一种服务器开关电源的制作方法

本申请涉及服务器电源设计技术领域，特别是涉及一种服务器开关电源。

背景技术：

据预测，截至到2020年，全球数据中心的年耗电量总额预计增加至1400亿度，相当于50座大型发电站的全年发电量。可见，数据中心的电力成本占到数据中心整体运营成本的很大比例，而PSU(Power Supply Unit，开关电源)作为给IT设备供电的核心部件，提高PSU的转换效率是一个非常重要的问题。

为提高PSU的转换效率，首选需要分析服务器PSU转换效率低的原因。由于服务器在开机瞬间通常会产生很大的浪涌电流，为抑制浪涌电路，通常在电源电路中串联一功率型NTC热敏电阻。但是通过热敏电阻抑制浪涌电流后，会有电流持续通过电源电路，因此会有很大一部分功率消耗在热敏电阻本体上，从而导致PUS转换效率降低。从避免电流流经热敏电阻的角度设计开关电源，从而提高PSU的转换效率，是个可行的办法。

目前的服务器开关电源中，通常在热敏电阻所在线路上并联一机械继电器，服务器开机后，机械继电器常开触点闭合，由于热敏电阻本身的阻抗特性，电流从机械继电器的触点流过，不再经过热敏电阻，因此不会有大部分的功率消耗在热敏电阻本体上，从而提高了PSU的转换效率。

然而，目前的服务器开关电源结构中，虽然由于采用了机械继电器，能够提高PSU的转换效率，但是机械继电器所占用的服务器空间太大，通常机械继电器的外部尺寸为长18.4mm*10.2mm*15.3mm。随着服务器功率的增加，服务器电源模块的功率越来越大，需要服务器系统支持的各种网卡、SAS卡以及raid卡等越来越多，而服务器系统的结构空间是有限的。由于目前的服务器开关电源采用了机械继电器，使得服务器电源的功率密度较小，不利于服务器系统将空间留给其他更重要的应用，因此，服务器系统的空间利用率较低。

技术实现要素：

本申请提供了一种服务器开关电源，以解决现有技术中服务器电源的功率密度较小，以及服务器系统的空间利用率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种服务器开关电源，所述开关电源包括：电源电路和热敏电阻，所述热敏电阻串联于电源电路中，所述开关电源中还包括：光继电器，所述光继电器与热敏电阻并联连接。

可选地，所述光继电器包括：LED、光敏二极管陈列和2N个MOSFET(金属-氧化物半导体场效应管)，所述LED与光敏二极管阵列隔离，所述光敏二极管阵列与2N个MOSFET的栅极连接，其中N为自然数；

所述LED用于为光敏二极管提供光源；所述光敏二极管阵列，用于为MOSFET的栅极供电并驱动MOSFET导通。

可选地，所述LED的触发电流为3mA-5mA。

可选地，所述光继电器的型号为TLP3543。

可选地，所述光继电器的通态电流Ion＞1A。

可选地，所述光继电器支持热开关和冷开关。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供一种服务器开关电源，该开关电源主要包括电源电路、热敏电阻和光继电器三部分，其中热敏电阻串联于电源电路中，光继电器与热敏电阻并联连接。本申请的服务器开关电源采用光继电器代替原有的机械继电器，由于光继电器本身的安装面积较小，在确保提高PSU转换效率的基础上，采用光继电器的服务器开关电源的功率密度更大，有利于节省服务器中PCB的面积，提高服务器系统的空间利用率。而且光继电器具有无机械触点、长寿命、低动作电流、高隔离电压、高速切换和低泄电流的特点，有利于提高服务开关电源的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种服务器开关电源的结构示意图；

图2为本申请实施例中光继电器的电路原理图；

图3为本申请实施例中光继电器的驱动电路原理图；

图4为本申请实施例中光继电器的输入回路和输出回路波形图；

图5a为本申请实施例中光继电器应用于热开关情况下的电路结构示意图；

图5b为本申请实施例中光继电器应用于冷开关情况下的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。

参见图1，图1为本申请实施例所提供的一种服务器开关电源的结构示意图，图1中VAC为交流电压。由图1可知本实施例中服务器开关电源主要包括三部分：电源电路，与电源电路串联的热敏电阻，以及与热敏电阻并联连接的光继电器。

相比于现有技术，本实施例中的服务器开关电源采用光继电器代替机械继电器，从继电器体积方面看，机械继电器体积较大，通常大小为：18.4*10.2*15.3mm，而光继电器体积较小，能达到1.45*2.0mm。因此，服务器开关电源中采用光继电器能够大大节省PCB面积，从而提高服务器电源的功率密度，进而提高服务器系统的空间利用率。另外，光继电器具有无机械触点、长寿命、低动作电流、高隔离电压、高速切换和低泄电流的特点，服务器电源中采用光继电器代替机械继电器，有利于提高服务开关电源的可靠性。

本实施例中光继电器包括：LED、光敏二极管陈列和2N个MOSFET三部分。其中，输入侧的LED用于为光敏二极管提供光源；光敏二极管阵列用于为输出侧MOSFET的栅极供电并驱动MOSFET导通。输入侧和输出侧电气性能绝缘，信号通过光信号进行传输。LED与光敏二极管阵列隔离，光敏二极管阵列与2N个MOSFET的栅极连接。本实施例中N为自然数，MOSFET的数量为2的倍数即可，LED的发射能力需要与光敏二极管阵列的接收能力相匹配。

光继电器是一种交直流并用的半导体继电器，光继电器利用MOSFET作为输出元件，能够处理各种交流和直流负载。本实施例的服务器开关电源可以选择型号为TLP3543的光继电器。

本实施例中光继电器的电路原理图可以参见图2，图2中PDA为光敏二极管阵列，由图2可知，当LED中流经电流时，电流使LED发光，光继电器通过光敏二极管阵列接收LED光线，将LED转换成MOSFET驱动电压，MOSFET导通。由光继电器的原理可知，光继电器没有机械触点，也就不存在触点磨损问题，而且光继电器的触点数量没有限制，不需要维护，有利于提高服务器电源的可靠性。

LED的触发电流为3mA-5mA，也就是光继电器输入端导通所需的输入电流IFT只有3-5mA，采用很小的电流就可驱动该光继电器。针对功率较小的服务器电源，其内部的光继电器可以采用电池驱动或直接由计算机驱动，因此，本实施例易于实现，便于推广。本实施例中光继电器的驱动电路原理图可以参见图3。

另外，参见图4中光继电器的输入回路和输出回路波形图可知，由于本实施例中采用光继电器，光继电器的输入侧采用LED，不存在反电动势引起的噪音，输出侧采用MOSFET，也不会产生回跳引起的噪音，因此能够大大降低电源服务器的噪音。

本实施例中光继电器的通态电流Ion＞1A，由于服务器电源的功率较大，较大的通态电流能够提高服务器电源的安全性和可靠性。

本实施例服务器开关电源中的光继电器支持热开关和冷开关。具体地，在确保服务器电源的工作电压小于或等于最大额定值的情况下，本实施例中光继电器可应用于热开关情况或者冷开关情况。详细可以参见图5a和图5b，图5a为本申请实施例中光继电器应用于热开关情况下的电路结构示意图；图5b为本申请实施例中光继电器应用于冷开关情况下的电路结构示意图。由图5a可知，当应用于热开关情况时，即：开关工作时有电压输入，在开关闭合的瞬间有电流流向负载，但是这种情况不会对服务器电源造成影响。由图5b可知，当应用于冷开关情况时，即：开关工作时无电压输入，开关闭合时没有电流流过，输出电源信号。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。