CN110850952A - 使用具有相位冗余和容错操作的多相电压调节器的配电方法和装置 - Google Patents

使用具有相位冗余和容错操作的多相电压调节器的配电方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例公开了使用具有相位冗余和容错操作的多相电压调节器的配电方法和装置。一种容错多相电压调节器包括多个功率级，每个功率级被配置为向处理器递送相电流；以及控制器。该控制器被配置为：控制多个功率级以调节提供给处理器的输出电压；检测并且禁用故障功率级；生成节流信号以指示功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；通过在处理器和控制器之间运行的物理线将节流信号传达到处理器。还描述了一种操作容错配电系统的对应方法。

Description

使用具有相位冗余和容错操作的多相电压调节器的配电方法 和装置
技术领域
本公开的实施例公开了使用具有相位冗余和容错操作的多相电压调节器的配电方法和装置。
背景技术
处理器和其他高度集成的电子部件需要能够供应大量电流和功率的精确电压源，同时维持严格的电压调节并且受到严格的实施区域约束。多相电压调节器(诸如多相降压变换器)广泛用于向此类负荷提供高电流，从而提供了一种可以相位交错以便对负荷、线路和电压目标改变进行快速动态响应的并联布置。尽管采用了并联体系架构，但是传统的多相降压变换器不太适合于相位冗余操作，其中即使在一个或多个相位出现非灾难性故障的情况下，变换器也能稳定操作，同时维持输出调节以及部分提供输出电流或功率的能力在一定程度上降低为没有故障相位的系统的全部能力的一部分。
因此，需要一种机制使得多相调压器能够在一个或多个非灾难性故障相位的情况下操作。
发明内容
根据容错多相电压调节器的实施例，该电压调节器包括多个功率级，每个功率级被配置为向处理器递送相电流；以及控制器。该控制器被配置为控制多个功率级以调节提供给处理器的输出电压；检测并且禁用故障功率级；生成节流信号以指示功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；以及通过在处理器和控制器之间运行的物理线将节流信号传达到处理器。
在一个实施例中，控制器被配置为：即使多个功率级的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，也继续调节提供给处理器的输出电压。
单独地或组合地，控制器可以被配置为和与处理器通信独立地与系统管理器通信；向系统管理器指示多个功率级的一个或多个功率级是否被检测为有故障并且被禁用。
单独地或组合地，控制器可以被配置为还响应于过温条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过控制器所使用的同一物理线传达到处理器，以向处理器指示是否发生以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；以及过温条件。
单独地或组合地，控制器可以被配置为还响应于过压条件、欠压条件或过流条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过控制器所使用的同一物理线传达到处理器，以向处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；过压条件；欠压条件；以及过流条件。
单独地或组合地，控制器可以被配置为还响应于过温条件、过压条件、欠压条件或过流条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过控制器所使用的同一物理线传达到处理器，以向处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；过温条件；过压条件；欠压条件；以及过流条件。
单独地或组合地，控制器可以被配置为将多相电压调节器置于自测模式，在该自测模式下，处理器以已知计算负荷进行操作，控制器独立操作每个功率级，以确定功率级中的任一功率级在已知计算负荷下是否有故障。
根据操作具有多个功率级的容错多相电压调节器的方法的实施例，每个功率级被配置为向处理器递送相电流，该方法包括：控制多个功率级以调节提供给处理器的输出电压；检测并且禁用故障功率级；生成节流信号以指示一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；以及通过在处理器和控制器之间运行的物理线将节流信号传达到处理器。
在一个实施例中，该方法还包括：和与处理器通信独立地与系统管理器通信，以向系统管理器指示多个功率级的一个或多个功率级是否被检测为有故障并且被禁用。
单独地或组合地，该方法还可以包括：还响应于过温条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过同一物理线传达到处理器，用于向处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；以及过温条件。
单独地或组合地，该方法还可以包括：还响应于过压条件、欠压条件或过流条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过同一物理线传达到处理器，用于向处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；过压条件；欠压条件；以及过流条件。
单独地或组合地，该方法还可以包括：还响应于过温条件、过压条件、欠压条件或过流条件而生成节流信号，使得生成节流信号并且将其通过同一物理线传达到处理器，用于向处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：功率级被检测为有故障并且被禁用；过温条件；过压条件；欠压条件；以及过流条件。
单独地或组合地，该方法还可以包括：将多相电压调节器置于自测模式下，其中处理器以已知计算负荷进行操作，并且每个功率级进行独立操作，以确定功率级中的任一功率级在已知计算负荷下是否有故障。
根据容错配电系统的实施例，该系统包括处理器；多相电压调节器，其包括多个功率级，每个功率级被配置为向处理器递送相电流；以及控制器，其被配置为控制个功率级以调节提供给处理器的输出电压；检测并且禁用故障功率级；生成节流信号以指示一个或多个功率级是否有故障并且禁用；以及通过在处理器和控制器之间运行的物理线将节流信号传达到处理器；以及系统管理器，其与多相电压调节器和处理器独立通信。
在一个实施例中，该系统管理器被配置为如果多相电压调节器的控制器指示多个功率级的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，则减少处理器的计算负荷。
单独地或组合地，系统管理器可以被配置为在多相调压器报告故障功率级，关闭并且重新通电之后，增加处理器的计算负荷。
单独地或组合地，系统管理器可以被配置为引导多相调压器执行自测模式，以确认功率级中的任一功率级是否有故障。
单独地或组合地，系统管理器可以被配置为如果多相电压调节器指示自测模式确认所有功率级均无故障，则增加处理器的计算负荷。
单独地或组合地，系统管理器可以被配置为如果多相电压调节器指示自测模式确认功率级中的一个或多个功率级有故障，则关闭处理器和多相电压调节器。
根据具有处理器的容错配电系统的操作方法的实施例，多相电压调节器包括多个功率级，每个功率级被配置为向处理器递送相电流；以及系统管理器，其与多相调压器和处理器独立通信。该方法包括：控制多相电压调节器处的多个功率级，以调节提供给处理器的输出电压；检测并且禁用多相电压调节器处的故障功率级；在多相电压调节器处生成节流信号，以指示功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；通过在处理器和控制器之间运行的物理线将节流信号从多相电压调节器传达到处理器；以及基于处理器和多相电压调节器的反馈通过系统管理器来管理处理器的计算负荷。
在一个实施例中，通过系统管理器管理处理器的计算负荷可以包括：如果多相电压调节器指示多个功率级的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，则减少处理器的计算负荷。
单独地或组合地，该方法还可以包括：在多相电压调节器报告故障功率级，关闭和重新供电之后，经由系统管理器增加处理器的计算负荷。
单独地或组合地，该方法还可以包括：经由系统管理器引导多相电压调节器执行自测模式，以确认功率级中的任一功率级是否有故障。
单独地或组合地，该方法还可以包括：如果多相电压调节器指示自测模式确认所有功率级均无故障，则经由系统管理器增加处理器的计算负荷。
单独地或组合地，该方法还可以包括：如果多相电压调节器指示自测模式确认功率级中的一个或多个功率级有故障，则经由系统管理器关闭处理器和多相电压调节器。
在阅读以下详细描述并且查看附图之后，本领域技术人员将认识到其他特征和优点。
附图说明
附图中的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记表示对应的相似部分。除非它们相互排斥，否则，各个图示的实施例的特征可以组合。在附图中描绘了实施例，并且在下面的描述中进行详述。
图1图示了容错配电系统的实施例的框图。
图2图示了实施例的框图，其中多相电压调节器的控制器包括相位故障检测电路、过温保护电路、过流保护电路、过压保护电路、以及欠压保护电路，它们为节流处理器负荷而共享同一物理线。
图3图示了多相电压调节器、对应处理器和系统管理器在自测模式期间之前执行的用于验证多相电压调节器的一个或多个故障功率级的任务的实施例的流程图。
具体实施方式
本文中所描述的实施例提供了一种机制，使多相电压调节器(VR)能够在一个或多个非灾难性故障功率级下通过将非灾难性功率级故障识别为能力降低而非故障进行操作。允许多相电压调节器(VR)在一个或多个非灾难性功率级故障下持续操作，这提高了诸如服务器群和数据中心之类的复杂计算系统的电压鲁棒性，由此维持了正常运行时间并且使部件故障对系统的影响最小化。
复杂的多相VR控制器和VR功率级提供高故障监测和遥测水平，其允许检测预期范围之外的VR操作。许多故障模式并非立即就是灾难性的，这是因为完全的VR故障并不是迫在眉睫的，而是在其之前通常会有标称预期范围之外的操作。通过利用对于多相VR控制器已经可用的故障监测和遥测信息，并且通过利用包括相位冗余的多相VR控制器的并行特性，瞬态能力降低的降级VR操作在较低的输出电流和功率水平是可以容忍的，并且可以通过以较低数目的功率级操作VR来提供降级VR操作。
用于监测多相VR(特别是VR功率级)的方法可被用来标识在标称范围之外操作但不具有灾难性故障的部件。系统可以使用这种降级操作的通知来将计算负荷迁出降级节点，这使得有机会在关闭故障节点之前以系统性的方式将计算从有问题的节点迁出。这提高了整个系统的运行效率和容错性，而没有显著的附加成本。
与完全关闭相比，具有一个或多个非灾难性功率级故障的多相VR的降级操作可能更优，这允许系统确定最佳响应。例如，在并行计算系统中，工作负荷可以从一个处理器转移，从而允许系统在受故障节点影响最小的情况下继续操作。相应多相VR的降级操作可能足以允许处理器支持用于转换工作负荷所需的资源，从而允许智能系统控制转换过程并且配置系统在不影响工作负荷的情况下允许最终关闭。
如果在多相VR内发生灾难性故障，则VR不能继续安全操作，而是必须立即被禁用以防止严重的损坏。例如，功率级中的高侧短路可能导致严重的过压条件或过流条件，这可能会损坏功率级并且可能防止危险。同样，功率级中的低侧短路可能导致严重的过压条件或过流条件，这可能损坏功率级并且可能防止危险。在发生这种灾难性故障时，立即禁用多相VR。
然而，由复杂的故障监测和遥测电路检测到的许多故障不是灾难性的。非灾难性故障不会导致对多相VR的立即损害。例如，复杂的故障监测和遥测电路可以检测到非灾难性故障，诸如由于动态条件而导致的短暂过热；由于动态条件而导致的短暂过流；由于开关和/或电阻损耗增加以及降级的操作而导致的功率级过热；启动电容降级并且无法完全切换高侧功率级器件；由于来自浮动域的漏电流增加而导致的功率级损耗；驱动器故障，诸如故障的输入缓冲器或电平移位器，并且无法切换电源设备中的一个或两个电源设备；和/或电流感测故障。如果超过输入电源递送能力，则这可能导致调节的丢失或电压下降条件，导致调节器输入或输出处可能的过压条件或欠压条件。在每种情况下，本文中所描述的多相VR可以通过禁用非功能或无功能功率级并且在剩余功率级的情况下操作而在一个或多个非灾难性故障存在的情况下继续操作。
本文中所描述的实施例提供了一种机制，用于当检测到非灾难性功率级故障时禁用功率级，并且在减少的数目的功率级的情况下操作。本文中所描述的实施例提供了一种信号传输方案，使得VR控制器可以通知系统多相VR在启用功率级的数目减少的情况下正在降级条件下操作。信号传输可以使用诸如FAULT信号等之类的接口信号通过串行总线完成。本文中所描述的实施例提供了一种节流负荷的方案，使得负荷电流和功率要求降低并且可以通过在降级条件下操作的多相VR更容易得到满足。本文中所描述的实施例提供了一种应力测试模式，由此负荷在已知条件下进行操作，并且VR控制器验证各个功率级和处理器操作，以确认是否发生了硬故障或间歇功率级故障。应力测试模式可以作为在检测到故障之后执行的诊断例程的一部分来执行，但是还可以在通电时或甚至在正常操作期间执行。
图1图示了容错配电系统100的实施例，其包括处理器102、用于为处理器102供电的多相VR 104、以及系统管理器106。系统管理器106与多相VR 104和处理器102独立通信。也就是说，系统管理器106可以单独地或独立于与处理器102通信而与多相VR 104通信。系统管理器106管理配电系统100的所有资源，包括多相VR 104和处理器102。仅为了便于说明，图1中示出了一个处理器102和一个多相VR 104。然而，典型的配电系统(诸如服务器群或数据中心)具有许多处理器102和相应多相VR 104，用于为处理器102和诸如存储器等之类的相关电路(未示出)供电。本文中所描述的实施例适用于任何类型的配电系统，该配电系统具有多个处理器、用于为处理器供电的多个多相VR、以及与多相VR和处理器独立通信的系统管理器。
本文中所使用的术语“处理器”意指在系统100中执行某种类型的数据处置和/或计算的电子负荷。这种处理器类型的负荷可以包括但不限于微处理器、图形处理器、网络处理器、AI(人工智能)处理器、嵌入式处理器、设计具有数据处置和/或计算能力的ASIC(专用集成电路)、DSP(数字信号处理器)等。处理器102可以实现为单个芯片(管芯)、芯片集合、板上系统、系统级封装等。
包括在容错配电系统100中的每个多相VR 104具有多个功率级108，本文中也被称为相位，每个功率级108被配置为向处理器102递送相电流iphx。功率级108可以经由相应的电感器Lx并且经由输出电容器Co连接到处理器102，该输出电容器Co可以物理地实现为单个电容器或电容器堆。没有示出功率级108的细节，但是本领域普通技术人员应当能够很好地理解这些细节。例如，在多相降压转换器的背景下，功率级108可以包括相应的高侧开关设备和低侧开关设备，它们连接在输入电压(Vin)和诸如接地之类的参考电位之间。高侧开关设备和低侧开关设备在公共节点处耦合到相应输出电感器Lx，并且功率级108还可以包括驱动电路，其被配置为驱动该功率级108的高侧开关设备和低侧开关设备的相应的栅极。功率级108被配置为响应于诸如输入到功率级102的PWM(脉冲宽度调制)之类的控制信号，通过相应电感器Lx将相电流iphx输出到处理器102。
多相VR控制器110生成输入到功率级108的控制信号，并且设置控制信号的切换频率。例如，VR控制器110可以包括PWM电路112，用于生成提供给各个功率级108的PWM控制信号。控制器110经由控制信号控制功率级108，以调节提供给处理器102的输出电压Vo。
多相VR控制器110还包括相位故障检测电路114，其具有故障监测和遥测功能，用于检测和禁用故障功率级108，例如，通过监测调节器输入电压和输出电压、输入电流和输出电流、相电流和/或设备温度或传感器温度。在检测到的功率级故障之后，可以在安装之后测试多相VR 104以确保功率级操作在预期范围之内，以确定故障是否是事实上暂时的并且已经恢复，和/或按需定期评估调节器的健康。相位故障检测电路114可以被配置为用于基于电流感测波形、电流平衡信息、电流限制、过温条件等来对故障功率级进行运行时间检测。例如，相位故障检测电路114可以提供过流保护(OCP)。由此，当检测到过量的正电流时，例如，通过强制关闭高侧设备，限制通过功率级108的高侧设备的正电流。
单独地或组合地，相位故障检测电路114可以提供负相电流保护，由此，当检测到过量的负电流时，例如，通过强制关闭低侧设备，限制通过功率级108的低侧设备的负电流。单独地或组合地，相位故障检测电路114可以基于两个相位或更多个相位的电流测量并且通过比较锯齿波纹图案来提供功率级故障检测。在这种情况下，当相电流波形在相应PWM波形之后没有预期的纹波图案时，检测到功率级故障。单独地或组合地，相位故障检测电路114可以提供相位消减操作，由此多相VR 104在减少数目的功率级108的情况下操作。单独地或组合地，相位故障检测电路114可以禁用故障功率级108，从而允许多相VR 104在禁用一些功率级108的情况下操作。相位故障检测电路114可以设置状态和/或故障指示器，以向系统管理器106提供关于多相VR 104的操作状态的信息。该信息可以通过串行总线116(例如，或系统管理器106和多相VR控制器110之间的另一类型的故障或中断接口118)传达。
上文所解释的几个示例仅是可以由相位故障检测电路114提供的功能的一些示例。相位故障检测电路114还可以检测负荷电流是否在预期范围之外并且实现过流保护(OCP)方案作为回应。单独地或组合地，相位故障检测电路114可以检测任何功率级108的温度是否超过预期范围，例如，由于过电流、功率损失的意外增加、意外环境条件(例如，温度、气流)等。单独地或组合地，相位故障检测电路114可以检测功率级108上的电流不平衡，检测功率级故障(例如，高侧短路、低侧短路、驱动器故障、启动电容器故障、过流故障、过温故障等)，检测输入功率电压下降等。
无论相位故障检测电路114的具体故障检测能力如何，多相VR控制器110都将非灾难性功率级故障识别为能力降低而非故障。为此，多相VR控制器110生成节流信号以指示功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用，并且通过在处理器102和VR控制器之间运行的物理线120将节流信号传达到处理器102。处理器102响应于节流信号而节流自身，例如，通过降低其时钟速度。
即使多相VR 104的一个或多个功率级108被检测为有故障并且被禁用，多相VR控制器110也可以继续调节提供给处理器102的输出电压Vo。多相VR控制器110可以独立于与处理器102通信而与系统管理器106通信，以向系统管理器106指示一个或多个功率级108是否被检测为有故障和被禁用。因而，处理器102可以响应于节流信号来节流其操作，该节流信号为系统管理器106提供足够的时间来确定最佳响应。例如，系统管理器106可以将工作负荷中的一些或全部工作负荷从受影响的处理器转移到系统100内的另一处理器，从而允许系统100在受故障节点影响最小的情况下继续操作。系统管理器106可以控制转换过程并且配置系统100在不影响总体工作负荷的情况下允许最终关闭故障节点。
如上所述，如果一个或多个功率级108被检测为有故障并且被禁用，则多相VR控制器110生成传达到处理器102的节流信号。多相VR控制器110可以在其他条件下生成节流信号。
在一个实施例中，多相VR控制器110还响应于过温条件(OTP)而生成节流信号。根据该实施例，如果功率级108中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用或者如果检测到过温条件，则控制器110生成节流信号。例如，多相VR 104可以包括一个或多个温度传感器(未示出)，用于在操作期间感测功率级108的温度。控制器110包括OTP电路，用于监测温度传感器信息并且检测功率级108中的一个或多个功率级是否在高于最大工作温度极限的温度下操作。响应于过温条件，多相VR控制器110生成节流信号，并且通过控制器110所使用的同一物理线120将节流信号传达到处理器102，以向处理器102指示功率级108是否被检测为有故障并且被禁用。
在另一实施例中，多相VR控制器110还响应于过压条件(OVP)、欠压条件(UVP)或过流条件(OCP)而生成节流信号。根据该实施例，如果功率级108中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，或者如果检测到过流条件，或者如果检测到过压条件，或者如果检测到欠压条件，则控制器110生成节流信号。例如，多相VR控制器110可以包括电流感测和电压感测电路。电流感测电路测量功率级108的相电流iphx。控制器110可以包括OCP电路，用于将相电流测量(Isen)与最大相电流极限进行比较。如果相电流测量中的一个相电流测量超过最大相电流极限，则OCP电路指示存在过流条件。电压感测电路测量多相VR 104的输入电压Vin。控制器110可以包括OVP电路，用于将输入电压测量与最大输入电压极限进行比较。如果输入电压测量超过最大电压极限，则OVP电路指示存在过压条件。控制器110可以包括UVP电路，用于将输入电压测量与最小输入电压极限进行比较。如果输入电压测量低于最小电压极限，则UVP电路指示存在欠压条件。当超过输入电源能力时，通常会出现欠压条件，导致电压下降条件。
响应于过流条件、过压条件或欠压条件，多相VR控制器110生成节流信号，并且通过控制器102所使用的同一物理线120将节流信号传达到处理器102，以向处理器指示功率级108是否被检测为有故障并且被禁用。
在另一实施例中，多相VR控制器110包括温度、电流和电压感测电路。根据该实施例，如果功率级108中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，或者如果检测到过温、过压、欠压或过流条件，则多相VR控制器110生成节流信号。控制器110通过控制器102所使用的同一物理线120将节流信号传达到处理器102，以向处理器102指示是否功率级108被检测为有故障并且被禁用。
在上述节流信号实施例中，多相VR控制器110通过同一物理线120将节流信号传达到处理器102，不管触发生成节流信号的基本条件如何。处理器102通常不知道触发节流信号的基本条件，所以无论多相VR控制器110检测到的条件如何，处理器102都以相同的方式做出反应。
图2图示了除了上述OTP电路200、OVP电路202、UVP电路204和OCP电路206之外，多相VR控制器110还包括相位故障检测电路114的实施例。相位故障检测电路114、OTP电路200、OVP电路202、UVP电路204和OCP电路206的输出可以组合到同一物理线120上，例如，使用OR电路208或类似电路，诸如多路复用器或其他类型的信号组合器。
多相VR控制器110可以不包括OTP电路200、OVP电路202、UVP电路204和OCP电路206中的每个电路，和/或可以包括用于检测保证处理器102的节流的其他类型的条件的附加电路或不同电路。利用用于向处理器102指示所有节流条件的同一物理线120避免了控制器引脚数的增加，而不会使处理器响应时间降级。这样，VR控制器110的I/O(输入/输出)引脚的数目保持不变，同时在非灾难性功率级故障条件下为处理器102提供进行节流的附加功能。多相VR控制器110可以代之以通过与用于指示其他处理器节流条件(诸如但不限于过热、过压、欠压和/或过流条件)的物理线120分开的物理线传达节流信号，该节流信号被生成以指示功率级108中的一个或多个功率级是否被检测为有故障并且被禁用。
如前所述，多相VR控制器110可以在功率级故障存在的情况下通过减少相位计数和负荷节流继续操作多相VR 104。经由到处理器102的专用信号或总线120进行负荷节流可以对应于在减少的功能模式下操作的处理器102，由此减少多相VR 104所承受的电流/功率需求。在一个或多个禁用功率级108下操作的多相VR 104满足降低的电流/功率需求。通过经由独立信号传输116/118向系统管理器106指示多相VR 104的降低的相位能力，系统管理器106可以减少处理器102的计算负荷，可以使处理器102减速，和/或可以使用相位能力降低的VR 104关闭节点，从而允许处理器102在要求降低的情况下操作或者完全关闭。系统管理器106将这些指令独立地传达到相位能力降低的处理器102和多相VR 104。系统管理器106和处理器102之间的独立通信接口122在图1中以虚线示出，以指示该通信接口122可以是单线、串行总线或并行总线。通过将资源从故障节点转移到另一节点，系统管理器106允许关闭安全调节器，而不会突然中断处理器操作，和/或允许在恢复标称操作之前进行附加测试。
系统管理器106可以引导报告故障功率级108的多相VR 104进入自测模式，以确认功率级108中的任一功率级确实是否有故障。多相VR 104的控制器110通过将多相VR 104置于自测模式来响应，其中处理器102以已知计算负荷进行操作，并且控制器110独立操作每个功率级108，以确定功率级108中的任一功率级是否在已知计算负荷下有故障。如果多相VR 104指示自测模式确认所有功率级108确实均无故障，则可以增加处理器102的计算负荷。这样，这使得多相VR 104有机会从间歇性故障、实际上未发生的故障的虚假报告、或者触发报告故障功率级108但是多相VR 104可以通过关闭和重新供电从中恢复的其他条件中恢复。相反，如果多相VR控制器110指示自测模式确认功率级108中的一个或多个功率级确实有故障，则系统管理器106可以关闭处理器102和对应的多相VR 104。
图3图示了多相VR 104、处理器102和系统管理器106在自测模式期间之前执行的任务的实施例。在进入自测试模式之前，多相VR 104的控制器110检测并且禁用故障功率级108，生成节流信号以指示功率级108中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，并且通过在处理器102和控制器110之间运行的物理线120将节流信号传达到对应的处理器102(框300)，例如，如本文中先前所描述的。响应于节流信号，处理器102例如通过降低时钟速度来节流其操作(框310)。系统管理器106响应于来自多相VR控制器110的指示多相VR104在功率级108的数目减少的情况下操作的独立通信116/118而指令处理器102完成任何剩余的关键过程，或将关键过程转移到系统100中的另一节点(框320)。在关键过程完成或转移到另一节点之后，系统管理器106可以或可以不指令多相VR 104重置(框330)。如果系统管理器106指令多相VR 104重置，则在测试各个功率级108之前，给予多相VR 104冷却机会。在任一情况下，多相VR控制器110分别测试每个单独的功率级108，以确认功率级108中的任一功率级确实是否有故障(框340)。例如，可以应用测试(已知)负荷并且验证相位和处理器操作。如果未检测到故障，则可以增加负荷并且重复验证测试。
自测模式允许系统管理器106确认是否已发生硬故障或间歇功率级故障，并且相应做出反应。这样，在相位计数减少的情况下操作的多相VR 104可以在受控条件下进行应力测试，以验证功率级108是否能够在标称操作范围内操作。通常在报告故障之后执行的诊断程序期间进入自测模式。单独地或组合地，可以在通电时进入自测模式。如果多相VR系统104具有高级检测能力，则控制器110可以报告大量错误警报。自测模式允许系统管理器106在使相应节点离线之前验证是否发生了硬故障或间歇功率级故障。如果作为自测模式的一部分执行的诊断测试指示一个或多个功率级108具有硬故障，则系统管理器106可以关闭相应的节点，以便可以服务多相VR 104。
诸如“第一”、“第二”等之类的术语用于描述各种元件、区域、段等，而且不旨在限制。相同术语在整个说明书中是指相同元件。
如本文中所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，其指示所述元件或特征的存在，但不排除其他元件或特征。除非上下文另有明确说明，否则冠词“一”\“一个”和“该”旨在包括复数以及单数。
应当理解，除非另有特别说明，否则本文中所描述的各种实施例的特征可以彼此组合。
尽管本文中已经对特定实施例进行了说明和描述，但是所属领域的技术人员应当领会，可以在不背离本发明的范围的情况下替代所示出和描述的特定实施例的各种备选和/或等效实现方式。本申请旨在涵盖本文中所讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限制。

Claims (25)

1.一种容错多相电压调节器，包括：
多个功率级，每个功率级被配置为向处理器递送相电流；以及
控制器，被配置为：
控制所述多个功率级以调节提供给所述处理器的输出电压；
检测和禁用故障功率级；
生成节流信号以指示所述功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；以及
通过在所述处理器和所述控制器之间运行的物理线向所述处理器传达所述节流信号。
2.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为：即使所述多个功率级中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，也继续调节提供给所述处理器的所述输出电压。
3.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为和与所述处理器通信独立地与系统管理器通信，以向所述系统管理器指示所述多个功率级中的一个或多个功率级是否被检测为有故障并且被禁用。
4.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为还响应于过温条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过所述控制器所使用的同一物理线传达到所述处理器，以向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；以及
过温条件。
5.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为还响应于过压条件、欠压条件或过流条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过所述控制器所使用的同一物理线传达到所述处理器，以向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；
过压条件；
欠压条件；以及
过流条件。
6.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为还响应于过温条件、过压条件、欠压条件或过流条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过所述控制器所使用的同一物理线传达到所述处理器，以向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；
过温条件；
过压条件；
欠压条件；以及
过流条件。
7.根据权利要求1所述的容错多相电压调节器，其中所述控制器被配置为将所述多相电压调节器置于自测模式中，在所述自测模式下，所述处理器以已知计算负荷进行操作，并且所述控制器独立操作每个功率级，以确定所述功率级中的任一功率级在所述已知计算负荷之下是否有故障。
8.一种操作具有多个功率级的容错多相电压调节器的方法，每个功率级被配置为向处理器递送相电流，所述方法包括：
控制所述多个功率级以调节提供给所述处理器的输出电压；
检测并且禁用故障功率级；
生成节流信号以指示所述功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；以及
通过在所述处理器和所述控制器之间运行的物理线将所述节流信号传达到所述处理器。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
和与所述处理器通信独立地与系统管理器通信，以向所述系统管理器指示所述多个功率级中的一个或多个功率级是否被检测为有故障并且被禁用。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
还响应于过温条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过同一物理线传达给所述处理器，用于向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；以及
过温条件。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
还响应于过压条件、欠压条件或过流条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过同一物理线传达到所述处理器，用于向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；
过压条件；
欠压条件；以及
过流条件。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：
还响应于过温条件、过压条件、欠压条件或过流条件而生成所述节流信号，使得生成所述节流信号并且将所述节流信号通过同一物理线传达到所述处理器，用于向所述处理器指示是否出现以下条件中的任一条件：
功率级被检测为有故障并且被禁用；
过温条件；
过压条件；
欠压条件；以及
过流条件。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将所述多相电压调节器置于自测模式中，在所述自测模式下，所述处理器以已知计算负荷进行操作，并且每个功率级被独立操作，以确定所述功率级中的任一功率级在所述已知计算负荷之下是否有故障。
14.一种容错配电系统，包括：
处理器；
多相电压调节器，包括多个功率级，每个功率级被配置为向所述处理器递送相电流；以及控制器，所述控制器被配置为：
控制所述多个功率级以调节提供给所述处理器的输出电压；
检测并且禁用故障功率级；
生成节流信号以指示所述功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；以及
通过在所述处理器和所述控制器之间运行的物理线将所述节流信号传达到所述处理器；以及
系统管理器，与所述多相电压调节器和所述处理器独立通信。
15.根据权利要求14所述的容错配电系统，其中所述系统管理器被配置为：如果所述多相电压调节器的所述控制器指示所述多个功率级中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，则减少所述处理器的计算负荷。
16.根据权利要求15所述的容错配电系统，其中所述系统管理器被配置为：在所述多相电压调节器报告故障功率级，关闭并且重新供电之后，增加所述处理器的所述计算负荷。
17.根据权利要求15所述的容错配电系统，其中所述系统管理器被配置为：引导所述多相电压调节器执行自测模式，以确认所述功率级中的任一功率级是否有故障。
18.根据权利要求17所述的容错配电系统，其中所述系统管理器被配置为：如果所述多相电压调节器指示所述自测模式确认所有功率级均无故障，则增加所述处理器的所述计算负荷。
19.根据权利要求17所述的容错配电系统，其中所述系统管理器被配置为：如果所述多相电压调节器指示所述自测模式确认所述功率级中的一个或多个功率级有故障，则关闭所述处理器和所述多相电压调节器。
20.一种操作容错配电系统的方法，所述容错配电系统具有处理器；多相电压调节器，包括多个功率级，每个功率级被配置为向所述处理器递送相电流；以及系统管理器，所述系统管理器与所述多相电压调节器和所述处理器独立通信，所述方法包括：
控制所述多相电压调节器处的所述多个功率级，以调节提供给所述处理器的输出电压；
检测并且禁用所述多相电压调节器处的故障功率级；
在所述多相电压调节器处生成节流信号，以指示所述功率级中的一个或多个功率级是否有故障并且被禁用；
通过在所述处理器和所述控制器之间运行的物理线将所述节流信号从所述多相电压调节器传达到所述处理器；以及
基于来自所述处理器和所述多相电压调节器的反馈通过所述系统管理器来管理所述处理器的计算负荷。
21.根据权利要求20所述的方法，其中通过所述系统管理器管理所述处理器的所述计算负荷包括：
如果所述多相电压调节器指示所述多个功率级中的一个或多个功率级被检测为有故障并且被禁用，则减少所述处理器的所述计算负荷。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括：
在所述多相电压调节器报告故障功率级，关闭并且重新供电之后，经由所述系统管理器增加所述处理器的所述计算负荷。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：
经由所述系统管理器引导所述多相电压调节器执行自测模式，以确认所述功率级中的任一功率级是否有故障。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
如果所述多相电压调节器指示所述自测模式确认所有功率级均无故障，则经由所述系统管理器增加所述处理器的所述计算负荷。
25.根据权利要求23所述的方法，还包括：
如果所述多相电压调节器指示所述自测模式确认所述功率级中的一个或多个功率级有故障，则经由所述系统管理器关闭所述处理器和所述多相电压调节器。
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