CN104978299A - 一种解决大电流热插拔的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种解决大电流热插拔的设计方法，涉及服务器、数据中心、RACK机柜供电领域。本发明将输入的大电流给人为的拆分成2路及以上的单路热插拔线路。采用分时错峰启动的方式，启动每一组热插拔线路。从而来减小上电瞬时启动、带来的很大的浪涌电流；同时，也相应的减小了物料选型的难度。

Description

一种解决大电流热插拔的设计方法
技术领域
本发明涉及服务器、数据中心、RACK机柜供电领域，尤其涉及一种解决大电流热插拔的设计方法。
背景技术
随着云计算、大数据的发展，许多领域都开始将传统业务上云，随着业务量的增加，服务器系统中，数据的存储和处理量也在不断增加。在数据中心计算类节点中GPU的数量和密度也在增加。在数据中心或者RACK机柜中，单节点GPU的数量越多，对供电输入电压12V的电流需求也就越大。但是，在数据中心或者RACK机柜中，单节点是需要热插拔功能以便维护；这样不可避免的需要支持更大电流的热插拔线路。
当前数据中心服务器越来越多，单节点的性能也在逐步的提高。因此，单节点的功耗相对之前也在逐渐的变大。其中，在计算类的节点中，也不乏装满GPU高性能高功耗的节点。而这些节点为了方便维护，就必须要被设计成热插拔。但对于目前系统中，需要12V电压供电的节点，输入电流会变得越来越大，有的节点甚至高达300-400A。针对这种级别的电流，对于当前热拔插线路在物料、PCB、散热都存在很多问题。同时，由于12V后端的电容可能比低电流的情况要多很多。这样，就会造成节点热插拔上电时，插入瞬间的浪涌电流会异常的高，会导致瞬间拉低供电电压，最后，可能会对数据中心的其他节点造成不可逆的影响，甚至宕机等故障。
按照传统的设计方式单组需要热插拔线路，需要为整个节点提供完整的保护功能（如：过流、过压、欠压保护等）。于是，在热插拔线路中，功率器件（MOSFET、sense电阻等）由于受限大电流的需求，在物料选型上就会变的十分困难。而且，随着功率器件的个数会成倍的增加，系统供电的稳定性就会变差。
发明内容
为了解决以上针对高电流需求热插拔线路需求问题，本文提出了一种解决大电流热插拔的设计方法。
将原来大电流的单路热插拔线路拆分成2路、3路或者多路供电。采用分时错峰上电的方式，让每一路依次上电或者受控上电。从而，实现大电流热插拔线路设计。
本发明的技术方案是：
一种解决大电流热插拔的设计方法，将输入的大电流给人为的拆分成2路及以上的单路热插拔线路；采用分时错峰启动的方式，启动每一路热插拔线路，让每一路依次上电或者受控上电。
每一路的电流可以根据后端的负载来合理配置每一路的输出电流大小。
每一路热插拔线路主要由功率Mos管、SENSE电阻和热插拔控制IC构成。
具体步骤如下，
1）、根据整体供电电流的需求IMAX和各个部件需要的电流量，来确定需要热插拔路数和每一路的需要分配的电流量；
2）、根据每一路最大电流量确定功率器件的个数和规格；
3）、根据系统的实际需要确定每一路的启动时序，实现分时错峰启动，以便减小浪涌电流；
4）、最后，搭建好整个线路。
本发明的有益效果是
采用热插拔供电，实现大电流热插拔线路；在每组热插拔线路可以分时错峰启动，减小浪涌电流带来的伤害；减小热插拔线路上功率器件选型的困难。
针对系统大电流需求，通过将原来单路热插拔线路改为多路热插拔线路，可以通过调整每一路热插拔线路的上电时序减小系统的浪涌电流，减小功率器件的功率等级，增强系统供电稳定性，方便工程师选取功率器件。
附图说明
图1是传统热插拔设计示意图；
图2是本发明的设计示意图。
具体实施方式
为清楚的阐述本文的创新点，以3路热插拔供电线路设计为例说明。
如图1所示，传统热插拔设计线路，由SENSE电阻（电流采样电阻）、功率Mos管 Q1和热插拔控制IC U1构成。该拓扑结构能够应对一般小电流（30A-120A）的需求。但是，对于更高电流(200A-300A，甚至更高)的需求在功率器件（采样电阻、功率Mosfet）选型、PCB布板、散热都十分困难。同时，由于高电流系统的损耗也会增大许多，这种设计方式在热插拔线路开始工作时，浪涌电流会异常的大，会给系统供电稳定性带来风险。
如图2所示，将图1中的一路输出改为图2中的P12V_A\P12V_B\P12V_C三路输出。每一路的电流可以根据后端的负载来合理配置每一路的输出电流大小。
例如：输入的最大电流为300A，输出端可以平均分配每一路的最大电流为100A；在功率器件选型上100A的MOSFET和SENSE电阻相对300A器件要容易很多。同时，该线路可以通过系统的时序调整让P12V_A\P12V_B\P12V_C三路输出，从而，实现在不同时刻供电输出，即三路输出可以有先后顺利。这样一来，系统的浪涌电流会减小很多，从而，增强系统供电稳定性。同时，采用分路设计PCB布板的面积会大很多，对线路的散热也会有很大的好处。
为清楚的说明本文所提出一种解决大电流热插拔的设计方法的实现情况，结合图1、图2来说明实现步骤。具体如下：
1）、根据整体供电电流的需求IMAX和各个部件需要的电流量，来确定需要热插拔路数和每一路的需要分配的电流量；
2）、根据每一路最大电流量确定功率器件（MOSFET和Sense电阻）的个数和规格；
3）、根据系统的实际需要确定每一路的启动时序，实现分时错峰启动，以便减小浪涌电流；
4）、最后，按照图2的结构搭建好整个线路实现。
这样，本文提出一种解决大电流热插拔的设计方法即可得以实现。通过采用多路热插拔供电结构，可满足大电流热插拔供电需求；通过时序配置减小系统浪涌电流，提高系统稳定性。减小工程师在器件选型的困难。

Claims (4)

1.一种解决大电流热插拔的设计方法，其特征在于，将输入的大电流给人为的拆分成2路及以上的单路热插拔线路；采用分时错峰启动的方式，启动每一路热插拔线路，让每一路依次上电或者受控上电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每一路的电流可以根据后端的负载来配置每一路的输出电流大小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每一路热插拔线路主要由功率Mos管、SENSE电阻和热插拔控制IC构成。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
具体步骤如下，
1）、根据整体供电电流的需求IMAX和各个部件需要的电流量，来确定需要热插拔路数和每一路的需要分配的电流量；
2）、根据每一路最大电流量确定功率器件的个数和规格；
3）、根据系统的实际需要确定每一路的启动时序，实现分时错峰启动，以便减小浪涌电流；
4）、最后，搭建好整个线路。
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