TWI528179B - 具有電源保護系統之伺服器及電源保護方法 - Google Patents

Description

具有電源保護系統之伺服器及電源保護 方法

本發明是有關一種電源保護技術，且特別是有關於一種具有電源保護系統之伺服器與電源保護方法。

在伺服器系統當中，硬碟(Hard drive disk,HDD)的儲存容量與處理數據的能力扮演舉足輕重的角色，尤其是近代發展數據傳輸能力迅速提升，面對龐大數據量的處理更須仰賴硬碟的穩定運作；因此，對於硬碟連接器電源保護更顯得日益重要。過去對於硬碟連接器電源的保護大多利用熱敏電阻，然而熱敏電阻乃屬於被動保護，一旦電源故障的情況發生，降低系統損壞的效果有限，嚴重的話仍可能導致硬碟失去正常運作能力，進而影響整個伺服器系統的功能。

為了對硬碟連接器的電源進行保護，本發明之 一態樣是提供一種具有電源保護系統之伺服器，其包含電源控制裝置與硬碟連接器。其中電源控制裝置包含輸入單元、輸出單元、切換單元與處理器。輸入單元，接收一輸入電壓；輸出單元，輸出一負載電壓；切換單元，耦接輸入單元與輸出單元之間；處理器，耦接至切換單元，監控一負載電流，控制切換單元開啟或關閉負載電壓的輸出。硬碟連接器，耦接至輸出單元，接收負載電壓。其中負載電流超過一預設電流值時，處理器關閉切換單元並持續一斷電時間；經過斷電時間之後，處理器重試開啟切換單元以輸出負載電壓。

本發明之一實施例中，具有電源保護系統之伺 服器更包含一存儲擴展控制器，發送一致能信號至處理器以開啟切換單元，進而輸出負載電壓。

本發明之一實施例中，其中存儲擴展控制器偵 測到硬碟連接器電性連接至該輸出單元之前，停止發送致能訊號。

本發明之一實施例中，具有電源保護系統之伺 服器更包含燈號裝置，顯示硬碟連接器之電源狀態；其中輸出單元輸出負載電壓時包含預充電階段。

本發明之一實施例中，其中存儲擴展控制器偵 測到硬碟連接器之電源損壞時，重新發送致能信號至處理器以開啟切換單元，進而輸出負載電壓。

本發明之另一態樣是提供一種電源保護方法， 其包含以下步驟：接收一輸入電壓；當一切換單元開啟時， 輸出一負載電壓；透過一硬碟連接器接收該負載電壓；監控一負載電流，控制該切換單元開啟或關閉該負載電壓的輸出；當該負載電流超過一預設電流值時，關閉該切換單元並持續一斷電時間；當超過該斷電時間，重試開啟該切換單元以輸出該負載電壓。

本發明之一實施例中，電源保護方法更包含： 接收一存儲擴展控制器發送之一致能信號以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。

本發明之一實施例中，電源保護方法更包含： 當該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器電性連接之前，停止發送該致能訊號。

本發明之一實施例中，電源保護方法更包含： 透過一燈號裝置顯示該硬碟連接器之電源狀態；輸出該負載電壓時包含預充電階段。

本發明之一實施例中，電源保護方法更包含： 當該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器之電源損壞時，重新發送該致能信號以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。

綜上所述，本發明係以改善硬碟連接器電流過 流保護為出發點，監測硬碟連接器之負載電流，當發生電流過流現象時立即關閉負載電壓，並等待一段時間再重試開啟輸出負載電壓，以主動保護的方式降低可能造成的損壞。

以下將以實施方式對上述之說明作詳細的描述，並對本發明之技術方案提供更進一步的解釋。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下：

100‧‧‧具有電源保護系統之伺服器

110‧‧‧電源供應器

112‧‧‧輸入電壓

120‧‧‧電源控制裝置

122‧‧‧輸入單元

124‧‧‧切換單元

126‧‧‧處理器

128‧‧‧輸出單元

130‧‧‧負載電壓

140‧‧‧硬碟連接器

200‧‧‧具有電源保護系統之伺服器

240‧‧‧存儲擴展控制器

242‧‧‧致能信號

300‧‧‧具有電源保護系統之伺服器

350‧‧‧燈號裝置

400‧‧‧電源保護方法

S402~S412‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖示之說明如下：圖1係說明本發明第一實施例之具有電源保護系統之伺服器示意圖；圖2係說明本發明第二實施例之具有電源保護系統之伺服器示意圖；圖3係說明本發明第三實施例之具有電源保護系統之伺服器示意圖；以及圖4係說明本發明第四實施例之電源保護方法流程圖。

為了使本揭示內容之敘述更加詳盡與完備，可參照附圖及以下所述之各種實施例。但所提供之實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍；步驟的描述亦非用以限制其執行之順序，任何由重新組合，所產生具有均等功效的裝置，皆為本發明所涵蓋的範圍。

請參考圖1，其係繪示本發明第一實施例之具有電源保護系統之伺服器100。具有電源保護系統之伺服器包含電源控制裝置120與硬碟連接器140。其中電源控制裝置包含輸入單元122、輸出單元128、切換單元124與處理器 126。實作上，輸入單元122可為至少一輸入端，並可包含直流轉交流電路、交流轉直流電路、變壓電路等。輸出單元128可為至少一輸出端，並可包含直流轉交流電路、交流轉直流電路、變壓電路等。切換單元124可為金氧半場效電晶體(MOSFET)、雙極性接面電晶體(BJT)、邏輯電路、其他具有開關功能的元件或電路等。硬碟連接器140可為SATA(Serial AT attachment)、SAS(Serial attached small computer system interface)或其他介面。處理器126可為中央處理器、微控制器或其他電路。其中，輸入單元122、輸出單元128、切換單元124與處理器126可整合為單一晶片組以節省電路面積。

輸入單元120接收來自電源供應器110的輸入 電壓112，透過處理器126開啟切換單元124以電性連接至輸出單元128，輸出負載電壓130至硬碟連接器140。處理器126具有監控負載電流的能力，當硬碟連接器140的負載電流超過預設電流值時，處理器126便關閉切換單元124；此時輸出單元128與輸入單元122電性隔離，停止輸出負載電壓130。當處理器126偵測到電流過流的現象排除之後，重試開啟切換單元124以恢復負載電壓130之輸出。在處理器126關閉切換單元124到重試開啟切換單元124的時間即為斷電時間；亦即斷電時間為電流過流現象排除之時間，以避免未排除電流過流的情況下重新開啟對硬碟連接器造成再次損壞。

為了對負載電壓的輸出進行控制，請參照圖2， 其係繪示本發明第二實施例之具有電源保護系統之伺服器200。圖2的具有電源保護系統之伺服器200除了增加存儲擴展控制器240以外，其餘硬體與圖1的具有電源保護系統之伺服器100實質上相同。實作上，存儲擴展控制器240可包含多種電路，例如邏輯電路、控制電路、濾波電路、暫存器，以及至少一輸入端與至少一輸出端。

存儲擴展控制器240發送致能信號242至處理 器126以開啟切換單元124並輸出負載電壓130。實作上，硬碟連接器140需要p5v、p12v電壓供應，可透過兩個電源控制裝置120透過同一致能訊號242以控制電源開啟；存儲擴展控制器240可獨立發送24個致能信號242，亦即控制24組p5v與p12v負載電壓輸出。存儲擴展控制器240可依使用者需求彈性調整，透過韌體控制其發送致能訊號的方式以穩定伺服器系統運作。

再者，於一實施例中，存儲擴展控制器240可 偵測硬碟連接器140是否電性連接至輸出單元128；若硬碟連接器140已經電性連接至輸出單元128，則存儲擴展控制器240可依韌體之設定發送致能訊號242至處理器126以控制負載電壓130的穩定運作；若硬碟連接器140尚未電性連接至輸出單元128，則存儲擴展控制器240停止發送致能訊號242至處理器126，此時無負載電壓130輸出。

為了監測硬碟連接器的電源狀態，請參照圖3，其係繪示本發明之第三實施例之具有電源保護系統之伺服 器300。圖3的具有電源保護系統之伺服器300除了增加燈號裝置350以外，其餘硬體與圖2的具有電源保護系統之伺服器200實質上相同。燈號裝置350可顯示硬碟連接器140之電源正常或異常；實作上，燈號裝置350可為發光二極體或其他得以識別不同狀態的顯示元件或裝置。

再者，於一實施例中，輸出單元128輸出負載 電壓130時包含預充電(pre-charge)階段，限制輸出電流的量值，避免負載電壓130輸出起始階段的突波電流(inrush current)對硬碟連接器140造成損害。因此，可省略用以預充電之電阻電容RC電路，達成節省電路面積的效果。一般而言，突波電流值被限制低於上述之預設電流值，以免輸出負載電壓130時處理器126立即關閉切換單元124，造成輸出失敗。

或者，於另一實施例中，存儲擴展控制器240 偵測來自硬碟連接器140的反饋信號以進行監控，若硬碟連接器140之電源疑似發生損壞情形；此時，存儲擴展控制器240將再次發送致能信號242至處理器126以再次輸出負載電壓130至硬碟連接器140，確認是否為電源損壞。如同上述，存儲擴展控制器240可獨立發送24個致能訊號，也可獨立偵測24個致能訊號的電位變化。實作上，偵測電位變化功能可透過存儲擴展控制器240內部的邏輯電路、濾波電路實現。

圖4是本發明之第四實施例之電源保護方法 400的流程圖。電源保護方法400可經由一電路系統來實 作，例如前述之具有電源保護系統之伺服器100、200、300，亦可將部份功能實作為至少一晶片組，以節省電路面積。

如圖4所示，電源保護方法400包括多個步驟 S402~S412。然熟習本案之技藝者應瞭解到，在本實施例中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行。至於實施該些步驟的硬體裝置，由於以上實施例已具體揭露，因此不再重複贅述之。

首先，於步驟S402中，接收一輸入電壓；步驟 S404中，當切換單元開啟時，輸入電壓將可輸出至負載，其中負載電壓可設計與輸入電壓相同或者經由變壓電路轉變為其他電壓值再輸出至負載；步驟S406中，透過硬碟連接器接收負載電壓作為運作所需電源。於步驟S408，持續監控硬碟連接器運作之負載電流是否有過流現象，並且控制該切換單元開啟或關閉該負載電壓的輸出。一旦負載電流超過預設電流值時，則關閉該切換單元並且持續一斷電時間(步驟S410)；反之若負載電流低於預設電流值時，則維持負載電壓的輸出。最後，於步驟S412中，經過斷電時間後，重試開啟切換單元以輸出負載電壓；若負載電流仍超過預設電流值，則繼續等待直到偵測到負載電流低於預設電流值。如此一來，確保再次輸出時，負載電流位於預設電流值範圍之內，避免再次造成硬碟連接器之損壞。

為了對負載電壓的輸出進行控制，透過接收存 儲擴展控制器發送致能信號以開啟切換單元，進而輸出負載電壓。實作上，硬碟連接器需要p5v、p12v電壓供應，可透過同一致能訊號以控制p5v、p12v電源開啟；存儲擴展控制器可獨立發送24個致能信號，亦即控制24組p5v與p12v負載電壓輸出。存儲擴展控制器可依使用者需求彈性調整，透過韌體控制其發送致能訊號的方式以穩定伺服器系統運作。

再者，於一實施例中，存儲擴展控制器可偵測 硬碟連接器是否電性連接；若硬碟連接器已電性連接，則存儲擴展控制器可依韌體之設定發送致能訊號以控制負載電壓穩定運作；若硬碟連接器尚未電性連接，則存儲擴展控制器停止發送致能訊號，此時無負載電壓之輸出。

為了監測硬碟連接器的電源狀態，可透過燈號 裝置，顯示硬碟連接器之電源正常或異常；實作上，燈號裝置可為發光二極體或其他得以識別不同狀態的顯示元件或裝置。

再者，於一實施例中，輸出負載電壓時包含預 充電階段，限制輸出電流的量值，避免負載電壓輸出起始階段的突波電流對硬碟連接器造成損害。因此，可省略用以預充電之電阻電容RC電路，達成節省電路面積的效果。一般而言，突波電流值被限制低於上述之預設電流值，以免輸出負載電壓時，切換單元立即關閉的情況。

或者，於另一實施例中，存儲擴展控制器偵測 來自硬碟連接器的反饋信號以進行監控，若硬碟連接器之電 源疑似發生損壞情形；此時，存儲擴展控制器將再次發送致能信號以再次輸出負載電壓至硬碟連接器，確認是否為電源損壞。如同上述，存儲擴展控制器可獨立發送24個致能訊號，也可獨立偵測24個致能訊號的電位變化。實作上，偵測電位變化可透過存儲擴展控制器內部的邏輯電路、濾波電路實現。

綜上所述，本發明得以透過上述之實施例監測硬碟連接器之負載電流，當發生電流過流現象時立即關閉負載電壓，並等待一段時間且電流過流因素排除之後，再重試開啟輸出負載電壓，以主動保護的方式降低系統可能造成的損壞。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。

110‧‧‧電源供應器

112‧‧‧輸入電壓

120‧‧‧電源控制裝置

122‧‧‧輸入單元

124‧‧‧切換單元

126‧‧‧處理器

128‧‧‧輸出單元

130‧‧‧負載電壓

140‧‧‧硬碟連接器

200‧‧‧具有電源保護系統之伺服器

240‧‧‧存儲擴展控制器

242‧‧‧致能信號

Claims (10)

1. 一種具有電源保護系統之伺服器，包含：一電源控制裝置，包含：一輸入單元，接收一輸入電壓；一輸出單元，輸出一負載電壓；一切換單元，耦接該輸入單元與該輸出單元之間；以及一處理器，耦接至該切換單元，監控一負載電流，控制該切換單元開啟或關閉該負載電壓的輸出；以及一硬碟連接器，耦接至該輸出單元，接收該負載電壓；其中該負載電流超過一預設電流值時，該處理器關閉該切換單元並持續一斷電時間；經過該斷電時間之後，該處理器重試開啟該切換單元以輸出該負載電壓。
2. 如請求項1所述之具有電源保護系統之伺服器，更包含一存儲擴展控制器，發送一致能信號至該處理器以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。
3. 如請求項2所述之具有電源保護系統之伺服器，其中該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器電性連接至該輸出單元之前，停止發送該致能訊號。
4. 如請求項3所述之具有電源保護系統之伺服器，更包含一燈號裝置，顯示該硬碟連接器之電源狀態；其中該輸出單元輸出該負載電壓時包含預充電階段。
5. 如請求項2所述之具有電源保護系統之伺服器，其中該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器之電源損壞時，重新發送該致能信號至該處理器以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。
6. 一種電源保護方法，包含下列步驟：接收一輸入電壓；當一切換單元開啟時，輸出一負載電壓；透過一硬碟連接器接收該負載電壓；監控一負載電流，控制該切換單元開啟或關閉該負載電壓的輸出；當該負載電流超過一預設電流值時，關閉該切換單元並持續一斷電時間；以及當超過該斷電時間，重試開啟該切換單元以輸出該負載電壓。
7. 如請求項6所述之電源保護方法，更包含：接收一存儲擴展控制器發送之一致能信號以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。
8. 如請求項7所述之電源保護方法，更包含：當該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器電性連接之前，停止發送該致能訊號。
9. 如請求項8所述之電源保護方法，更包含：透過一燈號裝置顯示該硬碟連接器之電源狀態；輸出該負載電壓時包含預充電階段。
10. 如請求項7所述之電源保護方法，更包含：當該存儲擴展控制器偵測到該硬碟連接器之電源損壞時，重新發送該致能信號以開啟該切換單元，進而輸出該負載電壓。