CN111009883B - 一种防止pcie设备过电流误触发的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防止PCIE设备过电流误触发的方法，该方法包括以下步骤：检测PCIE设备中的电路的电流，并将电流转化为电压；将电压分别与多个比较电压进行比较；响应于电压大于相应的比较电压而输出高电平，以及响应于电压小于等于相应的比较电压而输出低电平；根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略。通过使用本发明的方法，能够实现当确实是短路引起的过电流或者过电流过大时，关断保护器件，及时保护PCIE设备；当不是短路引起的过电流或者过电流在可控范围内时，根据过电流的大小，控制主芯片的不同程度的降频，及时将过电流降到过流保护电流以下，减少了过电流触发造成的设备掉电几率，避免了突然断电造成数据丢失的影响。
Description
技术领域
本领域涉及计算机领域，并且更具体地涉及一种防止PCIE设备过电流误触发的方法。
背景技术
随着信息化的推进，尤其是云计算、AI技术的发展，越来越多的PCIE接口的设备(如网卡、声卡、GPU卡、AI加速卡、FPGA卡、SAS卡、Raid卡等)用来作为网络信息、数据计算、存储等信息处理的载体被应用到服务器领域。
PCIE设备在设计时，为了防止电流过大引起烧板，在卡上总电源输入端会设计保护器件，用来在输入电流超出限流时，OCP(过电流保护)功能触发，启动保护机制，此时并不是立即关断卡上电源，而是延迟一定时间，达到保护器件的温度保护点后关断PCIE卡上电源。电流过大存在两种情况，一种是因为短路引起的过电流，此种OCP保护确实能够有效的保护PCIE卡设备；另一种情况是因为卡上负载功率的增大引起的，且持续时间超出了OCP的保护时间，此时可能PCIE卡正在进行大数据量的计算，因为触发OCP关断了PCIE卡电源，造成了数据丢失，会给业务应用带来损失，此种情况定义为过电流误触发。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种防止PCIE设备过电流误触发的方法，能够实现当确实是短路引起的过电流或者过电流过大时，关断保护器件，及时保护PCIE设备；当不是短路引起的过电流或者过电流在可控范围内时，根据过电流的大小，控制主芯片的不同程度的降频，及时将过电流降到过流保护电流以下，减少了过电流触发造成的设备掉电几率，避免了突然断电造成数据丢失的影响。
基于上述目的，本发明的实施例的一个方面提供了一种防止PCIE设备过电流误触发的方法，包括以下步骤：
检测PCIE设备中的电路的电流，并将电流转化为电压；
将电压分别与多个比较电压进行比较；
响应于电压大于相应的比较电压而输出高电平，以及响应于电压小于等于相应的比较电压而输出低电平；
根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略。
根据本发明的一个实施例，检测PCIE设备中的电路中的电流，并将电流转化为电压包括：
在电路中串接精密采样电阻，经由在精密采样电阻两端跨接的检测放大器检测精密采样电阻的电压，经放大后输出给电压跟随器。
根据本发明的一个实施例，经放大后的电压等于保护器件的输入电压。
根据本发明的一个实施例，将电压分别与多个比较电压进行比较包括：将电压和相应的比较电压分别输入到多个电压比较器进行比较。
根据本发明的一个实施例，输入到第1个电压比较器中的比较电压Vi为保护器件的输出电流IOUT等于保护器件的最大限流IOL时的电压。
根据本发明的一个实施例，输入到第n个电压比较器中的比较电压为Vn＝(1+0.05*n)Vi，其中n≥2。
根据本发明的一个实施例，根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：将电平经由电压比较器输出到控制处理单元，经由控制处理单元发出的控制信号来使保护器件和主芯片执行对应的策略。
根据本发明的一个实施例，策略包括：将保护器件的使能端信号拉低和使主芯片降频。
根据本发明的一个实施例，根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：
当电平高低组合全部为高电平时，将保护器件的使能端信号拉低；
当电平高低组合中至少有一个为低电平时，使主芯片进行高电平个数等级的降频。
根据本发明的一个实施例，保护器件包括EFUSE。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的防止PCIE设备过电流误触发的方法，通过检测PCIE设备中的电路的电流，并将电流转化为电压；将电压分别与多个比较电压进行比较；响应于电压大于相应的比较电压而输出高电平，以及响应于电压小于等于相应的比较电压而输出低电平；根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略的技术方案，能够实现当确实是短路引起的过电流或者过电流过大时，关断保护器件，及时保护PCIE设备；当不是短路引起的过电流或者过电流在可控范围内时，根据过电流的大小，控制主芯片的不同程度的降频，及时将过电流降到过流保护电流以下，减少了过电流触发造成的设备掉电几率，避免了突然断电造成数据丢失的影响。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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实施例。
图1为根据本发明一个实施例的防止PCIE设备过电流误触发的方法的示意性流程图；
图2为根据本发明一个实施例的防止PCIE设备过电流误触发的电路的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的保护器件的输出电流波形示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例的第一个方面，提出了一种防止PCIE设备过电流误触发的方法的一个实施例。图1示出的是该方法的示意性流程图。
如图1中所示，该方法可以包括以下步骤：
S1检测PCIE设备中的电路的电流，并将电流转化为电压；
S2将电压分别与多个比较电压进行比较；
S3响应于电压大于相应的比较电压而输出高电平，以及响应于电压小于等于相应的比较电压而输出低电平；
S4根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略。
通过以上技术方案，能够实现当确实是短路引起的过电流或者过电流过大时，关断保护器件，及时保护PCIE设备；当不是短路引起的过电流或者过电流在可控范围内时，根据过电流的大小，控制主芯片的不同程度的降频，及时将过电流降到过流保护电流以下，减少了过电流触发造成的设备掉电几率，避免了突然断电造成数据丢失的影响。
在本发明的一个优选实施例中，检测PCIE设备中的电路中的电流，并将电流转化为电压包括：
在电路中串接精密采样电阻，经由在精密采样电阻两端跨接的检测放大器检测精密采样电阻的电压，经放大后输出给电压跟随器。也可以使用电流检测放大器，通过电流检测放大去检测精密采样电阻的电压，并将该电压进行放大。
在本发明的一个优选实施例中，经放大后的电压等于保护器件的输入电压。也就是说放大后的电压等于向保护器件输出的电压，通过放大后的电压判断保护器件的电流的大小。
在本发明的一个优选实施例中，将电压分别与多个比较电压进行比较包括：将电压和相应的比较电压分别输入到多个电压比较器进行比较。该电压放大到电路的输出电压后可以输入到并联的n个电压比较器(n≥2)，每个电压比较器的比较电压都不同，根据放大后的电压与不同比较电压比较的结果可以输出不同的高低电平，基于不同的高低电平可以形成不同的控制策略。
在本发明的一个优选实施例中，输入到第1个电压比较器中的比较电压Vi为保护器件的输出电流IOUT等于保护器件的最大限流IOL时的电压。Vi可以作为基准电压，这时没有超过保护器件最大限流时的电压。
在本发明的一个优选实施例中，输入到第n个电压比较器中的比较电压为Vn＝(1+0.05*n)Vi，其中n≥2。每个比较器的比较电压逐渐升高，每次升高0.05倍的Vi。
在本发明的一个优选实施例中，根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：将电平经由电压比较器输出到控制处理单元，经由控制处理单元发出的控制信号来使保护器件和主芯片执行对应的策略。该控制处理单元根据每个电压比较器输入的不同的高低电平的组合实现不同情况的不同策略，可以保证过电流保护的误触发。
在本发明的一个优选实施例中，策略包括：将保护器件的使能端信号拉低和使主芯片降频。控制处理单元输出控制策略为输出信号拉低保护器件的ENABLE端口，即关闭保护器件。
在本发明的一个优选实施例中，根据输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：
当电平高低组合全部为高电平时，将保护器件的使能端信号拉低，此时电路中的电流过大已经超过了可调控的范围，因此将保护器件关闭，保护整个电路；
当电平高低组合中至少有一个为低电平时，使主芯片进行高电平个数等级的降频，例如使用5个电压比较器，当输出中有2个为低电平，3个为高电平时，使主芯片进行3个等级的降频。
在本发明的一个优选实施例中，保护器件包括EFUSE。
通过以上技术方案，能够实现当确实是短路引起的过电流或者过电流过大时，关断保护器件，及时保护PCIE设备；当不是短路引起的过电流或者过电流在可控范围内时，根据过电流的大小，控制主芯片的不同程度的降频，及时将过电流降到过流保护电流以下，减少了过电流触发造成的设备掉电几率，避免了突然断电造成数据丢失的影响。
本方法可以通过如图2所示的电路实现，在EFUSE输出到DC/DC电路之间串接精密采样电阻，采集输出的电流，并转换为电压。跨接在精密采样电阻两端的电流检测放大器，根据电阻两端检测的电压，经过放大后输出给电压跟随器。电压跟随器的电压放大倍数为1，即电压跟随器输出端的电压等于同向输入端的电压，作用为隔离前端的电流检测放大器和后端的电压比较器。电压跟随器的输出接的是并联的N级电压比较器(N≥2)。电压比较器两个输入，一个输入是电压跟随器的输出电压Vi，另一输入为分级的参考电压VREFj(j＝0,1,2,……n)，电压比较器根据两个输入的大小来决定输出电平的高低，如果电压跟随器的输出电压Vi＞VREFj，则电压比较器输出高电平；如果电压跟随器的输出电压Vi≤VREFj，则电压比较器输出低电平。参考电压VREFj的确定是根据EFUSE的输出最大限流IOL(Overloadcurrent limit)来确定，当EFUSE的输出电流IOUT＝IOL时，此时电压跟随器的输出为Vi标准，则VREF0＝Vi标准，VREF1＝1.05Vi标准，VREF2＝1.1Vi标准……VREFn＝(1+0.05*n)Vi标准。电压比较器的输出连接到控制处理单元。控制处理单元根据各级电压比较器的输出高低电平来决定是关闭EFUSE还是对PCIE卡主芯片进行降频。
实施例
采用11个电压比较器，也就是n＝10，则控制处理单元的控制策略为：
当IOUT＞1.5IOL时，电压跟随器的输出Vi＞1.5Vi标准，电压比较器0-10都输出高电平，控制处理单元输出控制策略为输出信号拉低EFUSE的ENABLE，即关闭EFUSE。
当1.45IOL＜IOUT≤1.5IOL时，电压跟随器的输出1.45Vi标准＜Vi≤1.5Vi标准，电压比较器10输出低电平，电压比较器0-9输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行10级的降频处理。
当1.4IOL＜IOUT≤1.45IOL时，电压跟随器的输出1.4Vi标准＜Vi≤1.45Vi标准，电压比较器9-10输出低电平，电压比较器0-8输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行9级的降频处理。
当1.35IOL＜IOUT≤1.4IOL时，电压跟随器的输出1.35Vi标准＜Vi≤1.4Vi标准，电压比较器8-10输出低电平，电压比较器0-7输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行8级的降频处理。
当1.3IOL＜IOUT≤1.35IOL时，电压跟随器的输出1.3Vi标准＜Vi≤1.35Vi标准，电压比较器7-10输出低电平，电压比较器0-6输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行7级的降频处理。
当1.25IOL＜IOUT≤1.3IOL时，电压跟随器的输出1.25Vi标准＜Vi≤1.3Vi标准，电压比较器6-10输出低电平，电压比较器0-5输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行6级的降频处理。
当1.2IOL＜IOUT≤1.25IOL时，电压跟随器的输出1.2Vi标准＜Vi≤1.25Vi标准，电压比较器5-10输出低电平，电压比较器0-4输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行5级的降频处理。
当1.15IOL＜IOUT≤1.2IOL时，电压跟随器的输出1.15Vi标准＜Vi≤1.2Vi标准，电压比较器4-10输出低电平，电压比较器0-3输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行4级的降频处理。
当1.1IOL＜IOUT≤1.15IOL时，电压跟随器的输出1.1Vi标准＜Vi≤1.15Vi标准，电压比较器3-10输出低电平，电压比较器0-2输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行3级的降频处理。
当1.05IOL＜IOUT≤1.1IOL时，电压跟随器的输出1.05Vi标准＜Vi≤1.1Vi标准，电压比较器2-10输出低电平，电压比较器0-1输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行2级的降频处理。
当IOL＜IOUT≤1.05IOL时，电压跟随器的输出Vi标准＜Vi≤1.05Vi标准，电压比较器1-10输出低电平，电压比较器0输出高电平，控制处理单元输出控制策略为对主芯片进行1级的降频处理。
EFUSE输出的电流波形如图3所示，当过电流触发时，即EFUSE的输出电流超过OCP保护电流，IOUT＞IOL，EFUSE开始计时T，在T＜T1(T1为OCP保护时间)时间内，控制处理单元根据IOUT与IOL的比例关系(反映到后端即Vi与Vi标准的比例关系)通过电压比较器输出的高低电平信号来决定分级的控制策略，当IOUT＞1.5IOL时，控制处理单元认为是设备短路，输出控制信号拉低EFUSE的ENABLE引脚，即关断EFUSE；当IOL＜IOUT≤1.5IOL时，控制处理单元输出分级的降频命令，在T＜T1时间内，及时将主芯片分级降频，降频后IOUT＜IOL，即不会触发OCP。
本方案中电流检测放大器、电压跟随器、电压比较器均采用运放电路搭建，相比于ADC方案优势在于处理时间更短，ADC处理时间为ms级，运放电路处理时间只有几us。控制处理单元可以为CPLD、BMC、MCU或者其它具备程序处理能力的控制单元，处理速度都在ns级。OCP保护时间T1根据不同EFUSE参数会有不同，在几十us—几百us之间，因此ADC方案不适合，采用运放电路搭建的本方案可以满足OCP快速响应、快速处理的要求。
需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，上述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
需要特别指出的是，上述系统的实施例采用了上述方法的实施例来具体说明各模块的工作过程，本领域技术人员能够很容易想到，将这些模块应用到上述方法的其他实施例中。
此外，上述方法步骤以及系统单元或模块也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元或模块功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实现的可能示例，并且仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并且由所附权利要求保护。
Claims (9)
1.一种防止PCIE设备过电流误触发的方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述PCIE设备中的电路的电流，并将所述电流转化为电压；
将所述电压分别与多个比较电压进行比较；
响应于所述电压大于相应的所述比较电压而输出高电平，以及响应于所述电压小于等于相应的所述比较电压而输出低电平；
根据所述输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略，其中，根据所述输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：
当所述电平高低组合全部为高电平时，将所述保护器件的使能端信号拉低；
当所述电平高低组合中至少有一个为低电平时，使所述主芯片进行高电平个数等级的降频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述PCIE设备中的电路中的电流，并将所述电流转化为电压包括：
在所述电路中串接精密采样电阻，经由在所述精密采样电阻两端跨接的检测放大器检测所述精密采样电阻的电压，经放大后输出给电压跟随器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述经放大后的电压等于所述保护器件的输入电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电压分别与多个比较电压进行比较包括：
将所述电压和相应的所述比较电压分别输入到多个电压比较器进行比较。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，输入到第1个电压比较器中的比较电压Vi为所述保护器件的输出电流IOUT等于所述保护器件的最大限流IOL时的电压。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，输入到第n个电压比较器中的比较电压为Vn＝(1+0.05*n)Vi，其中n≥2。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述输出的电平高低组合对保护器件和主芯片执行对应的策略包括：
将所述电平经由电压比较器输出到控制处理单元，经由所述控制处理单元发出的控制信号来使所述保护器件和所述主芯片执行对应的策略。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述策略包括：将所述保护器件的使能端信号拉低和使所述主芯片降频。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述保护器件包括EFUSE。
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