专利名称：具有提高的系统效率的电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及可应用于服务器的电源，具体涉及通过使用主电压提供备用电压来提高备用电压供给系统的系统效率的电源。
背景技术：
为了产生备用电压，传统的用于服务器的电源通常使用具有简单结构的回扫转换器(flykick converter)。然而，由于高电压应力和硬开关，导致这类回扫转换器效率较低。传统的用于服务器的电源被设计为以便备用级使用来自功率因数校正(PFC)单元的直流电压来提供操作电压和备用电压，而直流/直流级被供给来自备用级的操作电压并使用来自PFC单元的直流电压产生主电压。在传统的用于服务器的电源中，备用级通常使用回扫转换器，并且当对其输入约 230Vac的输入电压且其负荷为50%时，PFC单元、直流/直流级和备用级的效率分别约为 98%、96%禾口 80%。在传统的用于服务器的电源中，即使与主电压供给单元相比备用级的权重较低， 备用级的效率也很低。结果是，电源所应用于的整个服务器系统的效率将会降低。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种通过使用主电压提供备用电压来提高备用电压供给系统的效率的电源。根据本发明的一方面，提供了一种具有提高的系统效率的电源，包括备用级，其将直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；以及主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。根据本发明的另一方面，提供了一种具有提高的系统效率的电源，包括功率因数校正(PFC)单元，其将交流电压转换为具有预置幅值的直流电压；备用级，其将来自所述 PFC单元的所述直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；以及主/ 备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压， 并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有提高的系统效率的电源，包括备用级， 其将直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端；以及保护电路单元，其连接在所述备用级的输出端和所述备用输出端之间，并使得连接到所述备用级的所述输出端的电压供给线路开路。所述电源可以进一步包括功率因数校正(PFC)单元，其将交流电压转换为所述直流电压，并将所述直流电压提供给所述直流/直流级和所述备用级。所述主/备用级可以包括具有连接到所述主输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第一二极管，所述第一二极管利用来自所述直流/直流级的主电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。所述保护电路单元可以包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。所述保护电路单元可以包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。所述主/备用级可以包括在所述主输出端和所述备用输出端之间连接的第一开关元件，所述第一开关元件由第一开关控制信号导通，并将来自所述直流/直流级的所述主电压提供给所述备用输出端。所述保护电路单元可以包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。所述保护电路单元可以包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。所述主/备用级可以包括电压调节器，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为预置电压；以及具有连接到所述电压调节器的输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第二二极管，所述第二二极管由所述电压调节器的输出电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。所述保护电路单元可以包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。所述保护电路单元可以包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。
通过结合附图所进行的以下具体描述，本发明的上述和其他方面、特征和其他优点将更易于理解，其中图1是根据本发明实施例的具有提高的系统效率的电源的框图2是根据本发明的第一实施的主/备用级的示例性图示；图3是根据本发明的第二实施的主/备用级的示例性图示；图4是根据本发明的第三实施的主/备用级的示例性图示；图5是根据本发明第一修改的具有提高的系统效率的电源的示例性图示；图6是根据本发明第二修改的具有提高的系统效率的电源的示例性图示；并且图7是根据本发明实施例的具有提高的系统效率的电源的操作流程图。
具体实施例方式现在将参照附图，具体描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以用很多不同的形式来实现，并且不应被解释为受限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例将使得本公开更加完全和彻底，并将把本发明的范围完整传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚，对于分层的厚度和区域有所夸大。在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，因此将省略对它们的描述。图1是根据本发明实施例的具有提高的系统效率的电源的框图。参照图1，根据本发明的实施例的具有提高的效率的电源包括备用级200、直流/ 直流级300和主/备用级400。备用级200将直流电压Vdc转换为具有预置幅值的操作电压Vcc和第一备用电压Vstbl，并将第一备用电压Vstbl提供给备用输出端OUTstb。将来自备用级200的操作电压Vcc提供给直流/直流级300，且该直流/直流级300将直流电压 Vdc转换为具有预置幅值的主电压Vmain，并将主电压Vmain提供给主输出端OUTmain。主 /备用级400将来自直流/直流级300的主电压Vmain转换为具有预置幅值的第二备用电压Vstb2，并将第二备用电压VstM提供给备用输出端OUTstb。另外，根据本发明的实施例的电源可以进一步包括功率因数校正(PFC)单元，其将交流电压转换为具有预置幅值的直流电压，并将该直流电压提供给直流/直流级300和备用级200。图2是根据本发明的第一实施的主/备用级的示例性图示。参考图2，主/备用级400可以包括具有连接到主输出端OUTmain的正极和连接到备用输出端OUTstb的负极的第一二极管Dl。第一二极管D可以被配置为通过来自直流/直流级300的主电压Vmain导通，并将第二备用电压VStl32提供给备用输出端OUTstb。图3是根据本发明的第二实施的主/备用级的示例性图示。参考图3，主/备用级400可以包括连接在主输出端OUTmain和备用输出端OUTstb 之间的第一开关元件SW1。第一开关元件SWl可以被配置为由第一开关控制信号接通，并将来自直流/直流级300的主电压Vmain提供给备用输出OOTstb。图4是根据本发明的第三实施的主/备用级的示例性图示。参考图4，主/备用级400可以包括电压调节器410和第二二极管D2。电压调节器410将来自直流/直流级的主电压Vmain转换为预置电压。第二二极管D2具有连接到电压调节器410的输出端的正极和连接到备用输出端OUTstb的负极。第二二极管D2可以被配置为由电压调节器410的输出电压导通，并将第二备用电压VstM提供给备用输出端OUTstb。图5是根据本发明第一修改的具有提高的系统效率的电源的示例性图示。参考图5，根据本发明的第一修改的电源可以包括保护电路单元500，其连接在备用级200的输出端和备用输出端OUTstb之间，并且在提供第二备用电压Vstb2时，使得连接到备用级200的输出端的电压供给线路开路。保护电路单元500可以包括具有连接到备用级200的输出端的正极和连接到备用输出端OUTstb的负极的保护二极管D5。保护二极管D5可以被配置为当提供第二备用电压VStl32时截止。图6是根据本发明第二修改的具有提高的系统效率的电源的示例性图示。参考图6，保护电路单元500可以包括连接在备用级200的输出端和备用输出端 OUTstb之间的保护开关元件SW2。可以将保护开关元件SW2配置为当提供第二备用电压VStl32时截止。图7是根据本发明实施例的具有提高的系统效率的电源的操作流程图。在图7中， SlOO是其中PFC单元100执行PFC操作的处理，而S200是其中备用级200产生并提供第一备用电压Vstbl和操作电压Vec的处理。S300是其中直流/直流级300执行直流/直流转换操作的处理，而S400是其中主/备用级400操作以使用主电压Vmain提供第二备用电压 Vstb2的处理。 以下将参照附图描述本发明的操作和效果。以下将参照图1至7，描述根据本发明实施例的具有提高的系统效率的电源。首先，在图1所示的电源中，PFC单元100可以将90-266Vac的交流电压转换为预置直流电压 (例如，380Vdc)，以及将该直流电压提供给直流/直流级300和备用级200 (图7的S 100)。备用级200可以将来自PFC单元100的直流电压Vdc转换为操作电压Vcc (例如， IOVdc)和第一备用电压Vstbl (例如，IOVdc)，并将该第一备用电压Vstbl提供给备用输出端OUTstb (图7的S200)。在该情形中，第一备用电压Vstbl变为备用电压Vstb。
另外，可以将来自备用级200的操作电压Vcc提供给直流/直流级300，以操作其内部电路。由此，直流/直流级300可以将直流电压Vdc转换为预置主电压Vmain(例如， 12Vdc)，并将主电压Vmain (例如，12Vdc)提供给主输出端OUTmain (图7的S300)。主/备用级400可以将来自直流/直流级300的主电压Vmain转换为预置第二备用电压VStl32 (例如，10V)，并将第二备用电压VStl32提供给备用输出端OUTstb (图7的 S400)。在该情形中，第二备用电压VStl32变为备用电压Vstb。参考图2，在主电压Vmain等于备用电压Vstb的情形中，主/备用级400可以包括第一二极管Dl作为第一实施。第一二极管Dl可以由来自直流/直流级300的主电压 Vmain导通，并将第二备用电压Vstl^提供给备用输出端OUTstb。参考图3，在主电压Vmain等于备用电压Vstb的情形中，主/备用级400可以包括第一开关元件SWl作为第二实施。第一开关元件SWl可以由第一开关控制信号接通，并将来自直流/直流级300的主电压Vmain提供给备用输出端OUTstb。例如，在从直流/直流级300提供主电压Vmain的情形中，可以将电源配置为提供第一开关控制信号。在该情形中，第一开关元件SWl可以由第一开关控制信号断开。参考图4，在主电压Vmain不等于备用电压Vstb的情形中，主/备用级400可以包括电压调节器410和第二二极管D2作为第三实施。 电压调节器410可以将来自直流/直流级300的主电压Vmain转换为预置电压。
第二二极管D2可以由电压调节器410的输出电压导通，并将第二备用电压VStl32 提供给备用输出端OUTstb。如图5所示，根据第一修改的具有提高的系统效率的电源可以包括保护电路单元 500。保护电路单元500连接在备用级200的输出端和备用输出端OUTstb之间，并且在提供第二备用电压VStl32时，使得连接到备用级200的输出端的电压供给线路开路。因此， 可以防止第二备用电压VStl32被引入到备用级200，从而保护备用级200。作为示例，在保护电路单元500包括保护二极管D5的情形中，当提供第二备用电压VstM时，可以使保护二极管D5截止。例如，当第一备用电压Vstbl和第二备用电压VstM是IOVdc时，在保护二极管D5 中启动抵消(offset)状态。如图6所示，根据第二修改的具有提高的系统效率的电源的保护电路单元500可以包括保护开关元件SW2。当提供第二备用电压Vstb2时，可以使保护开关元件SW2截止。例如，当提供第二备用电压VStl32时，可以将电源配置为提供保护开关控制信号。 在该情形中，保护开关元件SW2可以由保护开关控制信号断开。如上所述，当直流/直流级300不操作时，可以通过备用级200从PFC单元100的
输出电压获取输出电压。当直流/直流级300操作时，可以通过直流/直流级300和主/ 备用级400得到输出电压。另外，当交流输入电压约为230Vac并且其负荷为50%时，PFC单元100、直流/直流级300以及备用级200的效率分别约为98%、96%和80%，并且主/备用级400的电压调节器410的效率约为92%。因此，直流/直流级300和电压调节器410的效率为88%，与通过备用级获取备用电压的情形相比，这提高了约8%。具体而言，当备用电压等于主电压时，可以移除主/备用级的电压调节器。在该情形中，电源的效率可以提高约16%。如上所述，根据本发明的示例性实施例，通过使用主电压提供备用电压，可以提高备用电压供给系统的效率。尽管已经结合示范性实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，显然在不偏离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围的前提下，可以进行修改和变化。
权利要求
1.一种具有提高的系统效率的电源，包括备用级，其将直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；以及主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
2.如权利要求1所述的电源，其中所述主/备用级包括具有连接到所述主输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第一二极管，所述第一二极管由来自所述直流/直流级的主电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
3.如权利要求1所述的电源，其中所述主/备用级包括连接在所述主输出端和所述备用输出端之间的第一开关元件，所述第一开关元件由第一开关控制信号导通，并将来自所述直流/直流级的所述主电压提供给所述备用输出端。
4.如权利要求1所述的电源，其中所述主/备用级包括电压调节器，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为预置电压；以及具有连接到所述电压调节器的输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第二二极管，所述第二二极管由所述电压调节器的输出电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
5.一种具有提高的系统效率的电源，包括功率因数校正(PFC)单元，其将交流电压转换为具有预置幅值的直流电压； 备用级，其将来自所述PFC单元的所述直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；以及主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
6.如权利要求5所述的电源，其中所述主/备用级包括具有连接到所述主输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第一二极管，所述第一二极管由来自所述直流/直流级的主电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
7.如权利要求5所述的电源，其中所述主/备用级包括连接在所述主输出端和所述备用输出端之间的第一开关元件，所述第一开关元件由第一开关控制信号导通，并将来自所述直流/直流级的所述主电压提供给所述备用输出端。
8.如权利要求5所述的电源，其中所述主/备用级包括电压调节器，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为预置电压；以及具有连接到所述电压调节器的输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第二二极管，所述第二二极管由所述电压调节器的输出电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
9.一种具有提高的系统效率的电源，包括备用级，其将直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端；以及保护电路单元，其连接在所述备用级的输出端和所述备用输出端之间，并使得连接到所述备用级的所述输出端的电压供给线路开路。
10.如权利要求9所述的电源，进一步包括功率因数校正(PFC)单元，其将交流电压转换为所述直流电压，并将所述直流电压提供给所述直流/直流级和所述备用级。
11.如权利要求9所述的电源，其中所述主/备用级包括具有连接到所述主输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第一二极管，所述第一二极管由来自所述直流/直流级的主电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
12.如权利要求11所述的电源，其中所述保护电路单元包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。
13.如权利要求11所述的电源，其中所述保护电路单元包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。
14.如权利要求9所述的电源，其中所述主/备用级包括连接在所述主输出端和所述备用输出端之间的第一开关元件，所述第一开关元件由第一开关控制信号导通，并将来自所述直流/直流级的所述主电压提供给所述备用输出端。
15.如权利要求14所述的电源，其中所述保护电路单元包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。
16.如权利要求14所述的电源，其中所述保护电路单元包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。
17.如权利要求9所述的电源，其中所述主/备用级包括电压调节器，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为预置电压；以及具有连接到所述电压调节器的输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的第二二极管，所述第二二极管由所述电压调节器的输出电压导通，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
18.如权利要求17所述的电源，其中所述保护电路单元包括具有连接到所述备用级的所述输出端的正极和连接到所述备用输出端的负极的保护二极管，当提供所述第二备用电压时，所述保护二极管截止。
19.如权利要求17所述的电源，其中所述保护电路单元包括连接在所述备用级的所述输出端和所述备用输出端之间的保护开关元件，当提供所述第二备用电压时，所述保护开关元件断开。
全文摘要
一种具有提高的系统效率的电源，包括备用级，其将直流电压转换为具有预置幅值的操作电压和第一备用电压，并将所述第一备用电压提供给备用输出端；直流/直流级，其被提供来自所述备用级的所述操作电压，将所述直流电压转换为具有预置幅值的主电压，并将所述主电压提供给主输出端；以及主/备用级，其将来自所述直流/直流级的所述主电压转换为具有预置幅值的第二备用电压，并将所述第二备用电压提供给所述备用输出端。
文档编号H02M7/02GK102377351SQ20111004970
公开日2012年3月14日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年8月18日
发明者郑然浩, 金敦植, 金正恩, 金钟弼 申请人:三星电机株式会社