专利名称：一种可以实现集中式供电的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及集中式机架式网络服务器系统的布线领域，具体涉及一种实现 集中式供电的网络服务器系统。
2背景技术：
目前大规模部署的机架式网络服务器存在集中式供电的难题，传统的机架 式服务器输入端电源线数量较多且凌乱，不易大规模安装部署，出现问题也不 易及时发现和维护，且容易在维修过程中对人体安全构成重大威胁。
机架式网络服务器的供电系统需要较高的稳定性和安全性，而且为了节约 运行成本，往往采用节能技术。据研究，直流服务器比交流服务器具有更大的 能效比，可以有效地节约能源，对于现在的大规模机架式直流服务器来说，普 遍使用的交流供电系统已经无法满足使用要求。
为了保证服务器供电系统的稳定性，往往采用电源冗余技术。目前业界在 实现冗余技术所采用的解决方案，是利用电源内部的二极管来通过或门输出以 驱动负载。但这样做的效果是，导致二极管电压压降大，从而使得流过该二极 管的电流增加时，产生的热损耗功率较大，因此业界为解决存在的正向压降及 其带来的热损耗，在低电压、高电流的应用中配置中并没有采用二极管。而是 采用低损耗的场效应晶体管(FET) ORing技术，在一定程度上可缓解损耗过高的 问题。但是经过我们的进一步分析发现，采用高度集成和分立式设计的MOSFSET 控制器本身也存在很多不足之处。
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发明内容
本发明的目的是提供一种整合冗余技术、节能技术、热拔插技术，使大规 模机架式直流网络服务器提供更高效率、更加容易维护的高可用性集中式供电 的系统。
本发明的一种可以实现集中式供电的系统,包括直流网络服务器、网络交换 机、标准机柜，交流转直流模块、负载均衡模块、隔离模块、负载模块、交流 扩展模块。其结构为交流扩展模块由市电输入端子和供电单元组成，市电输入 端子连接网络交换机和供电单元；交流转直流模块由整流滤波电路和控制器组 成，控制器的TPS2410控制芯片连接M0SFSET的两端；交流扩展模块的供电单 元通过交流转直流模块连接负载均衡模块的电源管理总线，其连接处设置隔离 模块；直流网络服务器通过隔离模块连接到负载均衡模块的电源管理总线上。上述的隔离模块采用桥接器，交流扩展模块的供电单元、交流转直流模块
和负载均衡模块设置在高度为2U的箱体内。
交流转直流模块的主要作用是将输入的交流市电220V经整流、滤波后转换 成直流-48V电。采用的关键技术有电源的冗余技术，节能技术，热拔插技术。 交流转直流模块采用了 TPS2410控制器搭配MOSFSET 0Ring等效于一个二极管， 来实现冗余设计。MOSFSET两端的差分电压VAC是由控制器监控的，控制器是 根据VAC来设置MOSFET的闸极电压的。在MOSFET开启和关闭时的实际开关点 电压以及控制的方法和速度决定了控制器成功地模拟二极管的性能和稳定性。
本发明的优点是
1、 解决目前大规模部署的机架式网络服务器进行集中式的供电的难题；
2、 解决传统的机架式服务器输入端电源线数量较多且凌乱，不易大规模安 装部署的问题；
3、 采用隔离模块，解决和规避在维修过程中对人体安全构成重大威胁的问 题发生。
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附图1是一种可以实现集中式供电的系统的模块示意图； 附图2是交流转直流模块的电路原理图； 附图3是冗余电源的示意图。
附图中的标记表示为交流转直流模块l、负载均衡模块2、隔离模块3、负载 模块4、网络交换机5、供电单元6、控制器7、 M0SFSET 8。
5、 实施方式
'参照说明书附图对本发明的一种可以实现集中式供电的系统作以下详细地 说明。
本发明的一种可以实现集中式供电的系统，主要包括交流转直流模块l、负 载均衡模块2、隔离模块3、负载模块4和交流扩展模块。该一种可以实现集中 式供电的系统采用的关键技术有电源的冗余技术，节能技术，热拔插技术。而 冗余技术又是高可用性系统中关键的部分。
如图1所示的一种可以实现集中式供电的系统的模块图。对于大规模机架 式网络服务器，如42U标准j;流服务器机柜，设置有提供交流的交流扩展模块， 连接交流扩展模块的交流转直流模块1，隔离模块3的直流输入端子通过负载均 衡模块2连接交流转直流模块1，负载模块4连接隔离模块3的直流输入端子。 在42U标准直流服务器机柜中，机柜上层1U空间内设置网络交换机5，在网络交换机5下层设置装有交流转直流模块1、负载均衡模块2和交流扩展模块供电 单元6的2U箱体，交流转直流模块1下22U空间内设置负载模块4，负载模块 4下设置1U的切换机，其余为空闲空间，可用盲板进行装饰，机柜的左侧的直 流输入端子处设置隔离模块3。
交流转直流模块1主要作用是将输入的交流市电220V经整流、滤波后转换 成直流-48V电。目前业界在实现冗余技术所采用的解决方案，是利用电源内部 的二极管来通过或门输出以驱动负载。但这样做的效果是，导致二极管电压压 降大，从而使得流过该二极管的电流增加时，产生的热损耗功率较大，因此业 界为解决存在的正向压降及其带来的热损耗，在低电压、高电流的应用中配置 中并没有采用二极管。而是采用低损耗的场效应晶体管(FET) 0Ring技术。在一 定程度上可缓解损耗过高的问题。但是经过我们的进一步分析发现，采用高度 集成和分立式设计的M0SFSET 8控制器本身也存在很多不足之处。还存在一定 程度的较大电压损耗。由此我们做了进一步的改进，采用了 TPS2410控制器7 搭配M0SFSET 0Ring等效于一个二极管，来实现冗余设计，可极大缓解上述所 存在的问题。
如图2所示，M0SFSET 8两端的差分电压VAC是由控制器7监控的，TPS2410 控制器7是根据VAC来设置MOSFET 8的闸极电压的。在MOSFET 8开启和关闭 时的实际开关点电压以及控制的方法和速度决定了控制器7成功地模拟二极管 的性能和稳定性。由于采用了该器件，可以给机架式网络服务器提供稳定的高 电流，而且可以规避当出现失效电源反向电流情况的发生，同时也有效的降低 了管子因发热而导致的能量损耗。
附图3所示为1 + 1冗余电源实现的示意图。单独的供电单元通过交流转直 流模块1的控制器7连接负载模块。N+l配置的冗余电源同附图2的连接方式一 样，扩展供电单元的必要数目即可，以实现N+1冗余技术。
热拔插技术，也是利用该控制器7对电源和电源总线之间的热插拔事件进 行管理，即无论电源和总线处于什么状态，电源都可以热插拔到电源总线上。 当电源从电源总线上热拔B寸，控制器7会把MOSFET 8输入端的电压调至为0伏， 从而尽可能地把裸露的连接器引脚电压降至安全范围。控制器7可以有效的管 理浪涌电流并且在稳定的状态下发挥高速电路断路器的作用，以保护系统组件。
本发明的一种集中式供电的系统还具有大功率转换功能。由于是给机架式 网络服务器供电，因此在大功率、可靠性、稳定性等设计方面考量点较多，可 以轻松实现10000W以上的大功率输出需求，从而满足整个机柜配置的机架式网络服务器的供电需求。结构尺寸方面，适用于业界标准19英寸机柜，高度只有 2U，可以同时放入最多四个供电单元6。每个供电单元6独立连接交流转直流模 块1的控制器7，实现交流转直流、热插拔和市电冗余功能。即每个单元可以独 立地接输入的交流市电，这样可以充分保证供电模块的可靠性和稳定性(市电 的冗余、交流电到直流电AC-DC的转换)，从而符合机架式网络服务器对关键 处理任务的可靠性需求。
负载均衡模块2，该模块主要作用是提供对交流转直流模块1的负载均衡功 能。由于上述所介绍的交流转直流模块里面的供电单元6具有隔离的独立性， 因此必须通过一个模块将供电单元6连接起来，提供负载均衡功能，从而实现 每个供电单元6的负载均衡功能。而该负载均衡模块2就是起到这个作用，各 个供电单元6通过交流^f直流模块1连接到负载均衡模块2的电源管理总线上， 从而实现负载均衡功能。
隔离模块3，就是解决和规避在布线调试时或者维修过程中对人体构成重大 威胁的问题发生。
本发明所涉及到的隔离模块3采用的是桥接器，顾名思义就是在通讯中起 到网桥作用。具体作用就是在集中式布线时，替代铜排的作用，也就是说起到 汇流排的作用。
负载模块4，就是终端的机架式直流网络服务器，他们都是采用直流的-48v 输入，负载模块4连接负载均衡模块2。
交流扩展模块，就是给机架式网路服务器提供网络的交换机供电的设备， 在本系统中主要是指交流插排集成到机柜中，提供5个交流插头的端子， 一个 是交换机的，另外四个是交流转直流模块中的供电单元6。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。
本发明的一种可以实现集中式供电的系统设计合理、使用方便，大大提高 了系统的安全性、稳定性，因而，具有很好的推广使用价值。
权利要求
1. 一种可以实现集中式供电的系统，包括直流网络服务器、网络交换机、标准机柜，其特征在于交流扩展模块由市电输入端子和供电单元组成，市电输入端子连接网络交换机和供电单元；交流转直流模块由整流滤波电路和控制器组成，控制器的TPS2410控制芯片连接MOSFSET的两端；交流扩展模块的供电单元通过交流转直流模块连接负载均衡模块的电源管理总线，其连接处设置隔离模块；直流网络服务器通过隔离模块连接到负载均衡模块的电源管理总线上。
2、 根据权利要求l所述的一种可以实现集中式供电的系统，其特征在于所 述的隔离模块采用桥接器。
3、 根据权利要求2所述的一种可以实现集中式供电的系统，其特征在于交 流扩展模块的供电单元、交流转直流模块和负载均衡模块设置在高度为2U的箱 体内。
全文摘要
本发明提供一种可以实现集中式供电的系统，包括交流转直流模块、负载均衡模块、隔离模块、负载模块和交流扩展模块，其结构为交流扩展模块由市电输入端子和供电单元组成，市电输入端子连接网络交换机和供电单元；交流转直流模块由整流滤波电路和控制器组成，控制器的TPS2410控制芯片连接MOSFSET的两端；交流扩展模块的供电单元通过交流转直流模块连接负载均衡模块的电源管理总线，其连接处设置隔离模块；直流网络服务器通过隔离模块连接到负载均衡模块的电源管理总线上。本发明的一种可以实现集中式供电的系统设计合理、使用方便，大大提高了系统的安全性、稳定性，因而，具有很好的推广使用价值。
文档编号H02M3/155GK101286638SQ200810016410
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者吴明生, 姚萃南, 滕学军, 范志超 申请人:浪潮电子信息产业股份有限公司