CN109582115B - 基于cpld保障服务器电源系统稳定性的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置及方法，所述CPLD包括模拟电压信号监测模块、上电时序控制模块、延时模块和消抖模块，上电时序控制模块与模拟电压信号监测模块、延时模块和消抖模块连接；模拟电压信号监测模块连接有可编程电源电压模数转换通道和各路上电电源电压模数转换通道；主板上设置有可编程电源模块和各路上电电源模块，分别与两个模数转换通道连接；上电时序控制模块与可编程电源模块和各路上电电源模块均连接；模拟电压信号监测模块检测可编程电源模块以及各路上电电源模块的电压输出是否正常；上电时序控制模块对可编程电源模块和各路上电电源模块的电压进行控制。

Description

基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置及方法
技术领域
本发明属于计算机硬件领域，具体涉及一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置及方法。
背景技术
服务器的主板电源上电需要特定的时序，传统上可以通过接收各路电源芯片的Power_Good信号并人为增加固定时长的延时，从而依次对主板上的各个电源模块进行使能，最终完成上电。
这种简单的上电模式可以满足大部分情况下的要求，但是在一些特殊的苛刻条件存在时，或者某些电源芯片存在损伤时，单纯凭借这种方式可能会在上一次电源未成功输出稳定电压时，过早地使能了后面的电源，造成主板上电时序错乱；另一方面，考虑到有些面向CPU的为可编程电源芯片，可以通过数字控制的方法动态地对输出电压作微调，而在计算负载变化时，CPU的功率起伏也会带来其供电系统的电压波动。从而造成主板电源不稳定。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置及方法，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述传统的通过接收各路电源芯片的Power_Good信号并人为增加固定时长的延时，从而依次对主板上的各个电源模块进行使能，最终完成上电的模式，会在上一次电源未成功输出稳定电压时，过早地使能了后面的电源，造成主板上电时序错乱；可编程电源芯片，在计算负载变化时，CPU的功率起伏也会带来其供电系统的电压波动的缺陷，提供一种保障服务器电源系统稳定性的CPLD装置及方法，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，所述CPLD包括模拟电压信号监测模块、上电时序控制模块、延时模块和消抖模块，上电时序控制模块与模拟电压信号监测模块、延时模块和消抖模块连接；
模拟电压信号监测模块连接有可编程电源电压模数转换通道和各路上电电源电压模数转换通道；
主板上设置有可编程电源模块和各路上电电源模块；
可编程电源模块与可编程电源电压模数转换通道连接，各路上电电源模块与各路上电电源电压模数转换通道连接；
上电时序控制模块与可编程电源模块和各路上电电源模块均连接；
可编程电源电压模数转换通道，用于实时采集可编程电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
各路上电电源电压模数转换通道，用于实时采集各路上电电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
模拟电压信号监测模块，用于检测可编程电源模块以及各路上电电源模块的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块；
上电时序控制模块，用于根据模拟电压信号监测模块检测的可编程电源模块和各路上电电源模块的电压输出结果，分别对可编程电源模块和各路上电电源模块的电压进行控制；
延时模块，用于为上电时序控制模块提供可调整的延时；
消抖模块，用于为上电时序控制模块提供对外部输入信号的消抖处理。
进一步地，模拟电压信号监测模块包括滤波单元、可编程电源电压输出检测单元和各路上电电源电压检测单元；
滤波单元与可编程电源电压输出检测单元、各路上电电源电压检测单元、可编程电源电压模数转换通道和各路上电电源电压模数转换通道均连接；
可编程电源电压输出检测单元和各路上电电源电压检测单元均分别与上电时序控制模块连接。各路上电电源电压检测单元和可编程电源电压输出检测单元可以实时检测各路电源电压的瞬时值，从而上电时序控制模块可以快速调整可编程电源模块的数字控制端输入和各路上电电源模块的电压输出，从而减少电压起伏的影响。
进一步地，所述各路上电电源模块包括12V上电电源模块、5V上电电源模块、3.3V上电电源模块以及5V辅助上电电源模块。
进一步地，各路上电电源电压模数转换通道包括12V上电电源电压模数转换通道、5V上电电源电压模数转换通道、3.3V上电电源电压模数转换通道以及5V辅助上电电源电压模数转换通道。
进一步地，12V上电电源模块连接有3个12V芯片单元，5V上电电源模块连接有10个5V芯片单元，3.3V上电电源模块连接有6个3.3V芯片单元，5V辅助上电电源模块连接有3个5.5V辅助芯片单元。
进一步地，所述CPLD采用Intel MAX10型号的CPLD。
进一步地，所述上电时序控制模块采用状态机。
本发明还给出如下技术方案：
一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.可编程电源电压模数转换通道实时采集可编程电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S2.各路上电电源电压模数转换通道实时采集各路上电电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S3.模拟电压信号监测模块检测可编程电源模块以及各路上电电源模块的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块；
S4.上电时序控制模块根据模拟电压信号监测模块检测的可编程电源模块和各路上电电源模块的电压输出结果，分别对可编程电源模块和各路上电电源模块的电压进行控制。
进一步地，步骤S4的具体步骤如下：
S41.当模拟电压信号监测模块检测到可编程电源模块电压不足时，上电时序控制模块对可编程电源模块进行调整，直至电压输出正常，再恢复原始状态；
S42.当模拟电压信号监测模块检测到某一路上电电源模块电压幅度波动超过幅度阈值时，上电时序控制模块自动延长该路上电电源模块等待时间；
S43.若超过等待时间阈值，该路上电电源模块电压幅度波动仍超过幅度阈值时，或，该路上电电源模块电压幅度瞬时到达要求而不能保持平稳，则判定主板上电异常。
进一步地，步骤S43.若等待时间阈值内，该路上电电源模块电压幅度波动低于幅度阈值时，上电时序控制模块控制该路上电电源模块正常启动。
本发明的有益效果在于：
本发明在原有Power_Good信号检测的基础上，根据延时模块的固定延时，利用CPLD的片上模数转换通道进行多路电源检测，并在上电时序控制的状态机内部加入了实时动态调整部分，实现滤波、可编程电源检测、上电电源检测、上电时序控制、消抖以及延时各模块相互协同工作，解决了传统上电时序方案中对各电源电压监测不足、缺少柔性调控方案带来的硬件电源系统不稳定的问题，从而提高了整机系统的稳定性和整体性能。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的方法流程图；
其中，1-CPLD；2-模拟电压信号监测模块；2.1-滤波单元；2.2-可编程电源电压输出检测单元；2.3-各路上电电源电压检测单元；3-上电时序控制模块；4-延时模块；5-消抖模块；6-可编程电源电压模数转换通道；7-各路上电电源电压模数转换通道；8-主板；9-可编程电源模块；10-各路上电电源模块。
具体实施方式：
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，所述CPLD 1包括模拟电压信号监测模块2、上电时序控制模块3、延时模块4和消抖模块5，上电时序控制模块3与模拟电压信号监测模块2、延时模块4和消抖模块5连接；所述CPLD 1采用Intel MAX10型号的CPLD；
模拟电压信号监测模块2连接有可编程电源电压模数转换通道6和各路上电电源电压模数转换通道7；
主板8上设置有可编程电源模块9和各路上电电源模块10；
可编程电源模块9与可编程电源电压模数转换通道6连接，各路上电电源模块10与各路上电电源电压模数转换通道7连接；
上电时序控制模块3与可编程电源模块9和各路上电电源模块10均连接；
可编程电源电压模数转换通道6，用于实时采集可编程电源模块9电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块2；
各路上电电源电压模数转换通道7，用于实时采集各路上电电源模块10电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块2；
模拟电压信号监测模块2，用于检测可编程电源模块9以及各路上电电源模块10的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块3；
上电时序控制模块3，用于根据模拟电压信号监测模块2检测的可编程电源模块9和各路上电电源模块10的电压输出结果，分别对可编程电源模块9和各路上电电源模块10的电压进行控制；
延时模块4，用于为上电时序控制模块3提供可调整的延时；
消抖模块5，用于为上电时序控制模块3提供对外部输入信号的消抖处理；
模拟电压信号监测模块2包括滤波单元2.1、可编程电源电压输出检测单元2.2和各路上电电源电压检测单元2.3；
滤波单元2.1与可编程电源电压输出检测单元2.2、各路上电电源电压检测单元2.3、可编程电源电压模数转换通道6和各路上电电源电压模数转换通道7均连接；
可编程电源电压输出检测单元2.2和各路上电电源电压检测单元2.3均分别与上电时序控制模块3连接。
实施例2：
上述实施例1中各路上电电源模块10包括12V上电电源模块、5V上电电源模块、3.3V上电电源模块以及5V辅助上电电源模块；
各路上电电源电压模数转换通道7包括12V上电电源电压模数转换通道、5V上电电源电压模数转换通道、3.3V上电电源电压模数转换通道以及5V辅助上电电源电压模数转换通道。
上述实施例2中，12V上电电源模块连接有3个12V芯片单元，5V上电电源模块连接有10个5V芯片单元，3.3V上电电源模块连接有6个3.3V芯片单元，5V辅助上电电源模块连接有3个5.5V辅助芯片单元。
上述实施例1中，上电时序控制模块3采用状态机。
实施例3：
如图2所示，本发明提供一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的方法，包括如下步骤：
S1.可编程电源电压模数转换通道实时采集可编程电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S2.各路上电电源电压模数转换通道实时采集各路上电电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S3.模拟电压信号监测模块检测可编程电源模块以及各路上电电源模块的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块；
S4.上电时序控制模块根据模拟电压信号监测模块检测的可编程电源模块和各路上电电源模块的电压输出结果，分别对可编程电源模块和各路上电电源模块的电压进行控制，具体步骤如下：
S41.当模拟电压信号监测模块检测到可编程电源模块电压不足时，上电时序控制模块对可编程电源模块进行调整，直至电压输出正常，再恢复原始状态；
S42.当模拟电压信号监测模块检测到某一路上电电源模块电压幅度波动超过幅度阈值时，上电时序控制模块自动延长该路上电电源模块等待时间；
S43.若超过等待时间阈值，该路上电电源模块电压幅度波动仍超过幅度阈值时，或，该路上电电源模块电压幅度瞬时到达要求而不能保持平稳，则判定主板上电异常；
若等待时间阈值内，该路上电电源模块电压幅度波动低于幅度阈值时，上电时序控制模块控制该路上电电源模块正常启动。
本发明的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本发明，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他的具体实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，所述CPLD（1）包括模拟电压信号监测模块（2）、上电时序控制模块（3）、延时模块（4）和消抖模块（5），上电时序控制模块（3）与模拟电压信号监测模块（2）、延时模块（4）和消抖模块（5）连接；
模拟电压信号监测模块（2）连接有可编程电源电压模数转换通道（6）和各路上电电源电压模数转换通道（7）；
主板（8）上设置有可编程电源模块（9）和各路上电电源模块（10）；
可编程电源模块（9）与可编程电源电压模数转换通道（6）连接，各路上电电源模块（10）与各路上电电源电压模数转换通道（7）连接；
上电时序控制模块（3）与可编程电源模块（9）和各路上电电源模块（10）均连接；
可编程电源电压模数转换通道（6），用于实时采集可编程电源模块（9）电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块（2）；
各路上电电源电压模数转换通道（7），用于实时采集各路上电电源模块（10）电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块（2）；
模拟电压信号监测模块（2），用于检测可编程电源模块（9）以及各路上电电源模块（10）的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块（3）；
上电时序控制模块（3），用于根据模拟电压信号监测模块（2）检测的可编程电源模块（9）和各路上电电源模块（10）的电压输出结果，分别对可编程电源模块（9）和各路上电电源模块（10）的电压进行控制；
延时模块（4），用于为上电时序控制模块（3）提供可调整的延时；
消抖模块（5），用于为上电时序控制模块（3）提供对外部输入信号的消抖处理。
2.如权利要求1所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，模拟电压信号监测模块（2）包括滤波单元（2.1）、可编程电源电压输出检测单元（2.2）和各路上电电源电压检测单元（2.3）；
滤波单元（2.1）与可编程电源电压输出检测单元（2.2）、各路上电电源电压检测单元（2.3）、可编程电源电压模数转换通道（6）和各路上电电源电压模数转换通道（7）均连接；
可编程电源电压输出检测单元（2.2）和各路上电电源电压检测单元（2.3）均分别与上电时序控制模块（3）连接。
3.如权利要求1所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，所述各路上电电源模块（10）包括12V上电电源模块、5V上电电源模块、3.3V上电电源模块以及5V辅助上电电源模块。
4.如权利要求3所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，各路上电电源电压模数转换通道（7）包括12V上电电源电压模数转换通道、5V上电电源电压模数转换通道、3.3V上电电源电压模数转换通道以及5V辅助上电电源电压模数转换通道。
5.如权利要求3所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，12V上电电源模块连接有3个12V芯片单元，5V上电电源模块连接有10个5V芯片单元，3.3V上电电源模块连接有6个3.3V芯片单元，5V辅助上电电源模块连接有3个5.5V辅助芯片单元。
6.如权利要求1所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，所述CPLD（1）采用Intel MAX10型号的CPLD。
7.如权利要求1所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的装置，其特征在于，所述上电时序控制模块（3）采用状态机。
8.一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的装置，包括如下步骤：
S1.可编程电源电压模数转换通道实时采集可编程电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S2.各路上电电源电压模数转换通道实时采集各路上电电源模块电压的输出，提供给模拟电压信号监测模块；
S3.模拟电压信号监测模块检测可编程电源模块以及各路上电电源模块的电压输出是否正常，并将检测结果提供给上电时序控制模块；
S4.上电时序控制模块根据模拟电压信号监测模块检测的可编程电源模块和各路上电电源模块的电压输出结果，分别对可编程电源模块和各路上电电源模块的电压进行控制。
9.如权利要求8所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的方法，其特征在于，步骤S4的具体步骤如下：
S41.当模拟电压信号监测模块检测到可编程电源模块电压不足时，上电时序控制模块对可编程电源模块进行调整，直至电压输出正常，再恢复原始状态；
S42.当模拟电压信号监测模块检测到某一路上电电源模块电压幅度波动超过幅度阈值时，上电时序控制模块自动延长该路上电电源模块等待时间；
S43.若超过等待时间阈值，该路上电电源模块电压幅度波动仍超过幅度阈值时，或，该路上电电源模块电压幅度瞬时到达要求而不能保持平稳，则判定主板上电异常。
10.如权利要求9所述的一种基于CPLD保障服务器电源系统稳定性的方法，其特征在于，步骤S43.若等待时间阈值内，该路上电电源模块电压幅度波动低于幅度阈值时，上电时序控制模块控制该路上电电源模块正常启动。
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