CN111736683B - 一种服务器、电路板及其供电系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种电路板的供电系统，包括：与外部供电装置连接、用于从外部供电装置取电的多个供电连接器；汇流装置，用于将多个供电连接器的输出电流汇流后为负载供电；汇流装置与各个供电连接器的距离满足均流条件，均流条件为任意两个供电连接器的路径阻抗比小于预设值。本申请能够降低各个供电连接器与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，从而使各个供电连接器通流均衡，保证各个供电连接器的使用安全。本申请还公开了一种电路板和服务器，具有以上有益效果。

Description

一种服务器、电路板及其供电系统
技术领域
本申请涉及服务器领域，特别涉及一种服务器、电路板及其供电系统。
背景技术
良好稳定的供电是服务器正常工作的前提，目前通过供电连接器为电路板供电为常见供电方式，考虑到单个供电连接器能够提供的功耗有限，当负载功耗较高时需多个供电连接器同时供电。在工作时，优先由距离负载位置较近的供电连接器提供电流，因供电连接器规格相同，此时多个供电连接器之间的电流存在差异，当供电电流超过供电连接器规定电流，会使通流较高的供电连接器温升过高，甚至可导致其烧毁。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种电路板的供电系统，能够降低各个供电连接器与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，从而使各个供电连接器通流均衡，保证各个供电连接器的使用安全；本申请的另一目的是提供一种包括上述供电系统的电路板和服务器。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种电路板的供电系统，包括：
与外部供电装置连接、用于从所述外部供电装置取电的多个供电连接器；
汇流装置，用于将多个所述供电连接器的输出电流汇流后为所述负载供电；
所述汇流装置与各个所述供电连接器的距离满足均流条件，所述均流条件为任意两个所述供电连接器的路径阻抗比小于预设值。
优选的，所述汇流装置包括电阻，所述电阻与各个所述供电连接器的距离均相等。
优选的，所述汇流装置包括与多个所述供电连接器一一对应连接的多个电阻，多个所述供电连接器的供电平面相互分割，每一所述电阻和与其一一对应连接的供电连接器的距离为第一预设距离。
优选的，任意两个相邻的所述电阻的距离小于第二预设距离。
优选的，该供电系统还包括：
监控装置，用于获取各个所述供电连接器的供电电流，当任意两个所述供电连接器的供电电流的差值超过预设电流值，执行功耗调整操作。
优选的，所述监控装置包括：
采样模块，用于采集各个所述供电连接器的供电电流；
比较模块，用于比较任意两个所述供电连接器的供电电流的差值是否超过预设电流值，若是，生成驱动信号；
控制器，用于当接收到所述驱动信号，执行功耗调整操作。
优选的，所述功耗调整操作包括GPU降频操作和/或风扇降速操作。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种电路板，包括如上文任一项所述的电路板的供电系统。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种服务器，包括如上文所述的电路板。
本申请提供了一种电路板的供电系统，在多个供电连接器和负载之间设置汇流装置，通过汇流装置将各个供电连接器的输出电流汇流输出至负载，且汇流装置在电路板上的位置满足均流条件，以降低各个供电连接器与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，从而使各个供电连接器通流均衡，保证各个供电连接器的使用安全。本申请还提供了一种电路板和服务器，具有和上述电路板的供电系统相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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附图。
图1为本申请所提供的一种电路板的供电系统的结构示意图；
图2为本申请所提供一种设有两个供电连接器的电路板的结构示意图；
图3为本申请所提供的另一种电路板的供电系统的结构示意图；
图4为本申请所提供的另一种电路板的供电系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种电路板的供电系统，能够降低各个供电连接器与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，从而使各个供电连接器通流均衡，保证各个供电连接器的使用安全；本申请的另一核心是提供一种包括上述供电系统的电路板和服务器。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参照图1，图1为本申请所提供的一种电路板的供电系统的结构示意图，图1中以两个供电连接器J为例，该供电系统包括：
与外部供电装置连接、用于从外部供电装置取电的多个供电连接器J；
汇流装置1，用于将多个供电连接器J的输出电流汇流后为负载供电；
汇流装置1与各个供电连接器J的距离满足均流条件，均流条件为任意两个供电连接器J的路径阻抗比小于预设值。
具体的，参照图2所示，图2为本申请所提供一种设有两个供电连接器J的电路板的结构示意图，本实施例以两个供电连接器J为例进行说明，图2中J21和J20分别为两个供电连接器，connector0/1/2/3为用于连接负载的连接器，其中，connector0/1/2/3位置比较分散，且距离J21较近，在工作时优先由J21提供电流，由此可导致J21和J20出现明显不均流现象，采用PowerDC软件对当前电路板的供电平面进行仿真，J21和J20的输出电流分别为44.3A与15.7A，J21与J20连接器的设计规格要求电流不能超过35A，超过35A时会触发系统保护，影响系统的正常运行。
基于上述原因，本申请在电路板上还设置了汇流装置1，汇流装置1与J21、J20的距离满足均流条件，以使汇流装置1从J21与J20得到的电流是相等的，从而降低各个供电连接器J与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，使各个供电连接器J通流均衡。
作为一种优选的实施例，为降低供电系统的体积和成本，汇流装置1可以包括一个电阻，connector0/1/2/3均从该电阻处抽载，且该电阻与J21的距离和其与J20的距离相等，可以从J21与J20得到的电流也是相等的，从而保证J20和J21通流均衡。
作为一种优选的实施例，汇流装置1可以包括与供电连接器J个数相同的电阻，若包括两个供电连接器J，则可相应设置两个电阻，这两个电阻分别记为R1和R2。其中，R1到J21的距离和R2到J20的距离相等，考虑到两个电阻若分散放置，则后端器件在拉载时会优先从距离较近的电阻处抽载，均流效果不明显，基于此，本实施例中两个电阻之间的距离小于第二预设距离，在实现时可将两个电阻贴近放置，以达到束流作用。具体的，当两个电阻贴近放置时，Connector 0/1/2/3会集中从电阻处抽载，而R1到J21的距离和R2到J20的距离相等，因此从J21与J20得到的电流也是相等的。同样采用PowerDC进行仿真，可以得到J21电流为31.3A，J20电流为28.7A，均流效果较不加电阻有明显优化，由于在layout布局上不能做到J20与J21两个供电平面完全对称，因此，供电电流之间仍然存在2.6A的差异。
进一步的，通过单独采用J21与J20供电，可得到J21与J20到精密电阻供电路径上的阻抗分别为1.08mohm与1.18mohm，有0.1mohm的阻抗差，阻抗比为1.08/1.18＝0.915。由于J21与J20之间仅有0.1mohm的阻抗差异，通过layout减小该阻抗差异的调节难度比较大，为了减小由阻抗差异引入的影响，请参照图3，将J20与J21的供电平面对称分割开，将R1与R2两个电阻分到两个供电路径上，并将精密电阻的阻值由0.5mohm提升到2mohm，用来减小J21与J20之间存在的0.1mohm的阻抗差异带来的影响，两个供电路径通过电阻接为一个平面，两个电阻贴近放置，以保留电阻的束流作用。其中，J21与J20供电路径阻抗叠加了2mohm电阻后分别为3.08mohm与3.18mohm，阻抗差异依旧为0.1mohm，但阻抗比为3.08/3.18＝0.968更接近1，未修正前阻抗比为0.915，计算可得在后端器件拉载依旧为60A的情况下可得J21与J20之间供电电流差异为0.9A，将两个连接器的供电电流差异缩小到1A以内。
作为一种优选的实施例，电阻选用精密电阻，精密电阻具有阻抗小、损耗小、体积小等优点，更便于实现各个供电连接器J的通流均衡。
可见，本实施例中在多个供电连接器和负载之间设置汇流装置，通过汇流装置将各个供电连接器的输出电流汇流输出至负载，且汇流装置在电路板上的位置满足均流条件，以降低各个供电连接器与负载之间的位置不同所带来的路径阻抗差异，从而使各个供电连接器通流均衡，保证各个供电连接器的使用安全。
请参照图4，图4为本申请所提供的另一种电路板的供电系统的结构示意图，该供电系统在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，该供电系统还包括：
监控装置，用于获取各个所述供电连接器的供电电流，当任意两个所述供电连接器的供电电流的差值超过预设电流值，执行功耗调整操作。
作为一种优选的实施例，监控装置包括：
采样模块21，用于采集各个所述供电连接器的供电电流；
比较模块22，用于比较任意两个所述供电连接器的供电电流的差值是否超过预设电流值，若是，生成驱动信号；
控制器23，用于当接收到所述驱动信号，执行功耗调整操作。
作为一种优选的实施例，功耗调整操作包括GPU降频操作和/或风扇降速操作。
具体的，考虑到在实际应用中，可能存在因制作工艺及供电热效应引起的路径阻抗差异。该部分阻抗差异不可控，但同样也会引起供电不均衡的问题，为了避免不均流造成系统故障，可通过如图3所示电路实现控制监测及控制功能。通过采样模块21分别得到电阻R1与R2两端的压降U1与U2，由于电阻阻值确定，因此流经电阻R1与R2的电流分别为I1＝U1/R1，I2＝U2/R2，可以理解的是，I1和I2分别为两个供电连接器的供电电流，当前应用场景要求J20与J21之间的电流差异不能超过5A，因此R1与R2的电压差不能超过10mv，比较模块22可以包括误差放大器和比较器，当检测到R1与R2之间电压压差超过10mv后，即流经R1和R2之间的供电电流的差值超过预设电流值，此时比较模块22会输出驱动信号，该驱动信号可以为低电平信号，当控制器23检测到该低电平信号后会输出降低功耗的指令，以执行功耗调整操作，使GPU降频或者风扇转速降低，从而使整系统电流下降，避免J20与J21之间的电流差异进一步上升，提高本供电系统的可靠性。其中，控制器具体可以为BMC。
综上所述，采用本申请的方案，以两个供电连接器为例，增加精密电阻束流，在后端拉载60A时，两个连接器间存在2.6A的电流差异，均流效果有明显优化，将两个平面分割开并通过精密电阻汇接为一个平面，通过调整精密电阻位置保留其束流功能，通过适当提高精密电阻阻值减小电路板平面路径阻抗差异带来的影响，均流效果进一步提升，在拉载为60A时两个连接器的电流误差减小到1A以内。为了避免因制作工艺及热效应等因素引起阻抗差异产生的不均流造成系统保护，增加电流差异监测及控制电路，当电流差异超过5A时降低后端器件功耗，防止系统故障。
另一方面，本申请还提供了一种电路板，包括如上文任意一个实施例所描述的电路板的供电系统。
对于本申请所提供的一种电路板的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
本申请所提供的一种电路板具有和上述电路板的供电系统相同的有益效果。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种服务器，包括如上文所描述的电路板。
对于本申请所提供的一种服务器的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。
本申请所提供的一种服务器具有和上述电路板的供电系统相同的有益效果。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种电路板的供电系统，其特征在于，包括：
与外部供电装置连接、用于从所述外部供电装置取电的多个供电连接器；
汇流装置，用于将多个所述供电连接器的输出电流汇流后为负载供电；
所述汇流装置与各个所述供电连接器的距离满足均流条件，所述均流条件为任意两个所述供电连接器的路径阻抗比更接近1；
所述汇流装置包括电阻，所述电阻与各个所述供电连接器的距离均相等；
所述汇流装置包括与多个所述供电连接器一一对应连接的多个电阻，多个所述供电连接器的供电平面相互分割，每一所述电阻和与其一一对应连接的供电连接器的距离为第一预设距离；
任意两个相邻的所述电阻的距离小于第二预设距离。
2.根据权利要求1所述的电路板的供电系统，其特征在于，该供电系统还包括：
监控装置，用于获取各个所述供电连接器的供电电流，当任意两个所述供电连接器的供电电流的差值超过预设电流值，执行功耗调整操作。
3.根据权利要求2所述的电路板的供电系统，其特征在于，所述监控装置包括：
采样模块，用于采集各个所述供电连接器的供电电流；
比较模块，用于比较任意两个所述供电连接器的供电电流的差值是否超过预设电流值，若是，生成驱动信号；
控制器，用于当接收到所述驱动信号，执行功耗调整操作。
4.根据权利要求2所述的电路板的供电系统，其特征在于，所述功耗调整操作包括GPU降频操作和/或风扇降速操作。
5.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电路板的供电系统。
6.一种服务器，其特征在于，包括如权利要求5所述的电路板。
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