CN108469890A - 高待机电源系统的智能电源供应管理 - Google Patents

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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/462—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic

Abstract

一种控制电路，用于管理系统机板的电源供应单元(power supply unit,PSU)，控制电路将系统机板的待机电源端口路由至PSU的待机电源端口。控制电路通过使用传感器监视系统机板的待机电源端口的至少一个电性参数；及决定至少一个电性参数符合准则。控制电路响应于决定至少一个电性参数符合此准则，传送致能信号以用于致能PSU的主要电源端口，并将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的主要电源端口。

Description

高待机电源系统的智能电源供应管理
技术领域
本发明涉及计算机系统，且特别涉及用于管理电源供应的系统及方法。
背景技术
伺服器系统包含一个或多个电源供应单元(power supply units,PSUs)，用以供应直流(direct current,DC)电源至伺服器系统。PSU可被配置以转换一种形式的电源为另一种形式，例如转换交流(alternating current,AC)电源为DC电源。
PSU也可提供辅助及待机电源至电子装置内的背景系统及子系统(sub-system)。举例来说，甚至在电子装置并非全载运行(fully operational)、位在待机模式(表示在电子产品未正式运行前为了维持在准备状态的模式)、睡眠模式、或被关机，仍需要电源以驱动系统时钟、系统控制器、系统监视器及类似物。为了提供主要电源以及待机电源，传统PSU典型地包含多级的电源转换器。
发明内容
以下公开涉及一个或多个实施例简要内容，以提供本技术的基本了解。此内容并非本技术所有可考虑的实施例的广泛概述，且不是为了识别所有实施例的主要或关键元件，就是描述本技术的任一或所有方面的范围。唯一目的在于以简易的形式提供一个或多个范例的一些概念，以作为将于后说明的详细实施方式的序幕。
依照此处所述范例的一个或多个方面，提出系统及方法以管理电源供应。
在一方面，控制电路用以管理系统机板的电源供应单元(power supply unit,PSU)，控制电路将系统机板的待机电源端口路由至PSU的待机电源端口。控制电路使用传感器监视系统机板的待机电源端口的至少一个电性参数；及决定至少一个电性参数符合准则。控制电路响应于决定至少一个电性参数符合此准则，传送致能信号以用于致能PSU的主要电源端口耦接至系统机板的主要电源端口，并将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的主要电源端口。
在一方面，控制电路进一步决定该至少一个电性参数不再符合该准则；及响应于决定该至少一个电性信号不再符合该准则，传送除能信号以用于除能PSU的主要电源端口耦接至系统机板的主要电源端口，并将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的待机电源端口。
在一方面，控制电路用于管理与系统机板有关的PSU，控制电路包括：切换电路、传感器、及逻辑电路。切换电路用于选择性耦接系统机板的待机电源端口至PSU的待机电源端口或PSU的主要电源端口。传感器用于产生电流信号，电流信号对应至流入系统机板的待机电源端口的电流。逻辑电路被配置以基于电流信号决定系统机板的待机电源端口的至少一个电性参数符合准则，并响应于决定系统机板的待机电源端口的至少一个电性参数符合准则，产生致能信号以用于致能PSU的主要电源端口耦接至系统机板的主要电源端口，并使得切换电路将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的主要电源端口。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
图1绘示现有技术的管理电源供应的系统的方块图。
图2绘示依照主题技术一些方面的管理电源供应的范例系统的方块图。
图3绘示通过控制电路管理系统机板的电源供应的范例方法的示意图。
图4绘示通过控制电路管理系统机板的电源供应的范例方法的示意图。
图5绘示范例计算机系统的方块图。
符号说明
100、200：系统
110、210：电源供应单元
112、212：待机/辅助电源
114、214：主要电源
120、220：系统机板
205：控制电路
211：PSU的待机电源端口
213：PSU的主要电源端口
216：致能信号
218：切换信号
221：系统机板的待机电源端口
222：主要电源线
223：系统机板的主要电源端口
230：逻辑电路
240：切换电路
242：待机电源线
250：电流传感器
300、400：方法
310～390、410～440：流程步骤
500：计算机系统
510：BIOS
520：存储器
530：储存器
540：处理器
550：网络接口
560：北桥
570：南桥
580：管理控制器
具体实施方式
本公开提供在伺服器系统中依照本公开管理网络配置的技术。本公开的各种方面参照图示作说明。在以下说明中，为了解释的目的，多种特殊细节是提供以对一个或多个方面明有完整的理解。然而，请了解本公开可在缺少此些特殊细节的情况下被实现。在其他例子中，已知结构及装置绘示于方块图中，以方便说明此些方面。用语「范例性」此处用于表示「作为一个范例、例子、或例示」。此处所述任一「范例性」实施例并不一定被认为是比其他实施例更佳或更有优势。
图1绘示现有技术的管理电源供应单元(power supply unit,PSU)110的系统100的方块图。系统100包含PSU 110以供应直流(direct current,DC)电源至系统机板120。PSU110可被配置以转换一种形式的电源为另一种形式，例如转换交流(alternatingcurrent,AC)电源为DC电源。
除了主要电源114之外，PSU 100也提供待机/辅助电源112至系统机板120内的背景系统及的子系统(sub-system)。举例来说，甚至在系统机板120并非全载运行(fullyoperational)、位在待机模式(表示在电子产品未正式运行前为了维持在准备状态的模式)、睡眠模式、或被关机，仍需要电源以驱动系统时钟、系统控制器、系统监视器及类似物。
为了提供主要电源114以及待机电源112，PSU包含多级电源转换器。除了主要转换器以提供主要电源114外，PSU 110可包含分离且独立的辅助转换器，以提供待机电源112。在系统机板120的运作期间，PSU经由主要转换器供应主要电源114至系统机板120，并在待机模式期间，经由辅助转换器供应待机电源112至系统机板120。
图2绘示依照主题技术一些方面的管理电源供应210的范例系统200的方块图。系统200包含PSU 210以供应DC电源至系统机板220。控制电路205管理PSU 210。
PSU 210可被配置以转换一种形式的电源为另一种形式，例如转换AC电源为DC电源。PSU 210的调节(regulation)可包含整合电路以严格控制PSU210的输出电压及/或电流于特定数值。仅管PSU的输出出现负载，此特定数值典型地被紧密地(closely)维持。
在系统200，PSU 210典型地转换AC电压输入为多种低电压DC电源输出，用于传送至各种系统元件。AC至DC的转换典型地以多级的方式被执行，例如是整流级、预调节(pre-regulation)级、调节/截波(chopper)级等。
除了主要电源214外，PSU 210也提供待机/辅助电源212至系统200内的背景系统及的子系统，例如是用于在系统200位在待机模式或电源关闭(表示系统200的主要电源被关闭)。举例来说，甚至在系统机板220并非全载运行、位在待机模式(表示在电子产品未正式运行前为了维持在准备状态的模式)、睡眠模式、或被关机，仍需要电源以驱动系统时钟、系统控制器、系统监视器及类似物。
PSU 210可包含多级的电源转换器，以提供主要电源214与待机电源212。除了主要转换器以提供主要电源214外，PSU 210可包含分离且独立的辅助转换器，以提供待机电源212。当系统机板220的电源开启时，PSU 210供应主要电源214至系统机板220的主要电源端口223。当系统200是电源关闭或在待机模式时，PSU 210供应系统机板220的待机电源212至系统机板220的待机电源端口221。
控制电路205决定是否致能PSU 210的主要电源214并决定何时致能PSU 210的主要电源214。控制电路205将PSU 210的待机电源端口211或主要电源端口213之一者路由至系统机板220的待机电源端口221。
当系统200并非位在电源开启时，例如当大量的低电源电路出现在系统200中且在系统200电源关闭或在待机模式时仍汲取电源时，控制电路205允许PSU 210的主要电源214的致能。所示的控制电路205包含切换电路240、逻辑电路230、及传感器250。请了解控制电路205可包含不同的元件并作用以执行控制电路205的功能。当系统200是电源关闭或在待机模式时，PSU 210初始地仅提供待机电源212至系统机板220。初始地，逻辑电路205可控制PSU 210以使得主要电源214被除能。
传感器250监视用于系统机板220的待机电源端口的至少一个电性参数。举例来说，电性参数可包含系统机板所消耗的电流位准、电压位准、及/或功率位准。在一些实施方式中，电性参数包含在一段时间的平均电流、电压、或功率。在一些实施方式中，传感器250为功率传感器以监视待机电源212的功率位准。在一些实施方式中，传感器250为电流传感器以量测待机电源212的电流位准。传感器250输出此至少一个电性参数至逻辑电路230。
逻辑电路230决定来自传感器250的至少一个电性参数是否符合准则。在一些实施方式中，若系统机板220所消耗的功率位准符合或超过临界功率值时，此准则被符合。在一些实施方式中，若系统机板220所消耗的电流位准符合或超过临界电流值时，此准则被符合。在一些实施方式中，若系统机板220所消耗的功率/电流位准高于临界功率/电流值并长达指定时间时，此准则被符合。
在一些实施方式中，临界功率/电流位准是设定在稍微低于PSU 210可提供的待机电源212的功率/电流量的位准。在一些实施方式中，临界功率/电流位准由管理者在系统200安装时或安装期间所设定。在一些其他实施方式中，临界功率/电流位准由控制电路205的处理电路(未绘示)、基板管理控制器(baseboard management controller,BMC)、或系统200的处理器自动决定。
在一些实施方式中，当来自传感器250的至少一个电性参数符合准则时，逻辑电路230传送致能信号216至PSU210，以命令PSU 210致能主要电源214。在一些实施方式中，逻辑电路230传送切换信号218至切换电路230，以切换系统机板220为接收来自主要电源214的电源，而非系统机板220的待机电源端口221的待机电源212(或者在一些实施方式中，为除了系统机板220的待机电源端口221的待机电源212之外)。
当系统200并未被开启电源时，切换电路240经由待机电源线242初始地导向(direct)来自PSU 210的待机电源212。若至少一个电性参数符合准则时，切换电路240响应于接收来自逻辑电路230的切换信号218，经由待机电源线242路由主要电源214。当系统200开启电源时，在系统机板220的主要电源端口223，系统机板220经由主要电源线222接收来自主要电源214的电源。
在前述符合准则后，若至少一个电性参数停止(cease)符合此准则时(例如当系统200的待机消耗功率降低时)，逻辑电路230停止传送致能信号216至PSU210，从而导致PSU210除能主要电源214。另外，逻辑电路230命令切换电路214使用切换信号218，以从系统机板220的待机电源端口221重新路由至PSU 210的待机电源端口211。
图3绘示管理电源供应的范例方法的流程图300。此方法起始于步骤310。于步骤320，控制电路从PSU的待机端口路由待机电源至系统机板。
于步骤330，传感器监视用于待机电源端口的至少一个电性参数。举例来说，此至少一个电性参数可包含电流、功率、或电压。传感器可为电流、功率、电压传感器的至少其一。
于步骤340，逻辑电路决定此至少一个电性参数是否符合准则。举例来说，如图2所示，逻辑电路230决定电流传感器250所读取的电流位准是否已达到电流临界。
若电流达到电流临界，于步骤350，逻辑电路传送致能信号至PSU。举例来说，如图2所示，逻辑电路230传送致能信号216至PSU210。
于步骤360，响应于接收来自逻辑电路的致能信号，PSU致能主要电源。举例来说，如图2所示，在步骤370接收来自逻辑电路230的致能信号216时，PSU 210致能主要电源214。此方法接着回至步骤330。
若电流位于以电流临界之下，于步骤340，PSU在步骤380除能(或不致能)主要电源。之后，于步骤390，控制电路开始或继续从PSU的待机端口路由待机电源至系统机板。此方法接着回至步骤330。
图4绘示通过控制电路管理系统机板的PSU的范例方法400的示意图。于步骤410，控制电路将系统机板的待机电源端口路由至PSU的待机电源端口。
于步骤420，控制电路通过使用传感器监视系统机板的待机电源端口的至少一个电性参数。在一些实施方式中，传感器是配置以用于产生电流信号，此电流信号对应至流入系统机板的待机端口的电性电流量。在一些实施方式中，监视的动作包含基于电流信号计算至少一个电性参数。在一些实施方式中，此至少一个电性参数包含电性电流的度量或电性功率的度量的至少其一。
于步骤430，控制电路决定至少一个电性参数符合准则。
于步骤440，控制电路响应于决定至少一个电性参数符合准则，传送用以致能耦接至系统机板的主要电源端口的PSU的主要电源端口的致能信号，并将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的主要电源端口。
在一些实施方式中，控制电路还决定至少一个电性参数符合准则，并响应于决定至少一个电性信号不再符合准则，传送除能信号以用于除能PSU的主要电源端口耦接至系统机板的主要电源端口，并将系统机板的待机电源端口重新路由至PSU的待机电源端口。在一些实施方式中，传送除能信号包含中断(discontinuing)致能信号。
在一些实施方式中，系统机板的待机电源端口经由切换电路选择性耦接至PSU的主要电源端口或PSU该待机电源端口的至少其一，而路由的动作包含配置切换电路以耦接PSU的待机电源端口至系统机板的待机电源端口，而重新路由的动作包含重新配置切换电路以耦接PSU的主要电源端口至系统机板的待机电源端口。
图5绘示范例计算机系统500的方块示意图。计算机系统500可包含处理器540、网络接口550、管理控制器580、存储器520、储存器530、基本输入/输出系统(basic input/output system,BIOS)510、北桥(northbridge)560、及南桥(southbridge)570。
计算机系统500例如可以是伺服器(例如数据中心的许多机架伺服器之一)或个人计算机。处理器(例如中央处理单元(central processing unit,CPU)540可以是主机板上的芯片，可撷取并执行存储器520所储存的程序指令。处理器540可以是具有单一处理核心的单一CPU、具有多个处理核心的单一CPU、或多个CPU。一个或多个总线(未绘示)可在各种计算机元件之间传送指令及应用数据，此些元件例如是处理器540、存储器520、储存器530、及网络接口550。
存储器520可包含使用暂时或永久储存数据或程序的任一实体装置，例如各种形式的随机存取存储器(random-access memory,RAM)。储存器530可包含用于非易失性数据储存器的任何实体装置，例如HDD或快闪驱动。储存器530可具有大于存储器520的容量，且具有较经济的储存器单位成本，然也可具有较慢的传送率。
BIOS 510可包含BIOS或其后继产品(successor)或均等物，例如可延伸固件接口(Extensible Firmware Interface,EFI)或统一可延伸固件接口(Unified ExtensibleFirmware Interface,UEFI)。BIOS 510可包含位在计算机系统500的主机板的BIOS芯片，储存BIOS软件程序。BIOS 510可储存固件，并在计算机系统第一次开机时伴随一组BIOS 510所指定的配置而被执行。BIOS固件及BIOS配置可储存在非易失性存储器(例如NVRAM)或ROM如快闪存储器。快闪存储器是非易失性计算机储存媒介，可被电性擦除及再编程。
BIOS 510可在每次计算机系统500被启动时，如同顺序(sequence)程序一般被载入并执行。BIOS 510可基于此组配置而识别、初始化、并测试指定计算机系统中所存在的硬件。BIOS 510可对计算机系统500执行自我测试，例如开机自我检测(Power-on-Self-Test,POST)。此自我测试可测试各种硬件元件例如硬盘、光学读取装置、散热装置、存储器模块、扩展卡及类似物的功能。BIOS可寻址并安排存储器520中的一个区域以储存操作系统。BIOS510可接着将计算机系统的控制交给OS。
计算机系统500的BIOS 510可包含BIOS配置，BIOS配置定义BIOS 510如何控制计算机系统500中的各种硬件元件。BIOS配置可决定计算机系统500中的各种硬件元件的启动顺序。BIOS 510可提供接口(例如BIOS设定工具)以允许各种不同的参数可被设定，此些参数可不同于BIOS预设配置中的参数。举例来说，用户(例如管理员)可使用BIOS 510以指定时间及总线速度、指定何种外围被附接(attach)至计算机系统、指定健康的监视(例如风扇速度及CPU温度限制)、及指定可影响计算机系统的整体效能及电源使用的其它参数。
管理控制器580可以是专用微控制器，嵌在计算机系统的主机板。举例来说，管理控制器580可以是BMC或RMC。管理控制器580可管理系统管理软件及平台硬件之间的接口。内建在计算机系统中不同型式的传感器可通报参数至管理控制器580，例如是温度、散热风扇速度、电源状态、操作系统状态等。管理控制器580可监视此些传感器，并具有若任一参数并未在预设限值之内(表示系统可能故障)可经由网络接口550传送警示至管理者的能力。管理者也可远端与管理控制器580进行通信，以采取正确动作例如重设或复位(powercycling)此系统以恢复功能。
北桥560可以是主动板上的芯片，可直接连接至处理器540，或可整合在处理器540之中。在一些例子中，北桥560及南桥570可整合在单一晶元(die)之中。北桥560及南桥570管理处理器540及主机板其他部件之间的通信。北桥560可管理效能高于南桥570的工作。北桥560可管理处理器540、存储器520、视频控制器(未绘示)之间的通信。在一些例子中，北桥560可包含视频控制器。
南桥570可为主机板上的芯片，连接至北桥560，但与北桥560不同的是，南桥570并不直接连接至处理器540。南桥570可管理计算机系统500的输入/输出功能(例如音频功能、BIOS、通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)、序列先进技术附件(Serial AdvancedTechnology Attachment,SATA)、外围元件互联(Peripheral Component Interconnect,PCI)总线、增强型序列外围接口(Enhanced Serial Peripheral Interface,ePSI)总线、系统管理总线(System Management Bus,SMBus)等。南桥570可连接至管理控制器570、直接存储器存取(Direct Memory Access,DMAs)、可编程中断控制器(Programmable InterruptControllers,PICs)、及即时时间，或可将管理控制器570、DMA、PICs、及即时时间包含在南桥570内。
各种与本公开有关的示范性逻辑方块、模块、及电路此处可被实现为或执行在通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)、或其他可编程逻辑装置、分离式(discrete)门、或晶体管逻辑、分离式硬件元件、或设计以执行此处所述功能的任何其组合。通用处理器可为微处理器，但替代地，处理器可为任何传统处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器也可实现为运算装置的组合，例如DSP及微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP核心连结的组合、或任何其他此种配置。
与本公开有关的方法或算法的运作此处可直接实施在硬件、由处理器执行的软件模块、或两者的组合。软件模块可位在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、暂存器、硬盘、可移硬盘、CD-ROM、或现有技术中所知的任何其他形式的储存媒介。一种范例性储存媒介耦接至处理器使得处理器可从储存媒介读取信息，或写入信息至储存媒介。替代地，储存媒介可被整合至处理器。处理器及储存媒介可位在一个ASIC之中。ASIC可位在用户终端之中。代替地，处理器及储存媒介可以分散式元件的方式位在用户终端之中。
在一个或多个范例性设计中，所述的功能可实现为硬件、软件、固件、或任何其组合。若实现为软件，此些功能可在非临时性计算机可读取媒介之中储存在一个或多个指令或码、或可通过一个或多个指令或码进行传送。非临时性计算机可读取媒介包含计算机储存媒介及通信媒介，通信媒介包含任何促使计算机程序从一个地方传送至另一个地方的媒介。储存媒介可为通用或专用计算机可存取的任何可用媒介。通过范例，但不限制地，此计算机可读取媒介可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM、或其他光学盘片储存器、磁性盘片储存器、或其他磁性储存装置、或任何其他可被用于携带或储存所需程序码机制为指令或数据结构形式的媒介，并可由通用或专用计算机、或通用或专用处理器所存取。此处所用的盘片或盘(disc)包含密集盘(compact disc,CD)、激光盘、光盘、数字影音多用途光盘(digitalversatile disc,DVD)、软盘、或蓝光盘，此些盘片通常是以磁性方式再生数据，而盘是以光学激光方式再生数据。上述的组合应可包含在非临时性计算机可读取媒介的范围中。
本公开前述说明提供以使得本领域技术人员使用或利用本公开。本公开的各种变更对于本领域技术人员而言是显而易见的，且此处所定义的一般原则可在不背离本公开的范围而被应用至其他变化作法。因此，本公开应不限制在此处所述的范围及设计，而以与此处所公开的原则及新颖特征的最广范围为准。
综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应当视所附权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种方法，用以通过控制电路管理与系统机板有关的电源供应单元，该方法包括：
将该系统机板的待机电源端口路由至该PSU的待机电源端口；
通过使用传感器监视该系统机板的该待机电源端口的至少一个电性参数；
决定该至少一个电性参数符合准则；以及
响应于决定该至少一个电性参数符合该准则，传送致能信号以用于致能该PSU的主要电源端口，并将该系统机板的该待机电源端口重新路由至该PSU的该主要电源端口。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
决定该至少一个电性参数不再符合该准则；以及
响应于决定该至少一个电性信号不再符合该准则，传送除能信号以用于除能该PSU的该主要电源端口，并将该系统机板的该待机电源端口重新路由至该PSU的该待机电源端口。
3.如权利要求2所述的方法，其中传送该除能信号包含中断该致能信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中该传感器是配置以用于产生电流信号，该电流信号对应至流入该系统机板的该待机端口的电性电流量。
5.如权利要求4所述的方法，其中该监视的动作包含基于该电流信号计算该至少一个电性参数。
6.如权利要求5所述的方法，其中该至少一个电性参数包含电性电流的度量或电性功率的度量的至少其一。
7.如权利要求1所述的方法，其中该系统机板的该待机电源端口经由切换电路选择性耦接至该PSU的该主要电源端口及该PSU的该待机电源端口的至少其一；以及
其中，该路由的动作包含配置该切换电路以耦接该PSU的该待机电源端口至该系统机板的该待机电源端口，以及其中，该重新路由的动作包含重新配置该切换电路以耦接该PSU的该主要电源端口至该系统机板的该待机电源端口。
8.一种控制电路，用于管理与系统机板有关的PSU，该控制电路包括：
切换电路，用于选择性耦接该系统机板的待机电源端口至该PSU的待机电源端口及该PSU的主要电源端口的其中之一；
传感器，用于产生多个电流信号，该些电流信号对应至流入该系统机板的该待机电源端口的电流；
逻辑电路，该逻辑电路被配置以：
使得该切换器初始地将该系统机板的待机电源端口路由至该PSU的待机电源端口；
基于该些电流信号，决定该系统机板的该待机电源端口的至少一个电性参数符合准则；以及
响应于决定该至少一个电性参数符合该准则，产生致能信号以用于致能该PSU的主要电源端口，并使得该切换电路将该系统机板的该待机电源端口路由至该PSU的该主要电源端口。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中该逻辑电路还被配置以：
决定该至少一个电性参数不再符合该准则；以及
响应于决定该至少一个电性参数不再符合该准则，传送除能信号以用于除能该PSU的该主要电源端口，并将该系统机板的该待机电源端口重新路由至该PSU的该待机电源端口。
10.如权利要求9所述的控制电路，其中传送该除能信号包含中断该致能信号。
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