CN105576957B - 具有省电模式的中间电压总线转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有省电模式的中间电压总线转换器。一种DC/DC电压转换器，包括可操作成将第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在第三DC电压轨处的负载传递电流的第二级，传递到负载的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从负载接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到负载的电流的量降低。第一级可操作成响应于由负载发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。

Description

具有省电模式的中间电压总线转换器
技术领域
本申请涉及中间DC/DC电压总线转换器，特别涉及通过中间DC/DC电压总线转换器进入和退出省电模式。
背景技术
在数据中心和其他数据密集的应用中为了省电，通常12V的DC分布总线可以由更高的电压总线(例如通常额定48V)替代。在主板上，该更高的分布电压在一个或多个级中逐步降低到CPU(中央处理单元)、存储器和包括在系统中的诸如存储器、图形逻辑、I/O(输入/输出)等的其他电子部件所需的低DC电压。例如，单个DC/DC转换器常规地产生馈送到所有较低电压转换器级的中间总线电压。中间总线电压通常在5V-12V之间并且因此可以使用高可扩展的现有的基础架构。在另一示例中，CPU具有专用的转换器(例如48V到1V)，该转换器可以是单个转换级或串联的两个转换器级以实现电压降低。其他电压轨(例如存储器、图形逻辑等)是由公共中间总线馈送。在又一示例中，所有的电压轨由48V分布总线直接馈送。在这种情况下，可扩展性受到限制并且现有的基础架构的使用不是一种选择。其他架构采用多个中间总线电压以馈送不同的电压轨，对于CPU和一些其他电压轨使用直接转换，利用中间总线给其余的部件供电，或一些它们的组合。
在每种情况下，给CPU供电的DC/DC转换器的最终转换级是众所周知的电压调节器。电压调节器将例如12V的中间电压转换成例如1V的CPU电压。CPU使用用于状态、保护和系统优化的协议与电压调节器通信。优化的一部分包括：当CPU进入低功率状态时，指示电压调节器进入操作的省电模式以增加轻负载效率。然而，对于诸如48V系统的更高电压的分布系统，当将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级对在CPU和电压调节器之间的通信不知情时会出现问题，所述电压调节器在中间总线电压和负载电压之间进行转换。例如在48V的系统中，48V到12V转换器级监测它的输出电流并且相应地调整它的操作点(例如活跃的相、脉冲频率调制(PFM)模式等)。然而，如果电压调节器仍然处于最活跃的功率状态，但是48V到12V转换器进入了低功耗模式，则当瞬变发生时，48V到12V转换器级的慢响应可以馈送到CPU电压轨。这种情况会导致CPU挂起，这在高可靠性是必须的服务器中是被禁止的。
这个问题已经通过增加将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级的信息而解决。例如，该中间转换器级可以测量它的输出电压和输出电流，并且基于那些测量做出进入省电状态的决定。瞬变事件的检测可能引起中间转换器级通过增加相离开省电状态(如果适用)或者离开脉冲频率调制(PFM)模式并且进入PWM(脉冲宽度调制)模式。然而，为了维持高效率，在诸如48V总线的更高电压分布总线上的转换器比馈送CPU的下游的更低电压调节器通常以更低的频率开关。进一步地，这些更高电压转换器级的滤波器电感以超出一个数量级地显著地大于下游电压调节器的电感。因为这样，它们的响应显著更慢。
在最大功率状态下的低电流间隔期间，电压调节器脱离相以节省电量是可能的。多相、高开关频率以及低电感提升快速反应时间以允许电压调节器快速地响应负载瞬变而使CPU电压不经受下冲。然而，上游的更高电压转换器级的响应明显比电压调节器的慢。因此，如果将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级进入了省电状态而CPU仍然处于最大功率状态，则该中间转换器级的慢响应在中间电压输入到电压调节器上产生下跌，这又传播并且体现为在CPU处的下冲。
发明内容
根据DC/DC电压转换器的实施例，DC/DC电压转换器包括可操作成将第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在第三DC电压轨处的负载传递电流的第二级，传递到负载的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从负载接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到负载的电流的量降低。第一级可操作为响应于由负载发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。
根据服务器的实施例，服务器包括中央处理单元(CPU)、耦合到CPU的存储器、用于给CPU和存储器供电的DC/DC电压转换器、用于将CPU耦合到存储器和DC/DC电压转换器的通信总线以及耦合到DC/DC电压转换器的DC电压分布总线。DC/DC电压转换器包括可操作成将由DC电压分布总线提供的第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且将电流传递到在第三DC电压轨处的CPU的第二级，传递到CPU的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从CPU接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到CPU的电流的量降低。第一级可操作成响应于由CPU发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。
本领域技术人员在阅读了以下的详细描述并且查看了附图之后将会认识到附加的特征和优点。
附图说明
附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记指示对应的相似部分。各个图示的实施例的特征可以组合除非它们相互排斥。实施例被描绘在附图中并且在接下来的描述中详细描述。
图1图示了DC/DC转换器的实施例的框图，该DC/DC转换器包括用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给负载供电的低总线电压的第二级。
图2图示了图1中示出的DC/DC转换器的更详细的框图。
图3图示了不同的操作设定点改变的示例，图1和图2中示出的DC/DC转换器的第一级可以响应于由负载发出的命令而做出改变，该命令指示在负载处的功率需求的改变。
图4到图6图示了影响图3中示出的每个操作点变量的不同变量。
图7图示了服务器的实施例的框图，该服务器包括具有用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给负载供电的低总线电压的第二级的DC/DC转换器。
具体实施方式
本文中描述的实施例涉及DC/DC转换器，该转换器包括用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给诸如CPU的负载供电的低总线电压的第二级。负载使用用于状态、保护和系统优化的协议与DC/DC转换器通信。优化流程的一部分包括：负载指示第二级改变它的操作设定点使得当负载进入低功率状态时，第二级的轻负载效率可以增加。第一级例如通过监测负载和第二级之间的通信或通过直接从负载接收通信而察觉到负载的省电意图。作为响应，第一级改变它的操作设定点使得传递给第二级的电流的量降低。以这种方式，第一级实施与仅仅依赖于诸如总线电压、输出电流等地系统参数的观测的反应方案相反的预期省电方案。因此，DC/DC转换器的第一级不大可能妨碍第二级的操作并且因此妨碍负载性能。
图1图示了DC/DC转换器100的实施例。DC/DC电压转换器100包括用于将第一DC电压轨(VR1)转换成与第一DC电压轨的不同的第二DC电压轨(VR2)的第一级102。第二DC电压轨VR2的电平可以比第一DC电压轨VR1更低或更高。例如，48V是VR1可以从35V变化到75V的系统的额定电压。因此，在一个实施例中，VR1是48V(但是可以是35V-75V)并且VR2是12V。在另外的实施例，VR1还是48V但是第二轨VR2可以是54V。通常，第二DC电压轨VR2与第一DC电压轨VR1不同。
DC/DC电压转换器100进一步包括用于将第二DC电压轨VR2转换成比第二DC电压轨VR2低的第三DC电压轨(VR3)的第二级104。第二级104将电流传递到在第三DC电压轨VR3处的诸如CPU的负载106，并且第二级104的操作设定点又与负载106需求的电流的量对应。
DC/DC转换器100的第二级104可以响应于从由DC/DC转换器100供电的负载106接收的命令而改变它的操作设定点，使得传递到负载106的电流的量降低。例如，在CPU负载的情况下，CPU使用用于状态、保护和系统优化的协议通过通信总线108与第二级104通信。优化流程的一部分包括：CPU指示第二级104改变它的操作设定点使得当CPU进入低功率状态时，第二级104的轻负载效率增加。这可以包括但不限于：相脱离(phase-shedding)，其中第二级去激活或者脱离(丢弃)一个或多个之前活跃的相、第二级104的输出电压的动态降低、将第二级104从PWM操作转变成PFM操作等。负载106可以使用任何标准的通信协议以将命令传达给DC/DC转换器100的第二级104，该命令导致第二级104改变它的操作设定点并且对应地降低它的功率输出。例如，通过SVID(串行VID)接口，负载106是CPU，所述CPU可以动态控制第二级104的输出电压、转换速率和功率状态也可以为了遥测目的监测第二级104。
DC/DC转换器100的第一级102也可以响应于由负载106发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级104的电流的量降低。第一级102洞察下游负载106的功率消耗行为。在一个实施例中，负载106是通过经过通信总线108传送通信包与第二级104通信的CPU。包发到第二级104。第二级104从包中提取命令并且采取对应的动作。这可以包括采取诸如相脱离、动态输出电压降低、将第二级104从PWM操作转变成PFM操作等的一个或多个与省电相关的动作。
在一个实施例中，DC/DC转换器100的第一级102监测第二级104和负载106之间的通信总线108，用于发向第二级104的指示第二级104改变它的操作设定点的命令。负载106主动地控制第二级104的功率状态，并且第一级102基于给第二级104的功率状态指令决定是否改变它的操作设定点。根据该实施例，负载106与第一级102不直接通信。
当第二级104需求的电流的量降低时，第一级102可以响应于发向第二级104的命令改变它的操作设定点。如果第一级102具有多个相，则这可以包括相脱离，其中第一级102去激活或脱离(丢弃)一个或多个之前活跃的相。备选地或附加地，第一级102可以动态地降低它的输出电压、从PWM操作转变成PFM操作等。例如，如果负载106发出命令进入导致第二级104脱离相的低功率状态，则第一级102可以知道它的最大负载被限制到多少并且也能够脱离相，如果这样做是安全的。如果负载106发出一个命令将第二级104置于休眠，则第一级102也可以进入它的操作的最有效率的模式，其中术语“操作的最有效率的模式”不限于相脱离或PFM操作。从系统的角度看，这可以包括第一级调整第二DC电压轨(VR2)以最小化损耗。为了维持负载功率质量的最高水平，当负载106指示第二级104离开操作的省电模式并且返回到最大功率状态时，DC/DC转换器100的第一级102察觉到该命令并且作为响应能够进入它自己的最大功率状态。
在另一实施例中，DC/DC转换器100的第一级102可以经由与第二级104相同或不同的通信总线108耦合到负载106并且接收发向第一级102的带有命令的包。根据该实施例，负载106可以独立地发送消息到DC/DC转换器100的第二级104和第一级102。这样，第一级102不必须需要监测发向第二级104指示第二级104采取省电动作的命令。相反，负载106可以通过发出省电命令到第一级102直接与第一级102通信。第一级102可以例如通过相脱离、进入PFM操作、调整第二DC电压轨(VR2)以最小化损耗等，响应于经过通信总线108接收并且发向第一级102的省电命令改变它的操作设定点。图1中的虚线指示为了洞察下游负载106的功率消耗行为，第一级102可以监测负载106和第二级104之间的通信总线108或从负载106接收专门地发向第一级102的包。
图2图示了DC/DC转换器100的第一级102的实施例。第一级102包括多个功率级(相)110和用于控制功率级110的操作的诸如微控制器、微处理器、ASIC(专用集成电路)等的控制器112。每个功率级110可操作成通过单独的电感器(Ln)传递相电流(iLn)以产生第二DC电压轨VR2。在多相降压转换器用于实施如在图2中示出的第一级102的情况下，第一级102产生低于VR1的DC电压轨VR2。通常，可以使用诸如降压-升压、逆向变换器等任意的标准DC/DC转换器架构实施第一级102，使得第二DC电压轨VR2可以低于或高于第一DC电压轨VR1。
图2中示出的多相降压转换器的每个功率级102具有用于通过对应的电感器耦合到第二DC电压轨VR2的高侧晶体管(HSn)和低侧晶体管(LSn)。每个功率级110的高侧晶体管将第二DC电压轨VR2可开关地连接到第一DC电压轨VR1，并且对应的低侧晶体管在不同的周期将第二DC电压轨VR2可开关地连接到地。在图2中示出了N个功率级110。第一级102可以包括任意数量的功率级110，包括单个功率级(相)或多个功率级(即多相，其中每个功率级是多相调节器的一个相)。在许多情况下，第一级102在比DC/DC转换器100的第二级更低的频率开关。第一级102可以具有比第二级104更低的相计数和更大的电感器。作为结果，与第二级104相比，第一级102通常对瞬变情况具有更慢的内在响应时间。DC/DC转换器100的第二级104可以与第一级102具有相同或相似的构造。
DC/DC转换器100的控制器112通过调整由功率级110传递的相电流调节由功率级110传递的第二DC电压轨VR2。每个相110被配置成在第二DC电压轨处输出最大额定电流。控制器112包括用于经由对应的PWM控制信号(pwm)开关每个功率级110的脉冲宽度调制器(PWM)单元114。控制器112还包括用于例如在轻负载操作期间经由对应PFM(pfm)控制信号开关功率级110之一的脉冲频率调制器(PFM)单元116。响应于由控制器112提供的PWM或PFM控制信号，用于功率级110的驱动器118向对应的高侧晶体管和低侧晶体管提供栅极驱动信号(Vdrive)。
控制器112可以管理从一个参考电压到另一个参考电压的变化。控制器112也可以确定第二DC电压轨VR2和参考电压之间的误差，并且将误差电压转换成提供给PWM单元和PFM单元114、116的数字表示，用于例如通过调整PWM模式中的PWM占空比或PFM模式中的开关频率修改每个功率级110的开关周期。
图3图示了响应于由负载106发出的命令可以由DC/DC转换器100的第一级102做出的不同操作设定点改变的示例，该命令指示在负载106处的功率需求的改变。在第一级102处可用的操作设定点的改变取决于第一级102的架构。例如，如果第一级102具有多个相(功率级)110，则响应于来自负载106的指示负载106处降低的功率状态的命令，第一级102可以脱离(去激活)一个或多个相110。在仅有一个相110活跃的情况下，对于那个相110，第一级102可以从PWM模式转变成PFM模式。即便第一级110仅具有一个相(即单相级)，PWM到PFM模式改变选择也是可用的。
附加地或备选地，响应于来自负载106的指示负载106处降低的功率状态的命令，第一级102可以从更高的电压(Vdrive，高)到更低的电压(Vdrive，低)来改变施加到每个活跃相110的高侧晶体管的栅极和低侧晶体管的栅极的栅极驱动信号(Vdrive)。
在又一实施例中，响应于来自负载106的指示负载106处降低的功率状态的命令，第一级102可以从更高电压(Vdrive，高)到更低的电压(Vdrive，低)来改变第二DC电压轨VR2的电平。例如，响应于第二级104被负载106指示脱离一个或多个相，第一级102可以增加或降低第二DC电压轨VR2的电平，第二级104的每个相被配置成在第三DC电压轨VR3处输出最大额定电流。对于每个活跃相110，第一级102可以改变第二DC电压轨VR2的电平并且每次脱离相110时都可以对VR2执行这种电平调整。
当响应于由负载106发出的省电命令，第二级104所需的电流降低时，图3中示出的操作设定点改变中的每个，单独或以任意组合，允许DC/DC转换器100的第一级102调整它的操作设定点。命令可以被发向第二级104并且被第一级102监测或者如上文中所解释地直接发向第一级102。在任一情况下，在轻负载情况下的DC/DC转换器100的整体效率可以增加。
图4到图6图示了影响图3中示出的每个操作点变量的变量。
根据图4，DC/DC转换器100的第一级102具有多个相(功率级)110，多个相中的每个具有用于保护的经编程的相电流限制。第一级102的控制器112可以监测发向第二级104的影响第二级104的活跃的相的个数Nφ的命令，或直接从负载106接收相同或相似的命令。控制器112通过测量第一级102的输入电压、输入电流和输出电流在采取安全操作的同时还可以优化效率。例如，第一级102的两个相110可以在一些操作点活跃，但是一个相110可以处理负载电流需求。在这种情况下，基于输入功率和输出电流测量，如果一个相110是安全的并且比两个相110更有效率，则控制器112可以切换到一个相110。
根据图5，第一级102的输出电压(VR2)可以调整并且它对效率的影响由测量第一级102的输入功率和输出电流确定。第一级102的控制器112为了保护和相计数增加的可能性可以监测输出电流。对于给定的功率水平，输出电压VR2的降低可能增加下游第二级104的效率但是降低第一级102的效率。或者输出电压VR2的降低可能增加两者的效率或者降低两者的效率。输出电压的调整非常取决于转换器的实施方式，但是通常控制器112可以调整第一级102的输出电压VR2以增加DC/DC转换器100的整体效率。
根据图6，用于驱动第一级102的功率晶体管的栅极的信号(Vdrive)的电压可以被调整以改进整体系统效率。例如，可能有利的是，在如通过测量第一级102的输入功率和输出电流所指示的更低负载功率的情况下降低栅极驱动电压。然而，第一级102的输出电流不必须被测量或感测。
DC/DC转换器100的第一级102实施操作设定点变化的方式取决于第一级102的架构。在一个实施例中，第一级102硬接线有不同的操作设定点选项。硬接线操作设定点选项中的每个与第一级102的不同功率模式对应。根据该实施例，第一级102选择与由负载106发出的对应命令相关联的操作设定点选项。命令可以被发向第二级104并且被第一级102监测或者如上文中所解释地直接发向第一级102。
在另一实施例中，可用于DC/DC转换器100的第一级102的不同的操作设定点选项被存储在包括DC/DC转换器100的系统的寄存器200中，例如，如在图2所示。第一级102响应于由负载106发出的命令根据可以被第一级102访问的寄存器设置200改变它的操作设定点。
在又一实施例中，第一级通过监测响应于由负载发出的不同命令而在第二DC电压轨VR2上的之前活动，形成功率模式行为的历史。然后，第一级至少部分地基于功率模式行为的历史确定是否改变它的操作设定点。
在知晓负载功率状态的情况下，DC/DC转换器100可以使用它的电流监测管脚(imon)来实施适应性的滤波器，所述滤波器确定DC/DC转换器100的第一级102安全进入和退出省电状态所需的阈值和延迟。然后，用于DC/DC转换器100的第二级104的功率状态命令仅需要几次功率状态转变，直到第一级102的控制器112经由电流监测管脚在每个功率状态期间学习了负载106的行为。
DC/DC电压转换器100可以与CPU之外的电子部件通信，例如包括存储器、图形、I/O和其他电子部件。例如，在服务器的环境下，可以有多达6个电压轨或更多，该电压轨在单个主板上由CPU控制。
图7图示了包括本文之前描述类型的第一DC/DC转换器100的服务器300的实施例，该第一DC/DC转换器100提供用于给所有电压轨VR3a、VR3b、VR3c供电的中间电压轨VR2a，电压轨VR3a、VR3b、VR3c给与CPU 106通信的电子部件供电。例如，服务器300可以包括诸如挥发性存储器和/或非挥发性存储器之类的存储器302和耦合到CPU 106的诸如图形处理器的图形逻辑304。第一DC/DC电压转换器100给CPU 106和与CPU 106通信的每个电子部件302、304供电。通信总线108将CPU 106耦合到第一DC/DC转换器100、存储器302、图形逻辑304等。DC电压分布总线(轨)VR1耦合到第一DC/DC电压转换器100。
第一DC/DC电压转换器100还包括用于将第二DC电压轨VR2a转换成比第二DC电压轨VR2a低并且与第三DC电压轨VR3a不同的附加的DC电压轨VR3b、VR3c的附加的级306、308。每个附加级306、308将电流传递给在对应附加DC电压轨VR3b、VR3c处的除CPU 106之外的电子部件302、304，其中传递给这些电子部件302、304中的每个的电流的量与第一DC/DC转换器100的对应的附加的级306、308的操作设定点相对应。第一DC/DC转换器100的每个附加的级306、308可以响应于从负载106接收并且发向级306、308的命令改变它的操作设定点，使得传递给对应电子部件302、304的电流的量降低。
第一DC/DC转换器100的第一级102可以负责多个电压轨VR3a、VR3b、VR3c，并且因此第一级102做出决定的流程变得更加复杂。例如，第一级102可以监测多个地址(每个轨/部件一个)并且为所有下游电压轨VR3a、VR3b、VR3c做决定。第一级102应该能够支撑每个电压轨VR3a、VR3b、VR3c的最差操作点。由第一DC/DC转换器100供电的电子部件106、302、304可能不是全部都处于相同电平。例如，CPU 106可以比图形处理器304处于更低的功率状态。
通常，第一DC/DC转换器100的第一级102响应于由CPU 106发出给下游级104、306、308的命令或响应于由CPU 106发出直接到第一级102的命令可以改变它的操作设定点。例如，第一DC/DC转换器100的第一级102可以监测CPU 106和第一DC/DC转换器100的在第一级102的下游的每个级104、306、308之间的通信，或者第一级102可以直接与CPU 106通信。图7中的虚线指示为了洞察CPU106的功率消耗行为，第一DC/DC转换器100的第一级102可以监测CPU 106和第一DC/DC转换器100的每个下游级104、306、308之间的通信总线108，或经过通信总线108接收来自CPU的专门发向第一级102的包。在任一情况下，进入省电模式的能力然后由第一DC/DC转换器100的第一级控制器112基于对不同的下游电压轨VR3a、VR3b、VR3c的额定功率的了解计算。
退出到最大功率状态取决于第一DC/DC转换器100的第一级102的能力以及也已经被指示离开省电模式的电压轨VR3a、VR3b、VR3c的能力。例如，基于一个或多个下游转换器级104、306、308的操作设定点，第一级102可以通过脱离一个或多个相110改变它的操作设定点，每个相110被配置成在VR2a处输出最大额定电流。在另一实施例中，第一DC/DC转换器100的第一级102可以通过针对相110中的一个或者多个从PWM操作模式改变到PFM模式来改变它的操作设定点。在又一实施例中，第一DC/DC转换器100的第一级102可以通过改变施加到第一级102的一个或多个相110的功率晶体管的栅极驱动信号(Vdrive)来改变它的操作设定点。在再一实施例中，第一DC/DC转换器100的第一级102可以通过改变由第一级102向下游级104、306、308提供的第二DC电压轨VR2a的电平来改变它的操作设定点。
服务器300还包括提供用于向电压轨VR3d、VR3e供电的中间电压轨VR2b的第二DC/DC转换器310，该电压轨VR3d、VR3e给不与CPU 106直接通信的电子部件供电。相同或者不同的DC电压分布总线(轨)VR1被耦合到第一DC/DC电压转换器和第二DC/DC电压转换器100、310。第二DC/DC电压转换器310可以具有一个或多个串联的级312、314。可以使用任何标准的转换器作为第二DC/DC电压转换器310。
如在本文中之前描述的，第一DC/DC转换器100的第一级102实施操作设定点变化的方式取决于第一级102的架构。例如，第一级102可以硬接线有不同的操作设定点选项，其中每个选项与第一级102的不同功率模式对应。第一级102选择与由负载106发出的对应命令相关联的操作设定点选项。在另一示例中，可用于DC/DC转换器100的第一级102的不同的操作设定点选项被存储在服务器300的寄存器200中。第一级102响应于由负载106发出的命令根据可以被第一级102访问的寄存器设置200改变它的操作设定点。在又一示例中，第一DC/DC转换器100的第一级102通过监测响应于由负载发出的不同命令而在第二DC电压轨VR2a上的之前活动，形成功率模式行为的历史。然后，第一级102至少部分地基于功率模式行为的历史确定是否改变它的操作设定点。所观察的功率模式行为可以包括与CPU106通信的所有电子部件302、304的功率模式行为。
诸如“第一”、“第二”等术语被用来描述各种元件、区域、段等并且不旨在限制。整篇描述中相同的术语指示相同的元件。
如在本文中使用的，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放式的术语，开放式的术语指示所陈述的元件或特征的存在，但是并不排除附加元件或特征。冠词“一个”、“一”和“该”旨在包括复数和单数，除非上下文中清楚地另有指示。
应当理解本文中描述的各种实施例的特征可以与彼此组合，除非特别地另有指出。
尽管本文中已经说明和描述了特定的实施例，本领域技术人员将会理解在不脱离本发明范围的情况下，各种替换和/或等价的实施方式可以对所示的和所描述的特定实施例进行替代。该申请旨在涵盖本文中所讨论的特定实施例的任何的适应性修改或变化。因此，本发明旨在仅被权利要求和它的等价物限制。

Claims (23)

1.一种DC/DC电压转换器，包括：
第一级，包括一个或多个相和用于控制所述第一级的所述一个或多个相的操作的控制器，所述第一级可操作成将第一DC电压轨转换成与所述第一DC电压轨不同的第二DC电压轨；以及
第二级，包括一个或多个相，所述第二级可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在所述第三DC电压轨处的负载传递电流，传递到所述负载的电流的量与所述第二级的操作设定点对应，
其中所述第二级可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的命令改变所述第二级的操作设定点，使得传递到所述负载的电流的量被降低，
其中所述第一级的控制器可操作成独立于所述第二级所作的操作设定点改变，响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令改变所述第一级的操作设定点，使得传递到所述第二级的电流的量被降低，
其中所述DC/DC电压转换器进一步包括用于承载发向所述第二级的所述命令的通信总线，所述通信总线与所述第三DC电压轨分开，所述第二级在所述第三DC电压轨上向所述负载传递电流。
2.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级可操作成针对发向所述第二级的所述命令监测所述通信总线。
3.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令，通过脱离所述第一级的一个或多个相改变所述第一级的操作设定点，每个相被配置成在所述第二DC电压轨处输出最大的额定电流。
4.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令，通过从脉冲宽度调制操作模式改变成脉冲频率调制操作模式改变所述第一级的操作设定点。
5.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令，通过改变施加到所述第一级的一个或多个相的栅极驱动信号改变所述第一级的操作设定点。
6.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令，通过改变所述第二DC电压轨的电平改变所述第一级的操作设定点。
7.根据权利要求6所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级可操作成响应于所述第二级由所述负载指示脱离所述第二级的一个或多个相增加或降低所述第二DC电压轨的所述电平，所述第二级的每个相被配置成在所述第三DC电压轨处输出最大额定电流。
8.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级被硬接线有不同的操作设定点选项，每个操作设定点选项与所述第一级的不同功率模式对应，并且其中所述第一级的所述控制器可操作成选择与由所述负载发向所述第二级的所述命令相关联的所述操作设定点选项。
9.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级可操作成通过监测响应于由所述负载在所述通信总线上发出的不同命令而在所述第二DC电压轨上的之前活动，形成功率模式行为的历史，并且其中所述第一级的所述控制器可操作成基于功率模式行为的所述历史确定是否改变所述第一级的所述操作设定点。
10.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述负载发向所述第二级的所述命令根据能够由所述第一级的所述控制器访问的寄存器设置改变所述第一级的操作设定点。
11.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，进一步包括：
第三级，可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC电压轨低并且与所述第三DC电压轨不同的第四DC电压轨，并且向在所述第四DC电压轨处的负载之外的电子部件传递电流，传递到所述电子部件的电流的量与所述第三级的操作设定点对应，
其中所述第三级可操作成响应于从所述负载接收的命令改变所述第三级的操作设定点，使得传递到所述电子部件的电流的量降低，
其中所述第一级可操作成响应于通过所述第二级和所述第三级接收的命令或响应于从所述负载发送到所述第一级的命令改变所述第三级的操作设定点。
12.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一DC电压轨处于48V并且所述第二DC电压轨处于12V。
13.一种服务器，包括：
中央处理单元CPU；
存储器，耦合到所述CPU；
DC/DC电压转换器，用于给所述CPU和所述存储器供电；
通信总线，用于将所述CPU耦合到所述存储器和所述DC/DC电压转换器，以及
DC电压分布总线，耦合到所述DC/DC电压转换器，
其中所述DC/DC电压转换器包括：
第一级，包括一个或多个相和用于所述第一级的所述一个或
多个相的操作的控制器，所述第一级可操作成将由所述DC电压分布总线提供的第一DC电压轨转换成与所述第一DC电压轨不同的第二DC电压轨；以及
第二级，包括一个或多个相，所述第二级可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且将电流传递到在所述第三DC电压轨处的所述CPU，传递到所述CPU的电流的量与所述第二级的操作设定点对应，
其中所述第二级可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的命令改变所述第二级的操作设定点，使得传递到所述CPU的电流的量被降低，
其中所述第一级的所述控制器可操作成独立于由所述第二级所作的操作设定点改变，响应于由所述CPU发向所述第二级所述的命令改变所述第一级的操作设定点，使得传递到所述第二级的电流的量被降低，
其中所述通信总线用于承载发向所述第二级的所述命令，所述通信总线与所述第三DC电压轨分开，所述第二级在所述第三DC电压轨上向所述CPU传递电流。
14.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级可操作成针对发向所述第二级的所述命令监测所述通信总线。
15.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的所述命令，通过脱离所述第一级的一个或多个相改变所述第一级的操作设定点，每个相被配置成在所述第二DC电压轨处输出最大额定电流。
16.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的所述命令，通过从脉冲宽度调制操作模式变成脉冲频率调制操作模式改变所述第一级的操作设定点。
17.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的所述命令，通过改变施加到所述第一级的一个或多个相的栅极驱动信号改变所述第二级的操作设定点。
18.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的所述命令，通过改变所述第二DC电压轨的电平改变所述第一级的操作设定点。
19.根据权利要求18所述的服务器，其中所述第一级可操作成响应于所述第二级由所述CPU指示脱离所述第二级的一个或多个相增加或降低所述第二DC电压轨的所述电平，所述第二级的每个相被配置成在所述第三DC电压轨处输出最大额定电流。
20.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级被硬接线有不同的操作设定点选项，每个操作设定点选项与所述第一级的不同功率模式对应，并且其中所述第一级的所述控制器可操作成选择与由所述CPU发向所述第二级的所述命令相关联的所述操作设定点选项。
21.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级可操作成通过监测响应于由所述CPU发出的不同命令而在所述第二DC电压轨上的之前活动，形成功率模式行为的历史，并且其中所述第一级的所述控制器可操作成基于功率模式行为的所述历史确定是否改变所述第一级的操作设定点。
22.根据权利要求13所述的服务器，其中所述第一级的所述控制器可操作成响应于由所述CPU发向所述第二级的所述命令根据能够由所述第一级的所述控制器访问的所述服务器的寄存器设置改变所述第一级的操作设定点。
23.根据权利要求13所述的服务器，其中
所述DC/DC电压转换器进一步包括第三级，所述第三级可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC电压轨低并且与所述第三DC电压轨不同的第四DC电压轨，并且向在所述第四DC电压轨处的所述存储器传递电流，传递到所述存储器的电流的量与所述第三级的操作设定点对应；
所述第三级可操作成响应于从所述CPU接收的命令改变所述第三级的操作设定点，使得传递到所述存储器的电流的量降低；以及
所述第一级可操作成响应于通过所述第二级和所述第三级从所述CPU接收的命令或响应于从所述CPU发送到所述第一级的命令改变所述第一级的操作设定点。
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