該匯流排電流係由一電流匯流排傳遞，且該電流匯流排連接該電源供應單元及該備援電池單元。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該電源供應單元輸出該電源狀態訊號至該備援控制電路。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之電源切換方法，其中該系統負載包括一機櫃管理控制器(Rack Management Controller,RMC)，該電源供應單元輸出該電源狀態訊號至該機櫃管理控制器，再由該機櫃管理控制器輸出該電源狀態訊號至該備援電池單元。
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