CN103389786B - 主板直流电源设计方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种主板直流电源设计方法，包括：获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；如果预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换，以及如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换。本方法通过将获取主板直流电源的预设负载下的输出电压与预设阈值进行比较，最终判断采用电源转换的方式。由此，提高电源转换的效率，降低损耗与成本，具有易用性。本发明还公开了一种主板直流电源设计装置。

Description

主板直流电源设计方法与装置

技术领域

本发明涉及整机柜直流电压设计技术领域，尤其涉及一种主板直流电源设计方法与装置。

背景技术

现有技术中，提高直流供电电路的电源转换效率一般都采用更好的IC（Integrated Circuit，集成电路），以及更好的器件来减少损耗。但存在以下问题：采用更好的IC以及更好的器件，虽然可以提高效率，但这种方式因为采用的方案不同，扩大了供电电路的成本，即虽然效率提高了，损耗减小了，电费减少了，但是从采购成本上又有提升了，因此这种方案不能从根本上降低数据中心的TCO（Total Cost of Ownership，总体拥有成本），不具有经济性与易用性。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种主板直流电源设计方法。该方法通过获取主板直流电源的预设负载下的输出电压，以及对预设负载下的输出电压与预设阈值的比较，来确定采用的电源转换的方式，提高了电源转换效率，降低了成本且具有易用性。

本发明的第二个目的在于提出一种主板直流电源设计装置。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的主板直流电源设计方法，包括以下步骤：获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；判断所述预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；如果所述预设负载下的所述输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果所述预设负载下的所述输出电压小于所述预设阈值，则采用二次电源转换。

根据本发明实施例主板电源设计方法，通过获取主板直流电源的预设负载下的输出电压，根据预设负载下的输出电压与预设阈值进行比较判断，来确定采用的电源转换方式。该方法提高了电源转换效率，降低了成本且具有易用性。

为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的主板直流电源设计装置，包括：获取模块，用于获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；判断模块，用于判断所述预设负载下的所述输出电压是否大于预设阈值；转换模块，用于当所述预设负载下的所述输出电压大于所述预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果所述预设负载下的所述输出电压小于所述预设阈值，则采用二次电源转换。

根据本发明实施例的主板直流电源设计装置，通过获取模块获取主板直流电源的预设负载下的输出电压，继而通过判断模块根据预设负载下的输出电压与预设阈值进行比较判断，最终通过转换模块来确定采用的电源转换方式。该装置提高了电源转换效率，降低了成本且具有易用性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，

图1是根据本发明一个实施例的主板直流电源设计方法的流程图；

图2（a）（b）是一次电源转换与二次电源转换效率原理图；以及

图3是根据本发明一个实施例的主板直流电源设计装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

下面参考附图描述根据本发明实施例的主板直流电源设计方法与装置。

现有技术中，提高直流供电电路的电源转换效率一般都采用更好的IC（Integrated Circuit，集成电路），以及更好的器件来减少损耗。但存在以下问题：采用更好的IC以及更好的器件，虽然可以提高效率，但这种方式因为采用的方案不同，扩大了供电电路的成本，即虽然效率提高了，损耗减小了，电费减少了，但是从采购成本上又有提升了，因此这种方案不能从根本上降低数据中心的TCO（Total Cost of Ownership，总体拥有成本），不具有经济性与易用性。

为此，本发明提出了一种主板直流电源设计方法，包括以下步骤：获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；如果预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换。

图1是根据本发明一个实施例的主板直流电源设计方法的流程图。

如图1所示，主板直流电源设计方法，包括如下步骤：

S101，获取主板直流电源的预设负载下的输出电压。

在本发明的一个实施例中，预设负载为1A时的负载。由此，提高了在1A时的负载下得到的输出电压的可用性。

S102，判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值。其中，预设阈值为用户自行设置的。

S103，如果预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换。

在本发明的一个实施例中，如果预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换，具体包括：由获取到的主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为目的输出电压。由此，提高了电源转换的高效性与易用性。

S104，如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换。

在本发明的一个实施例中，如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换，具体包括：由获取到的主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为第一输出电压；以及第一输出电压转换为目的输出电压。由此，提高了电源转换的高效性与易用性。

根据本发明实施例主板电源设计方法，通过获取主板直流电源的预设负载下的输出电压，根据预设负载下的输出电压与预设阈值进行比较判断，来确定采用的电源转换方式。该方法提高了电源转换效率，降低了成本且具有易用性。

为了更好的理解与运用主板直流电源设计方法，图2（a）（b）是一次电源转换与二次电源转换效率原理图。如图2（a）所示，采用开关电路即利用一次电源转换的总效率为90%，如图2（b）所示，采用开关电路即利用二次电源转换的总效率为90%*90%*90%=72.9%。即上述的数值可以指导使用者从理论上分析二次转换增加所带来效率变化。

进一步地，通过对表一，即采用的方式为P12V转P5V再转P1V8与表二，即采用的方式为P12V直接转P1V8分析一个输出电压P1V8，负载电流需求3A的电源设计例子可以得知：从这个电源来看负载功耗是在5.4W，原来的设计方式为P12V转P5V再转P1V8，这样损耗最大达到1.62W，通过减少此二次电源转换，直接从P12V转P1V8，损耗最大为1.31W。

表一

表二

若考虑到应用负载最大在设计最大值的50%左右，分析此电源设计更改后，可节省功耗0.3-0.5W之间。

从这个分析中，一个电源VR会有这样的表现，从主板部分的角度来说，这样设计的电源会有10个左右，因此可以看到直接进行输入电压到输出电压的转换，可以有效的减小损耗，约占节点功耗2.5%左右。

更改前和更改后的主板部分电源设计对比举例可以看到，更改后的电源设计可以减少两级电源转换，减少了中间电源转换环节，可以降低在VR部分的损耗，同时也可减少VR数量，降低采购成本。

通常来说，采用一次电源转换的效率往往可以做到比较高。比如从P12V转换为5V，电压压降比较小，可以实现提高效率的目的，但是减少二次电源转换后，仅是简单的减少一次转换，不一定会取得比较好的效率，例如，从P12V转换为P1V8，负载比较小，一般在5A以内，效率设计要考虑一定的方法。

具体地，首先针对二次电源转换电路进行优化并确认，在减小二次电源转换电路后的电路采用开关电路，不采用线性电路进行转换，其中，开关电路在部件损耗上小，因此效率可以达到比较高，而线性线电路的损耗和输出电压输入电压比值成正比。若减小二次转换之后仍然采用线性电路，效率就会降低到60%以下，这不会取得很好的收益，即我们采用开关电路来根据判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值来判断采用电源转换的方式。例如，获取主板直流电源的预设负载下为1A的输出电压，判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；如果预设负载下为1A的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换；如果预设负载下为1A的输出电压小于预设阈值，则中间可以通过两次电源转换，即采用二次电源转换。

为了实现上述目的，本发明还提出了一种主板直流电源设计装置。

一种主板直流电源设计装置，获取模块，用于获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；判断模块，用于判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；转换模块，用于当预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换。

图3为根据本发明一个实施例的主板直流电源设计装置的结构框图。

如图3所示，主板直流电源设计装置30，包括：获取模块310、判断模块320和转换模块330。

在本发明的一个实施例中，获取模块310用于获取主板直流电源的预设负载下的输出电压。

在本发明的一个实施例中，预设负载为1A时的负载。由此，提高了在1A时的负载下得到的输出电压的可用性。

在本发明的一个实施例中，判断模块320用于判断预设负载下的输出电压是否大于预设阈值；转换模块330用于当预设负载下的输出电压大于预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果预设负载下的输出电压小于预设阈值，则采用二次电源转换。由此，提高了电源转换的高效性与易用性。

进一步地，转换模块330用于由获取到的主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为目的输出电压；以及转换模块330还用于由获取到的主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为第一输出电压；以及第一输出电压转换为目的输出电压。由此，提高了电源转换的高效性与易用性。

根据本发明实施例的主板直流电源设计装置，通过获取模块获取主板直流电源的预设负载下的输出电压，继而通过判断模块根据预设负载下的输出电压与预设阈值进行比较判断，最终通过转换模块来确定采用的电源转换方式。该装置提高了电源转换效率，降低了成本且具有易用性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (6)

1.一种主板直流电源设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；

判断所述预设负载下的输出电压是否小于预设阈值；

如果所述预设负载下的所述输出电压小于所述预设阈值，则采用一次电源转换，以及；

如果所述预设负载下的所述输出电压大于所述预设阈值，则采用二次电源转换，其中，将获取到的所述主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为第一输出电压，将所述第一输出电压转换为目的输出电压。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设负载为1A时的负载。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述一次电源转换，具体包括：由获取到的主板直流电源的所述预设负载下的所述输出电压转换为目的输出电压。

4.一种主板直流电源设计装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取主板直流电源的预设负载下的输出电压；

判断模块，用于判断所述预设负载下的所述输出电压是否小于预设阈值；

转换模块，用于当所述预设负载下的所述输出电压小于所述预设阈值，则采用一次电源转换；以及如果所述预设负载下的所述输出电压大于所述预设阈值，则采用二次电源转换，其中，所述转换模块用于将获取到的所述主板直流电源的预设负载下的输出电压转换为第一输出电压，将所述第一输出电压转换为目的输出电压。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预设负载为1A时的负载。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述转换模块用于，由获取到的主板直流电源的所述预设负载下的所述输出电压转换为目的输出电压。