CN110308781A - 一种可容差高功率密度串联供电装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可容差高功率密度串联供电装置及其方法，所述可容差高功率密度串联供电装置包括：控制主板、可调DC/DC变换器以及可容差串联供电电路，所述控制主板与所述可调DC/DC变换器为主从控制，所述控制主板与所述可容差串联供电电路双向通讯，所述可调DC/DC变换器与所述可容差串联供电电路功率连接。本发明旨在提供一个可容差串联供电电路，在运营中可自动屏蔽障碍点，降低损坏成本，该电路结构也更有效提供更高功率密度，使设计生产得到优化。

Description

一种可容差高功率密度串联供电装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种电源供电领域，尤其涉及一种用于高温高湿环境的可容差高功率密度串联供电装置，并涉及采用了该可容差高功率密度串联供电装置的可容差高功率密度串联供电方法。
背景技术
随着数字挖矿机大规模部署，矿机长期处于高温高湿环境，对数字挖矿设备带来严峻考验。
因此，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题：如何规避串联供电单颗芯片损坏带来整机瘫痪的困局。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何规避串联供电单颗芯片损坏带来整机瘫痪。
对比，本发明提供一种可容差高功率密度串联供电装置，包括：控制主板、可调DC/DC变换器以及可容差串联供电电路，所述控制主板与所述可调DC/DC变换器为主从控制，所述控制主板与所述可容差串联供电电路双向通讯，所述可调DC/DC变换器与所述可容差串联供电电路功率连接。
本发明的进一步改进在于，所述控制主板为基于linux的卡片式电脑。
本发明的进一步改进在于，所述可调DC/DC变换器还包括无桥APFC、LLC、IIC通讯和数字可调电位器。
本发明的进一步改进在于，还包括功率旁路通道、串行通讯故障通道、串行通讯模块和负载芯片。
本发明的进一步改进在于，输入端与地之间至少串行连接两个负载单元，每个负载单元内置串行通讯模块、串行通讯故障通道和功率旁路通道。
本发明的进一步改进在于，所述负载单元还内置数据回传故障通道。
本发明的进一步改进在于，所述数据回传故障通道内置开关控制器件，所述开关控制器件由上一级使能控制。
本发明还提供一种可容差高功率密度串联供电方法，采用了如上所述的可容差高功率密度串联供电装置，并包括以下步骤：
步骤S1，开机；
步骤S2，发送配置数据；
步骤S3，复位；
步骤S4，查询核心状态；
步骤S5，发送计算数据；
步骤S6，查询核心状态；
步骤S7，发送计算数据。
本发明的进一步改进在于，所述控制主板与所述可容差串联供电电路双向通讯，所述可容差高功率密度串联供电装置所在的系统采用改进的串行SPI通讯结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：可容差高功率密度串联供电，控制主板与可调DC/DC变换器主从控制，控制主板与可容差串联供电电路双向通讯，可调DC/DC变换器与可容差串联供电电路功率连接。负载单元一级一级连通工作，当某一级出现故障导致功率流无法通过时，由上一级发出控制信号激活故障级旁路功率开关器件对故障级进行旁路。可调DC/DC变换器调整输出电压对负载电路进行供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够规避串联供电单颗芯片损坏而带来整机瘫痪的技术问题，在运营中可自动屏蔽障碍点，降低损坏成本，该电路结构也更有效提供更高功率密度，使设计生产得到优化。
附图说明
图1是本发明一种电路总框架；
图2是本发明一种串联供电数据流；
图3是本发明一种底层算法芯片操作框图；
图4是本发明一种串联供电电路功率旁路示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提所获得的所以其他实施例，都属于本发明保护范围。
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
如图1所示，可容差串联供电电路反馈需求信号到控制主板，控制主板发出调压指令，可调DC/DC变换器将输出电压调整到目标电压，控制主板与可容差串联供电电路双向通讯。
如图2所示，整个系统采用改进的串行SPI通讯结构。所述控制主板包括主控芯片，主控芯片只要按照SPI协议和数据格式操作SPI即可，可以完全不用管串联了几颗芯片。底层芯片采用SPI通讯协议中CPOL=1，CPHA=1的格式，工作在全双工状态，发送mosi数据的同时，miso接受数据。
主控芯片通过对port ct0和port ctq输入不同的组合值来实现对FB1618内部状态机的控制，以完成对应的操作；无其他任何冗余的指令和clock延时。
如图3所示，主控芯片可以对底层芯片进行四种操作：1、发送配置数据。2、发送计算数据。3、查询核心状态。4、Reset only（复位）。典型操作流程：开机→发送配置数据→复位→查询核心状态→发送计算数据→查询核心状态→发送计算数据……。
如图4所示，可调DC/DC变换器给串联电路提供电源，功率流从待供负载单元A到N，待供负载单元一级一级连通工作，当某一级出现故障导致功率流无法通过时，由上一级发出控制信号激活故障级旁路功率开关器件对故障级进行旁路。在一些实施方式中，以4个待供负载单元，每个待供负载单元包括底层算力芯片、旁路功率器件等以每个待供负载单元正常工作状态电压为3V为例，可调DC/DC变换器在4个待供负载单元正常工作下输出12V。如当第二级待供负载单元出现断路故障，由上一级发出控制信号激活故障级旁路功率开关器件对故障级进行旁路。
图3和图4中，N为串联的芯片数目。
在一些实施方式中，以3个底层芯片为例，正常数据流从主控到底层芯片A，再从底层芯片B到底层芯片C。数据回传到主控，底层芯片A直接到主控，底层芯片B数据回传到底层芯片A，再由底层芯片A回传到主控。底层芯片C数据回传到底层芯片B，再由底层芯片B数据回传到底层芯片A，再由底层芯片A回传到主控。
当底层芯片B发生故障时，底层芯片C数据则通过故障通道传递到A，回传到主控。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，包括：控制主板、可调DC/DC变换器以及可容差串联供电电路，所述控制主板与所述可调DC/DC变换器为主从控制，所述控制主板与所述可容差串联供电电路双向通讯，所述可调DC/DC变换器与所述可容差串联供电电路功率连接。
2.根据权利要求1所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，所述控制主板为基于linux的卡片式电脑。
3.根据权利要求1所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，所述可调DC/DC变换器还包括无桥APFC、LLC、IIC通讯和数字可调电位器。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，还包括功率旁路通道、串行通讯故障通道、串行通讯模块和负载芯片。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，输入端与地之间至少串行连接两个负载单元，每个负载单元内置串行通讯模块、串行通讯故障通道和功率旁路通道。
6.根据权利要求5所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，所述负载单元还内置数据回传故障通道。
7.根据权利要求6所述的可容差高功率密度串联供电装置，其特征在于，所述数据回传故障通道内置开关控制器件，所述开关控制器件由上一级使能控制。
8.一种可容差高功率密度串联供电方法，其特征在于，采用了如权利要求1至7任意一项所述的可容差高功率密度串联供电装置，并包括以下步骤：
步骤S1，开机；
步骤S2，发送配置数据；
步骤S3，复位；
步骤S4，查询核心状态；
步骤S5，发送计算数据；
步骤S6，查询核心状态；
步骤S7，发送计算数据。
9.根据权利要求8所述的可容差高功率密度串联供电方法，其特征在于，所述控制主板与所述可容差串联供电电路双向通讯，所述可容差高功率密度串联供电装置所在的系统采用改进的串行SPI通讯结构。
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