專利名稱：分布式上電的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下公開涉及用于數(shù)據(jù)中心的配電架構(gòu)，例如用于向可擴(kuò)縮的和/ 或模塊化的數(shù)據(jù)處理設(shè)備高效地輸送不間斷電力的技術(shù)和相關(guān)聯(lián)的裝置。
背景技術(shù)：
為了個(gè)人和公司用途，對于各種應(yīng)用已經(jīng)廣泛地采用計(jì)算機(jī)。一 些計(jì)算機(jī)作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理設(shè)備運(yùn)行，可能帶有諸如打印機(jī)和顯示 設(shè)備的外圍設(shè)備。雖然可用于許多目的，但是如果將多個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng) 在一起來共享信息和資源，可以實(shí)現(xiàn)額外的特征和益處。
可以通過將兩個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備與信息通道連接來形成計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)。 一種類型的網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)(LAN)。典型的家用LAN例如可以將 兩個(gè)計(jì)算機(jī)連接到打印機(jī)。典型的公司LAN例如可以允許許多用戶共 享資源和大量的信息，包括數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件。
第二種類型的網(wǎng)絡(luò)是廣域網(wǎng)(WAN) 。 WAN的一個(gè)示例是因特 網(wǎng)。諸如因特網(wǎng)的WAN允許許多計(jì)算機(jī)設(shè)備通信消息和共享信息。當(dāng) 多個(gè)LAN可與一個(gè)或多個(gè)WAN互操作時(shí)，大大擴(kuò)大了計(jì)算設(shè)備通信 和共享信息的機(jī)會(huì)。從連接到網(wǎng)絡(luò)的個(gè)體計(jì)算設(shè)備的角度來說，用戶可以利用web瀏 覽器應(yīng)用生成的用戶界面指引在網(wǎng)絡(luò)上的信息的通信。Web瀏覽器通 常被配置為使得用戶能夠訪問在因特網(wǎng)或萬維網(wǎng)上的網(wǎng)站。Web瀏覽 器允許用戶在網(wǎng)絡(luò)上以信息的分組來容易地發(fā)送和接收消息。這樣的 信息的分組可以包括搜索引擎網(wǎng)站的地址，諸如www.dogpile.com。
在諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上共享信息的普及和簡易已經(jīng)導(dǎo)致對支持高 網(wǎng)絡(luò)通信流量的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力的需要。 一個(gè)應(yīng)對這種需要的機(jī) 制可以被稱為數(shù)據(jù)中心。在因特網(wǎng)的環(huán)境中，數(shù)據(jù)中心可以提供改善 性能或增強(qiáng)因特網(wǎng)的用途的處理、存儲(chǔ)以及支持功能。數(shù)據(jù)中心也可 以被部署在其它環(huán)境中。例如，金融機(jī)構(gòu)可以使用一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)中 心來存儲(chǔ)金融賬戶和交易信息。
數(shù)據(jù)中心可以提供數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力。在運(yùn)行中，數(shù)據(jù)中心可 以連接到網(wǎng)絡(luò)，并且可以接收和響應(yīng)來自網(wǎng)絡(luò)的檢索、處理和/或存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)的各種請求。除了廣泛的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力之外，數(shù)據(jù)中 心通常支持高速數(shù)據(jù)傳遞和路由能力。為了滿足未來的網(wǎng)絡(luò)需求，數(shù) 據(jù)中心能力可以持續(xù)擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
本說明書涉及對電源上電(powering up power supplies)。
在第一通用方面，描述了一種對系統(tǒng)供電的方法。該方法包括接 收指示向多個(gè)計(jì)算設(shè)備供應(yīng)操作電力的主電源的可獲得性的信號(hào)，以 及響應(yīng)于所接收的信號(hào)，在延遲時(shí)間之后，將所述多個(gè)計(jì)算設(shè)備中的 每一個(gè)從副電源變換(transition)到從主電源接收電力，所述延遲時(shí)間 是對于每個(gè)計(jì)算設(shè)備基本上唯一的種子值的函數(shù)。
在第二通用方面，描述了一種用于從副電源變換到主電源的方法。 該方法包括利用副電源對多個(gè)系統(tǒng)供電，其中每個(gè)系統(tǒng)包括對該系
7統(tǒng)供電的至少一個(gè)副電源；檢測主電源；以及從由所述至少一個(gè)副電 源供電變換到由所述主電源供電。該變換被錯(cuò)開(stagger)，使得所述 多個(gè)系統(tǒng)的一部分在不同的時(shí)間變換。
在另一個(gè)普通方面，描述了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括接口，用于
接收指示向計(jì)算設(shè)備供應(yīng)操作電力的主電源的可獲得性的信號(hào)；數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)庫，用于存儲(chǔ)延遲時(shí)間，所述延遲時(shí)間是對于每個(gè)計(jì)算設(shè)備基本 上唯一的種子值的函數(shù)；以及裝置，用于在所存儲(chǔ)的延遲時(shí)間之后， 將該計(jì)算設(shè)備從副電源接收電力變換到從主電源接收電力。響應(yīng)于所 接收的信號(hào)而啟動(dòng)了該變換。
在附圖和以下的描述中闡明了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從描述 和附圖中以及從權(quán)利要求中，其它特征和優(yōu)點(diǎn)也顯而易見。


圖1是圖示了用于數(shù)據(jù)中心的示例配電架構(gòu)的示意圖，在其中多 個(gè)模塊化的安裝在機(jī)架上的托板的每一個(gè)包括與計(jì)算機(jī)主板集成的不 間斷電源(UPS)。
圖2-4是圖示了用于輸送電力來操作具有處理器的DC負(fù)荷的示例
配電架構(gòu)的框圖。
圖5A-5D是示出了在示例配電架構(gòu)中的電池電路的細(xì)節(jié)的示意圖。
圖6-7是圖示了可以在配電架構(gòu)的實(shí)施例中執(zhí)行的示例方法的流 程圖。
在各個(gè)附圖中的相同的參考標(biāo)記指示相同的要素。
具體實(shí)施例方式
圖1是圖示了用于數(shù)據(jù)中心105的示例配電架構(gòu)100的示意圖， 在其中多個(gè)模塊化的安裝在機(jī)架上的基座(其也可以被稱為托板)110
8的每一個(gè)包括與計(jì)算機(jī)主板120集成的不間斷電源(UPS) 115。可以 通過配置UPS 115以執(zhí)行僅有的AC到DC整流來實(shí)現(xiàn)有效的電力輸 送，所述AC到DC整流發(fā)生在從電力設(shè)施線路網(wǎng)(electric utility grid) 接收的AC干線電力(AC mains power)與主板120所消耗的DC電力 之間。在該示例中，AC干線是指在數(shù)據(jù)中心105中的使用點(diǎn)處可獲得 的AC電源。當(dāng)在數(shù)據(jù)中心105中在UPS 115處接收時(shí)，AC干線電壓 是由電力設(shè)施生成、傳送和分發(fā)的基本為正弦曲線的AC信號(hào)(例如 50Hz， 60Hz) 。 AC干線輸入電壓被轉(zhuǎn)換為DC總線上的單個(gè)DC電壓， 所述DC總線向主板120輸送操作電力。在AC干線上產(chǎn)生故障的情況 下，電池電路跨DC總線而被電連接以向主板120供應(yīng)操作電壓。
在所描述的示例中，數(shù)據(jù)中心105包括含有多個(gè)托板110的多個(gè) 機(jī)架125A、 125B、 125C。可以通過三相AC電力線電壓向機(jī)架 125A-125C供電，所述三相AC電力線電壓從電力設(shè)施130被輸送到數(shù) 據(jù)中心105。輸送到每個(gè)機(jī)架125A-125C的AC電力線電壓可以例如源 自由電力設(shè)施操作并由蒸汽或燃?xì)鉁u輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。基本上 為正弦曲線的AC電壓信號(hào)可以被傳送到分發(fā)點(diǎn)，諸如在設(shè)施線路網(wǎng)中 的變電站(未示出)。可以從變電站向數(shù)據(jù)中心105分發(fā)電力線電壓 (例如480伏火線對火線)。在數(shù)據(jù)中心105，各個(gè)相電壓(例如208 伏火線對零線)被路由到各個(gè)機(jī)架125A-125C。根據(jù)需要可以使用合 適的AC到AC變壓器(未示出)來以指定的AC電壓輸送AC電力。 例如，降壓變壓器可以將AC電力從適合于傳輸?shù)母唠妷核阶儔旱交?本上能夠被直接應(yīng)用到UPS 115的水平。例如，在一些三相配置中， 這樣的變壓器可以根據(jù)需要在WYE和DELTA連接之間做出適當(dāng)?shù)淖?壓。
除非另外說明，對AC電壓的引用應(yīng)被理解為是指基本上為正弦 曲線的電壓，并且電壓幅度應(yīng)被理解為是指均方根(r.m.s)值。設(shè)施 130可以輸送適合于對基本上均衡的三相負(fù)荷進(jìn)行供電的基本上對稱 的三相電壓。在所描述的示例中，將一個(gè)相電壓和零線(neutral line)分發(fā)到每 個(gè)機(jī)架125。機(jī)架125和托板UO可以被配置以形成基本上均衡的負(fù)荷。 在其它實(shí)施例中，如果數(shù)據(jù)中心105包括額外(或更少的)機(jī)架125， 則可以使用類似的分發(fā)。作為示例，在機(jī)架125A中的示例性的托板 110 (以放大的細(xì)節(jié)示出)接收相A電壓和零線。機(jī)架125A中的每一 個(gè)托板110接收相同的AC輸入電壓信號(hào)，即相A到零線電壓。
類似地，機(jī)架125B中的每一個(gè)托板110接收相B到零線作為AC 輸入電壓信號(hào)，并且機(jī)架125C中的每一個(gè)托板110接收相C到零線作 為AC輸入電壓信號(hào)。在其它實(shí)施方式中，可以將不同的相電壓分發(fā)到 機(jī)架125A-125C的一個(gè)中的托板110，和/或到托板110的每一個(gè)的AC 輸入電壓信號(hào)可以是火線對火線電壓而非火線對零線電壓。在各種實(shí) 施例中，可以將任何實(shí)際數(shù)量的相(例如，1、 2、 3、 4、 5、 6... 12或 更多)分發(fā)以向各個(gè)托板iio提供操作電力。
在所描述的示例中，托板110的每一個(gè)被耦接到網(wǎng)絡(luò)連接140。 網(wǎng)絡(luò)連接140向網(wǎng)絡(luò)145提供信息通道，所述網(wǎng)絡(luò)145可以包括例如 局域網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)、廣域網(wǎng)(例如因特網(wǎng))或這樣的網(wǎng)絡(luò)的組合， 所述網(wǎng)絡(luò)可以是有線的、光纖的和/或無線的。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)150表示許 多可能的設(shè)備中的一個(gè)，所述可能的設(shè)備可以使用在主板120上的處 理器160和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器165與一個(gè)或多個(gè)托板直接或間接地通信 數(shù)據(jù)，以訪問、存儲(chǔ)、處理和/或檢索信息。在一些實(shí)施方式中，額外 的處理器(例如服務(wù)器)可以促進(jìn)這樣的通信。例如，示例性的遠(yuǎn)程 計(jì)算機(jī)設(shè)備150可以被包括在服務(wù)器、桌面計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、 和/或基于手持式處理器的設(shè)備中。 一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器可以對與該通信 相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)先處理或后處理、監(jiān)控、路由和/或平衡。
在各種實(shí)施例中，主板120可以包括一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或 任何其它實(shí)際數(shù)字的處理器160。在一些實(shí)施例中，主板120可以被數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備(例如，硬盤驅(qū)動(dòng)、閃存、RAM、或任何這些或其它類型 的存儲(chǔ)器的組合)的托板所替代。在這樣的實(shí)施例中，可以將數(shù)據(jù)存
儲(chǔ)設(shè)備、帶有電池185的UPS 115與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備集成并支撐在托板 110上。在其它實(shí)施例中，可以將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、帶有電池185的UPS 115與主板120集成。在各種實(shí)施例中，數(shù)字處理器可以包括可以是集 成的或分離的模擬和/或數(shù)字邏輯電路的任何組合，并且可以進(jìn)一步包 括可以執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令的可編程和/或已編程的設(shè)備。存儲(chǔ) 器165可以包括可以由處理器160讀取和/或?qū)懭氲囊资院?或非易失 性存儲(chǔ)器。主板120可以進(jìn)一步包括例如中央處理器單元(CPU)、存 儲(chǔ)器(例如緩存、非易失性、閃存)和/或盤片驅(qū)動(dòng)的一些或全部，以 及各種存儲(chǔ)器、芯片組和相關(guān)聯(lián)的支持電路。
在一些實(shí)施例中，主板120可以提供一個(gè)或多個(gè)DC到DC轉(zhuǎn)換器 以將DC總線電壓轉(zhuǎn)換為適合于操作在主板120中的電路的電壓。例如， 一個(gè)或多個(gè)DC到DC轉(zhuǎn)換器可以提供調(diào)節(jié)的輸出電壓，該輸出電壓可 以包括但是并不限于例如+3.3VDC電力信號(hào)、+5VDC電力信號(hào)、-5VDC 電力信號(hào)、+12VDC電力信號(hào)以及-12VDC電力信號(hào)。
在示例實(shí)施方式中，在主板120上的處理器160和存儲(chǔ)器165可 以形成被配置來處理網(wǎng)絡(luò)操作的處理系統(tǒng)的至少一部分。作為說明性 的示例，主板120可以幫助處理因特網(wǎng)請求。主板可以單獨(dú)處理信息， 或與在其它基于處理器的設(shè)備上運(yùn)行的其它并行處理相結(jié)合地處理信 息，諸如在數(shù)據(jù)中心105中的一個(gè)或多個(gè)其它托板110。
將AC輸入電壓信號(hào)輸送到托板IIO的每一個(gè)以由UPS 115處理。 在一些示例中，AC輸入電壓信號(hào)可以從AC干線接收。UPS 115包括 AC到DC轉(zhuǎn)換器170，其將AC輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)的DC電壓。 轉(zhuǎn)換器170將所調(diào)節(jié)的DC電壓輸出到DC總線175上。在一些實(shí)施例 中，AC到DC轉(zhuǎn)換器170可以將DC電壓調(diào)節(jié)到靜態(tài)的設(shè)定點(diǎn)。在一 些其它實(shí)施例中，設(shè)定點(diǎn)可以是動(dòng)態(tài)確定的。在一些靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的實(shí)施例中，設(shè)定點(diǎn)可以基于電池的特性。將參考圖3進(jìn)一步詳細(xì)地描 述這樣的設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)的示例。
當(dāng)AC輸入電壓信號(hào)在正常范圍之內(nèi)時(shí)，AC到DC轉(zhuǎn)換器170可 以維持對DC總線175的電壓調(diào)節(jié)?？梢砸愿鞣N方式來指定用于典型的 正弦曲線的AC信號(hào)的正常范圍。例如，對于可以是在大約40 Hz和 1000 Hz之間的線頻率，諸如約50 Hz、 60 Hz、 100 Hz、 200 Hz、 300 Hz、 400 Hz、 500 Hz、......直至大約1000 Hz或更大，可以在大約80伏和
500伏之間指定一個(gè)或多個(gè)閾值。作為說明性的示例，對于120伏標(biāo)稱 (r.m.s) AC輸入電壓信號(hào)，如果r.m.s電壓下降至100伏的第二閾值 以下達(dá)到預(yù)定量的時(shí)間，則可以識(shí)別故障。在其它實(shí)施方式中，可以 基于峰值電壓來識(shí)別故障，例如，如果AC峰值輸入電壓在任一半周期 中降至90伏的第一閾值以下，則能夠感知到故障。故障條件可以不受 限制地包括全面停電(blackout)、部分停電(brownout)、電壓衰降、 電涌、與開關(guān)設(shè)備操作相關(guān)的不穩(wěn)定、或與AC干線相關(guān)聯(lián)的其它的電 瞬變。在一些實(shí)施方式中，故障條件可以造成或潛在地造成DC負(fù)荷中 的處理單元的不當(dāng)操作，例如，如果AC到DC轉(zhuǎn)變器170無法維持對 DC總線175上的電壓的充分的調(diào)節(jié)，和/或無法供應(yīng)充足的電流以操作 由DC總線175所服務(wù)的DC負(fù)荷。
如果AC輸入電壓信號(hào)降至正常范圍之外，諸如在故障條件期間， 檢測電路(未示出)可以發(fā)送指示該條件的信號(hào)。響應(yīng)于檢測到該故 障條件，電池電路180可以被配置為將電池185跨DC總線175連接， 使得主板120能夠基本上沒有中斷而繼續(xù)操作。電池185可以繼續(xù)向 主板115上的電路提供操作電力直到電池185基本上放完電。電池電 路180可以包括能夠以各種操作模式跨DC總線175對電池的充電和/ 或放電進(jìn)行控制的電路。參考圖5A、 5B進(jìn)一步詳細(xì)地描述了示例電池 電路。
圖2-4是圖示了用于輸送電力來操作具有至少一個(gè)處理器的DC
12負(fù)荷的示例配電架構(gòu)的框圖。例如，在各種實(shí)施例中，主板120可以
構(gòu)成DC負(fù)荷。在這些示例中，AC到DC轉(zhuǎn)換器170提供發(fā)生在AC 設(shè)施電力網(wǎng)(例如，變電站變壓器、傳輸線、發(fā)電機(jī)等)和在任一個(gè) 托板110中的微處理器160之間的唯一的AC到DC整流。
圖2示出了在系統(tǒng)200中的示例配電架構(gòu)，其可以在例如具有大 功率需求的大型設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)200包括設(shè)施AC干線發(fā)電機(jī)205， 用于從諸如電力設(shè)施130的設(shè)施供應(yīng)AC干線電壓。示例系統(tǒng)200還包 括兩個(gè)備用AC發(fā)電機(jī)，包括柴油燃料驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)210和同處一地的 (例如渦輪)發(fā)電機(jī)215。來自發(fā)動(dòng)機(jī)205、 210、 215的電力可以由 AC開關(guān)設(shè)備220結(jié)合和/或選擇，并經(jīng)由AC總線225被輸送到托板 110。在來自發(fā)電機(jī)205的AC干線上發(fā)生故障的情況下，發(fā)電機(jī)210、 215可以向AC總線225提供備份AC輸入電壓信號(hào)。
在一些實(shí)施方式中，可以使用基本上異步的能量源來產(chǎn)生基本上 為正弦曲線的AC電壓信號(hào)。例如，可以使用飛輪能量存儲(chǔ)和恢復(fù)系統(tǒng)。 風(fēng)力或日照產(chǎn)生的能量，諸如由風(fēng)場或日照場分別提供的能量，可以 用作能量源以產(chǎn)生在電力設(shè)施線路網(wǎng)中基本上為正弦曲線的AC電壓。 在這樣的實(shí)施方式中，所產(chǎn)生的基本上為正弦曲線的信號(hào)通過設(shè)施線 路網(wǎng)傳輸?shù)紸C到DC轉(zhuǎn)換器170的輸入口而不介入AC到DC整流。
在與由電池185提供的電池備份的協(xié)作過程中，發(fā)電機(jī)205、210、 215可以在短的、中等長度的和/或更長的時(shí)間期間上提供基本上不間 斷的電力來操作在托板110上的DC負(fù)荷230。
對發(fā)電機(jī)210、 215的示例使用可以在以下情況下說明來自發(fā)電 機(jī)205的AC干線電壓的故障(例如，部分停電、全面停電)或不可獲 得性(例如，電路維護(hù))。響應(yīng)于檢測到AC輸入電壓信號(hào)上的故障， 將電池185連接以跨DC總線175基本輸送電池電壓。這樣，DC負(fù)荷 的短期間(例如，全負(fù)荷至少10、 20、 30、 40、 50、 60秒)的操作由從電池185供應(yīng)的電力維持。可以將柴油發(fā)電機(jī)210啟動(dòng)以向AC總線 225提供電力，優(yōu)選地在電池185完全放完電之前。對于范圍更大的 AC電力故障，可以將同處一地的發(fā)電機(jī)215接上線以提供更有成本效 益的操作，或者避免超過對于柴油燃料發(fā)電的政府規(guī)定的限制。
在一些實(shí)施方式中，發(fā)電機(jī)210、 215中的一個(gè)或兩個(gè)可以提供峰 值負(fù)荷卸負(fù)(shedding)能力。例如，可以在每天預(yù)期的需求高峰時(shí)段 期間使用同處一地的發(fā)電機(jī)215。在一些情況下，這可以允許從電力設(shè) 施130處協(xié)商取得優(yōu)惠的電力費(fèi)率。
圖3以進(jìn)一步的細(xì)節(jié)示出了示例示意圖。在各種實(shí)施例中，AC到 DC轉(zhuǎn)換器170可以將在DC總線上的單個(gè)輸出電壓調(diào)節(jié)到設(shè)定點(diǎn)。在 一些實(shí)施例中該設(shè)定點(diǎn)可以是靜止值，或者其可以在操作期間被動(dòng)態(tài) 地確定。例如，該設(shè)定點(diǎn)可以至少部分地基于電池的一個(gè)或多個(gè)電力 特征。
能夠關(guān)于其建立設(shè)定點(diǎn)的特征可以包括諸如以下的電池特征電 池化學(xué)、電池壽命、充電/放電歷史、標(biāo)稱最大充電、溫度、充電分布 型(profile)(例如，在恒定電流下的電壓充電率)、對電池內(nèi)部阻抗的 估計(jì)值、或者與電池的電力性能有關(guān)的其它參數(shù)。
除了內(nèi)部電池特性，設(shè)定點(diǎn)可以至少部分地基于電池電路180和 DC總線175的電路參數(shù)。在一些實(shí)施例中，AC到DC轉(zhuǎn)換器170將 對DC總線175上的電壓調(diào)節(jié)至的設(shè)定點(diǎn)可以是電池充電電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 的函數(shù)。如果電池充電電路提供電壓升壓電路(例如，升壓轉(zhuǎn)換器、 電荷泵、回程(flyback)),那么設(shè)定點(diǎn)電壓可以基本上位于或低于期 望的最大充電電壓。如果電池充電電路僅提供電壓降壓(例如，線性 調(diào)節(jié)器、降壓轉(zhuǎn)換器)能力，那么設(shè)定點(diǎn)能夠被設(shè)定到足夠高于最大 標(biāo)稱充電電壓的值，以在相關(guān)溫度上實(shí)現(xiàn)所需要的充電性能，其中考 慮了在電力損失和充電電流以及相應(yīng)的充電時(shí)間中的折衷(tradeoff)。根據(jù)這樣的折衷，設(shè)定點(diǎn)可以僅是與滿足充電時(shí)間的具體要求所需要 的一樣高。例如，設(shè)定點(diǎn)可以被設(shè)定為在標(biāo)稱期望電池電壓之上大約
0.050和大約1伏之間。
在某些實(shí)施例中，電池(或電池串)具有比供應(yīng)到DC負(fù)荷(諸 如主板120)的電壓更高的輸出電壓。能夠使用降壓轉(zhuǎn)換器來將從電池 輸出的電壓降低至供應(yīng)DC負(fù)荷所需要的電壓。例如，充電/放電控制 305 (在圖5C中示出)能夠包括用來降低電池電壓的降壓轉(zhuǎn)換器。
在其它實(shí)施例中，電池能夠具有比向DC負(fù)荷提供的電壓更低的 輸出電壓。在此，充電/放電控制305能夠包括諸如升壓轉(zhuǎn)換器的步階 (step)轉(zhuǎn)換器，用來將來自電池的電壓增高，使得其向DC負(fù)荷供應(yīng) 足夠的電壓。
在各種實(shí)施例中，可以基于指定的溫度設(shè)置設(shè)定點(diǎn)電壓，諸如0、
10、 25、 30、 40、 50........ 80攝氏度。在說明性的示例中，設(shè)定點(diǎn)
可以基于由至少一個(gè)溫度傳感器(未示出)所測量的在電池185內(nèi)的 或電池185周圍的溫度而被動(dòng)態(tài)地調(diào)整。
在所描述的實(shí)施例中，UPS 115包括與電池185串聯(lián)連接的充電/ 放電控制電路305，并且進(jìn)一步包括與非易失性存儲(chǔ)器(NVM) 310操 作連接的控制器245。
串聯(lián)連接的電池185和電路305跨DC總線175連接。響應(yīng)于指 示AC輸入電壓信號(hào)上的故障的信號(hào)，電路305能夠跨DC總線175操 作地連接電池185以允許電池通過低阻抗通路向DC負(fù)荷230放電。當(dāng) 在AC總線225上的AC輸入電壓信號(hào)沒有發(fā)生故障時(shí)，電路305可以 選擇性地允許充電電流從DC總線175流出以對電池185充電。
在所描述的實(shí)施例中，NVM 310可以存儲(chǔ)用于調(diào)節(jié)AC到DC轉(zhuǎn)
15換器170的輸出的設(shè)定點(diǎn)信息。設(shè)定點(diǎn)信息可以在制造期間、首次使
用時(shí)被存儲(chǔ)，和/或在托板110的操作期間被動(dòng)態(tài)更新?？刂破?45和/ 或AC到DC轉(zhuǎn)換器170可以讀取和/或使用所存儲(chǔ)的設(shè)定點(diǎn)信息來確 定如何控制AC到DC轉(zhuǎn)換器170。除了設(shè)定點(diǎn)信息，與用于在AC輸 入和電池操作之間切換的閾值條件有關(guān)的信息可以被存儲(chǔ)在例如NVM 310中。
在其它實(shí)施方式中，AC到DC轉(zhuǎn)換器的輸出沒有被調(diào)節(jié)；然而， 能夠在AC到DC轉(zhuǎn)換器和負(fù)荷之間插入增壓或降壓轉(zhuǎn)換器，以向負(fù)荷 提供適當(dāng)?shù)碾妷?。此外，能夠?qū)C到DC轉(zhuǎn)換器與增壓或降壓轉(zhuǎn)換器 結(jié)合使用，以向負(fù)荷提供適當(dāng)?shù)碾妷骸?br> 例如在NVM 310和在DC負(fù)荷230上的一個(gè)或多個(gè)處理器160之 間，可以通過串行或并行接口 (其可以具有有線的和/或無線的(例如 紅外線)物理層)提供到存儲(chǔ)在NVM310中的信息的訪問?？梢允褂?處理器160來經(jīng)由到每個(gè)托板110的網(wǎng)絡(luò)連接140 (圖1)訪問和/或更 新在NVM310中的信息。
可以在DC負(fù)荷230上提供額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。在所描述的示 例中，DC負(fù)荷230包括與存儲(chǔ)器165和硬盤驅(qū)動(dòng)(HDD) 315可操作 連接的兩個(gè)處理器160。
圖4圖示了在機(jī)架125上的示例配電架構(gòu)400。在架構(gòu)400中， UPS 115通過DC總線175向處理單元405中的多個(gè)DC負(fù)荷230輸送 電力。每個(gè)DC負(fù)荷230跨DC總線175并聯(lián)連接。輸送至DC負(fù)荷230 的電力在設(shè)施干線205和DC負(fù)荷230之間僅進(jìn)行一次從AC到DC的 整流。在一個(gè)實(shí)施例中，處理單元405包括盤片陣列、互聯(lián)卡以及具 有電池的不間斷電源。
在各種實(shí)施方式中，每個(gè)DC負(fù)荷230可以具有類似電路或不同電路。DC負(fù)荷的各種負(fù)荷可以主要提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通
信或這些或其它功能的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，DC負(fù)荷230位于在機(jī) 架125中的多個(gè)托板上。在另一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)處理單元405位于 托板110中的一個(gè)上。在一些實(shí)施例中，UPS 115與處理單元IIO集成 在單個(gè)托板110上。在另外的實(shí)施例中，UPS 115可以位于機(jī)架125上 的別處。處理單元405可以指一個(gè)或多個(gè)托板、機(jī)架或包含一個(gè)或多 個(gè)DC負(fù)荷230的其它結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)可以包括至少一個(gè)隔室(bay)、 殼體、可移動(dòng)的或固定的建筑或整個(gè)設(shè)施，諸如數(shù)據(jù)中心105。
圖5A-5B是示出了在示例配電架構(gòu)中的電池電路的細(xì)節(jié)的示意圖。
圖5A示出用于參考圖3描述的充電/放電控制電路305的一部分 的示例示意圖500。示意圖500包括比較器電路505，用來當(dāng)在DC總 線175上的電壓降至閾值Voff以下時(shí)控制信號(hào)Vups。示意圖500還包 括比較器電路510，用來當(dāng)在DC總線175上的電壓降至閾值Batt—Low 以下時(shí)控制信號(hào)VBatt。參考圖6-7進(jìn)一步詳細(xì)地描述了信號(hào)Vups和 Vbatt。
在其它實(shí)施方式中，電路510用作為測量電壓的運(yùn)算放大器(叩 amp)，替代基于對兩個(gè)輸入信號(hào)的比較而產(chǎn)生輸出的比較器。所測量 的電壓接著能夠在由控制器執(zhí)行的軟件中被比較。
示意圖500進(jìn)一步包括過流保護(hù)元件515，在本示例中該過流保 護(hù)元件515包括保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲515的一個(gè)端子連接到電池的正端子， 而另一端子連接到DC總線175的正軌(postive rail)。替選地，保險(xiǎn) 絲515能夠被耦接到電池的負(fù)端子。在另一個(gè)示例中，額外的串聯(lián)和/ 或分離設(shè)備，以提供過電流、過電壓、倒流保護(hù)、EMI緩解和/或其它 功能。在所描述的實(shí)施例中， 一對端子(+電池，-電池)能夠連接到電 池。負(fù)的電池端子(-電池)連接到兩個(gè)并聯(lián)通路，通過開關(guān)的操作可
控制每個(gè)并聯(lián)通路。并聯(lián)通路中的一個(gè)通過電阻器520和開關(guān)525將 負(fù)電池端子連接到DC總線175的負(fù)軌。該通路允許在開關(guān)閉合時(shí)充電 電流流過。充電電流的幅度被電阻520的值和DC總線175上的電壓與 電池(未示出)之間的差異實(shí)質(zhì)上限制了。電池的內(nèi)部電阻通常比電 阻520的值低得多。在一些應(yīng)用中，可以將電阻520兩端的電壓降用 來測量和/或控制充電電流。
另一個(gè)并聯(lián)通路通過開關(guān)530將負(fù)電池端子連接到DC總線175 的負(fù)軌。當(dāng)開關(guān)530閉合時(shí)，電池跨DC總線175可操作連接。在該狀 態(tài)下，電池能夠向也被跨DC總線175連接的任何DC負(fù)荷(未示出) 放電和供應(yīng)操作電力。
開關(guān)525、 530可以有源地和/或無源地控制。圖5B所示出的示例 實(shí)施例說明了一個(gè)實(shí)施方式，并且不應(yīng)將其看作是限制性的。
在圖5B中，將電池185建模為具有例如可以表示內(nèi)部和/或接觸 電阻的串聯(lián)電阻540。用于對電池充電的理想的開關(guān)525 (圖5A)被 實(shí)現(xiàn)為不具有有源控制輸入的二極管。在該實(shí)施方式中，AC到DC轉(zhuǎn) 換器170 (未示出)可以將DC總線175調(diào)節(jié)到足以在感興趣的溫度上 正向偏壓二極管(開關(guān))525并且足以提供所期望的充電電流的電壓。 這樣，設(shè)定點(diǎn)可以是至少為最大充電電壓加上二極管壓降電壓。在一 些實(shí)施方式中，二極管是可選的。例如，如果假設(shè)供應(yīng)電壓將比電池 電壓高的話，能夠以開關(guān)來替代二極管。
在圖5B的所描述的示例中，至少部分地通過串聯(lián)電阻和諸如二極 管或其它半導(dǎo)體開關(guān)的單向電流機(jī)制來確定電池充電電流。在其它實(shí) 施例中，電池充電器可以包括串聯(lián)通行(series-pass)調(diào)節(jié)器(例如， 低壓差(LDO)線性調(diào)節(jié)器)或開關(guān)模式電力轉(zhuǎn)換器(例如，降壓式、升壓式、降壓-升壓式、Cepic式、Cuk式、回程式、電荷泵式或諧振式
等)中的單個(gè)或其組合?？梢酝ㄟ^電流鏡像技術(shù)或使用涉及例如電流感 知電阻或電感耦合測量的電流測量反饋技術(shù)來控制電池充電電流。
用于將電池放電的理想的開關(guān)530 (圖5A)被實(shí)現(xiàn)為背靠背 (back-to-back) MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)開關(guān)， 所述MOSFET開關(guān)被配置為在非導(dǎo)通狀態(tài)中在兩個(gè)方向上均阻止電 流。該開關(guān)530響應(yīng)于可以通過例如控制器245 (圖3)產(chǎn)生的控制信 號(hào)535而斷開和閉合。在各種實(shí)施例中，開關(guān)525、 530可以包括肖 特基二極管、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、或其它半導(dǎo)體或電機(jī)械開 關(guān)(例如繼電器)。在其它實(shí)施例中，使用諸如降壓轉(zhuǎn)換器的降壓調(diào) 節(jié)器來實(shí)現(xiàn)對電池的放電。
圖5C示出了用于電池充電/放電控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的示例示意圖550。 示意圖550包括獨(dú)立于用來對諸如主板120的負(fù)荷供電的電源的充電 電壓源。充電電壓能夠被用來對電池185充電(例如，替代用來對負(fù) 荷供電的電源或除了該電源之外)，該充電電壓能夠在電池操作期間 可選地被連接到電源的輸出。
圖5D示出了用于電池充電/放電控制的替選的示例示意圖580。 示意圖580和示意圖500之間的一個(gè)差別是在示意圖580中，-Z+Vchg 是從充電電壓源552而不是直接從AC到DC轉(zhuǎn)換器170接收的。
圖6-7是圖示了可以在配電架構(gòu)的實(shí)施例中執(zhí)行的示例方法的流 程圖。
參考圖6，流程圖600圖示了UPS 115可以執(zhí)行的示例方法，以 處理對于AC輸入電壓信號(hào)的故障條件。在一些實(shí)施例中，UPS 115可 以執(zhí)行該方法以調(diào)整作為臨時(shí)電源的到電池和/或離開電池的切換。在 一些情況下，執(zhí)行該方法可以充分地降低和/或防止作為AC故障條件的結(jié)果的性能失調(diào)(例如數(shù)據(jù)錯(cuò)誤)。例如，電池185可以提供足夠
的操作電力以維持DC負(fù)荷230的操作直到能夠?qū)⒅T如設(shè)施干線205 或備用發(fā)電機(jī)210、 215的AC源放上線。在一些實(shí)施例中，電池185 可以在DC負(fù)荷230執(zhí)行指令以完成適度的下電操作時(shí)繼續(xù)提供操作電 力。這樣的適度的下電操作能夠變化很大，但是通常試圖減弱可能由 故障條件導(dǎo)致的性能失調(diào)。這樣的失調(diào)自身可以例如表現(xiàn)為當(dāng)處理系 統(tǒng)接著被重新啟動(dòng)時(shí)的陳舊的或被破壞的數(shù)據(jù)。
通常，該方法包括可以由控制器(例如控制器245)執(zhí)行的操作。 可以在系統(tǒng)100中在一個(gè)或多個(gè)處理器160的控制、監(jiān)控和/或監(jiān)視下 進(jìn)一步執(zhí)行操作。還可以由可以是通過耦接到托板110的網(wǎng)絡(luò)連接140 與控制器可操作通信的其它處理和/或控制元件補(bǔ)充或擴(kuò)增操作?？梢?由執(zhí)行有形地包含在信號(hào)中的指令的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行一些或所 有的操作?？梢詥为?dú)地或與執(zhí)行指令的一個(gè)或多個(gè)處理器相合作，使 用模擬和/或數(shù)字硬件或技術(shù)來實(shí)現(xiàn)該處理。
該方法在當(dāng)控制器確定AC輸入電壓信號(hào)上存在故障時(shí)在步驟 605開始。例如，控制器可以通過例如監(jiān)視AC總線225、由在托板IIO 上的電壓監(jiān)視/故障檢測電路提供的電壓狀態(tài)條件信號(hào)、和/或在DC總 線175處的輸出電壓(例如圖5A中的VUPS)，來識(shí)別AC電力故障的 出現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，UPS 115可以包括將Vups轉(zhuǎn)換為數(shù)字值(例 如IO位的數(shù)字值)的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。當(dāng)控制器檢測到關(guān)鍵的電壓 降落至閾值以下時(shí)，控制器可以啟動(dòng)AC電力故障程序。在其它的實(shí)施 例中，控制器可以從外部的組件接收信號(hào)，諸如在AC開關(guān)設(shè)備220 中的電力合并器。這樣的信號(hào)可以指示AC輸入電壓信號(hào)中的故障。在 其它的實(shí)施例中，AC到DC轉(zhuǎn)換器170可以向控制器發(fā)送消息以指示 AC電力故障。
如果控制器確定AC電力沒有發(fā)生故障，則重復(fù)步驟605。如果控 制器確定AC電力處在故障條件中，則在步驟610中，控制器將UPS 115
20從AC操作切換至電池操作。例如，控制器可以發(fā)送信號(hào)以斷開開關(guān)
525并且閉合開關(guān)530 (圖5A),以跨DC總線175將電池185可操作 地連接，使得電池185能夠支持DC負(fù)荷230。在一些實(shí)施方式中，電 池未直接連接到DC負(fù)荷230。例如，能夠?qū)⒅T如buck(降壓)轉(zhuǎn)換器的 降壓轉(zhuǎn)換器插入在電池185和DC總線175之間，使得當(dāng)開關(guān)530閉合 時(shí)，電壓在被供應(yīng)到DC負(fù)荷230之前就被降低。
接著，在步驟615中，控制器將計(jì)時(shí)器設(shè)定為備用持續(xù)時(shí)間(back duration time)。定時(shí)器可以是控制器中的寄存器，其隨著時(shí)間的前推 而被遞減或遞增。在一些實(shí)施例中，備用持續(xù)時(shí)間可以表示可以使用 或依靠電池電力的持續(xù)時(shí)間。例如，控制器可以使用期望的電池壽命 的估計(jì)減去DC負(fù)荷230執(zhí)行適度的下電操作所需要的時(shí)間來計(jì)算備用 持續(xù)時(shí)間。
在其它實(shí)施例中，控制器可以從NVM310加載備用持續(xù)時(shí)間。在 步驟620，控制器確定AC電力是否被恢復(fù)。例如，控制器可以從AC 到DC轉(zhuǎn)換器接收關(guān)于AC輸入電力的當(dāng)前狀態(tài)的消息。作為另一個(gè)示 例，控制器可以輪詢AC到DC轉(zhuǎn)換器以確定AC電力是否已恢復(fù)。如 果控制器確定AC電力已恢復(fù)，則控制器可以在步驟625執(zhí)行操作以切 換回至從AC電力操作，并且方法600然后結(jié)束。參考圖7更詳細(xì)地描 述了用于從電池電力切換至AC電力的示例方法。
如果在步驟620控制器確定AC電力未恢復(fù)，則在步驟630，控制 器檢查Vups是否小于電池備用(VOTF)的最小電壓。如果控制器確定 Vups小于VOTF，則控制器可以在步驟630將計(jì)時(shí)器設(shè)定為下電時(shí)間。 例如，下電時(shí)間可以是DC負(fù)荷執(zhí)行下電操作所需要的時(shí)間的估計(jì)。在 一些示例中，DC負(fù)荷的下電操作可以防止數(shù)據(jù)損失和/或避免因DC電 力的突然喪失而致的損害。如果在步驟630中控制器確定Vups不小于 V0FF，則在步驟640中控制器可以確定電池的輸出電壓(VBATT)是否 低于電池低閾值(BATT一LOW)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)Vbatt低于BATT一LOW時(shí)，這可以指示例如存儲(chǔ)在電池中的電力是低的并且可以 執(zhí)行適當(dāng)?shù)南码姴僮饕苑乐箶?shù)據(jù)損失。如果控制器確定Vbatt低于 BATT一LOW，則執(zhí)行步驟635 。如果控制器確定VBATT不低于 BATT_LOW，則控制器可以檢查備用持續(xù)時(shí)間是否期滿。如果控制器 確定備用持續(xù)時(shí)間期滿，則執(zhí)行步驟635。如果控制器確定備用持續(xù)時(shí) 間未期滿，則重復(fù)步驟620。
此外，在某些實(shí)施例中，向主機(jī)通知VBATT是否低于BATT—LOW，。 該主機(jī)然后可以啟動(dòng)操作，諸如減少處理器160的操作負(fù)荷或?yàn)橥邪?110啟動(dòng)下電過程。這可以是在以下步驟之外或替代以下步驟通過在 圖6中從步驟640移到步驟635而將備用持續(xù)時(shí)間縮短。
在控制器在步驟635中將計(jì)時(shí)器設(shè)定為下電時(shí)間之后，控制器可 以在步驟650中檢查AC電力是否被恢復(fù)。如果控制器確定AC電力被 恢復(fù)，則執(zhí)行步驟625。如果控制器確定AC電力未恢復(fù)，則控制器確 定在步驟655中下電時(shí)間是否已期滿。如果控制器確定下電時(shí)間尚未 期滿，則重復(fù)步驟650。如果控制器確定下電時(shí)間已期滿，則控制器可 以在步驟660中將UPS下電(例如，將圖5中的開關(guān)530斷開)并且 該方法結(jié)束。
圖7示出了圖示用于從電池備用電力切換至AC輸入電力的操作 的示例方法700的流程圖。例如，在AC電力在AC電力故障(例如， 參見圖6的步驟625)之后被恢復(fù)、或者在維護(hù)操作(例如電池測試操 作)以后，控制器可以從電池操作切換至AC操作。
在一些實(shí)施例中，控制器可以延遲從電池電力操作到AC電力操 作的轉(zhuǎn)移以減弱例如到數(shù)據(jù)中心105的高峰值(例如涌入)電流?？?以進(jìn)一步提供小的固定延遲以確保AC輸入電壓是穩(wěn)定的。
如參考步驟625 (圖6)所描述的，當(dāng)控制器確定AC輸入電力已恢復(fù)時(shí)，方法700可以開始。首先，在步驟710，控制器可以確定隨機(jī)
延遲參數(shù)。例如，隨機(jī)延遲參數(shù)可以存儲(chǔ)在NVM310中，該隨機(jī)延遲 參數(shù)表示在切換至AC供電的操作之前延遲(例如1毫秒、1秒、100 秒)的時(shí)間長度(例如，時(shí)間、時(shí)鐘周期)。
在一些實(shí)施例中，可以隨機(jī)地或偽隨機(jī)地確定隨機(jī)延遲參數(shù)。例 如，控制器可以使用種子(例如，存儲(chǔ)在UPS 115上和/或主板120上 的存儲(chǔ)寄存器中的序列號(hào)，當(dāng)托板首次被啟動(dòng)時(shí)的機(jī)器時(shí)間等)和隨 機(jī)數(shù)生成器生成偽隨機(jī)延遲參數(shù)，以生成延遲參數(shù)。延遲參數(shù)接著可 以由控制器245使用和/或被存儲(chǔ)在NVM310中。在另一個(gè)示例中，延 遲參數(shù)可以是隨機(jī)數(shù)(例如，從諸如放射性衰變的物理過程記錄的)， 其在UPS 115的制造過程期間被存儲(chǔ)在NVM310中。
在其它的實(shí)施例中，延遲參數(shù)可以是非隨機(jī)的，而是基于充分唯 一的值。例如，每個(gè)延遲時(shí)間可以基于與托板110、 UPS115或系統(tǒng)的
另一個(gè)組件相關(guān)聯(lián)的序列號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制器在步驟715將計(jì)時(shí)器設(shè)定為隨機(jī)延遲。 在其它實(shí)施例中，控制器可以使用計(jì)數(shù)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、具有閾值比較 器的模擬上升或衰減電路、或其它適合的延遲設(shè)備來監(jiān)視該延遲。然 后，控制器在步驟720中確定Vbatt是否低于BATT—LOW。如果VBATT 低于BATT—LOW,指示該電池將耗盡，則控制器可以在步驟725中從 電池電力切換至AC電力，并且方法700結(jié)束。例如，控制器可以通過 斷開電路500中的開關(guān)530 (圖5A)將電池電力關(guān)閉。在示例數(shù)據(jù)中 心105中，所有的電池不太可能將在相同的時(shí)間達(dá)到放電界限，因而 預(yù)計(jì)在大多數(shù)的實(shí)施例中該方法不會(huì)大大增加在AC輸入電壓線上的 峰值電流。
如果在步驟720中Vbatt不低于BATT—LOW，則在步驟730中控 制器檢査計(jì)時(shí)器是否期滿。如果未達(dá)到所指定的延遲，則重復(fù)步驟720。
23如果達(dá)到了所指定的延遲，則執(zhí)行步驟725并且方法700結(jié)束。
在某些實(shí)施方式中，系統(tǒng)100能夠具有多個(gè)電源，包括AC電源、電池以及自舉電路。AC電源可以是能夠?qū)λ械幕虿糠值闹T如DC負(fù)荷230和控制器245的電負(fù)荷供電的主電源。電池能夠用作在主電源發(fā)生故障的情況下作為主電源的備用的副電源。電池還能夠?qū)λ谢虿糠值碾娯?fù)荷供電，并且基本上能夠和AC電源一樣對電負(fù)荷供電。自舉電路能夠?qū)σ徊糠值碾娯?fù)荷供電。例如，如果電負(fù)荷包括DC負(fù)荷230和控制器，自舉電路能夠?qū)刂破鞴╇?，但是不對DC負(fù)荷230供電。
自舉電路可以從電池獲取電力，諸如電池185，或單獨(dú)的電池。在一些實(shí)施方式中，可以由超級電容器(super-capacitor)對自舉電路供電，所述超級電容器在已將托板引導(dǎo)裝入(boot)之后被充電。
當(dāng)控制器在托板110的初始上電或引導(dǎo)裝入序列期間從電池操作切換至AC操作時(shí)，能夠使用方法700。在一些實(shí)施方式中，自舉電路能夠在開啟電池185之前對控制器供電。當(dāng)由自舉電路供電時(shí)，控制器能夠在托板的初始上電之前將托板110置于從電池185獲取電力的電池模式。在通過電池對托板供電后，控制器能夠繼續(xù)方法700。
在其它實(shí)施方式中，控制器由自舉電路供電并且切換至AC操作而不首先切換至電池操作。例如，自舉電路能夠向控制器提供電力，使得當(dāng)控制器檢測到存在AC電力時(shí)，控制器可以啟動(dòng)方法700。在該示例中，能夠與自舉電路相關(guān)地執(zhí)行依賴于電池的測量和動(dòng)作。例如，替代在步驟720中測量VBATT，測量了自舉電路的電壓輸出VB00T。如
果VBOQT指示自舉電路不具有足夠的電壓來對控制器供電，控制器從自
舉電路切換至AC電力(其類似于步驟725)而不等待計(jì)時(shí)器期滿。在一些實(shí)施方式中，自舉電路在接收到指示AC電力的存在的信號(hào)之后僅對微控制器供電。在其它實(shí)施方式中，自舉電路能夠在預(yù)定的時(shí)間提供電力。例如，自舉電路能夠定期地(例如，每分鐘一次)向控制器提供電力使得控制器能夠檢查AC電力的存在。在另一個(gè)示例中，自舉電路可以在特定的時(shí)間向控制器提供電力，諸如用于托板的排定的開啟時(shí)間。
在一些實(shí)施方式中，控制器能夠監(jiān)視額外的信號(hào)(以及指示AC存在的信號(hào))以確定何時(shí)開啟編程有延遲參數(shù)的計(jì)數(shù)器。例如，在邏
輯AND (與)運(yùn)算中能夠?qū)?開啟"信號(hào)與AC存在信號(hào)組合。如果AC存在且確認(rèn)了開啟信號(hào)，則開啟計(jì)數(shù)器。否則不開啟計(jì)數(shù)器。
在各種實(shí)施例中，電池電壓可以是高于和/或低于DC總線上的所調(diào)節(jié)的電壓。在一些實(shí)施例中，AC到DC轉(zhuǎn)換器可以調(diào)節(jié)到設(shè)定點(diǎn)電壓，所述設(shè)定點(diǎn)電壓在電池標(biāo)稱全充滿電壓(fully charged voltage)的
50、 100、 200、 250、 400、 500、 ......、 1000毫伏內(nèi)。在各種實(shí)施方式
中，調(diào)節(jié)設(shè)定點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)地確定，例如基于電池特征，諸如壽命、使用歷史、溫度、內(nèi)部電阻、充電時(shí)間響應(yīng)、放電時(shí)間響應(yīng)或其它與電池電路相關(guān)的特征。如果電池電壓高于設(shè)定點(diǎn)電壓，則充電器可以包括增壓和/或降壓-升壓類型轉(zhuǎn)換器電路。
在一些實(shí)施例中，托板110可以是模塊化的支持結(jié)構(gòu)，其被配置以安裝在機(jī)架125中的多個(gè)位點(diǎn)、槽或位置中的一個(gè)。每個(gè)托板110可以包括諸如印刷電路板(PCB)的基底，UPS 175和主板120禾口/或其它DC負(fù)荷230可以集成在該基底上。當(dāng)被安裝在機(jī)架125中的一個(gè)中時(shí)，托板110可以提供用于熱量管理系統(tǒng)的特征，包括用于空氣流動(dòng)的端口。術(shù)語"托板"并不意在指特定的布置，而是指耦接在一起以服務(wù)于特定目的的計(jì)算機(jī)相關(guān)組件的任何布置，諸如主板。托板通?？梢耘c其它托板平行地安裝在水平的或垂直的機(jī)架中，以便允許比具有自由支撐殼體和其它組件的計(jì)算機(jī)在其它情況下可能達(dá)到的更密的群集。術(shù)語"刀片"也可以被用來指這樣的設(shè)備。托板可以在特定的配置中實(shí)現(xiàn)，包括作為計(jì)算機(jī)服務(wù)器、交換機(jī)(例如電交換機(jī)和光交換機(jī))、路由器、驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)器組以及其它計(jì)算相關(guān)設(shè)備。
UPS 115的實(shí)施例可以被配置為接受各種主或副電池技術(shù)。技術(shù)可以包括但不限于超級電容器、密封鉛酸、鎳金屬氫化物、鎳鎘、螺旋纏繞鉛酸、堿性以及鋰離子。UPS 115可以包括自動(dòng)檢測電池化學(xué)性質(zhì)的電路，并且根據(jù)所確定的電池特征調(diào)整充電和放電概要信息。在
一些實(shí)施例中，AC到DC轉(zhuǎn)換器170將DC總線175調(diào)節(jié)至的設(shè)定點(diǎn)可以是對自動(dòng)檢測到的電池特征的響應(yīng)。在各種實(shí)施例中，電池電壓
可以在大約8伏特和大約26伏特之間，諸如大約9、 10、 11 、 12、 13.......、
23、 24或30伏特。
例如，標(biāo)稱12伏特鉛酸電池可以具有例如大約13.65伏特的對DC總線的對應(yīng)的設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)，以提供對電池的充足充電。在從對DC總線的13.65伏特調(diào)節(jié)切換至電池電壓的情況下，到DC負(fù)荷的輸入的電壓的瞬變步幅(在該情況中是下降)將是相對小的，諸如小于1伏特。輸入電壓中的這樣的小的改變可以充分減弱DC負(fù)荷中的反向瞬變。
電池185可以是單個(gè)電池單元(cell)，或者串聯(lián)和/或并聯(lián)排列的電池單元的組合。在一些實(shí)施例中，UPS中的一個(gè)或多個(gè)電池在不同于電池備用模式的模式中可以是可熱調(diào)換(hotswappable)的，在所述不同于電池備用模式的模式中，電池在AC總線225上的故障條件期間正在向負(fù)荷放電?？梢蕴峁┛梢暤幕蚩陕牭闹甘酒饕韵虮ｐB(yǎng)人員警示電池是否可以被熱調(diào)換。
當(dāng)安裝到托板110上時(shí)，電池可以被定位和支撐用于快速和便捷的更換。各種快速連接/快速斷開的鎧裝線(例如快接型連接器)、彈簧加載的電接觸、卡扣特征、閉鎖調(diào)整片等可以被用來夾持電池用于穩(wěn)固連接和快速更換。AC干線電壓，如在此所使用的，可以指通常具有在大約47HZ和
大約500Hz之間的基礎(chǔ)頻率的AC電壓源，但不必然地受此限制。AC 電壓的源可以出自固定的或移動(dòng)的源，其示例可以包括在交通車輛、 卡車、火車、輪船、飛機(jī)等上面的旋轉(zhuǎn)電力發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)是指 基本上從將時(shí)變磁場耦接到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體以產(chǎn)生基本上為正弦曲線 的電壓而獲得的電力的源。在一些實(shí)施方式中，將磁場相對于一個(gè)或 多個(gè)導(dǎo)電繞組旋轉(zhuǎn)。在一些其它實(shí)施方式中，將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電繞組 相對于靜止的磁場旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，作為在從AC發(fā)電機(jī)到DC負(fù)荷230的電力通 路中的唯一的AC到DC整流，AC到DC轉(zhuǎn)換器170可以包括用來降 低諧波畸變、減弱傳導(dǎo)發(fā)射、管理涌入電流等的特征。因此，轉(zhuǎn)換器 170可以并入硬件、軟件或其組合，以提供例如功率因數(shù)校正、展布頻 譜(例如跳頻)切換頻率、過濾和/或控制電流的啟動(dòng)。
通過采用任何合適的切換轉(zhuǎn)換器和控制策略來提供在確定的設(shè)定 點(diǎn)的單個(gè)輸出電壓，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器170對DC總線電壓輸出的調(diào)節(jié)。 切換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以包括但不限于前向式、倒轉(zhuǎn)式、Cuk式、SEPIC式、 降壓式、降壓-升壓式或任何適當(dāng)?shù)闹C振式或準(zhǔn)諧振式AC到DC轉(zhuǎn)換 器。在一個(gè)說明性的實(shí)施例中，至少部分地以具有四個(gè)可控制的開關(guān) 的有源開關(guān)矩陣的適當(dāng)操作來實(shí)現(xiàn)AC到DC整流和轉(zhuǎn)換，所述四個(gè)可 控制的開關(guān)對施加到為降壓式安排的感應(yīng)元件上的AC輸入電壓進(jìn)行 調(diào)制。在另一個(gè)說明性的實(shí)施例中，AC輸入電壓由不受控制的二極管 整流器級所整流，隨后被例如使用前向或倒轉(zhuǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)磁耦接到DC到 DC轉(zhuǎn)換級。在另一個(gè)說明性示例中，在功率因數(shù)輸入級的后面是一個(gè) 或多個(gè)級聯(lián)降壓的DC到DC轉(zhuǎn)換器級，以產(chǎn)生在確定的設(shè)定點(diǎn)上的調(diào) 節(jié)的電壓。可以與開關(guān)模式電力轉(zhuǎn)換相結(jié)合使用線性調(diào)節(jié)。從本公開 中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到用于AC到DC轉(zhuǎn)換器170的多個(gè) 實(shí)施方式。參考例如圖4作為說明性的示例，系統(tǒng)400的一些實(shí)施例可以以
至少四個(gè)模式中的任一個(gè)來操作。在第一模式中，處理單元405與UPS 115—樣被關(guān)閉。在第二模式中，使用從DC總線175接收的電力對電 池185充電。在該第二模式中，電池185可以根據(jù)充電算法進(jìn)行快速 充電或涓流充電。在第三模式中，由于電池從DC總線有效地?cái)嚅_并且 在AC到DC轉(zhuǎn)換器向DC負(fù)荷230供應(yīng)操作電力期間既不充電也不放 電，電池是"浮置的"。在第四模式中，電池可操作地連接到DC總線 175，并且放電以向DC負(fù)荷230供應(yīng)操作電力。該四個(gè)條件可以響應(yīng) 于在AC總線225上的故障條件而被啟動(dòng)。
在各種實(shí)施方式中，在電壓源之間的傳輸可以涉及某些轉(zhuǎn)變次序。 例如，AC開關(guān)設(shè)備220 (圖2)可以使用基本上"斷開前進(jìn)行"或基 本上"進(jìn)行前斷開"的傳輸次序來在任何發(fā)電機(jī)205、 210、 215之間 傳輸。當(dāng)從AC輸入操作切換至電池操作時(shí)，在一些實(shí)施例中，UPS 115 可以在電池185跨DC總線175連接之前、基本上在這期間或者之后禁 用AC到DC轉(zhuǎn)換器的操作。如果所有的轉(zhuǎn)換器175輸出電流通過例如 串聯(lián)二極管，則可以通過簡單地在開關(guān)模式控制器(未示出)處禁用 DC到DC切換的操作來禁用轉(zhuǎn)換器175。在其它實(shí)施例中，可以通過 例如半導(dǎo)體開關(guān)來主動(dòng)地?cái)嚅_輸出。
已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行各 種修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，備用電池和電源單元兩 者均可脫離托板110置放。而且，如果以不同的次序來執(zhí)行所公開的 步驟，如果將所公開的系統(tǒng)中的組件以不同的方式組合，或者如果以 其它組件替換或增補(bǔ)了所述組件，可以實(shí)現(xiàn)有利的結(jié)果。因此，其它 實(shí)施例也在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
1. 一種用于對系統(tǒng)供電的方法，該方法包括接收指示向多個(gè)計(jì)算設(shè)備供應(yīng)操作電力的主電源的可獲得性的信號(hào)；以及響應(yīng)于所接收的信號(hào)，在延遲時(shí)間之后，將所述多個(gè)計(jì)算設(shè)備中的每一個(gè)從副電源變換到從所述主電源接收電力，所述延遲時(shí)間是對于每個(gè)計(jì)算設(shè)備基本上唯一的種子值的函數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述計(jì)算設(shè)備是從由控制器、 電源以及服務(wù)器組成的組中選擇的。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括基于用于每個(gè)計(jì)算設(shè) 備的基本上唯一的序列號(hào)為所述每個(gè)計(jì)算設(shè)備確定所述種子值。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述種子值存儲(chǔ)在對于所述計(jì) 算設(shè)備可訪問的存儲(chǔ)器中。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括在所述計(jì)算設(shè)備的制造 期間或部署期間存儲(chǔ)所述種子值。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括使用軟件輸入所述種子 值用于存儲(chǔ)。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法， -其中通過網(wǎng)絡(luò)輸入所述種子值。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括基于所測量的與所述主 電源相關(guān)聯(lián)的峰值涌入電流值調(diào)整所述延遲時(shí)間。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述調(diào)整包括向用來確定所述延遲時(shí)間的所述函數(shù)供應(yīng)加權(quán)因子，所述加權(quán)因子基于所測量的峰值 涌入電流值。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述主電源包括AC電源。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述副電源包括電池。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述電池是在所述主電源不 存在的情況下用來對所述計(jì)算設(shè)備供電的備用電源。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述副電源包括自舉電路。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述自舉電路由電池供電。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述自舉電路由超級電容器 供電。
16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述自舉電路對所述計(jì)算設(shè) 備的一部分供電。
17. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述副電源包括超級電容器。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在檢測到所述主電源 不存在、不穩(wěn)定或不充分之后，從所述主電源切換至所述副電源。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過利用所述種子值對隨機(jī) 值生成器做種子來確定所述延遲時(shí)間。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所接收的信號(hào)與所述計(jì)算設(shè) 備的引導(dǎo)裝入相關(guān)聯(lián)。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述種子值用作對模數(shù)函 數(shù)的輸入來確定所述延遲時(shí)間。
22. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述副電源的輸 出調(diào)整所述延遲時(shí)間。
23. 如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述調(diào)整包括如果所述副電源的所述輸出跨過指示低電力條件的閾值，則基本上消除所述延遲 時(shí)間。
24. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述延遲時(shí)間設(shè)定計(jì)時(shí)器， 所述計(jì)時(shí)器用于確定計(jì)算設(shè)備何時(shí)從所述副電源變換到從所述主電源接收電力。
25. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括接收第二信號(hào)，并且如果接收了所述第二信號(hào)和指示主電源的可獲得性的所述信號(hào)，則 對所述多個(gè)計(jì)算設(shè)備進(jìn)行變換。
26. —種用于從副電源變換到主電源的方法，該方法包括利用副電源對多個(gè)系統(tǒng)供電，其中每個(gè)系統(tǒng)包括對所述系統(tǒng)供電的至少一個(gè)副電源；檢測主電源；以及從由所述至少一個(gè)副電源供電變換到由所述主電源供電，其中所 述變換被錯(cuò)開，使得所述多個(gè)系統(tǒng)的一部分在不同的時(shí)間變換。
27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述錯(cuò)開的變換基于為每個(gè)系統(tǒng)確定的延遲時(shí)間。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述延遲時(shí)間是所述系統(tǒng)的序列號(hào)或所述系統(tǒng)的組件的函數(shù)。
29. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述變換被錯(cuò)開，使得施加到所述主電源的負(fù)荷的斜度保持基本上穩(wěn)定。
30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述負(fù)荷包括由所述主電源 正在供電的所述系統(tǒng)生成的聚合負(fù)荷。
31. —種系統(tǒng)，包括接口 ，用于接收指示向計(jì)算設(shè)備供應(yīng)操作電力的主電源的可獲得性的信號(hào)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫，用于存儲(chǔ)延遲時(shí)間，所述延遲時(shí)間是對于每個(gè)計(jì)算 設(shè)備基本上唯一的種子值的函數(shù)；以及裝置，用于在所存儲(chǔ)的延遲時(shí)間之后，將所述計(jì)算設(shè)備從副電源 接收電力變換到從所述主電源接收電力，其中響應(yīng)于所接收的信號(hào)而 啟動(dòng)所述變換。
全文摘要
描述了一種對系統(tǒng)供電的方法。該方法包括接收指示向多個(gè)計(jì)算設(shè)備供應(yīng)操作電力的主電源的可獲得性的信號(hào)，以及響應(yīng)于所接收的信號(hào)，在延遲時(shí)間之后，將所述多個(gè)計(jì)算設(shè)備中的每一個(gè)從副電源變換到從主電源接收電力，所述延遲時(shí)間是對于每個(gè)計(jì)算設(shè)備基本上唯一的種子值的函數(shù)。
文檔編號(hào)G05D7/06GK101501596SQ200680055429
公開日2009年8月5日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者肯·克里格, 阿爾伯特·博爾克斯 申請人:?？烁ヂ迤展?br>