CN201113550Y - 具有备援电力的电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种具有备援电力的电源系统，是一种转换输出电力的电源系统，为解决习知备援电力系统无法于断电时单独维持输出的缺失，本实用新型包括至少一个电力转换装置、一输出一备援电力的备援电力模组以及一电力分配单元，其中该备援电力模组至少包含一储能模组，该电力转换装置取得该输入电力而产生一转换电力，而该电力转换装置与该备援电力模组连接该电力分配单元，其中该电力分配单元的第一端连接该电力输出端而第二端接收该电力转换装置与该备援电力模组的输出，并借此分配该电力转换装置与该备援电力模组的输出而产生一输出电力，达到确保断电或者该电力转换装置故障时仍具有备援电力维持一缓冲时间。

Description

具有备援电力的电源系统

技术领域

本实用新型涉及一种备援电源系统，特别是涉及一种具有备援电力的电力输出电路。

背景技术

电脑设备运作时若供电来源发生电力不稳的状况将造成系统不正常关闭或资料毁损的问题，且严重时将毁损机体，产生难以估计的损失，为避免此情况的产生，电脑设备可利用多数个电源供应器形成一备援电源系统(Redundant Power Supply)，该备援电源系统包括两个以上的电源供应器子系统，并同时接收一输入电力提供一输出电压驱动至少一负载，而当其中一子系统发生故障而输出异常时可由其它子系统分摊所有负载所需的电力，并可抽换故障的子系统，或者以剩余的子系统暂时提高输出提供该负载正常储存关机的缓冲时间；而习知备援电源系统架构如图1所示，该备援电源系统是由两电力转换装置2(如图中所示为常见的电源供应器基本架构)分别形成的一子系统A及一子系统B所构成，该子系统A及子系统B皆连接一电力输入源11取得交流电力，经由一前端整流单元21以及功因校正单元22后，由一波宽控制单元23控制至少一开关元件24调整一变压器25的转换电力，并经过一后端整流单元26输出驱动至少一负载6，而该子系统A与子系统B的末端是由一输出调整单元或负载分配单元控制每一子系统的输出比例；而上述习知的备援电源系统是接收同一来源的输入电力，因此发生断电情况时该备援电源系统的多数个子系统亦同时失去电力来源而同时停止输出，为解决上述备援电源系统于断电时无法提供保护负载的缓冲时间的缺失，于是该备援电源系统可配合一不断电系统3(如图2所示)，习知的不断电系统3是连接于该备援电源系统前端，该不断电系统3亦同样连接市内电力，并依序经由该不断电系统3提供一个或一个以上的电力转换装置2，当无法取得市内电力时再将电池输出的直流电经过升压后转换为交流电输出作为该电源供应器的电力输入源11，使停电或电力不稳时该电源供应器仍可倚靠该不断电系统3所提供的电力而运转一段时间；然而习知的架构都需经过该电源供应器而输出电力，而电压骤变或电压不稳常造成电源供应器的损坏，若电源供应器受不正常的输入电力损坏时，即使该不断电系统3在开始运作接替市电作为该电源供应器的电力来源，也因该电源供应器已遭受损坏而无法正常驱动负载6；因此上述习知架构亦需改良，以达到电力异常时可确保该电源供应器输出正常的目的。

有鉴于上述现有的备援电源系统存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的具有备援电力的电源系统，能够改进一般现有的备援电源系统，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有备援电力的电源系统，可于市内电源断电时或者该电源供应器损坏时仍可维持输出以改善上述习知备援电源系统以及该备援电援系统搭配习知不断电系统的缺失。

本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种具有备援电力的电源系统，是电性连接外部电力输入源以转换输入电力为输出电力由至少一电力输出端驱动至少一负载的一电源系统，该电源系统包括有：至少一电力转换装置，是连接该电力输入源接受该输入电力产生一转换电力；

至少一备援电力模组，是相对该电力转换装置并联连接该电力输入源，该备援电力模组包含至少一常态受该输入电力充电以储存电能得产生一备援电力的储能模组；至少一电力分配单元，是连接该电力转换装置及该备援电力模组并用以决定该输出电力为该转换电力或备援电力至该电力输出端。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可以可采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的电源系统为单一电源供应器，且该电力转换装置为该电源供应器的变压器，该储能模组为一个以上电池。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的电源系统包含多台电源供应器及至少一电力整合背板，且该电力转换装置为至少一台电源供应器，该储能模组则装设于该电力整合背板上。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的电力分配单元为一侦测负载使用功率决定该电力转换装置与该备援电力模组的输出功率比的功率分配单元。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的电力分配单元为一至少具备导通该电力转换装置的第一回路及导通该备援电力模组的第二回路的切换导通回路。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的切换导通回路包含一电源切换开关以及一电压判断回路，该电源切换开关的第一端连接该电力输出端，该电源切换开关的第二端是常态连接该电力转换装置形成令该转换电力经由该电力输出端输出的第一回路，而该电压判断回路产生一代表该电力转换装置的输出电压异常的切换讯号控制该电源切换开关的第二端切换连接至该备援电力模组形成供该备援电力经过该电力输出端输出的第二回路。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的备援电力模组包括一自该电力输入源取得一输入电力并转换输出直流电力的交流/直流转换器、一储能模组、一取得该直流电力对该储能模组充电的充电回路、一受该切换讯号触发而切换连接于该交流/直流转换器及该储能模组间的切换开关，以及一将该切换开关导通的电力转换为该备援电力输出至该电力分配单元的转换单元。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的转换单元为一直流/直流转换器。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的备援电力模组包括一自该电力输入源取得一输入电力并转换输出直流电力的直流/直流转换器、一储能模组、一取得该直流电力对该储能模组充电的充电回路、一受该切换讯号触发而切换连接于该直流/直流转换器及该储能模组间的切换开关，以及一将该切换开关导通的电力转换为该备援电力输出至该电力分配单元的转换单元。

前述的具有备援电力的电源系统，其中所述的转换单元为一直流/直流转换器。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。经由以上可知，为了达到上述目的，本实用新型提供了一种具有备援电力的电源系统，包括一个或一个以上的电力转换装置、至少一输出一备援电力的备援电力模组以及具有一电力分配单元，该电力转换装置取得该输入电力而产生一转换电力，而该电力转换装置连接该电力分配单元，该备援电力模组与该电力转换装置并联于该电力分配单元，该备援电力模组至少包含一储能模组，其中该电力分配单元的一端连接该电力输出端，而另一端则常态连接该电力转换装置令该转换电力经由该电力输出端输出，借此整合该电力转换装置与该备援电力模组的功率以产生一输出电力驱动至少一负载，而该电力转换装置的输出电压异常时则该备援电力模组可维持供电，由该备援电力经过电力分配单元输出；借由上述的电路架构达到具有该电力转换装置以及该备援电力模组作为电力来源以确保驱动负载的输出电力可于断电或者该电力转换装置故障时仍具有备援电力维持一正常关机的缓冲时间。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为习知备援电源系统的电路架构图。

图2为习知不断电系统与备援电源系统的电路架构图。

图3为本实用新型的电路架构图(一)。

图4为本实用新型的一实施电路架构图。

图5为本实用新型的另一实施电路架构图(二)。

图6为图5的实施例示意图。

图7为图5的另一实施例示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具有备援电力的电源系统其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图3，本实用新型为一种具有备援电力的电源系统，其中该备援系统包括至少一电力转换装置2、一输出一备援电力的备援电力模组4以及一电力分配单元5，其中该电力转换装置2可为一电源供应器(如图3、图4与图5中所示为一电源供应器的基本架构)，如图3中的架构所示，该具有备援电力的电源系统电性连接外部电力输入源11以及一电力输出端12(示于图6与图7中)，自该电力输入源11取得一输入电力输入该电力转换装置2以及该备援电力模组4，该电力转换装置2取得该输入电力进而产生一转换电力输出至该电力分配单元5，该备援电力模组4相对该电力转换装置2并联连接该电力输入源11，该备援电力模组4包含至少一常态受该输入电力充电以储存电能得产生一备援电力的储能模组41；该电力分配单元5的一端是连接该电力转换装置2及该备援电力模组4并用以决定该输出电力为该转换电力或备援电力至电力输出端12(示于图6及图7)以驱动至少一负载6；正常工作的常态下该电力分配单元5可为一得侦测负载使用功率决定该电力转换装置2与该备援电力模组4的输出功率比的功率分配单元53(示于图4)，借由侦测驱动该负载6的输出功率并整合调整各电力转换装置2及备援电力模组4的输出功率，或者，该电力分配单元5为至少具备导通该电力转换装置2的第一回路及导通该备援电力模组4的第二回路的切换导通回路，借由切换于该电力转换装置2与该备援电力模组4之间，选择适当的输出装置。

请参阅图4，该电力分配单元5的一实施态样可为一功率分配单元53，该功率分配单元53可同时接收该电力转换装置2输出的转换电力以及该备援电力模组4输出的备援电力并产生一输出电力，且该功率分配单元53可借由侦测驱动该负载6的功率以及该电力转换装置2与该备援电力模组4的输出功率而分配该电力转换装置2与该备援电力模组4的输出功率大小，其功率分配的技术与理论为该技术领域中具有通常技术者所习知，故不详加叙述；本实用新型可借由上述的架构达到功率分配的功效，且于其中一输出系统故障时仍可暂时维持正常输出。

请参阅图5，该图所示为该备援电力模组4以及该电力分配单元5的另一实施例架构，其中该备援电力模组4至少包括一储能模组41，更包括一交流/直流转换器42、一充电回路43、一切换开关44以及一转换单元，其中该转换单元可为一直流/直流转换器45，该交流/直流转换器42自该电力输入源11取得一输入电力，并同时输出直流电力至该切换开关44与该充电回路43，该充电回路43取得直流电力对该储能模组41充电，该切换开关44的第一端常态连接于该交流/直流转换器42，由该交流/直流转换器42转换为备援电力传送至该切换开关44，该切换开关44于接受电力分配单元5产生的一切换讯号触发后切换连接至该储能模组41，由该储能模组41输出该备援电力，该切换开关44的第二端连接于该转换单元，由该转换单元接收该切换开关44导通的备援电力并输出至该电力分配单元5；该电力分配单元5的切换导通回路是由一电源切换开关51以及一电压判断回路52所构成，其中该电源切换开关51的第一端连接该电力输出端12(示于图6及图7)，而第二端可于该电力转换装置2的后端整流单元26与该备援电力模组4的转换单元间切换连接位置，该电源切换开关51的第二端常态则连接于该后端整流单元26形成令该转换电力经由该电力输出端12(示于图6及图7)输出的第一回路，该电力转换装置2产生的转换电力经由该电源切换开关51与该电力输出端12(示于图6及图7)输出，而该电源切换开关51受一切换讯号Vs触发后该电源切换开关51的第二端切换连接于该备援电力模组4的转换单元形成供该备援电力经过该电力输出端12(示于图6及图7)输出的第二回路，由该备援电力模组4产生的备援电力经由该电源切换开关51与该电力输出端12(示于图6及图7)输出；而该切换讯号Vs是由该电力分配单元5的电压判断回路52所产生，该电压判断回路52是设定一工作电压基准值，并侦测输入该电源切换开关51的电压，并于输入该电源切换开关51的电压低于该工作电压基准值时产生一切换讯号Vs，因此当常态连接于该电源切换开关51第二端的后端整流单元26输出低于该工作电压基准值时，该电压判断回路52即产生一切换讯号Vs传送至该电源切换开关51，令该电源切换开关51的第二端切换连接至该备援电力模组4的转换单元，由该备援电力模组4提供的备援电力维持该负载6工作；上述的电压判断回路52判断机制可利用一定电压源设定该工作电压基准值，并借由至少一比较器将该转换电力及备援电力与该工作电压基准值作一比较，判断该转换电力及备援电力是否高于该工作电压基准值，并于其一低于该工作电压基准值时产生该切换讯号Vs，上述的比较电路为该技术领域者所习知的技术，故不再详细说明，又，该电压判断回路52更可设定一电压差基准值，并取得该转换电力与备援电力的电压差，两者其一的电压下降低于另一电压即形成一电压差，当该电压差大于该电压差基准值时即产生该切换讯号Vs，该项技术亦为该技术领域中一般常识者所习知，因此亦不再赘述。

请参阅图6，图6为本实用新型的一实施例示意图，本实用新型的电源系统可为单一电源供应器，且该电源供应器连接至少一电力输入源11并由该电力输出端12连接至少一负载6(本图中未示)，该电源供应器包括各电子元件以及一电力转换装置2a以转换输入电力，其中该电力转换装置2a可为一变压器，并该备援电力模组4亦可布局(layout)于该电源供应器的电路中，且具有至少一储能模组41于该电路中，其中该储能模组41为一个以上的电池；本实用新型的另一实施例请参阅图7，本实用新型的电源系统可包括至少一电力转换装置2b并联于一电力整合背板7，其中该电力转换装置2b为一电源供应器，该电力分配单元5可布局(layout)于一电力整合背板7，该备援电力模组4亦可布局(layout)于该电力整合背板7上，且该储能模组41连接于该电力整合背板7上；如上所述的实施电路架构与实施态样，可改善习知备援电源系统(Redundant Power Supply)的缺失，并提供更安全的断电保护措施。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，其中上述实施例中该备援电力模组的交流/直流转换器42亦可以一直流/直流转换器替代，以相容于直流的电力输入，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1、一种具有备援电力的电源系统，是电性连接外部电力输入源(11)以转换输入电力为输出电力由至少一电力输出端(12)驱动至少一负载(6)的一电源系统，其特征在于该电源系统包括有：

至少一电力转换装置(2)，是连接该电力输入源(11)接受该输入电力产生一转换电力；

至少一备援电力模组(4)，是相对该电力转换装置(2)并联连接该电力输入源(11)，该备援电力模组(4)包含至少一常态受该输入电力充电以储存电能得产生一备援电力的储能模组(41)；

至少一电力分配单元(5)，是连接该电力转换装置(2)及该备援电力模组(4)并用以决定该输出电力为该转换电力或备援电力至该电力输出端(12)。

2、根据权利要求1所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的电源系统为单一电源供应器，且该电力转换装置(2a)为该电源供应器的变压器，该储能模组(41)为一个以上电池。

3、根据权利要求1所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的电源系统包含多台电源供应器及至少一电力整合背板(7)，且该电力转换装置(2b)为至少一台电源供应器，该储能模组(41)则装设于该电力整合背板(7)上。

4、根据权利要求1所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的电力分配单元(5)为一侦测负载(6)使用功率决定该电力转换装置(2)与该备援电力模组(4)的输出功率比的功率分配单元(53)。

5、根据权利要求1所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的电力分配单元(5)为一至少具备导通该电力转换装置(2)的第一回路及导通该备援电力模组(4)的第二回路的切换导通回路。

6、根据权利要求5所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的切换导通回路包含一电源切换开关(51)以及一电压判断回路(52)，该电源切换开关(51)的第一端连接该电力输出端(12)，该电源切换开关(51)的第二端是常态连接该电力转换装置(2)形成令该转换电力经由该电力输出端(12)输出的第一回路，而该电压判断回路(52)产生一代表该电力转换装置(2)的输出电压异常的切换讯号控制该电源切换开关(51)的第二端切换连接至该备援电力模组(4)形成供该备援电力经过该电力输出端(12)输出的第二回路。

7、根据权利要求6所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的备援电力模组(4)包括一自该电力输入源(11)取得一输入电力并转换输出直流电力的交流/直流转换器(42)、一储能模组(41)、一取得该直流电力对该储能模组(41)充电的充电回路(43)、一受该切换讯号触发而切换连接于该交流/直流转换器(42)及该储能模组(41)间的切换开关(44)，以及一将该切换开关(44)导通的电力转换为该备援电力输出至该电力分配单元(5)的转换单元。

8、根据权利要求7所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的转换单元为一直流/直流转换器(45)。

9、根据权利要求6所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的备援电力模组(4)包括一自该电力输入源(11)取得一输入电力并转换输出直流电力的直流/直流转换器、一储能模组(41)、一取得该直流电力对该储能模组(41)充电的充电回路(43)、一受该切换讯号触发而切换连接于该直流/直流转换器及该储能模组(41)间的切换开关(44)，以及一将该切换开关(44)导通的电力转换为该备援电力输出至该电力分配单元(5)的转换单元。

10、根据权利要求9所述的具有备援电力的电源系统，其特征在于所述的转换单元为一直流/直流转换器(45)。

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