[发明专利]为了高效率操作的动态转换器控制

说明书

技术领域

本发明通常涉及计算机系统，更特别地，涉及具有多个AC到DC功 率转换器的计算机系统。

背景技术

服务器是连接于网络的计算机，其具有与一般个人计算机(PC)类 似的部件，比如微处理器、存储器芯片和磁盘驱动器等。但是，由于服 务器与其它计算机通信，键盘和视频显示器不是必需的。并且和一般PC 一样，服务器具有电源，并且需要驱散大致等于输入到装置中的总电功 率的热量。一般的机架或机柜宽24到30英寸、长36到44英寸并高76 英寸，并且可以含有高达42U的计算设备。“U”是表明计算机服务器 高度的标准单位。每一个“U”为1.75英寸。5U服务器为8.75英寸高， 因此八个5U服务器装满一个42U机架。和大多数电子装置一样，服 务器的处理功率和空间效率已在近几年内显著增加。

由于服务器已经变得更为紧凑和高效率，更多的服务器可以装入机 架或机柜架中。五年前安装有三个U的服务器的42U机柜具有3kW到 4kW的总冷却负荷，大约六平方英尺一冷冻吨的冷却。现今，相同的机 柜可以装填7U刀片服务器，具有20kW以上的总功耗，或者对于相同 的六英尺有大于5.5冷冻吨的冷却。一般的企业数据中心可以具有几百 个机柜。例如，为400个2.0kW机架设计的传统计算机机房具有800kW 冷却的设备冷却负荷。如果用比如每个12kW的200个机架来代替这400 个机架中的传统服务器，则设备负荷从小于250冷却吨增加到在机架减 半的情况下的680冷却吨以上。如果全部400个机架都升级到12kW， 则冷却系统容量升至1365冷却吨！必要的是，要控制最大功率和冷却 能力的规划，并且设定单个机架或机柜中最大功耗的上限。

在特定的应用中希望或要求有备用或冗余设备地向计算机系统或 服务器供电。例如，提供使数据中心中非计划的“停机时间”最小的机 制变得越来越重要。术语“高可用性”(HA)计算经常被用来指包括这 些机制的计算机系统。

在多种层次提供HA机制。例如，数据中心可以具有冗余计算机系 统，使得如果一个系统故障，则工作负荷可以被无缝地转移给另一系统。 另外，数据可以存储在磁盘阵列子系统中，该磁盘阵列子系统允许任意 单个磁盘驱动器故障，而不会影响磁盘阵列子系统继续操作的能力。

HA计算的最重要方面之一是确保计算机电路接收DC功率的不中断 的供应。一般地，对AC到DC电源的AC功率丢失或者AC到DC电源的 故障将导致DC功率的丢失。不间断AC电源通过提供对AC到DC电源的 AC功率的恒定供应来解决AC功率丢失问题。一般地，利用可充电电池 以及在某些情况下用发电机来实现不间断电源。

冗余的AC到DC电源解决了AC到DC电源故障的问题。在现有技术 中，已基于“每一系统”部署冗余电源。一般地，为每个系统提供一个 冗余电源，这在该领域中被称为“N+1”冗余。

由于在很多情况下，更高效率的是提供到单个高DC电压(一般48V) 的AC-DC转换，然后用总线将该电压送至第二级下转换器，计算机系统 还使用DC-DC转换。在很多情况下，也要求这些DC-DC转换装置是冗余 的。

附图说明

现在，将仅以实例的方式并参照附图来描述根据本发明的特定实施 例：

图1是具有多个并联的AC到DC转换器的计算机系统的框图，该计 算机系统在中心位置处检测功耗；

图2是具有多个并联的AC到DC转换器和多个DC到DC转换器的计 算机系统的框图，该计算机系统具有分布式功耗检测；

图3包括两个代表性功率转换器的效率曲线；

图4是示出图1和图2的系统中的动态功率管理操作的流程图；

图5是图4的动态功率管理方案的另一个方面。

图6是用于图1和图2的功率转换器的状态指示器的控制电路的原 理图；并且

图7是具有为若干服务器供电的多个并联的AC到DC转换器的计算 机系统的框图。

具体实施方式