电源分配单元及服务器系统的制作方法

1.本公开涉及配电技术领域，尤其涉及服务器配电技术，具体涉及一种电源分配单元及服务器系统。


背景技术：

2.随着技术的不断进步，服务器得到广泛应用。现有的服务器一般需要通过电源分配单元(power distribution unit，pdu)与电源连接。电源分配单元是为机柜式安装的电气设备提供电力分配的产品。现有的电源分配单元由于工作在温度较高的环境容易出现老化，影响服务器等电气设备的供电可靠性。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种电源分配单元及服务器系统。
4.根据本公开的一方面，提供了一种电源分配单元，该电源分配单元包括：
5.输入端，所述输入端用于将所述电源分配单元与电源连接；
6.计算单元，所述计算单元与所述输入端连接，所述计算单元用于在所述输入端接入所述电源时，生成控制指令；
7.至少两个开关模块，所述开关模块与所述计算单元以及所述电源连接，所述开关模块用于响应于所述控制指令导通，且在所述开关模块导通后，所述电源与负载保持导通状态。
8.根据本公开的另一方面，提供了一种服务器系统，该服务器系统包括：
9.至少两个服务器，电源以及第一方面任意项提出的电源分配单元；
10.所述服务器通过所述电源分配单元与所述电源连接，所述电源分配单元用于为所述服务器提供稳定的电压信号。
11.根据本公开的技术提供了一种能够提高电源分配单元对电气设备等负载的供电可靠性的新思路。
12.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
13.附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
14.图1是根据本公开实施例提供的一种电源分配单元的结构示意图；
15.图2是根据本公开实施例提供的另一种电源分配单元的结构示意图；
16.图3是根据本公开实施例提供的又一种电源分配单元的结构示意图；
17.图4是根据本公开实施例提供的又一种电源分配单元的结构示意图；
18.图5是根据本公开实施例提供的一种服务器系统的结构示意图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
20.图1是根据本公开实施例提供的一种电源分配单元的结构示意图。考虑到服务器等负载的高温工作环境，电源分配单元10需要在高温工作环境中保证服务器等负载的供电可靠性，而现有的电源分配单元10在高温工作环境中容易发生老化，存在无法为服务器提供可靠的供电的问题。本公开实施例提供了一种电源分配单元10，该电源分配单元10能够实现电源100向服务器等负载的持续供电，提高了电源分配单元10向服务器等负载进行供电的可靠性。需要说明的是，负载可以为集群服务器，可以设置多个电源分配单元10，每个电源分配单元10可以包括多个开关模块3，根据需要可以设置与集群服务器的每一个服务器连接的电源分配单元10具有本实施例所提供的电源分配单元10的结构和功能。
21.参见图1，本公开实施例提供的电源分配单元10具体包括：输入端1，输入端1用于将电源分配单元10与电源100连接；计算单元2，计算单元2与输入端1连接，计算单元2用于在输入端1接入电源100时，生成控制指令；至少两个开关模块3，开关模块3与计算单元2以及电源100连接，开关模块3用于响应于控制指令导通，且在开关模块3导通后，电源100与负载保持导通状态。
22.具体的，输入端1用于将电源分配单元10与电源100连接，输入端1可以包括电源100输入线缆。电源100可以为市政供电电源100或发电机供电电源100等上游供电电源100。
23.计算单元2可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元2的一些示例包括但不限于单片机(mcu)、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。
24.进一步的，通过设置计算单元2用于在输入端1接入电源100时，生成控制指令。本公开实施例提供的计算单元2可以与开关模块3之间进行通讯。控制指令用于控制开关模块3的导通或关断。
25.至少两个开关模块3，开关模块3的数量可以根据负载的需要设置。开关模块3可以为具有保持功能的开关部件，例如磁保持继电器、接触器等。同一个电源分配单元10上的开关模块3的导通状态受控于计算模块的控制信号。开关模块3的控制端与计算单元2连接，开关模块3的第一端与电源100连接，开关模块3的第二端与负载连接，开关模块3用于响应于控制指令导通，且在开关模块3导通后，电源100与负载保持导通状态。开关模块3在导通后具有保持导通状态的功能，这样设置可以避免由于开关模块3老化引起的不必要的断电，较好的保证电源分配单元10为负载提供可靠的供电。
26.进一步的，当电源分配单元10包括多个开关模块3均需要进行上电时，控制信号可以控制多个开关模块3进行同时上电，或者，控制信号可以控制多个开关模块3分时上电，在此不作任何限定。
27.本技术实施例的技术方案，通过引入与输入端1连接的计算单元2和开关模块3，能够在输入端1接入电源100时，生成控制指令，将开关模块3根据控制指令导通，且在开关模
块3导通后，电源100与负载保持导通状态，提高了电源分配单元10对负载的供电可靠性。这样设置解决了现有技术电源分配单元由于工作在温度较高的环境容易出现老化，影响服务器等负载的供电可靠性的问题，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
28.图2是根据本公开实施例提供的另一种电源分配单元的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图2，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元10还包括电源驱动模块4，电源驱动模块4的第一端与电源100连接，电源驱动模块4的第二端与开关模块3连接，电源驱动模块4的第三端与计算单元2连接，电源驱动模块4用于将电源100的电压转换为第一电压，第一电压用于为开关模块3和计算单元2供电；其中，第一电压的幅值小于电源100的电压的幅值。
29.具体的，电源驱动模块4可以为ac-dc模块，电源驱动模块4的第一端与电源100连接，电源驱动模块4可以根据需要将电源100的电压降压为计算单元2和开关模块3需要的电压，或者将交流电源100转换为直流电压。电源驱动模块4的第二端与开关模块3连接，开关模块3可以包括驱动单元31等控制电路，电源驱动模块4的第二端用于输出开关模块3的驱动单元31等控制电路所需要的供电电压。电源驱动模块4的第三端与计算单元2连接，电源驱动模块4用于将电源100的电压转换为计算单元2所需的电压，并通过电源驱动模块4的第三端输出至计算单元2，以向计算单元2供电。
30.本技术实施例的技术方案，通过引入连接于电源100和计算单元2之间以及连接于电源100和开关模块3之间的电源驱动模块4，提高了电源分配单元10适用的电压等级范围。在上述实施例的基础上，实现了适用于不同电压等级的计算单元2和开关模块3的供电需要，提高了电源分配单元10的工作稳定性和环境适应性，解决了现有技术电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性低的问题，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
31.图3是根据本公开实施例提供的又一种电源分配单元的结构示意图。在上述实施例的基础上，参见图3，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元10的开关模块3包括：驱动单元31和开关单元32；驱动单元31分别与计算单元2和开关单元32连接，开关单元32连接于电源100和负载之间；驱动单元31用于根据控制指令，生成驱动信号；开关单元32用于根据驱动信号导通，且在开关单元32导通后，开关单元32保持导通状态。
32.具体的，驱动单元31可以为由开关管等组成的驱动电路。驱动单元31的控制端与计算单元2连接，驱动单元31的输出端与开关单元32连接。开关单元32可以包括线圈和触点，开关单元32的线圈与驱动单元31的输出端连接，开关单元32的触点根据驱动单元31输出的驱动信号导通或关断。开关单元32的触点导通时，电源100通过输入端1向负载供电，且开关单元32的触点可以保持导通状态，即使开关单元32的线圈故障，开关单元32也可以保持将电源100与负载之间导通，进一步提高了电源分配单元10的供电可靠性。
33.本技术实施例的技术方案，通过引入与计算单元2连接的驱动单元31以及分别与驱动单元31、电源100和负载连接的开关单元32，提高了电源分配单元10的供电可靠性。在上述实施例的基础上，实现了响应于计算单元2的控制指令生成驱动信号，并根据驱动信号
控制开关单元32导通，且在开关单元32导通后，开关单元32保持导通状态，解决了现有技术电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性低的问题，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
34.在上述实施例的基础上，继续参见图3，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元10的开关单元32包括：磁保持继电器，磁保持继电器的线圈用于根据接收到的驱动信号上电，磁保持继电器的常开触点用于在线圈上电时吸合，常开触点用于通过磁保持继电器的永磁体保持吸合状态。
35.具体的，磁保持继电器具有功耗低、工作稳定、温升低以及使用寿命长等特点。由于磁保持继电器的工作状态不需要依靠线圈的电源100保持，磁保持继电器的触点通过永磁体保持。在驱动单元31的电源100失效后，仍旧能保持开关单元32导通，从而保证与磁保持继电器的触点连接的服务器等负载不会因为驱动电源100失效而掉电。
36.本技术实施例的技术方案，通过引入磁保持继电器，通过磁保持继电器的线圈根据接收到的驱动信号上电，并通过磁保持继电器的常开触点在线圈上电时吸合，常开触点通过磁保持继电器的永磁体保持吸合状态，使得在驱动单元31的电源100失效后，仍旧能保持磁保持继电器的常开触点导通，从而保证与磁保持继电器的常开触点连接的服务器等负载不会因为驱动电源100失效而掉电，提高了电源分配单元10供电可靠性。在上述实施例的基础上，实现了较低功耗和较高供电可靠性的电压分配单元，解决电源分配单元10工作在温度较高的环境容易出现老化，影响服务器等负载的供电可靠性的问题，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
37.在上述实施例的基础上，继续参见图3，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的开关模块3包括n个磁保持继电器，n为大于或等于2的正整数；计算单元2用于生成第一控制指令，第一控制指令用于控制第一磁保持继电器导通；计算单元2还用于延时第n-1预设时间段，生成第n控制指令，第n控制指令用于控制第n磁保持继电器导通。
38.具体的，每个电源分配单元10可以包括n个磁保持继电器，例如可以包括第一磁保持继电器至第n磁保持继电器。计算单元2用于生成第一控制指令，延时第一预设时间段，生成第二控制指令，以此类推，延时第n-1预设时间段，生成第n控制指令。其中，第一控制指令用于控制第一磁保持继电器导通，第二控制指令用于控制第二磁保持继电器导通，以此类推，第n控制指令用于控制第n磁保持继电器导通。
39.当电源分配单元10首次上电时，电源驱动模块4工作，计算单元2上电。在计算单元2上电后，可以根据需要延时预设时间后，生成第一控制指令。第一控制指令作用于第一驱动单元，第一驱动单元可以响应于第一控制指令，生成第一驱动信号。第一磁保持继电器根据第一驱动信号上电，第一磁保持继电器的常开触点闭合，并保持闭合状态，使得与第一磁保持继电器连接的负载上电。
40.计算单元2延时第一预设时间段，生成第二控制指令。第二控制指令作用于第二驱动单元，第二驱动单元可以响应于第二控制指令，生成第二驱动信号。第二磁保持继电器根据第二驱动信号上电，第二磁保持继电器的常开触点闭合，并保持闭合状态，使得与第二磁保持继电器连接的负载上电。
41.以此类推，计算单元2延时第n-1预设时间段，生成第n控制指令。第n控制指令作用于第n驱动单元，第n驱动单元可以响应于第n控制指令，生成第n驱动信号。第n磁保持继电器根据第n驱动信号上电，第n磁保持继电器的常开触点闭合，并保持闭合状态，使得与第n磁保持继电器连接的负载上电。
42.本技术实施例的技术方案，通过引入开关模块包括n个磁保持继电器，计算单元2用于生成第一控制指令，延时第一预设时间段，生成第二控制指令，以此类推，延时第n-1预设时间段，生成第n控制指令。本技术实施例的技术方案实现了连接在同一个电源分配单元10上的多个负载的供电可靠性。在上述实施例的基础上，实现了连接在同一个电源分配单元10上的负载的分时上电。这样设置降低了电源分配单元10所在的电路中的涌流，降低了对电源100侧的微型断路器的冲击，较好的避免了微型断路器的误动作，进一步提高了电源分配单元10对服务器等负载的供电可靠性，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
43.图4是根据本公开实施例提供的又一种电源分配单元的结构示意图。在上述实施例的基础上，结合图3和图4，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元10还包括：多个插槽5，插槽5连接于开关单元32与负载之间，插槽5用于连接负载。
44.具体的，开关单元32的常闭触点的一端与电源100连接，另一端通过插槽5与负载连接。插槽5可以接入电气设备等负载的电源100接口。插槽5一般设置为母头，电气设备等负载的电源100接口一般设置为公头。插槽5的形状可以根据需要设置，只要能与电气设备等负载的电源100接口电连接即可，在此不作任何限定。
45.本技术实施例的技术方案，通过引入用于连接负载的插槽5，提高了电源分配单元10与负载的便捷连接。在上述实施例的基础上，实现了负载与电源分配单元10之间可直接插拔，提高了电源分配单元10的适配度，为避免电源分配单元10的安装接线复杂的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10的广泛应用提供了一种新的思路。
46.在上述实施例的基础上，继续参见图3和图4，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元，还包括：多个导电连接片7，导电连接片7连接于开关单元32与插槽5之间；导电连接片7与开关单元32一一对应设置；每个导电连接片7与至少一个插槽5连接。
47.具体的，导电连接片7可以包括金属导电片，例如铜导体、铝导体、银导体、或合金导体等。当导电连接片7上设置有一个插槽5时，这样设置可以使得每一个开关单元32通过一个插槽5与单个负载连接。
48.当导电连接片7上设置有多个插槽5时，由于每个插槽5可以连接一个负载，这样设置使得每个导电连接片7上可以连接多个负载，使得每一个开关单元32可以同时向多个负载进行配电，进一步提高了电源分配单元10的带载能力。
49.本技术实施例的技术方案，通过引入连接于开关单元32与插槽5之间的导电连接片7，导电连接片7与开关单元32一一对应设置，每个导电连接片7与至少一个插槽5连接，提高了电源分配单元10的带载能力，每一个开关单元32均控制至少一个负载导通。在上述实施例的基础上，实现了一个电源分配单元10所连接的负载的数量可以尽可能多，又能保证对电源分配单元10所述连接的负载通过磁保持继电器保持导通状态，进一步提高了电源分
配单元10的供电可靠性，解决集群服务器等负载对电源分配单元10的插槽5数量需求较大的问题。
50.在上述实施例的基础上，继续参见图4，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的电源分配单元10还包括：外壳，外壳包括壳体以及由壳体围成的腔体；插槽5设置于壳体上，计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4设置于腔体内。
51.具体的，壳体的材料为绝缘材料。外壳的形状可以根据需要设置，多个插槽5可以设置于外壳的表面，多个可以位于外壳的相同表面或不同侧面，在此不作任何限定。电源分配单元10的外壳可以围成腔体，腔体内设置有计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4等。外壳用于固定和保护设置于腔体内的计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4。
52.本技术实施例的技术方案，通过引入外壳，外壳可以围成腔体，计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4设置于腔体内，提高了电源分配单元10的各模块之间的连接稳定性，避免电源分配单元10的各模块与负载之间的短路风险。在上述实施例的基础上，进一步提高了电源分配单元10的供电可靠性。
53.在上述实施例的基础上，继续参见图4，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的壳体包括多个过孔，计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4可插拔分别设置于对应的过孔内。
54.具体的，计算单元2可以设置为热插拔结构，计算单元2可以通过插接件插接在壳体的对应的过孔内。开关模块3可以设置为热插拔结构，开关模块3可以通过插接件插接在壳体的对应的过孔内。电源驱动模块4设置为独立的模块，通过插接件，例如插针结构与电源100连接，电源驱动模块4插接在壳体的对应的过孔内。这样设置可以达到既能可靠安装计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4，又能在计算单元2、开关模块3和/或电源驱动模块4因为老化等原因失效时，可以通过备用模块通过热插拔直接进行更换，便于安装和维护电源分配单元10的效果。
55.进一步的，开关模块3包括驱动单元31和开关单元32、当开关单元32包括磁保持继电器时，可以设置驱动单元31和磁保持继电器均采用热插拔结构。这样设置，在驱动单元31和/或磁保持继电器损坏时，可以直接热插拔进行更换。当仅驱动单元31发生故障时，在驱动单元31更换的过程中，不影响磁保持继电器的持续导通状态，从而进一步提高电源分配单元10的供电可靠性，又能便于检修，降低维修成本。当磁保持继电器损坏时，可以通过热插拔对磁保持继电器进行更换，仅需要对与发生故障的磁保持继电器连接的负载进行掉电，发生故障的磁保持继电器所在的电源分配单元10上的其他磁保持继电器保持导通状态，从而进一步提高电源分配单元10的供电可靠性。
56.进一步的，电源分配单元10还可以包括指示模块，指示模块与电源驱动模块4连接，指示模块用于指示电源驱动模块4的健康状态或工作状态。指示模块可以包括指示灯或蜂鸣器等声光报警器件。这样设置便于在电源驱动模块4发生故障时，及时报警。
57.本技术实施例的技术方案，通过引入壳体包括多个过孔，计算单元2、开关模块3以及电源驱动模块4可插拔分别设置于对应的过孔内，降低了电源分配单元10的检修维护成本。在上述实施例的基础上，实现了电源分配单元10的带电维护，进一步提高了电源分配单元10的供电可靠性，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对负载的供电可靠性提供了一种新思路。
58.在上述实施例的基础上，继续参见图4，作为本公开实施例的一种可选方式，本实施例中的计算单元2还用于：在电源100断电时，延时预设时间段，生成控制指令；其中，控制指令用于触发磁保持继电器的常开触点断开。
59.具体的，在电源100较长时间断电时，计算单元2延时预设时间段，生成控制指令，控制指令用于触发磁保持继电器的常开触点断开，使得电源100与负载之间断开连接。这样设置可以在电源100断开后控制磁保持继电器断开，不会引起磁保持继电器的触点发生拉弧，较好的延长了磁保持继电器的使用寿命。当电源100恢复供电后，电源分配单元10的计算单元2根据首次上电的配置策略，控制电源分配单元10上的各磁保持继电器延迟预设时间段，分批次启动上电，避免电源分配单元10所在的电路中的涌流，降低了对电源100侧的微型断路器的冲击。
60.进一步的，当电源100出现闪断时，电源驱动模块4会出现输出不稳定的问题。但磁保持继电器不需要依赖电源驱动模块4的供能，而保持吸合状态，待电源100稳定时能够立即为负载提供电能。
61.本技术实施例的技术方案，通过引入在电源100断电时，延时预设时间段，生成控制指令，以触发磁保持继电器的常开触点断开，提高了电源分配单元10对服务器等负载的供电可靠性。在上述实施例的基础上，较好的避免了微型断路器的误动作，进一步提高了电源分配单元10对服务器等负载的供电可靠性，为避免电源分配单元10的供电可靠性较低的问题奠定了基础，为提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性提供了一种新思路。
62.图5是根据本公开实施例提供的一种服务器系统的结构示意图。参见图5，本公开实施例提供的服务器系统600，具体包括：至少两个服务器200，电源100以及上述任意实施例提出的电源分配单元10；服务器200通过电源分配单元10与电源100连接，电源分配单元10用于为服务器200提供稳定的电压信号。
63.本技术实施例的技术方案，通过引入包括与电源100和服务器200连接的电源分配单元10以及电源100和服务器200，电源分配单元10用于为服务器200提供稳定的电压信号。这样设置使得服务器系统600具备可靠的电源分配单元10，进而具备可靠的配电系统，解决了现有技术服务器200供电可靠性较低，而影响数据中心服务器200持续工作的问题，为避免服务器系统600的供电稳定性低问题奠定了基础，为能够实现通过提高电源分配单元10对电气设备等负载的供电可靠性，以提高服务器系统600的供电可靠性提供了一种的新思路。
64.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开提供的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
65.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。