CN110377138A - 一种多路服务器供电电路及供电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种多路服务器供电电路及供电控制方法，电路包括PSU、配电板、若干热插拔模块和若干电源平面，所述配电板分别连接PSU和若干热插拔模块，用于将PSU电压分别通过若干热插拔模块控制输出，所述热插拔模块与所述电源平面对应连接，所述热插拔模块用于控制电源平面输出时序，并检测当前电源平面的输出参数，在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。本发明采用三级板卡、多电源平面、热插拔保护设计，每个电源平面的输出参数均通过各自的热插拔模块监控，在输出参数异常时，控制当前故障电源平面的输出中断，不影响其余电源平面的正常工作，对电源平面的可控性增强，降低输出功耗。
Description
技术领域
本发明涉及服务器供电技术领域,具体地说是一种多路服务器供电电路及供电控制方法。
背景技术
随着科技的发展，服务器的应用场景也日渐多样化，对于电源也提出了更加灵活、更加高效的性能需求。对于大功耗的产品需求，数字电源合理的设计是完成产品设计的前提。一个好的电源平面分配会使整个设计过程事半功倍：减小Layout难度，BMC(BaseboardManagement Controller，基板管理控制器)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)更加容易控制电源转换芯片，更加容易对各路电源进行监控
通常的服务器供电结构中，PSU(power supply unit，电源装置)直接输出到主板，进行电压转换。电源平面是电流通流的路径，其设计、分布是否合理直接影响到整个产品的质量和系统的安全。传统服务器中设置P12V、P12V_STBY两个电源平面。
传统服务器电源平面相对单一，在服务器系统供电故障时，可控制灵活性低。
发明内容
本发明实施例中提供了一种多路服务器供电电路及供电控制方法，以解决现有技术中服务器电源平面相对单一，在服务器系统供电故障时，可控制灵活性低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种多路服务器供电电路，包括PSU，所述电路还包括配电板、若干热插拔模块和若干电源平面，所述配电板分别连接PSU和若干热插拔模块，用于将PSU电压分别通过若干热插拔模块控制输出，所述热插拔模块与所述电源平面对应连接，所述热插拔模块用于控制电源平面输出时序，并检测当前电源平面的输出参数，在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
进一步地，所述电源平面包括P12V_Stby电源平面、P12V_PCIE电源平面和若干节点电源平面，所述P12V_Stby电源平面为CPLD、BMC、PCH和FAN提供电压，所述P12V_PCIE电源平面为PCIE slot和Riser提供电压，所述节点电源平面为CPU、CPU_DIMM和HDD提供电压。
进一步地，所述若干热插拔模块均连接CPLD和BMC，CPLD向热插拔模块发送使能信号，控制电源平面输出电压，热插拔模块监控电源平面的输出参数，并将所述参数发送给BMC。
本发明第二方面提供了一种多路服务器供电电路的供电控制方法，所述的供电电路，所述控制方法包括以下步骤：
PSU上电后，与P12V_Stby电源平面相连的热插拔模块Hotswap2启动，控制服务器系统主控芯片上电，并监控上电过程；
当P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，各热插拔模块监控当前电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
进一步地，所述与P12V_Stby电源平面相连的热插拔模块Hotswap2启动，控制服务器系统主控芯片上电，并监控上电过程的具体过程为：
热插拔模块Hotswap2启动后，持续监控P12V_Stby电源平面的输出；
待P12V_Stby电源平面的输出电压达到软启动电压时，输出standby Power_rail使能信号，为主控芯片上电；
热插拔模块Hotswap2持续监控P12V_Stby电源平面的输出参数，若控P12V_Stby电源平面的输出参数达到故障阈值时，关闭P12V_Stby电源平面的输出。
进一步地，所述P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，向CPLD或/和BMC发送Power Good信号。
进一步地，所述各热插拔模块监控当前电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出为：
CPLD向除Hotswap2之外的热插拔模块发送使能信号，除P12V_Stby外的电源平面开始供电；
热插拔模块监控与自身连接的电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，切断当前电源平面的输出。
进一步地，所述方法还包括所述输出参数异常时，热插拔模块将异常参数及故障报文发送给BMC。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、采用三级板卡、多电源平面、热插拔保护设计，每个电源平面的输出参数均通过各自的热插拔模块监控，在输出参数异常时，控制当前故障电源平面的输出中断，不影响其余电源平面的正常工作，对电源平面的可控性增强，降低输出功耗。
2、热插拔模块实现当前电源平面下功耗、温度等参数的监控，并在发生故障时，记录故障报文并发送给BMC，便于故障分析。热插拔模块监控电源平面输出的总电流、总功耗等参数，可以免去系统后端负载处检测电路的设计，降低电路设计难度，且故障时灵敏度高，不需要CPLD反应即可完成故障电源平面的输出中断，更大限度避免烧板事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述电路的结构示意图；
图2是本发明所述电路实施例的结构示意图；
图3是本发明所述电路中电源平面分布实施例的示意图；
图4是本发明电路CPLD控制及BMC监控实施例的示意图；
图5是本发明所述方法的流程示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，本发明的多路服务器供电电路，包括PSU、配电板、若干热插拔模块和若干电源平面，配电板分别连接PSU和若干热插拔模块，用于将PSU电压分别通过若干热插拔模块控制输出，热插拔模块与电源平面对应连接，热插拔模块用于控制电源平面输出时序，并检测当前电源平面的输出参数，在输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
以下实施例以四路服务器为例进行说明。
如图2所示，对于四路服务器系统，包括四个热插拔模块和与热插拔模块对应的四个电源平面。热插拔模块分别有Hotswap0、Hotswap1、Hotswap2和Hotswap3，分别对应电源平面P12V_03、P12V_12、P12V_STBY和P12V_PCIE。其中P12V_Stby电源平面、P12V_PCIE电源平面对于不同的多路服务器都会设置，而节点电源平面可根据多路服务器的节点数量进行设计。本实施例中，设置两个节点电源平面：P12V_03电源平面和P12V_12电源平面，分别为CPU0、CPU3和CPU2、CPU4及相关组件供电。
如图3所示，P12V_Stby电源平面为CPLD、BMC、PCH和FAN提供电压，包括P3V3、Standby Power rail for PCH(Platform Controller Hub，南桥)、Standby Power railfor BMC、Standby Power rail for CPLD、P5V_STBY和P3V3_STBY；P12V_PCIE电源平面为PCIE slot和Riser提供电压，包括P3V3、P3V3_PCIE和P12V_PCIE；节点电源平面为CPU、CPU_DIMM和HDD提供电压。
如图4所示，若干热插拔模块及后端电源平面均连接CPLD和BMC，CPLD向热插拔模块发送使能信号，控制电源平面输出电压，热插拔模块监控电源平面的输出参数，包括功耗(power sense)、温度(temp sense)的监控，在发生故障时记录故障报文，包括故障类型、发生时间等便于故障分析，并通过PMBUS总线将输出参数发送给BMC。
如图5所示，本发明多路服务器供电电路的供电控制方法包括以下步骤：
S1,PSU上电后，与P12V_Stby电源平面相连的热插拔模块Hotswap2启动，控制服务器系统主控芯片上电，并监控上电过程；
S2,当P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，各热插拔模块监控当前电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
步骤S1中，系统PSU插入后，由于系统上电后首先工作的是CPLD、BMC、PCH等主控芯片，主控芯片工作所需电压需要P12V_Stby电源平面提供，因此系统通过PSU输入电压分压作为Hotswap2的使能信号，首先打开Hotswap2，Hotswap2持续监控P12V_Stby的输出，Hotswap2具有软启动功能，即限制输出电压的上升斜率，以防止输出电压上升过快，避免链路因存在非线性阻抗而部分产生震荡。待P12V_Stby输出电压达到软启动电压后，HotSwap2输出Power_good信号，以及后续standby Power_rail的使能信号，P12V_Stby后续所有的standby电源轨陆续起电(P5V_Stby等)，此时系统BMC、PCH、CPLD等控制芯片开始工作。Hotswap2会持续监控P12V_Stby的输出电压以及输出电流，当后端发生短路、或者热拔插行为时会产生较大的电流脉冲或者尖峰电压，Hotswap2检测到电压值或者电流值达到故障阈值时，关闭P12V_Stby的输出，防止烧板情况的发生。
步骤S2中，P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，向CPLD或/和BMC发送PowerGood信号。BMC监控到P12V_Stby及其后端电源轨输出均正常后，系统会通过CPLD发送相应的使能信号，使热插拔芯片Hotswap0、Hotswap1、Hotswap3开始工作。此时系统所有电源轨都会在CPLD的控制下开始输出，并将其输出电压、电流、温度等参数通过PMBUS传输到BMC，实现功耗、温度的监控，同时在发生故障时根据PMBUS返回的信号记录故障类型、发生时间等便于故障分析。热插拔模块监控与之连接的电源平面输出的总电流、功耗，精度高，可以免去系统后端负载处Sense电路的设计，电路简单、易用，且其保护速度快不需要CPLD反应即可完成链路的关闭最大限度的避免了烧板事故的发生，同Hotswap2，在短路等严重异常情况下，中断相应电源平面的输出以保护电路。
上述实施例中多个输入电源平面并联设计，待机时仅开P12V_Stby电源平面，减少待机功耗；合理的输入12V电源平面分布，有利于板间电流分布的同时减小Layout难度；多路电源平面设计保证了在异常状况下板卡的安全，并且分路设计可以使各路电源分别控制，更加灵活，如仅搭配两个CPU出货以及限制PCIE设备时，可关闭P12V03或者P12V12，以减小功耗、成本。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多路服务器供电电路，包括PSU，其特征是，所述电路还包括配电板、若干热插拔模块和若干电源平面，所述配电板分别连接PSU和若干热插拔模块，用于将PSU电压分别通过若干热插拔模块控制输出，所述热插拔模块与所述电源平面对应连接，所述热插拔模块用于控制电源平面输出时序，并检测当前电源平面的输出参数，在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
2.根据权利要求1所述的多路服务器供电电路，其特征是，所述电源平面包括P12V_Stby电源平面、P12V_PCIE电源平面和若干节点电源平面，所述P12V_Stby电源平面为CPLD、BMC、PCH和FAN提供电压，所述P12V_PCIE电源平面为PCIE slot和Riser提供电压，所述节点电源平面为CPU、CPU_DIMM和HDD提供电压。
3.根据权利要求2所述的多路服务器供电电路，其特征是，所述若干热插拔模块均连接CPLD和BMC，CPLD向热插拔模块发送使能信号，控制电源平面输出电压，热插拔模块监控电源平面的输出参数，并将所述参数发送给BMC。
4.一种多路服务器供电电路的供电控制方法，基于权利要求1-3任一项所述的供电电路，其特征是，所述控制方法包括以下步骤：
PSU上电后，与P12V_Stby电源平面相连的热插拔模块Hotswap2启动，控制服务器系统主控芯片上电，并监控上电过程；
当P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，各热插拔模块监控当前电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出。
5.根据权利要求4所述的多路服务器供电电路的供电控制方法，其特征是，所述与P12V_Stby电源平面相连的热插拔模块Hotswap2启动，控制服务器系统主控芯片上电，并监控上电过程的具体过程为：
热插拔模块Hotswap2启动后，持续监控P12V_Stby电源平面的输出；
待P12V_Stby电源平面的输出电压达到软启动电压时，输出standby Power_rail使能信号，为主控芯片上电；
热插拔模块Hotswap2持续监控P12V_Stby电源平面的输出参数，若控P12V_Stby电源平面的输出参数达到故障阈值时，关闭P12V_Stby电源平面的输出。
6.根据权利要求5所述的多路服务器供电电路的供电控制方法，其特征是，所述P12V_Stby电源平面下负载上电完成后，向CPLD或/和BMC发送Power Good信号。
7.根据权利要求5所述的多路服务器供电电路的供电控制方法，其特征是，所述各热插拔模块监控当前电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，中断当前电源平面的输出为：
CPLD向除Hotswap2之外的热插拔模块发送使能信号，除P12V_Stby外的电源平面开始供电；
热插拔模块监控与自身连接的电源平面的输出参数，并在所述输出参数异常时，切断当前电源平面的输出。
8.根据权利要求7所述的多路服务器供电电路的供电控制方法，其特征是，所述方法还包括所述输出参数异常时，热插拔模块将异常参数及故障报文发送给BMC。
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