专利名称：伺服计算机机组的制作方法
技术领域：
本发明有关于电源供应机制，且特别是有关于一种伺服计算机机组(server computer set)的电源供应。
背景技术：
由于计算机工业日益进步，且企业对于工业计算机系统的依赖也逐日提升，工业计算机通常特指非个人计算机或非消费性的电子系统，举例来说，工业计算机包含了使用于工厂自动化的核心控制设备、网页服务器、企业的数据备份服务器等等。随着电子技术与工业计算机相关应用的进展，业界对于服务器系统的要求自然相对提高。而为因应企业的成长，许多企业通常将为数众多的服务器单元整合于计算机机箱当中，并可利用多组计算机机箱搭配组成伺服计算机机组，以应付大量产生的数据量或网络流量等需求，同时也能因应日后服务器系统的扩充与升级等需求。目前的习知技术中，一组工业计算机机台中可能包含有复数个系统单元，如网络应用服务器所架构而成的多服务器或多储存设备的计算机系统，若伺服计算机机组中各自系统单元皆各自设置电源供应器以及电源线路，将占用巨大的空间且不易进行系统维护。 因此，工业计算机大多共享单一组电源设备，如此作法可节省机台的空间及成本，然而当电源设备故障时，却会造成整组机台无法运作的缺失。举例来说，工业计算机可作为工厂自动化的核心控制设备使用，如CNC控制设备、 CNC车床或铣床等机器设备的控制核心，提供制造流程中机器或仪器设备的控制、监视、测试等功能。或者，工业计算机可作为金融机构的数据服务器(data center)，用来处理账户信息、交易需求、转帐认证等等庞大的数据量。由于工业计算机需针对某些特殊的设备或功能，必须长时间连续稳定运作不能中断当机，故对所用的计算机系统稳定性要求十分严苛，因此在工业计算机中大都配置有数据保存的备援系统(如磁盘阵列)，以防止特殊状况的中断或当机。然而，在工业计算机的电源系统上却经常缺少相对应的电源备援设备，足以提供因电源设备的故障，而影响到工业计算机系统的正常运作。目前，部分工业计算机上可能设置有对应的不断电系统(uninterruptible power supply)，举例来说，目前数据服务器(data center)中的系统电源备份可采用交流不断电系统(alternating current UPS，AC-UPS)。交流不断电系统中仍须外加直流电池模块，交流不断电系统先将交流电源转换并储存于直流电池模块中以达到备用电源的效果。当电力公司的电力中断时，数据服务器便可在直流电池模块可支持的时间内将数据储存起来。此夕卜，另一备用的发电机也会在直流电池模块可支持的时间内启动并提供必须的交流电源。此类交流不断电系统(AC-UPQ是采取集中式的备用电源管理，其缺点是相关外加的直流电池模块须挂载于靠近不断电系统机箱的位置，且所需要的空间是相当的庞大。 一般来说，AC-UPS系统造价昂贵且体积庞大，经常需要占用一整个机箱来设置一组造价高昂的AC-UPS系统。如此一来，通常整个伺服计算机机组仅能共享一至两台AC-UPS系统，无法针对工业计算机机台中每一个系统单元达到独立且分布式的电源备援。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种伺服计算机机组，以解决上述现有技术中的一个或多个不足。为了解决上述问题，本发明提出一种伺服计算机机组，其电源机箱与系统机箱之间直接用高压直流电进行传输，因此，可直接利用直流的电池备用模块进行电力备援，可省去将交流电转为直流进行备援的步骤(须设置交直流转换器)，亦可省去须将直流备援电力转换回交流方可使用(须设置直交流转换器)的情况，并可将电池备用模块分散至各系统机箱上，不须在电源机箱周围占用大量空间。此外，本发明中，在电源机箱与系统机箱之间设置有第一层的电池备用单元(battery backup unit，BBU)，另在系统单元内另设置有第二层的电池备用单元。透过双层的电池备用单元设置，可延长有效的备援时间，并增加电力备援的妥善性，进而提高伺服计算机机组的稳定性。因此，本发明内容的一方面在于提供一种伺服计算机机组，其包含一电源机箱、至少一系统机箱、第一电池备用模块以及第二电池备用模块。电源机箱与一外部电源耦接，其用以将外部电源供应的一高压交流电转换为一高压直流电。至少一系统机箱分别与电源机箱耦接，其中系统机箱包含复数个系统单元，系统机箱将高压直流电分流至系统单元。每一系统单元包含一变压器以及一内部电路，变压器用以将高压直流电转换为一低压直流电， 且低压直流电用以驱动内部电路。第一电池备用模块耦接于电源机箱与系统单元之间，其用以提供一备援高压直流电。第二电池备用模块设置于系统单元中并耦接于该些变压器与该些内部电路之间，其用以提供一备援低压直流电。根据本发明内容的一实施例，其中第一电池备用模块包含一锂离子电池单元及/ 或一铅酸电池单元。根据本发明内容的另一实施例，其中第二电池备用模块包含一锂离子电池单元。根据本发明内容的又一实施例，本发明的伺服计算机机组还包含一控制模块，控制模块分别与电源机箱、第一电池备用模块以及第二电池备用模块耦接，当外部电源异常或电源机箱产生的高压直流电异常时，控制模块触发第一电池备用模块供应上述备援高压直流电。其中第一电池备用模块中储存有一第一储电量，第一储电量对应一第一备援时间。此外，当上述异常情况发生且第一电池备用模块已启动电力备援一段时间后，当第一电池备用模块的电量不足时，控制模块便可触发第二电池备用模块供应上述备援低压直流电。其中第二电池备用模块中储存有一第二储电量，第二储电量对应一第二备援时间。根据本发明内容的再一实施例，其中第一电池备用模块包含至少一第一电池备用单元，至少一第一电池备用单元分别设置于电源机箱与至少一系统机箱之间。根据本发明内容的更一实施例，其中该第二电池备用模块包含复数个第二电池备用单元，第二电池备用单元系分别设置于变压器与内部电路之间。
为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式的说明如下
图1绘示根据本发明的一实施例中一种伺服计算机机组的示意图；以及图2绘示图1中伺服计算机机组以及一控制模块的示意图。主要附图标记说明100 伺服计算机机组102 控制模块102a 第一控制单元10 第二控制单元120:电源机箱140:系统机箱160:第一电池备用模块180:第二电池备用模块122:电源转换模块142:系统单元142a:变压器142b:内部电路162:第一电池备用单元182:第二电池备用单元200:外部电源HVA:高压交流电HVD 高压直流电LVD 低压直流电
具体实施例方式请参阅图1，其绘示根据本发明的一实施例中一种伺服计算机机组100的示意图。 如图ι所示，伺服计算机机组100中包含电源机箱120、至少一组系统机箱140、第一电池备用模块160以及第二电池备用模块180。于此实施例中，电源机箱120可用以供电给不只一组系统机箱140，图标中仅绘示两组系统机箱140作为举例，但本发明并不以两组为限，举例来说，在部分实施例中，作为中央数据服务器(data center)的伺服计算机机组100可包含十二组系统机箱140。电源机箱120作为伺服计算机机组100的主要电力供应来源，电源机箱120中可包含电源转换模块122，电源转换模块122可与外界的外部电源200(如市电电源、市电插座、或是市电配电盘等)耦接。外部电源200用以提供一组高压交流电HVA输入，其中高压交流电HVA为大于300伏特的交流电，例如，于此例中，高压交流电HVA可为380伏特的交流电，实际应用中，电力公司本身即可提供380伏特的三相交流电。于此实施例中，电源机箱120的电源转换模块122耦接于外部电源200，电源转换模块122用以将高压交流电HVA转换为高压直流电HVD，于此例中，高压直流电HVD可为380 伏特的直流电。而每一系统机箱140分别包含复数个系统单元142，在图1中为方便举例，系统机箱140亦以包含两组系统单元142进行绘示说明，但本发明并不以此为限，实际应用中，系统机箱140中可包含由数个至数百个以上的系统单元142，视实际需要而定。对每一组系统机箱140而言，系统机箱140可将来自电源机箱120的电源转换模块122的高压直流电HVD分流至每一个系统单元142。对系统机箱140中每一个系统单元142而言，系统单元142内包含变压器14 以及内部电路142b，变压器14 与内部电路142b耦接。变压器14 用以将输入的高压直流电HVD (如380V DC)转换为低压直流电LVD (如12V DC)，并且利用低压直流电LVD用以驱动内部电路142b。需特别说明的是，在本发明的伺服计算机机组100中，电源机箱120直接将输入的交流电源转换为直流电源，并直接以直流电源型态将电力配送到各系统机箱140的系统单
5元142上，与一般习知技术中利用交流电方式配送的方式不同。利用直流方式配送较便利于设置电力备援模块，本发明的伺服计算机机组100可直接利用直流的电池备用模块160， 180进行电力备援。相较习知作法，可省去将交流电转为直流进行备援的步骤(须设置交直流转换器)，亦可省去须将直流备援电力转换回交流方可使用(须设置直交流转换器)的情况，并可将电池备用模块160，180分散至各系统机箱140上，不需在电源机箱120周围占用大量空间。也就是说，本发明的伺服计算机机组100可避免在所有需要设置电力备援系统的处皆设置交直流转换器，因此若有许多组系统机箱即可节省了大量交直流转换器的设置成本。以下段落将说明本发明的伺服计算机机组100中第一电池备用模块160以及第二电池备用模块180进行电力备援的机制。如图所示，在此实施例中，第一电池备用模块160 包含多个第一电池备用单元162(l3attery backup unit, BBU)，该些第一电池备用单元162 分别设置于电源机箱120与系统机箱140之间。在此实施例中，共包含两个第一电池备用单元162分别对应两部系统机箱140。每一个第一电池备用单元162可分别为锂离子电池单元或铅酸电池单元，可用来储存来自电源机箱120的高压直流电HVD。另一方面，第二电池备用模块180包含多个第二电池备用单元18203attery backup unit, BBU)，该些第二电池备用单元182分别设置于变压器14 与内部电路142b 之间。于此实施例中，共包含四组第二电池备用单元182分别对应四组系统单元，但本发明并不以四组为限。每一个第二电池备用单元182可分别为锂离子电池单元，可用来储存来自变压器14 的低压直流电LVD。当外部电源200或电源机箱120产生的高压直流电HVD异常时，第一电池备用模块160侦测到HVD异常(例如过低)时，第一电池备用模块160便可产生并提供一备援用高压直流电，以推动系统机箱140正常运作或进行紧急数据保存功能。实际应用中，第一电池备用模块160中储存有特定的第一储电量，视第一电池备用模块160的第一储电量以及系统机箱140的耗电程度可对应到第一备援时间。当异常状况持续超过此第一备援时间，第一电池备用模块160的电量将可能不足以推动系统机箱 140正常运作。当电源机箱120产生的高压直流电HVD异常且第一电池备用模块160的备援供电量亦不足时，第二电池备用模块180便可产生备援用低压直流电，并供应给系统机箱140中的内部电路加以利用。实际应用中，第二电池备用模块180开始产生备援用低压直流电的触发控制信号可由变压器142a(或电源供应器)提供。通过上述双层的备援架构(第一电池备用模块160以及第二电池备用模块180)， 第一备援时间与第二备援时间可加总，藉此可等效形成更长的备援时间，并增加电力备援的妥善性，进而提高伺服计算机机组100的稳定性。此外，伺服计算机机组100中可进一步包含控制模块，控制模块可用来触发控制第一电池备用模块160以及第二电池备用模块180提供备援电源的动作和时间点。请一并参阅图2，其绘示图1中伺服计算机机组100进一步包含控制模块102的示意图。如图2所示，伺服计算机机组100中还包含一控制模块102，控制模块可包含第一控制单元10 以及多个第二控制单元102b，第一控制单元10 分别与第一电池备用模块 160以及电源机箱120耦接，第二控制单元10 则与第二电池备用模块180耦接。第一控制单元10 与电源机箱120以及第一电池备用模块160耦接，当外部电源 200或电源机箱120产生的高压直流电HVD异常时，控制模块102中的第一控制单元10 触发第一电池备用模块160产生并提供一备援用高压直流电，以推动系统机箱140正常运作或进行紧急数据保存功能。当电源机箱120产生的高压直流电HVD异常且第一电池备用模块160的备援供电量亦不足时，于此实施例中的控制模块102中的第二控制单元102b便可触发第二电池备用模块180，第二电池备用模块180便可产生备援用低压直流电，并供应给系统机箱140中的内部电路加以利用。实际应用中，第一控制单元10 与第二控制单元10 可整合于单一电路控制器中，或是第一控制单元102b与第二控制单元102b亦可更细分为各自的电路控制组件各自设置于第一 /第二电池备用模块当中，本发明并不以此为限。举例来说，第二控制单元102b 可进一步分为多个第二控制子单元(未绘示)，每一个第二控制子单元对应设置于一组第二电池备用单元182上。通过上述双层的备援架构(第一电池备用模块160以及第二电池备用模块180)， 第一备援时间与第二备援时间可加总，藉此可等效形成更长的备援时间，并增加电力备援的妥善性，进而提高伺服计算机机组100的稳定性。综上所述，本发明提出一种伺服计算机机组，其电源机箱与系统机箱之间直接用高压直流电进行传输，因此，可直接利用直流的电池备用模块进行电力备援，可省去将交流电转为直流进行备援的步骤(须设置交直流转换器)，亦可省去须将直流备援电力转换回交流方可使用(须设置直交流转换器)的情况，并可将电池备用模块分散至各系统机箱上， 不须在电源机箱周围占用大量空间。此外，本发明中，在电源机箱与系统机箱之间设置有第一层的电池备用单元(battery backup unit，BBU)，另在系统单元内另设置有第二层的电池备用单元。通过双层的电池备用单元设置，可延长有效的备援时间，并增加电力备援的妥善性，进而提高伺服计算机机组的稳定性。虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示内容，本领域任何普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种伺服计算机机组，包含一电源机箱，该电源机箱与一外部电源耦接，其用以将该外部电源供应的一高压交流电转换为一高压直流电；至少一系统机箱，其与该电源机箱耦接，其中该系统机箱包含复数个系统单元，该系统机箱将该高压直流电分流至该些系统单元，每一系统单元包含一变压器以及一内部电路， 该变压器用以将该高压直流电转换为一低压直流电，且该低压直流电用以驱动该内部电路；一第一电池备用模块，耦接于该电源机箱与该些系统单元之间，用以提供一备援高压直流电；以及一第二电池备用模块，设置于该些系统单元中并耦接于该些变压器与该些内部电路之间，用以提供一备援低压直流电。
2.如权利要求1所述的伺服计算机机组，其中该第一电池备用模块包含一锂离子电池单元。
3.如权利要求1所述的伺服计算机机组，其中该第一电池备用模块包含一铅酸电池单兀。
4.如权利要求1所述的伺服计算机机组，其中该第二电池备用模块包含一锂离子电池单元。
5.如权利要求1所述的伺服计算机机组，还包含一控制模块，该控制模块分别与该电源机箱以及该第一电池备用模块耦接，当该外部电源异常或该电源机箱产生的该高压直流电异常时，该控制模块触发该第一电池备用模块供应该备援高压直流电。
6.如权利要求5所述的伺服计算机机组，其中该第一电池备用模块中储存有一第一储电量，该第一储电量对应一第一备援时间。
7.如权利要求5所述的伺服计算机机组，其中该控制模块进一步与该第二电池备用模块耦接，当该外部电源异常或该电源机箱产生的该高压直流电异常，且该第一电池备用模块电量不足时，该控制模块触发该第二电池备用模块供应该备援低压直流电。
8.如权利要求7所述的伺服计算机机组，其中该第二电池备用模块中储存有一第二储电量，该第二储电量对应一第二备援时间。
9.如权利要求1所述的伺服计算机机组，其中该第一电池备用模块包含至少一第一电池备用单元，该至少一第一电池备用单元分别设置于该电源机箱与该至少一系统机箱之间。
10.如权利要求1所述的伺服计算机机组，其中该第二电池备用模块包含复数个第二电池备用单元，该些第二电池备用单元分别设置于该些变压器与该些内部电路之间。
全文摘要
本发明公开了一种伺服计算机机组，其包含电源机箱、至少一系统机箱、第一电池备用模块以及第二电池备用模块。电源机箱提供高压直流电。系统机箱包含复数个系统单元，系统机箱将高压直流电分流至每一系统单元，系统单元包含变压器以及内部电路，变压器用以将高压直流电转换为低压直流电，且低压直流电用以驱动内部电路。第一电池备用模块耦接于该电源机箱与该些系统单元之间，用以提供备援高压直流电。第二电池备用模块设置于该些系统单元中并耦接于该些变压器与该些内部电路之间，用以提供备援低压直流电。
文档编号G06F1/26GK102478947SQ20101057563
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者彭杏豪 申请人:英业达股份有限公司