TW202046056A

TW202046056A - 電源分配裝置及伺服器系統

Info

Publication number: TW202046056A
Application number: TW108120558A
Authority: TW
Inventors: 蔡祐淇; 薛小平
Original assignee: 鴻齡科技股份有限公司
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-16

Abstract

本發明涉及一種電源分配裝置，與多個電源供應裝置電性連接。電源分配裝置具有與第一電壓源電性連接的第一輸入端和與第二電壓源電性連接的第二輸入端。電源分配裝置包括第一開關模組、第二開關模組及連接模組。第一開關模組在導通狀態時建立第一輸入端和連接模組的電性連接，以將第一電壓源的交流電壓提供給電源供應裝置。第二開關模組在導通狀態時建立第二輸入端和連接模組的電性連接，以將第二電壓源的交流電壓提供給電源供應裝置。在任意時刻，第一開關模組和第二開關模組僅有一者處於導通狀態。本發明還提供了一種伺服器系統。

Description

電源分配裝置及伺服器系統

本發明涉及一種電源分配裝置及伺服器系統。

資料中心或伺服器中心通常使用多個伺服器來處理各種應用程式服務請求。為了節省空間，多個伺服器之間藉由電源分配單元(Power Distribution Unit, PDU)共用電源。通常一個伺服器機櫃包括多個PDU、多個電源供應單元(Power Supply Unit, PSU)以及多台伺服器。每個PSU對應一個伺服器。所述PDU可同時與第一電壓源和第二電壓源電性連接，以將所述第一電壓源或所述第二電壓源提供的交流電壓輸出給所述PSU。所述PSU和所述PDU之間藉由插槽進行電性連接，用於將所述PDU輸出的交流電壓轉換為直流電後提供給對應的伺服器。在所述PSU包括6個自動切換開關（Automatic transfer switching, ATS），用於選擇所述第一電流源或所述第二電流源的交流電作為電壓源。由於每個PSU都需要ATS，進而導致PSU的尺寸較大。同時，PDU與PSU之間需要兩個連接器進行電性連接，在PDU數量和PSU數量級較多時，連接器成本較高。

有鑒於此，有必要提供一種降低成本的電源分配裝置。

還有必要提供一種降低成本的伺服器系統。

一種電源分配裝置，與多個電源供應裝置電性連接，用於輸出交流電壓給多個電源供應裝置。電源分配裝置具有第一輸入端和第二輸入端。第一輸入端用於接收第一電壓源輸出的交流電壓，第二輸入端用於接收第二電壓源輸出的交流電壓。電源分配裝置包括：連接模組，用於輸出交流電壓給多個電源供應裝置之間的電性連接；第一開關模組，電性連接於第一輸入端和連接模組之間。第一開關模組在導通狀態時建立第一輸入端和連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開第一輸入端和連接模組之間的電性連接；第二開關模組，電性連接於第二輸入端和連接模組之間。第一開關模組在導通狀態時建立第二輸入端和連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開第二輸入端和連接模組之間的電性連接；在任意時刻，第一開關模組和第二開關模組中僅有一者處於導通狀態。

一種伺服器系統，包括：多個電源供應裝置；至少一個電源分配裝置，每個電源分配裝置對應多個電源供應裝置，用於輸出交流電壓給多個電源供應裝置。電源分配裝置具有第一輸入端和第二輸入端。第一輸入端用於接收第一電壓源輸出的交流電壓，第二輸入端用於接收第二電壓源輸出的交流電壓。至少一個電源分配裝置包括：連接模組，用於輸出交流電壓給多個電源供應裝置；第一開關模組，電性連接於第一輸入端和連接模組之間。第一開關模組在導通狀態時建立第一輸入端和連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開第一輸入端和連接模組之間的電性連接；第二開關模組，電性連接於第二輸入端和連接模組之間。第一開關模組在導通狀態時建立第二輸入端和連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開第二輸入端和連接模組之間的電性連接；在任意時刻，第一開關模組和第二開關模組中僅有一者處於導通狀態。

與習知技術相比較，上述電源分配裝置以及伺服器系統，藉由將所述第一開關模組和所述第二開關模組集成於所述電源分配裝置內，可降低所述電源供應裝置的尺寸。同時，由於採用自動切換開關，所述電源分配裝置的連接器數量進一步降低，進而節省成本。在支援相同數量的所述電源供應裝置時，降低了開關的數量，進而節省成本。

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。

在本發明的實施方式的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接或可以相互通訊；可以是直接連接，也可以藉由中間沒接間接連接，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況立即上述術語在本發明中的具體含義。

本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語「第一」、「第二」和「第三」等是用於區別不同物件，而非用於描述特定順序。此外，術語「包括」以及它們任何變形，意圖在於覆蓋不排他的包含。

下面結合附圖對本發明伺服器電源管理系統的具體實施方式進行說明。

請一併參閱圖1及圖2，其為本發明一種實施方式的伺服器系統1的模組示意圖。所述伺服器系統1可以應用於伺服器系統，但並不限於此。所述伺服器系統1包括至少一個電源分配裝置10(Pow Distribution Unit，PDU)和多個電源供應裝置20(Power Supply Unit，PSU(。每個所述電源分配裝置10對應多個所述電源供應裝置20。其中，每個所述電源分配裝置10對應的所述電源供應裝置20的數量根據所述電源供應裝置20中的負載功率相關。在本實施方式中，每個所述電源分配裝置10對應6個所述電源供應裝置20。在本實施方式中，所述伺服器系統1還可包括機架（圖未示）。

所述電源分配裝置10具有第一輸入端101和第二輸入端103。所述第一輸入端101用於與第一電壓源A電性連接，所述第二輸入端103用於與第二電壓源B電性連接。所述電源分配裝置10選擇所述第一輸入端101對應的所述第一電壓源A和所述第二輸入端103對應的所述第二電壓源B中的一者作為輸出，以提供交流電壓給所述電源供應裝置20。其中，在所述第一輸入端101與所述第一電壓源A電性連接且所述第二輸入端103與所述第二電壓源B電性連接時，所述電源分配裝置10將所述第一輸入端101對應的所述第一電壓源A作為輸出，並在所述第一輸入端101對應的所述第一電壓源A出現波動時切換所述第二輸入端103對應的所述第二電壓源B作為輸出。在本實施方式中，所述第一輸入端101和所述第二輸入端103接收的為三相交流電壓。在其他實施方式中，所述第一輸入端101和所述第二輸入端103接收的為單相交流電壓。其中，所述電源分配裝置10的輸出總電流在10-20安培（A）之間。

所述電源分配裝置10包括第一開關模組11、第二開關模組13以及至少一個連接模組15。所述第一開關模組11電性連接於所述第一輸入端101和所述連接模組15之間。所述第二開關模組13電性連接於所述第二輸入端103以及所述連接模組15之間。其中，所述第一開關模組11和所述第二開關模組13均可在導通狀態和斷開狀態之間切換，且二者處於不同狀態。即，在任意時刻，所述第一開關模組11和所述第二開關模組13中僅有一者處於導通狀態。在本實施方式中，所述第一開關模組11和所述第二開關模組為自動切換開關(Automatic transfer switching, ATS)。在本實施方式中，所述電源分配裝置10包括6個連接模組15(如圖3所示)。

請一併參閱圖3，所述第一開關模組11用於在所述導通狀態時建立所述第一輸入端101和所述連接模組15之間的電性連接，並在所述斷開狀態時斷開所述第一輸入端101和所述連接模組15之間的電性連接。所述第一開關模組11包括至少一個第一開關Sa。其中，所述第一開關Sa的數量與所述第一輸入端101接收的所述第一電壓源A的類型相關。其中，在所述第一電壓源A為三相交流電壓源時，所述第一開關模組11包括至少3個第一開關Sa；在所述第一電壓源A為單相交流電壓源時，所述第一開關模組11包括至少一個第一開關Sa。在本實施方式中，所述第一開關模組11包括6個第一開關Sa1-Sa6。所述第一開關Sa1-Sa6為繼電器。

所述第二開關模組13用於在導通狀態時建立所述第二輸入端103和所述連接模組15之間的電性連接，並在所述斷開狀態斷開所述第二輸入端103和所述連接模組15之間的電性連接。所述第二開關模組13包括至少一個第二開關Sb。其中，所述第二開關Sa的數量與所述第二輸入端103接收的所述第二電壓源B的類型相關。其中，在所述第二電壓源B為三相交流電壓源時，所述第二開關模組13包括至少3個第二開關Sb；在所述第二電壓源B為單相交流電壓源時，所述第二開關模組13包括至少一個第二開關Sb。在本實施方式中，所述第二開關模組13包括6個第二開關Sb1-Sb6。其中，所述第二開關Sb1-Sb6為繼電器。

所述連接模組15用於將所述第一輸入端101輸入的交流電壓或所述第二輸入端103輸入的交流電壓中的一者藉由對應的所述第一開關模組11或所述第二開關模組13輸出給所述電源供應裝置20。在本實施方式中，所述連接模組15為具有6個輸出端子的連接器。所述連接模組15包括第一輸入引腳IN1、第二輸入引腳IN2、第三輸入引腳IN3、三個功能引腳IN4-IN5以及至少一個輸出端O1。所述第一電壓源A的三條火線A1-A3藉由所述第一開關模組11與所述第一輸入引腳IN1、所述第二輸入引腳IN2以及所述第三輸入引腳IN3電性連接。所述第二電壓源B的三條火線B1-B3藉由所述第二開關模組13與所述第一輸入引腳IN1、所述第二輸入引腳IN2以及所述第三輸入引腳IN3電性連接。所述功能引腳IN4-IN5藉由所述第一開關模組11與所述第一電壓源A的零線電性連接，藉由所述第二開關模組13與所述第二電壓源B的零線電性連接。每個所述輸出端O1與一個所述電源供應裝置20電性連接。在其他實施方式中，所述功能引腳IN4-IN6可與所述第一電壓源A的三條火線A1-A3或所述第二電壓源B的三條火線B1-B3電性連接。

所述電源供應裝置20接收所述電源分配裝置10提供的交流電壓。所述電源供應裝置20包括AC/DC轉換模組21、電池模組23以及負載模組25。

所述AC/DC轉換模組21用於將所述電源分配裝置10提供的交流電壓轉換為直流電並提供給所述負載模組25，以驅動所述負載模組25上電工作。在本實施方式中，所述AC/DC轉換模組21內還可包括濾波模組（圖未示）等其他功能模組。

所述電池模組23用於在所述AC/DC轉換模組21未接收到交流電壓時直接提供直流電壓給所述負載模組25，以驅動所述負載模組25上電工作。在本實施方式中，所述電池模組23可以為蓄電池、太陽能電池或乾電池。

所述負載模組25由至少一個伺服器構成。

下面以所述第一電壓源A和所述第二電壓源B是220V三相交流電壓為例說明所述電源分配裝置與所述電源供應裝置20的數量關係。

當所述電源供應裝置20的額定功率為1050W時，每個所述電源供應裝置20需要的工作電流為1050/3/220=1.6A，由於所述電源供應裝置20可提供的最大電流總和為20A，且每個所述電源供應裝置20所需的工作電流為1.6A，則每個所述電源分配裝置10可對應所述電源供應裝置20的數量為20/1.6=12.5。為了保證每個所述電源供應裝置20的工作狀態，故當所述電源供應裝置20的額定功率為1050W時，每個所述電源分配裝置10可對應12個所述電源供應裝置20。

針對接收三相交流電壓的所述第一電壓源A和所述第二電壓源B的伺服器系統1中，以48個所述電源供應裝置20為例，在現有技術中，每個所述電源供應裝置20中開關的數量為48*6=288，而本案改進後的技術方案中，由於所述電源分配裝置10對應6個所述電源供應裝置20，48個所述電源供應裝置20僅需要8個所述電源分配裝置10，此時，整個所述伺服器系統1中開關的數量為8*12=96，故相較於現有技術，所述伺服器系統1的生產成本降低了。

上述電源分配裝置10以及伺服器系統1，藉由將所述第一開關模組11和所述第二開關模組集成於所述電源分配裝置10內，可降低所述電源供應裝置20的尺寸。同時，由於採用自動切換開關，所述電源分配裝置10的連接器數量進一步降低，進而節省成本。在支援相同數量的所述電源供應裝置20時，降低了開關的數量，進而節省成本。

需要說明的是，對於前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明並不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明，某些步驟可以採用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬於優選實施例，所涉及的動作和模組並不一定是本發明所必須的。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的裝置，可藉由其它的方式實現。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述模組的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個模組或元件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是藉由一些介面，裝置或模組的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的模組可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模組顯示的部件可以是或者也可以不是物理模組，即可以位於一個地方，或者也可以分佈到多個網路模組上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模組來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明的各個實施例中的各功能模組可以集成在一個處理器中，也可以是各個模組單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上模組集成在一個模組中。上述集成的模組既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能模組的形式實現。

還需要說明的是，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

1:伺服器系統 A:第一電壓源 B:第二電壓源 10:電源分配裝置 101:第一輸入端 103:第二輸入端 11:第一開關模組 Sa1-Sa6:第一開關 13:第二開關模組 Sb1-Sb6:第二開關 15:連接模組 IN1:第一輸入引腳 IN2:第二輸入引腳 IN3:第三輸入引腳 IN4-IN6:功能引腳 O1:輸出端 20:電源供應裝置 21:AC/DC轉換模組 23:電池模組 25:負載模組

圖1為本發明較佳實施方式之伺服器系統的模組示意圖。

圖2為圖1中電源分配裝置的立體圖。

圖3為圖1中所述電源分配裝置的模組示意圖。

1:伺服器系統

A:第一電壓源

B:第二電壓源

10:電源分配裝置

101:第一輸入端

103:第二輸入端

11:第一開關模組

13:第二開關模組

15:連接模組

20:電源供應裝置

21:AC/DC轉換模組

23:電池模組

25:負載模組

Claims

一種電源分配裝置，與多個電源供應裝置電性連接，用於輸出交流電壓給多個所述電源供應裝置；所述電源分配裝置具有第一輸入端和第二輸入端；所述第一輸入端用於接收第一電壓源輸出的交流電壓，所述第二輸入端用於接收第二電壓源輸出的交流電壓；其特徵在於：所述電源分配裝置包括：連接模組，用於輸出交流電壓給多個所述電源供應裝置；第一開關模組，電性連接於所述第一輸入端和所述連接模組之間；所述第一開關模組在導通狀態時建立所述第一輸入端和所述連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開所述第一輸入端和所述連接模組之間的電性連接；第二開關模組，電性連接於所述第二輸入端和所述連接模組之間；所述第一開關模組在導通狀態時建立所述第二輸入端和所述連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開所述第二輸入端和所述連接模組之間的電性連接；在任意時刻，所述第一開關模組和所述第二開關模組中僅有一者處於導通狀態。
如請求項1所述的電源分配裝置，其中，在所述第一輸入端與所述第一電壓源電性連接且所述第二輸入端與所述第二電壓源電性連接時，所述第一開關模組處於所述導通狀態且所述第二開關模組處於所述斷開狀態，以將所述第一輸入端接收到的交流電壓藉由所述連接模組輸出給多個所述電源供應裝置；在所述第一輸入端對應的所述第一電壓源出現波動時，所述第一開關模組切換至所述斷開狀態且所述第二開關模組切換至所述導通狀態，以將所述第二輸入端接收到的交流電壓藉由所述連接模組輸出給多個所述電源供應裝置。
如請求項2所述的電源分配裝置，其中，所述第一電壓源和所述第二電壓源為三相交流電壓源。
如請求項3所述的電源分配裝置，其中，所述連接模組包括第一輸入引腳、第二輸入引腳、第三輸入引腳、至少一個功能引腳以及至少一個輸出端；所述第一電壓源的三條火線藉由所述第一開關模組與所述第一輸入引腳、所述第二輸入引腳以及所述第三輸入引腳電性連接，所述第二電壓源的三條火線藉由所述第二開關模組與所述第一輸入引腳、所述第二輸入引腳以及所述第三輸入引腳電性連接；所述至少一個功能引腳藉由所述第一開關模組與所述第一電壓源的零線電性連接，藉由所述第二開關模組與所述第二電壓源的零線電性連接；所述電源供應裝置對應電性連接至所述至少一個輸出端。
如請求項1所述的電源分配裝置，其中，所述第一開關模組和所述第二開關模組為自動切換開關。
如請求項1所述的電源分配裝置，其中，每個所述電源分配裝置對應的所述電源供應裝置的數量根據所述電源供應裝置的負載功率相關。
一種伺服器系統，包括：多個電源供應裝置；至少一個電源分配裝置，每個電源分配裝置對應多個所述電源供應裝置，用於輸出交流電壓給多個所述電源供應裝置；所述電源分配裝置具有第一輸入端和第二輸入端；所述第一輸入端用於接收第一電壓源輸出的交流電壓，所述第二輸入端用於接收第二電壓源輸出的交流電壓；所述至少一個電源分配裝置包括：連接模組，用於輸出交流電壓給多個所述電源供應裝置；第一開關模組，電性連接於所述第一輸入端和所述連接模組之間；所述第一開關模組在導通狀態時建立所述第一輸入端和所述連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開所述第一輸入端和所述連接模組之間的電性連接；第二開關模組，電性連接於所述第二輸入端和所述連接模組之間；所述第一開關模組在導通狀態時建立所述第二輸入端和所述連接模組之間的電性連接，在斷開狀態時斷開所述第二輸入端和所述連接模組之間的電性連接；在任意時刻，所述第一開關模組和所述第二開關模組中僅有一者處於導通狀態。
如請求項7所述的伺服器系統，其中，在所述第一輸入端與所述第一電壓源電性連接且所述第二輸入端與所述第二電壓源電性連接時，所述第一開關模組處於所述導通狀態且所述第二開關模組處於所述斷開狀態，以將所述第一輸入端接收到的交流電壓藉由所述連接模組輸出給多個所述電源供應裝置；在所述第一輸入端對應的所述第一電壓源出現波動時，所述第一開關模組切換至所述斷開狀態且所述第二開關模組切換至所述導通狀態，以將所述第二輸入端接收到的交流電壓藉由所述連接模組輸出給多個所述電源供應裝置。
如請求項7所述的伺服器系統，其中，所述連接模組包括第一輸入引腳、第二輸入引腳、第三輸入引腳、至少一個功能引腳以及至少一個輸出端；所述第一電壓源的三條火線藉由所述第一開關模組與所述第一輸入引腳、所述第二輸入引腳以及所述第三輸入引腳電性連接，所述第二電壓源的三條火線藉由所述第二開關模組與所述第一輸入引腳、所述第二輸入引腳以及所述第三輸入引腳電性連接；所述至少一個功能引腳藉由所述第一開關模組與所述第一電壓源的零線電性連接，藉由所述第二開關模組與所述第二電壓源的零線電性連接；所述電源供應裝置對應電性連接至所述至少一個輸出端。
如請求項7所述的伺服器系統，其中，每個所述電源分配裝置對應的所述電源供應裝置的數量根據所述電源供應裝置的負載功率相關。