Устройство питания сервера

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в качестве источника вторичного электропитания, в частности, в качестве источника питания с цифровым управлением для энергоснабжения серверов, систем хранения данных, телекоммуникационного оборудования и рабочих станций с возможностью «горячей замены» (Hot Swap), функцией дублирования, мониторингом параметров и управлением по шине PMBUS(I2C).
Обычно источники питания устанавливаются попарно в серверную либо телекоммуникационную стойку по схеме с резервированием (параллельная работа 2-х блоков с нагрузкой в 50% от номинала) и являются составной частью электрической схемы сервера.
Известно устройство [RU 180774, U1, H02J 7/34, 22.06.2018], содержащее размещенные в корпусе источник бесперебойного питания, аккумуляторную батарею, причем, выход источника бесперебойного питания соединен с батареей через устройство отключения тока зарядки батареи при отрицательных температурах, которое управляется контроллером управления, к входу которого подключены датчики температуры батареи и контроллера управления, второй выход источника бесперебойного питания подсоединен к входу источника вторичного питания, к выходу которого подсоединена нагрузка постоянного тока, третий выход источника бесперебойного питания подключен к нагрузке переменного тока, при этом в качестве аккумуляторной батареи использован литий-железо-фосфатный аккумулятор, корпус выполнен пыле- и влагозащищенным ударопрочным, при этом, в корпусе выполнены вентиляционные отверстия, герметично закрываемые крышками,
снабженными устройством автоматического открывания/закрывания, а контроллер управления содержит внешние интерфейсы для подключения к компьютеру по беспроводным и/или проводным каналам связи, при этом в качестве беспроводной линий связи может быть использовано устройство Bluetooth, а в качестве проводной линий связи - устройство USB.
Недостатком устройства является относительно низкая универсальность, обусловленная невозможностью реализации широкого спектра режимов энергообеспечения.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [RU 209985, U1, G12B 15/00, 24.03.2022], включающее корпус с материнской платой, блоком питания и разводкой проводов к видеокартам, а также движители воздуха, при этом, корпус выполнен прямоугольным для сбора горячего воздуха от нагревающихся элементов изделий микроэлектроники с разделением потоков холодного и горячего коридора посредством внутреннего пространства камеры корпуса и движителей воздуха в виде корпусных вентиляторов, причем видеокарты располагаются горизонтально, из пространства корпуса забирается горячий воздух, при этом в корпусе дополнительно размещено устройство регулирования потока воздуха на корпусных вентиляторах, в зависимости от температуры окружающей среды.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая универсальность, что ограничивает его применение в различных режимах энергообеспечения серверов, систем хранения данных, телекоммуникационного оборудования и т.п.
Задача, которая решается в полезной модели, заключается в разработке устройства питания в виде полностью цифровой платформы с программным управлением и возможностью реализации широкого спектра режимов энергообеспечения.
Требуемый технический результат заключается в повышении универсальности устройства путем обеспечения программного управления с возможностью реализации широкого спектра режимов энергообеспечения и расширения на этой основе арсенала технических средств, которые могут быть использованы в качестве устройств питания серверов.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, размещенное на едином основании, содержащем входные и выходные разъемы, силовую плату и платы синхронного выпрямителя, согласно полезной модели, введены плата управления и платы драйверов, соединенные с платой управления и платами синхронного выпрямителя, при этом, плата управления содержит программируемую логическую интегральную схему, управляющую драйверами платы драйверов, а силовая плата содержит датчики контроля тока и температуры для обеспечения защиты от короткого замыкания, перегрузки и от превышения температуры.
На чертеже представлена монтажная схема устройства питания сервера.
Устройство питания сервера содержит размещенное на едином основании 1, содержащем входные 2 и выходные 3 разъемы, силовую плату 4 со средствами активного охлаждения и платы 5 синхронного выпрямителя.
Кроме того, устройство содержит плату 6 управления и платы 7 драйверов, соединенные с платой 6 управления, платами 5 синхронного выпрямителя и средствами активного охлаждения силовой платы.
Устройство питания сервера работает следующим образом.
Источники питания, используемые в серверных и телекоммуникационных стойках, преобразуют линейное питание переменного тока в изолированный выход постоянного напряжения, подходящий для нагрузок, которые они питают.
Источники питания в корпусе типоразмера Ш в количестве 2 шт. устанавливаются в серверную стойку с помощью 25-контактной выходной контактной платы типа «Goldfinger» и подключаются к сети питания ~230 В через стандартный разъем типа IEC320. После поступления внешнего напряжения происходит фильтрация и его повышение до 400 В на плате драйверов, стадия ККМ (корректор коэффициента мощности). На этом же этапе с помощью датчиков, расположенных на основной силовой плате, реализованы защиты от КЗ и перегрузки, измерение и контроль тока (защита от превышения тока), измерение и контроль температуры (защита от превышения температуры), и «мягкий старт». Затем, после буферных конденсаторов на стадии изолированного LLC преобразователя (платы драйверов) с помощью 3-фазного трансформатора происходит понижение напряжения до необходимых 12 В/48 В. Обе стадии, платы драйверов ККМ и LLC, с помощью специализированного программного обеспечения (прошивки) управляются программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС), расположенной на плате управления. ПЛИС отвечает также за обмен информацией с сервером по шине I2C (протокол PMBUS), контроль всех механизмов защит и управлением работы системы охлаждения (вентилятора). После этого на платах синхронного выпрямителя происходит выпрямление выходного напряжения 12 В, измерение и контроль выходного тока, напряжения и температуры. Далее выходное постоянное напряжение 12 В/48 В передается на выходную контактную плату «Goldfinger», туда же выведены контактные площадки шины I2C для взаимодействия источника питания с сервером с помощью ПЛИС.
Таким образом, в предложенном устройстве обеспечивается программное управление, позволяющее в различных конфигурациях решать широкий спектр задач по бесперебойному электропитанию серверных и телекоммуникационных стоек, а также по мониторингу и управлению их электропитанием. Гибкий форм-фактор CRPS позволяет устанавливать источник в любые серверные стойки и обеспечивает электропитание с выходным постоянным напряжением 12 В или 48 В различного серверного и телекоммуникационного оборудования с возможностью резервирования, горячей замены, а также мониторингом параметров, регистрацией и записью (логированием) аварийных ситуаций.
Предложенное устройство имеет следующие преимущества относительно известных:
- полностью цифровая платформа с программным управлением, высокий КПД, реализация всех механизмов защит;
- размещается в стандартном корпусе типоразмера 1U;
- имеет модульную масштабируемую конструкцию на основе унифицированной платформы;
- имеет самый высокий класс энергоэффективности по стандарту 80Plus, обеспечивает снижение общей мощности и тепловыделения оборудования;
- в устройстве реализованы все современные все механизмы защиты: ОСР (от превышения тока), ОРР (от перегрузки), OTP (от повышения температуры), OVP (от повышения напряжения в сети), UVP (от понижения напряжения в сети), SCP (от короткого замыкания).