[实用新型]内建于计算机主机的备援电力系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种备援电力系统，特别是涉及一种使用磷酸锂铁电池作为计算机主机备用电力的内建于计算机主机的备援电力系统。

背景技术

目前一般的电力备援系统，都是以附件的方式附加在计算机主机的外部，由于计算机主机的供货商可能与不断电系统的供货商不同，计算机主机的设计，都是以独立完整的电力系统作为设计的目标，因此，在这种设计目标下，计算机主机多半内建完整的交流转直流的ATX电源供应器，以便于计算机主机的独立操作。如图1所示，已知的不断电系统1搭配于计算机主机2使用的架构，其中该不断电系统1，设置了完整的交流转直流转换器(AC to DC Converter)11、铅酸电池12、直流转交流电路(DC to Quasi-Sine Wave Converter)13。在这类不断电系统的交流与直流的转换中，都包含功能完整的功因调整电路(Power FactorCorrection)及电磁及安规组件(EMI & Safety)。如果是在线式交互式(On-LineInteractive)的不断电系统，则需要效能极高的监测系统，以确保不断电系统与市电之间一致性，并在市电异常时，得以适当的补充。如果是在线式(On-Line)则有明显的效率问题，因为所有的计算机主机电力，都必须经过两次的交流转直流、两次的功因调整，以及一次的直流转交流；多次转换中的匹配性也成为重要的考虑因素。虽然所有应用于IBM-PC计算机主机的电气规格都有足够的兼容性特征，但是却少有厂商可以针对来自不同供应厂的不断电系统及主机电源供应器此两套系统中，各自独立的切换式转换器(Switching Converter)之间的切换稳定、抗干扰能力及降低电磁辐射提出保证。由于已知的不断电系统在使用备援电力时，电力来源必须经过直流转交流，交流转高压直流，再转换成计算机主机所需要的ATX电源，除了铅酸本身的放电率偏低之外，多次转换也造成效率的严重低落。以国际知名的网站Tom’s Hardware Guide(www.tomshardware.com)的测试结果来看，整体可用电能低于电池标示电能(安时与电压的乘积)的50％、甚至不到40％。

另外，已知的不断电系统最让人厌烦的并不只是额外的设置成本，而是在于庞大而不协调的体积、足以压伤地板的重量，更在于24小时运转中的风扇噪音，以及铅酸电池充饱后可能散发的硫酸蒸气。由于已知的不断电系统中的电力转换比一般计算机主机更为复杂，电力预备余度也较计算机主机更多，势必采取更可靠的强制散热系统，也无法避免随之而来的风扇运转噪音。已知的不断电系统中的铅酸电池，使用复合的硫酸溶液作为电池的电解液，在铅酸电池的运作中，因为化学平衡反应的往覆作用，必然会有氢及氧的电解反应，以及随之汽化的硫酸蒸气。至于近年来较为常见的密闭式铅酸电池，仍需要考虑过充时可能产生的大量氢及氧的电解反应，且密闭式铅酸电池并不是真的完全密闭，只是在正常运作中，相对减少硫酸蒸气的泄漏。硫酸蒸气已知会造成过敏性支气管炎、肺气肿、肺癌，眼角膜溃疡及其它黏膜的伤害，因此铅酸电池并不适合使用于办公室、居家环境、及其它较为密闭的室内空间中。

但由于IBM-PC(PCx86)的架构过分讲究系统的向下(旧系统)兼容性，导致设计厂商明知外挂的不断电系统在电力系统设计上十分不合理，却仍然依循旧有的设计。

1999～2003年之间，HP-Vectra曾推出一系列的迷你桌上型计算机，突破原有的IBM-PC的电力架构，改采外接式电源适配器(AC Adapter)供电，也促成了今天许多低功率计算机主机共同抢占计算机主机市场的局面。但由于低成本销售的观念，计算机主机供货商并未对计算机主机的电源做整体的规划，致使必须搭配不断电系统的伺服主机，仍然采用不符合高效率的设计要求。

而一般笔记型计算机考虑移动中的使用，也采取了附挂锂钴电池作为笔记型计算机的备援系统，但由于锂钴电池只能在-10～60℃的温度范围内工作，过高的工作温度将造成使用上的危险，最近一年来已发生数次笔记型计算机附挂电池起火的事件，造成日系电池大厂的重大亏损，目前日本电池协会正在拟定更严格的温度使用范围，目前已知的绝对安全的温度工作范围是10～45℃，故也只能以附挂外部的方式来达成电力备援的目的。同时，基于笔记型计算机可移动使用的特性，锂电池的备援电力使用次数极为频繁，笔记型计算机的锂电池一般被视为消耗品，以较昂贵的代价，设计成可拆卸、轻易更换的电池封装包，是一种合理且合乎直觉的设计。但是，同样的概念若施行在迷你伺服计算机中，则是一种浪费且不合理的设计。