[发明专利]更加紧凑并具有更高可靠性的电源系统

说明书

相关申请

本申请要求2004年2月18日申请的美国临时申请第60/545,444 号和2004年2月18日申请的美国临时申请第60/545,461号的优先权。 在此以应用参考的方式将这些申请全部并入在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种用于从高电压DC电源将低电压DC功率输送给 计算机负载的紧凑的并更加可靠的电源系统。

背景技术

在电信系统、数据通信系统、计算机设备、服务器等的典型设施 中，功率几乎总是通过具有足够容量的大容量可充电蓄电池系统供应 以便使该系统渡过任何功率停止或中断。电池系统完全被钳位在单个 电池单元电压之和上，并且任何主要的功率中断都完全被桥接。因此， 来自外部源的任何电源线频率波动都被完全吸收。电池系统可以给设 备供应DC电压，并可以使与其连接的任何设备与公用电源停电、波 动以及外部电源的其它问题完全隔离。通过从外部高压AC源比如公 用电力干线或不间断电源(UPS)连续提供的充电电流可以将电池漏 电保持较小。通过静态转换开关，该系统可以在公用电源和UPS之间 选择。然后将从静态转换开关输出的高电压AC输入到输送所需的充 电电流的变压器/整流器器件。然而，常规的静态转换开关和变压器/ 整流器器件通常不提供冗余能力。因此，这些器件中的一个部件失效 就要求切断该器件以更换所损坏的部件。因为电池系统不再被充电， 因此它仅可维持系统有限的小时数，此后供电的电池将会失效。

常规的电池系统通常以接近最终应用电压的电压分配DC功率。 因为损耗与电流的平方乘以电阻(I²R)成比例，因此保持I²R损耗下 降要求常规的电池系统利用昂贵、笨重且不易重新装配的母线电流分 配系统以在靠近使用点传输高电流、低电压的DC功率。

过去，基于常规电池的系统已经足够。然而，近来对数据通信和 计算机服务的需求的急剧增加使得这种基于电池系统的缺陷非常明 显。在先的基于电池的系统昂贵、笨重、不灵活且占用太的空间。此 外，在电池制造过程中产生了与有毒废物相关的环境危害，处理越来 越难以忍受。

目前，高压DC功率分配已经是不切实际的，因为缺乏经济的且 可量测的DC-DC电压降频转换器。非常大的超HVDC转换器已经使 用了许多年，但它们都要求巨大的设备，并且它们完全不适合于缩小 以用于在电信系统和数据通信系统中所需的普通分配电压下分配DC 功率的目的。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种用于计算负载的更加紧凑并 具有更高可靠性的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种提供低压DC但不需要大且昂 贵的中央电池系统的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种不需要庞大、笨重、不灵活且昂 贵的母线电流分配系统的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种在靠近预期使用点可以传送低 压DC的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种具有冗余能力以提高可靠性的 电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种这样的电源系统，其中在该系统 运行的同时该系统的主要部件可以被取下、更换或添加到该系统中。

本发明的进一步目的是提供一种主要部件是可热抽换的(hot  swappable)电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种提高了分配电压与最终应用电 压的比率的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种更加低廉的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种利用更小的空间的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种在物理上或电气上容易重新装 配的电源系统。

本发明的进一步目的是提供一种消除了与利用基于电池的系统 相关的有毒环境问题的电源系统。

本发明实现一种用于给计算负载提供低压DC电压的更加紧凑 并具有更高可靠性的电源系统，这种电源系统通过连接到多个DC源 的高压DC总线、连接到计算负载的低压DC总线和电源的独特组合 实现，每个DC源通过开关连接到该高压DC总线，该开关将具有最 高电压的DC源输送给该高压DC总线，该电源包括在高压DC总线 和低压DC总线之间并联连接的多个DC/DC转换器和调制每个 DC/DC转换器以将在高压DC总线上的高压转换为在低压DC总线上 输出的低压的控制器。