CN103576814A - 电源供应电路 - Google Patents
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Abstract
电源供应电路，包括电源供应单元、微控制器、多个电源管理芯片以及多个开关电路。该每个开关电路包括输入端以及输出端，该每个开关电路的输入端串联一个电阻后与电源供应单元连接，每个开关电路的输出端连接一个主板，以对该主板进行供电。每个电源管理芯片通过一电源管理总线与微控制器相连，用于实时监测每块主板运行时的实际功耗，并将监测到的结果反馈给微控制器。微控制器通过一条数据线与每块主板连接，用于根据电源供应单元的额定功率以及每块主板的实际功耗之和，对每块主板的用电状况进行调节和管理。本发明的电源供应电路可提供多主板间电流和功率的限制功能，为主板提供周详的保护措施。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源供应电路。
背景技术
一般用于服务器的电源供应电路包含输出各种供电电压（如12V、5V、3.3V等）的电压产生电路，扩充延伸电路、电压/电流保护电路、温度侦测以及风扇控制电路等。通常，基于服务器的产品架构由一个电源供应设备为一个服务器主板供电。然而，当需要给服务器的三至四块主板甚至更多的主板供电时，若同样采用一个电源供应器为一个主板供电的方式，则需要与主板数量相同的电源供应器来满足多主板的供电需求，无形中增加了电源供应器的成本。因此，如何使用较少的电源供应器即能满足对多个主板的供电需求，是目前需要解决的一个问题。
发明内容
为解决以上问题，有必要提供一种电源供应电路。
所述电源供应电路，包括：电源供应单元、微控制器、多个电源管理芯片、多块主板以及多个开关电路；每个开关电路包括输入端以及输出端，该每个开关电路的输入端串联一个电阻后与电源供应单元连接，每个开关电路的输出端连接一个主板，以对该主板进行供电；每个电源管理芯片根据该电阻的压降实时监测每块主板运行时的实际功耗，并通过一电源管理总线与所述微控制器相连，用于将监测到的主板的实际功耗反馈给微控制器；所述微控制器通过一条数据线与每块主板连接，用于根据所述电源供应单元的额定功率以及每块主板的实际功耗的总和，对每块主板的用电状况进行调节，以将所有主板的功耗总和控制在电源供应单元的额定功率内。
相较于现有技术，本发明的电源供应电路，通过实时监测机制掌握各主板设备整体的实际电源功率信息，使用微控制器仲裁、调节平衡多个主板之间的电源管理，不但可以降低为多主板服务器产品进行供电的电源成本，更可提供多主板间电流和功率的限制功能，为产品架构提供更周详的保护措施。
附图说明
图1是本发明电源供应电路较佳实施方式的示意图。
图2是本发明另一实施例中由图1中的电源供应单元为主板提供多路电压信号的电路示意图。
主要元件符号说明
| PSU | 1 |
| 电源输出端 | 101 |
| 功率控制端 | 102 |
| 微控制器 | 2 |
| 电源管理芯片 | 3 |
| 开关电路 | 4 |
| 主板 | 5 |
| 电源管理总线 | 11 |
| 数据线 | 21 |
| CPU | 50 |
| 输入端 | Vin |
| 输出端 | Vout |
| 开关控制端 | Ctr |
| 使能端 | En |
| 控制引脚 | CTL |
| 第一感测引脚 | Sen1 |
| 第二感测引脚 | Sen2 |
| 第一串行数据引脚 | SDA1 |
| 第一串行时钟引脚 | SCL1 |
| 第二串行数据引脚 | SDA2 |
| 第二串行时钟引脚 | SCL2 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明电源供应电路较佳实施方式的示意图。该电源供应电路包括电源供应单元（Power supply unit，PSU）1、微控制器2、多个电源管理芯片3以及多个开关电路4。
该PSU 1包括用于输出电源电压的电源输出端101及功率控制端102。本实施例中，该PSU 1由多个电源供应器并联连接得到，且该PSU 1的额定功率等于该多个电源供应器的额定功率之和。
所述开关电路4包括输入端Vin，输出端Vout，以及控制该开关电路4的输入端Vin与输出端Vout是否导通的开关控制端Ctr。每个开关电路4的输入端Vin串联一个电阻R后与PSU 1的电源输出端101连接，每个开关电路4的输出端Vout连接一个主板5。该PSU 1输出的电源电压分别经由单独的开关电路4对每个主板5进行供电。一实施例中，所述PSU 1包含的电源供应器的个数小于或等于所述主板5的个数。优选地，PSU 1包括两个电源供应器，主板5的个数为四个。
所述电源管理芯片3包括使能端EN，控制引脚CTL、第一感测引脚Sen1、第二感测引脚Sen2、第一串行数据引脚SDA1以及第一串行时钟引脚SCL1。该控制引脚CTL对应连接开关电路4的开关控制端Ctr，用于向该开关电路4发送控制信号，以控制对应的该开关电路4的导通和截止。第一感测引脚Sen1以及第二感测引脚Sen2分别连接电阻R的两端。该电源管理芯片3用于通过该第一感测引脚Sen1以及第二感测引脚Sen2实时监测每块主板5运行时的实际功耗，并将监测到的结果反馈给微控制器2。因为PSU 1输出的电源电压经由该电阻R及所述开关电路4输出至对应的主板5，因此电源管理芯片3通过第一感测引脚Sen1以及第二感测引脚Sen2侦测该电阻R的压降即可计算得到该主板5的实际功耗。
该微控制器2包括多个开关引脚，如SW1、SW2、SW3、SW4等、第二串行数据引脚SDA2、第二串行时钟引脚SCL2，及连接至PSU 1的功率控制端102的功率反馈端Power。每个开关引脚连接一个电源管理芯片3的使能端EN，用于向每个电源管理芯片3发送使能信号，以控制电源管理芯片3是否工作。该第二串行数据引脚SDA2通过一电源管理总线（PMBus）11的串行数据线与每个电源管理芯片的第一串行数据引脚SDA1相连，以实现与电源管理芯片3与该微控制器2之间的数据传输和通信。该第二串行时钟引脚SCL2通过该电源管理总线11的串行时钟线与每个电源管理芯片3的第一串行时钟引脚SCL1相连，以向每个电源管理芯片3发送时钟信号。本实施例中，该电源管理总线可以是一I2C（Inter－Integrated Circuit，内部整合电路）总线。
该微控制器2从所述电源管理总线11的串行数据线接收该电源管理芯片3反馈的每个主板的实际功耗，进而计算出所有工作中的主板5的总功耗，然后根据总功耗从功率反馈端Power控制该PSU 1的关闭、开启以及输出功率。所述微控制器2还通过一条数据线21与每块主板5连接，用于根据所述PSU 1的额定功率以及每块主板5的实际功耗，对每块主板5的用电状况进行调节和管理。具体地，当运行中的所有主板5的总功耗达到或接近PSU 1的额定功率时，该微控制器2则限制或延迟启动其它尚未工作的主板5。
替代实施方式中，该微控制器2还可通过所述数据线21发送控制命令至运行中的主板5，依据各主板5之间预先设定的权重关系降低一个或多个运行中的主板5的负载。例如，一实施方式中，该微控制器2可通过所述数据线21发送警告（Alarm）信号至已启动的权重较低的主板5的CPU（Central Processing Unit，中央处理器）50，使该权重较低的主板5的CPU 50获知当前系统负载已过高，以触发该权重较低的主板5的CPU进行自动降频或者降低工作排程，进而降低该权重较低的主板5的功耗并将所有运行中的主板5的总功耗控制在PSU 1的额定功率内，以达到对各主板5进行电源保护的目的。所述各主板5之前的权重关系可由用户预先进行设置，并存储在微控制器2中。
另一实施例中，如图2所示，所述PSU 1可输出多路电压，例如12V、5V以及3.3V，可选择性地为主板5提供其中一种电压。同时，该开关电路4可包括多路开关元件，每路电源电压分别通过一电阻串联至一个开关元件的输入端，每个开关元件的控制端连接到电源管理芯片3的控制引脚CTL，并由电源管理芯片3控制每个开关元件的导通和截止。当需要启动主板5时，该电源管理芯片3根据需要选择性地控制其中一个开关元件导通，进而为主板5提供一种对应的电压。相应地，每个电阻的两端分别连接至电源管理芯片3的第一感测引脚以及第二感测引脚。无论PSU 1为主板5提供哪种电压信号，该电源管理芯片3均可对该主板5的功耗进行监测，并反馈至微控制器2。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种电源供应电路，其特征在于，该电源供应电路包括：
电源供应单元、微控制器、多个电源管理芯片、多块主板以及多个开关电路；
每个开关电路包括输入端以及输出端，该每个开关电路的输入端串联一个电阻后与电源供应单元连接，每个开关电路的输出端连接一个主板，以对该主板进行供电；
每个电源管理芯片根据该电阻的压降实时监测每块主板运行时的实际功耗，并通过一电源管理总线与所述微控制器相连，用于将监测到的主板的实际功耗反馈给微控制器；
所述微控制器通过一条数据线与每块主板连接，用于根据所述电源供应单元的额定功率以及每块主板的实际功耗的总和，对每块主板的用电状况进行调节，以将所有主板的功耗总和控制在电源供应单元的额定功率内。
2.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源供应单元由多个电源供应器并联连接组成，该电源供应单元的额定功率等于该多个电源供应器的额定功率之和。
3.如权利要求2所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源供应单元包含的电源供应器的个数小于或等于所述主板的个数。
4.如权利要求3所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源供应单元包括两个电源供应器，所述主板为四个。
5.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述每个电源管理芯片第一串行数据引脚以及第一串行时钟引脚，所述微控制器包括第二串行数据引脚以及第二串行时钟引脚，该第二串行数据引脚通过所述电源管理总线的串行数据线与每个电源管理芯片的第一串行数据引脚相连，以实现微控制器与电源管理芯片的数据传输和通信，该第二串行时钟引脚通过该电源管理总线的串行时钟线与每个电源管理芯片的第一串行时钟引脚相连，以向每个电源管理芯片发送时钟信号。
6.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源管理总线是I2C总线。
7.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述每个开关电路还包括一开关控制端，所述每个电源管理芯片还包括一控制引脚，该控制引脚与一个对应的开关电路的开关控制端相连，用于向该开关电路发送控制信号，以控制该开关电路的导通和断开。
8.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述微控制器对每块主板的用电状况进行调节的方式包括：
当已启动的主板实际消耗的功率总和达到或接近所述电源供应单元的额定功率时，该微控制器限制或延迟启动其它尚未工作的主板。
9.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述微控制器对每块主板的用电状况进行调节的方式包括：当已启动的主板实际消耗的功率总和达到或接近所述电源供应单元的额定功率时，该微控制器发送控制命令至运行中的主板，依据各主板之间预先设定的权重关系降低一个或多个运行中的主板的负载。
10.如权利要求9所述的电源供应电路，其特征在于，所述微控制器通过所述数据线发送警告信号至权重较低的主板的中央处理器，以触发该权重较低的主板的CPU进行自动降频或者降低工作排程，进而降低该权重较低的主板的功耗。
11.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源管理芯片还包括第一感测引脚以及第二感测引脚，该第一感测引脚以及第二感测引脚分别连接所述电阻的两端，该电源管理芯片通过该第一感测引脚以及第二感测引脚侦测该电阻的压降，并根据该压降计算得到主板的实际功耗。
12.如权利要求1所述的电源供应电路，其特征在于，所述电源供应单元输出多路电压，所述每个开关电路包括多路开关元件，每路电压分别通过一个电阻串联至一个开关元件的输入端，每个开关元件的控制端连接到所述电源管理芯片的控制引脚，由该电源管理芯片控制每个开关元件的导通和截止，当一主板启动时，该电源管理芯片根据需要选择性地控制其中一个开关元件导通，进而为该主板提供一种对应的电压。
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