RU209982U1 - Power supply device for electronic computing equipment - Google Patents

Abstract

Translated fromRussian

Полезная модель относится к компьютерной технике, в частности к средствам питания электронно-вычислительных устройств. Устройство питания содержит корпус 1, снабженный средством 2 подключения к источнику питания и выходными средствами 3 подключения. Как говорилось выше, корпус 1 выполняется в форм-факторе соответствующей модели шасси-статива. В корпусе 1 установлена батарея, состоящая из десяти аккумуляторов 4. Каждый из аккумуляторов 4 соединен с входным средством 2 подключения через собственную схему 5 защиты по току и напряжению. Технический результат: обеспечение непрерывности электропитания.The utility model relates to computer technology, in particular to power supplies for electronic computing devices. The power device comprises a housing 1 provided with means 2 for connecting to a power source and output means 3 for connecting. As mentioned above, chassis 1 is made in the form factor of the corresponding chassis-rack model. A battery is installed in the housing 1, consisting of ten batteries 4. Each of the batteries 4 is connected to the input connection means 2 through its own current and voltage protection circuit 5. EFFECT: ensuring power supply continuity.

Description

Translated fromRussian

Область техники, которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к компьютерной технике, в частности, к средствам питания электронно-вычислительных устройств, и может применяться, в том числе, в сетевых коммутаторах, серверах, центрах обработки данных и др.The utility model relates to computer technology, in particular, to power supplies for electronic computing devices, and can be used, among other things, in network switches, servers, data processing centers, etc.

Уровень техникиState of the art

В качестве наиболее близкого аналога выбрано известное устройство питания электронно-вычислительного оборудования, содержащее корпус, снабженный средством подключения к источнику питания и выходными средствами подключения, в упомянутом корпусе установлена батарея, состоящая из десяти аккумуляторов (патент РФ на полезную модель RU164539U1, опубликовано 10.09.2016г.). Данное известное средство содержит общий для всего устройства контроллер управления работой. Такое решение не позволяет использовать в устройстве аккумуляторы с различными эксплуатационными параметрами, а также управлять работой каждого из них индивидуально.As the closest analogue, a well-known power supply device for electronic computing equipment was chosen, containing a housing equipped with a means of connecting to a power source and output means of connection, a battery consisting of ten batteries is installed in the said housing (RF patent for utility model RU164539U1, published on September 10, 2016). .). This well-known tool contains a common for the entire device controller operation. This solution does not allow using batteries with different operating parameters in the device, as well as controlling the operation of each of them individually.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Задачей, решаемой полезной моделью, является расширение эксплуатационных возможностей средств питания электронно-вычислительного оборудования.The task solved by the utility model is to expand the operational capabilities of the power supply of electronic computing equipment.

Техническим результатом от осуществления полезной модели является возможность использования в устройстве питания аккумуляторов с различными параметрами и индивидуальное управление ими, а также обеспечение непрерывности электропитания в течение не менее 15 минут ИТ оборудования, размещенного в полной загрузке шасси-статива по стандарту ОСРv3.The technical result from the implementation of the utility model is the possibility of using batteries with various parameters in the power supply device and their individual control, as well as ensuring the continuity of power supply for at least 15 minutes for IT equipment located in a fully loaded rack-rack according to the OCPv3 standard.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство питания электронно-вычислительного оборудования, содержащее корпус, снабженный средством подключения к источнику питания и выходными средствами подключения, в упомянутом корпусе установлена батарея, состоящая из десяти аккумуляторов, каждый из которых соединен с упомянутым средством подключения к источнику питания через собственную схему защиты и снабжен собственным блоком управления, при этом каждый блок управления аккумулятором соединен с соответствующей схемой защиты, упомянутые блоки управления аккумуляторами соединены через коммутатор с блоком управления устройством, который соединен с упомянутыми выходными средствами подключения.The specified technical result is achieved by the fact that the power supply device for electronic computing equipment, containing a housing equipped with a means of connecting to a power source and output means of connection, a battery is installed in said housing, consisting of ten batteries, each of which is connected to the said means of connecting to a power source through its own protection circuit and provided with its own control unit, wherein each battery control unit is connected to the corresponding protection circuit, said battery control units are connected through a switch to the device control unit, which is connected to said output connection means.

Указанный технический результат достигается также тем, что корпус снабжен средствами цветовой индикации состояния устройства.The specified technical result is also achieved by the fact that the body is equipped with means of color indication of the state of the device.

Указанный технический результат достигается также тем, что в корпусе установлен вентилятор охлаждения, а корпус выполнен с вентиляционными окнами.The specified technical result is also achieved by the fact that a cooling fan is installed in the case, and the case is made with ventilation windows.

Отличительной особенностью полезной модели является наличие десяти аккумуляторов, каждый из которых имеет собственную схему защиты по току и напряжению и блок управления, соединенные с блоком управления работой всего устройства.A distinctive feature of the utility model is the presence of ten batteries, each of which has its own current and voltage protection circuit and a control unit connected to the operation control unit of the entire device.

Перечень фигур чертежейList of drawing figures

На Фиг.1 показан общий вид устройства спереди.Figure 1 shows a general view of the device from the front.

На Фиг.2 показан вид устройства сзади.Figure 2 shows a rear view of the device.

На Фиг.3 показана структурная схема устройства.Figure 3 shows a block diagram of the device.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

В современном мире потребности пользователей и требования к технологии и обработке информации постоянно растут. Особенно большие изменения происходят в области хранения и обработки больших массивов данных, в так называемых центрах обработки данных.In today's world, user needs and requirements for technology and information processing are constantly growing. Especially great changes are taking place in the field of storage and processing of large amounts of data, in the so-called data processing centers.

Центры обработки данных (другое название - системы обработки информации) имеют различную конструкцию и состав ИТ-оборудования в зависимости от того, какая информация обрабатывается, каким способом обрабатывается информация, какое количество информации обрабатывается, хранится или передается в единицу времени, и насколько быстро и эффективно информация должна быть обработана, сохранена или передана.Data processing centers (another name is information processing systems) have a different design and composition of IT equipment, depending on what information is processed, how information is processed, how much information is processed, stored or transmitted per unit of time, and how quickly and efficiently information must be processed, stored or transmitted.

Степень гибкости систем обработки информации определяют различия их конструкций и позволяют классифицировать их на универсальные или узкоспециализированные, т.е. применимые только для конкретного пользователя или конкретного использования, такого как обработка финансовых транзакций, резервирование авиабилетов, хранение корпоративных данных, глобальные коммуникации, блокчейновые технологии и пр. Кроме того, системы обработки информации могут включать в себя множество аппаратных и программных компонентов, которые могут быть сконфигурированы для обработки, хранения и передачи информации, и могут включать в себя одну или несколько компьютерных систем, систем хранения данных и сетевых систем.The degree of flexibility of information processing systems determines the differences in their designs and allows them to be classified into universal or highly specialized, i.e. applicable only to a specific user or specific use, such as financial transaction processing, airline reservations, corporate data storage, global communications, blockchain technologies, etc. In addition, information processing systems may include many hardware and software components that can be configured for processing, storing and transmitting information, and may include one or more computer systems, data storage systems and network systems.

Одним из важных свойств систем обработки информации является их универсальность по типоразмерам ИТ оборудования и по питанию, т.е. возможность быстрого и удобного размещения в шасси-стативах широкой номенклатуры ИТ оборудования. Универсальность, свою очередь, определяется возможностью адаптации системы, как по геометрическим параметрам, так и по функциональным возможностям, и т.д.One of the important properties of information processing systems is their versatility in terms of IT equipment sizes and power supply, i.e. the ability to quickly and conveniently accommodate a wide range of IT equipment in chassis cabinets. Versatility, in turn, is determined by the ability to adapt the system, both in terms of geometric parameters and functionality, etc.

Обычно, при создании системы обработки данных, изменяют силовую систему электрического питания шасси-статива, чтобы она соответствовала тому ИТ оборудованию, которое устанавливается в шасси-статив.Typically, when building a data processing system, the power supply system of the chassis cabinet is modified to match the IT equipment that is installed in the chassis cabinet.

Системы обработки информации на основе шасси-стативов (известных также под названием «стойки») позволяют развёртывать крупномасштабные системы в единой структуре. Такие шасси-стативы могут содержать множество отдельных серверов или серверных узлов (в совокупности называемых «ИТ-оборудование»), которые могут быть также полностью самостоятельными функциональными блоками. Эти отдельные блоки функционируют как системы с самостоятельным управлением и, таким образом, каждый из них оснащён индивидуальными системами управления охлаждением, питанием и локальным управлением системой, независимо от других систем в шасси-стативе. Это ИТ-оборудование также предназначено для размещения в конкретной конфигурации шасси-статива и, таким образом, обычно имеют стандартные размеры по ширине и глубине. Кроме того, в зависимости от конкретных задач, ИТ-оборудование выбирается с определённой стандартной постоянной высотой, которая определяет размер ячеек шасси-статива, в которые это оборудование встраивается.Information processing systems based on chassis-racks (also known as "racks") allow you to deploy large-scale systems in a single structure. Such chassis cabinets may contain a plurality of individual servers or server nodes (collectively referred to as "IT equipment"), which may also be completely self-contained functional units. These individual units function as self-managed systems, and thus each has its own cooling, power, and local system management systems, independent of the other systems in the rack. This IT equipment is also designed to fit into a specific rack-chassis configuration and thus typically have standard width and depth dimensions. In addition, depending on specific tasks, IT equipment is selected with a certain standard constant height, which determines the size of the cells of the chassis-cabinet in which this equipment is built.

Таким образом, системы обработки информации (центры обработки данных) состоят из механической составляющей (шасси-статив), электронной (ИТ-оборудования) и силовой (схемы питания).Thus, information processing systems (data processing centers) consist of a mechanical component (chassis-rack), electronic (IT equipment) and power (power circuits).

Настоящая полезная модель направлена на обеспечение бесперебойного питания ИТ оборудование, например форм-фактора 19”, для работы от токоведущей шины шасси-статива (стойки системы обработки данных), путём создания источника питания с дублированием функций защиты и управления десяти отдельных аккумуляторов.This utility model is aimed at providing uninterrupted power supply to IT equipment, for example, a 19” form factor, for operation from the busbar chassis-rack (data processing system rack), by creating a power source with duplication of protection and control functions of ten separate batteries.

Такие устройства питания необходимы, в том числе, для предотвращения потери данных находящихся в кэш-е RAID контроллера и еще не записанных на диск (отложенная запись - "write-back caching"), в случае аварийного выключения компьютерной системы. При отключении электроэнергии устройство обеспечивает питанием непосредственно модуль кэш-памяти, что позволяет сохранить нужные данные вплоть до возобновления нормальной работы контроллера. Многие RAID-контроллеры позволяют использовать функцию отложенной записи только при наличии модуля резервного питания.Such power devices are necessary, among other things, to prevent the loss of data that is in the RAID controller cache and has not yet been written to disk (delayed writing - "write-back caching"), in the event of an emergency shutdown of the computer system. During a power outage, the device provides power directly to the cache memory module, which allows you to save the necessary data until the controller resumes normal operation. Many RAID controllers allow you to use the write-back feature only when a backup power module is present.

Всё оборудование, которое подключается в шасси-стативе к шине питания имеет возможность работать автономно в течении нескольких минут при аварийном отключении питающего напряжения 380 В на входе. Это достигается благодаря наличию в зонах питания шасси-статива блоков специальных батарейных блоков. В общем виде питание ИТ оборудования происходит следующим образом: входное переменное напряжение 380 В поступает в распределитель питания, где ток выпрямляется, далее это постоянное нестабилизированное напряжение подаётся на зону питания, в которой установлены блоки питания и преобразуется в постоянное, стабилизированное 12,6 В для шины питания оборудования.All equipment that is connected to the power bus in the chassis-rack has the ability to work autonomously for several minutes in case of an emergency shutdown of the 380 V supply voltage at the input. This is achieved due to the presence of special battery packs in the chassis-cabinet power areas. In general terms, IT equipment is powered as follows: the input AC voltage of 380 V enters the power distributor, where the current is rectified, then this constant unstabilized voltage is supplied to the power zone in which the power supplies are installed and is converted into a constant, stabilized 12.6 V for equipment power rails.

В зоне питания предусматривается установка батарейных блоков, которые преобразуют энергию от собственных внутренних аккумуляторов в постоянное нестабилизированное напряжение номиналом из диапазона 30-50 В и параллельно подключены к штатному преобразователю постоянного тока 30-50 В. Таким образом блоки питания непосредственно ИТ оборудования 12,6 В подключены одновременно и постоянно через преобразователь и к входному напряжению 380 В и к батарейным блокам в соответствии с настоящей полезной моделью.In the power zone, it is planned to install battery packs that convert energy from their own internal batteries into a constant unstabilized voltage with a nominal value from the range of 30-50 V and are connected in parallel to a standard 30-50 V DC converter. Thus, power supplies directly from IT equipment 12.6 V connected simultaneously and permanently through the converter and to the input voltage of 380 V and to the battery packs in accordance with this utility model.

Устройство питания (батарейный блок) выполняет функции источника бесперебойного питания и встраивается в цепь питания от входного переменного напряжения 380 В и до выходного стабилизированного постоянного напряжения 12,6 В. Оно функционально состоит из аккумуляторов, плат управления, модулей защиты и управления аккумуляторами, собранных в одном корпусе форм-фактора соответствующей модели шасси-статива.The power supply device (battery pack) performs the functions of an uninterruptible power supply and is built into the power circuit from an input AC voltage of 380 V to an output stabilized DC voltage of 12.6 V. It functionally consists of batteries, control boards, protection and battery management modules assembled in one form factor chassis of the corresponding chassis cabinet model.

Устройство питания содержит корпус 1, снабженный средством 2 подключения к источнику питания и выходными средствами 3 подключения. Как говорилось выше, корпус 1 выполняется в форм-факторе соответствующей модели шасси-статива.The power device comprises ahousing 1 provided withmeans 2 for connecting to a power source and output means 3 for connecting. As mentioned above,chassis 1 is made in the form factor of the corresponding chassis-rack model.

В корпусе 1 установлена батарея, состоящая из десяти аккумуляторов 4. Каждый из аккумуляторов 4 соединен с входным средством 2 подключения через собственную схему 5 защиты по току и напряжению. A battery is installed in thehousing 1, consisting of tenbatteries 4. Each of thebatteries 4 is connected to the input connection means 2 through its own current andvoltage protection circuit 5.

Каждый аккумулятор соединен с собственным блоком 6 управления, который также соединен с соответствующей схемой 5 защиты. В качестве микросхема защиты может использоваться микросхема LTC4364HDE-2, реализующая защиту от пониженного или повышенного напряжения. Также для защиты аккумуляторов 4 может использоваться микросхема LTC4151CMSPBF, являющаяся датчиком тока с возможностью опроса по I2C шине.Each battery is connected to itsown control unit 6 which is also connected to acorresponding protection circuit 5 . The LTC4364HDE-2 chip can be used as a protection chip, which implements undervoltage or overvoltage protection. Also, to protectbatteries 4, the LTC4151CMSPBF chip, which is a current sensor with the ability to poll via the I2C bus, can be used.

Блоки 6 управления аккумуляторами соединены через коммутатор 7 с блоком 8 управления всем устройством, который соединен с упомянутыми выходными средствами 3 подключения. Каждый блок управления 6 снабжен микроконтроллером (например, микроконтроллером Atmega32u4) для реализации функции самодиагностики параметров и работоспособности конкретного аккумулятора 4 и обмена данными через коммутатор 7 с блоком управления по шине I2C. I2C означает последовательную асимметричную шину для связи между интегральными схемами внутри электронных приборов, а также соответствующие интерфейс и протокол.Thebattery control units 6 are connected via acommutator 7 to acontrol unit 8 for the entire device, which is connected to said output connection means 3 . Eachcontrol unit 6 is equipped with a microcontroller (for example, an Atmega32u4 microcontroller) to implement the function of self-diagnosis of the parameters and performance of aparticular battery 4 and exchange data through theswitch 7 with the control unit via the I2C bus. I2C stands for serial asymmetric bus for communication between integrated circuits inside electronic devices, and the corresponding interface and protocol.

Устройство может содержать микросхему памяти (модуль EEPROM) для хранения служебных данных.The device may contain a memory chip (EEPROM module) for storing service data.

Корпус 1 может быть снабжен средствами 10 цветовой индикации состояния устройства.Thehousing 1 may be provided withmeans 10 for color indication of the state of the device.

В корпусе 1 может быть установлен вентилятор 10 охлаждения, а корпус может быть выполнен с вентиляционными окнами 11.Acooling fan 10 can be installed in thecase 1, and the case can be made withventilation windows 11.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Устройство питания встраивают в цепь питания подключения входных средства 2 к источнику входного переменного напряжения 380 В и выходных средств 3 ко входу источника стабилизированного постоянного напряжения 12,6 В.The power device is built into the power supply circuit for connecting input means 2 to an input AC voltage source of 380 V and output means 3 to the input of a stabilized DC voltage source of 12.6 V.

На аккумуляторы 4 начинает подаваться ток зарядки через соответствующие схемы 5 защиты. Индивидуальные блоки 6 управления аккумуляторами 4 регулируют подзарядку и преобразует их электроэнергию в постоянное нестабилизированное напряжение номиналом из диапазона 30-50 В, например номиналом 48 В.Thebatteries 4 are supplied with a charging current through therespective protection circuits 5 . Individualbattery control units 6 4 regulate recharging and convert their electricity into a constant unstabilized voltage with a nominal value from the range of 30-50 V, for example, with a nominal value of 48 V.

Схемы 5 защиты контролируют скачки тока во время подключения и коммуникации устройства, изолируют неисправный аккумулятор, защищают аккумуляторы от перенапряжения.Protection circuits 5 control current surges during connection and communication of the device, isolate a faulty battery, protect batteries from overvoltage.

Блок управления 6 управляет зарядкой соответствующего аккумулятора 4, обеспечивает контроль SOC/SOH соответствующего аккумулятора, обеспечивает регулируемый разряд аккумулятора и мониторинг его состояния.Thecontrol unit 6 controls the charging of therespective battery 4, controls the SOC/SOH of the respective battery, provides regulated battery discharge and monitors its condition.

Блок управления 8 устройством управляет выходными электрическими параметрами, контролирует состояние и работоспособность устройства в целом, передает данные о состоянии работы устройства в систему управления оборудованием шасси-статива.Thecontrol unit 8 of the device controls the output electrical parameters, monitors the status and operability of the device as a whole, transmits data on the state of the device operation to the chassis-rack equipment control system.

Системы самодиагностики и контроля могут обеспечиваться собственным автономным питанием от аккумуляторов 4.Self-diagnostics and control systems can be provided with their own autonomous power supply frombatteries 4.

Изменяя логические состояния цифровых выводов, блоки управления 6 и 8 могут принудительно отключить любой аккумулятор или группу аккумуляторов, что может потребоваться при аварийной ситуации или для оптимизации работы устройства.By changing the logical states of the digital outputs,control units 6 and 8 can forcibly turn off any battery or group of batteries, which may be necessary in case of an emergency or to optimize the operation of the device.

Благодаря наличию индивидуального управления каждый аккумулятором появляется возможность использовать в устройстве аккумуляторы разных видов или с разными эксплуатационными параметрами (например, с различным током зарядки). Известно, что в ходе эксплуатации параметры аккумуляторных батарей меняются вследствие старения. Индивидуальное управление каждым аккумулятором в отдельности позволяет продлить ресурс устройства и время работы устройства без подзарядки.Thanks to the individual control of each battery, it becomes possible to use batteries of different types or with different operating parameters (for example, with different charging current) in the device. It is known that during operation, the parameters of batteries change due to aging. Individual management of each battery separately allows you to extend the life of the device and the time of operation of the device without recharging.

Благодаря этому удалось добиться бесперебойности питания ИТ оборудования, занимающего все пространство шасси-статива, в течение не менее 15 минут при аварийном отключении источника электропитания.Thanks to this, it was possible to achieve uninterrupted power supply to IT equipment occupying the entire space of the chassis-cabinet for at least 15 minutes during an emergency power outage.

Устройство питания обладает широкими функциональными возможностями благодаря реализации следующих функций: индивидуальная защита аккумуляторов и индивидуальное управление работой каждого аккумулятора, двойной контур управления каждым аккумулятором и устройством в целом.The power device has a wide functionality due to the implementation of the following functions: individual battery protection and individual control of the operation of each battery, dual control loop for each battery and the device as a whole.

Claims (3)

Translated fromRussian

1. Устройство питания электронно-вычислительного оборудования, содержащее корпус, снабженный средством подключения к источнику питания и выходными средствами подключения, в упомянутом корпусе установлена батарея, состоящая из десяти аккумуляторов, каждый из которых соединен с упомянутым средством подключения к источнику питания через собственную схему защиты и снабжен собственным блоком управления, при этом каждый блок управления аккумулятором соединен с соответствующей схемой защиты, упомянутые блоки управления аккумуляторами соединены через коммутатор с блоком управления устройством, который соединен с упомянутыми выходными средствами подключения.1. A power supply device for electronic computing equipment, comprising a housing equipped with a means of connecting to a power source and output means of connection, a battery is installed in said housing, consisting of ten batteries, each of which is connected to the said means of connecting to a power source through its own protection circuit and provided with its own control unit, each battery control unit is connected to a respective protection circuit, said battery control units are connected through a switch to the device control unit, which is connected to said output connection means.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус снабжен средствами цветовой индикации состояния устройства.2. The device according to claim 1, characterized in that the body is provided with means for color indication of the state of the device.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе установлен вентилятор охлаждения, а корпус выполнен с вентиляционными окнами.3. The device according to claim 1, characterized in that a cooling fan is installed in the case, and the case is made with ventilation windows.

Images