CN113467598A - 电源管理系统以及电源管理方法 - Google Patents

Abstract

一种电源管理系统，包含多个连接界面、一系统电源以及一电源管理电路。各连接界面分别用以连接多个用电装置其中之一，进行信号传输以及电力传输。系统电源包含多个电源供应单元；系统电源用以通过各连接界面提供电力至对应的各用电装置。电源管理电路通过各连接界面连接于各用电装置。电源管理电路取得多个电源供应单元的实时负载总和，决定各电源供应单元的目标负载，并判断各连接界面是否连接多个用电装置其中之一。电源管理电路关闭未连接用电装置的连接界面的电力供应，依据实时负载总和以及目标负载，决定多个电源供应单元的一开启数量，借以依据开启数量开启或关闭各电源供应单元。

Description

电源管理系统以及电源管理方法

技术领域

本发明有关于多电源供应单元的控制，特别是关于一种电源管理系统以及一种电源管理方法。

背景技术

在服务器系统或是高速运算主机系统中，通常会采用两个以上电源供应单元(Power Supply Unit,PSU)构成的系统电源来满足电源供应的需求。但实际运作中，系统并非经常性地处于高负载运作，而是全部或部分处于闲置状态。此时，系统电源中的各电源供应单元是处于低负载的状态，无法使电源供应单元的负载维持在最佳的工作效率点。

此外，主机板上的插槽，包含但不限于中央处理器插槽、存储器插槽、硬盘连接插头以及其转接卡、PCI-E插槽，即使在闲置状态下，系统电源仍然会对其供电。此一电力的供应实际上是没有必要，且电力的传输以及多次整流变压的过程也会造成额外的能量损耗，形成不必要的浪费，也降低系统电源实际上的工作效率。

因此，如何有效维持系统电源中的各电源供应单元的工作效率，节省不必要的电力损耗成为重要的技术课题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出一种电源管理系统以及电源管理方法，可解决先前技术中电源供应单元的工作效率无法最佳化的问题。

本发明提出一种电源管理系统，用以供应电力至多个用电装置。电源管理系统包含多个连接界面、一系统电源以及一电源管理电路。

多个连接界面分别用以连接多个用电装置其中之一，进行信号传输以及电力传输。系统电源包含多个电源供应单元；系统电源用以输出电力至各连接界面，以通过各连接界面提供电力至对应的各用电装置。电源管理电路通过各连接界面连接于各用电装置。

其中，电源管理电路取得多个电源供应单元的一实时负载总和、决定各电源供应单元的一目标负载，并判断各连接界面是否连接多个用电装置其中之一；电源管理电路关闭未连接多个用电装置其中之一的连接界面的一电力供应，依据实时负载总和以及各电源供应单元的目标负载，决定多个电源供应单元的一开启数量，以使被开启的各电源供应单元的一实时负载接近目标负载。

在本发明至少一实施例中，电源管理电路通过各连接界面中的一特定引脚回应的一状态信号的有无，判断各连接界面是否连接于多个用电装置其中之一。

在本发明至少一实施例中，电源管理电路分别以一检测电路检测各连接界面是否连接该多个用电装置其中之一；检测电路具有一与门、一第一晶体管开关以及一第二晶体管开关。与门具有一输入端以及一输出端，输入端连接于连接界面的至少一闲置引脚，且常态地维持一高电平，使得输出端维持于高电平。第一晶体管开关具有一第一栅极、一第一漏极以及一第一源极，与门的输出端连接于第一栅极，且第一漏极连接于一第一高电平电压源，并且第一源极接地。第二晶体管开关具有一第二栅极、一第二漏极以及一第二源极，第二栅极连接于第一漏极以及第一高电平电压源，第二漏极连接于系统电源，且第二源极连接于连接界面的一电力输入引脚。

在本发明至少一实施例中，电源管理系统更包含多个运算节点，分别用以供设置多个用电装置于其中，各运算节点中设置多个电源供应单元的至少其中之一，各运算节点分别包含一节点风扇群组，且各节点风扇群组包含多个系统风扇；其中，电源管理断路检测各运算节点的多个用电装置中是否存在一中央处理器；当中央处理器不存在，电源管理电路将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为一第一转速或关闭；当中央处理器存在，电源管理电路将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为第二转速，其中，第二转速大于第一转速。

在本发明至少一实施例中，各运算节点更包含一节点温度感应器，用以检测各运算节点所在区域的一分区温度，并传送分区温度至电源管理电路；其中，当中央处理器不存在，且对应的分区温度大于一分区温度门槛值时，电源管理电路将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为第三转速，且第三转速大于第一转速。

在本发明至少一实施例中，电源管理电路持续检测各用电装置的一实时装置温度，以及检测各电源供应单元的一实时电源温度以及一实时负载；电源管理电路并判断各实时装置温度以及各实时电源温度是否分别大于对应的一门槛值；当各实时装置温度、各电源温度以及各实时负载都未大于对应的门槛值，电源管理电路决定多个系统风扇的一总负载，以决定所要开启的系统风扇的数量以及转速；当各实时装置温度、各电源温度以及各实时负载的其中之一大于对应的门槛值，电源管理电路开启所有的多个电源供应单元以及多个系统风扇。

在本发明至少一实施例中，多个用电装置被电源管理装置区分为一第一分类以及一第二分类，当第一分类存在，第二分类不存在，且第一分类中的各用电装置的各实时装置温度都未大于对应的门槛值，电源管理装置将多个系统风扇的总负载切换为一第一风扇负载；当第一分类以及第二分类都存在，且第一分类以及第二分类中的各用电装置的各实时装置温度都未大于对应的门槛值，电源管理装置将多个系统风扇的总负载切换为一第二风扇负载，且第二风扇负载大于第一风扇负载。

在本发明至少一实施例中，电源管理电路设定多个温度区间以及多个负载区间，各温度区间以及多个负载区间之一的一交集具有对应的一风扇负载；当各电源供应单元的一电源温度进入各温度区间其中之一，电源管理电路依据温度区间以及实时负载所在的负载区间的交集，取得对应的风扇负载，而切换各电源供应单元的一电源风扇。

本发明还提出一种电源管理方法，用以切换多个电源供应单元的开启以及关闭；其中，多个电源供应单元用以输出电力至多个连接界面，多个连接界面分别用以连接多个用电装置其中之一；方法包含：取得多个电源供应单元的一实时负载总和以及决定各电源供应单元的一目标负载；检测各连接界面的连接状态，以判断各连接界面是否分别连接多个用电装置其中之一；关闭未连接多个用电装置其中之一的连接界面的电力供应；依据实时负载总和以及各电源供应单元的目标负载，决定多个电源供应单元的一开启数量；以及依据开启数量开启或关闭各电源供应单元，使被开启的各电源供应单元的一实时负载接近目标负载。

在本发明至少一实施例中，电源管理方法更包含：提供多个运算节点，分别用以供设置多个用电装置于其中，且各运算节点中至少设置一个电源供应单元以及一节点风扇群组，各节点风扇群组包含多个系统风扇；检测各运算节点的多个用电装置中是否存在一中央处理器；当中央处理器不存在，将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为一第一转速或关闭；以及当中央处理器存在，将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为第二转速，其中，第二转速大于第一转速。

在本发明至少一实施例中，电源管理方法更包含：检测各运算节点所在区域的一分区温度；以及当中央处理器不存在，且对应的分区温度大于一分区温度门槛值时，将对应的节点风扇群组中的各系统风扇切换为第三转速，且第三转速大于第一转速。

在本发明至少一实施例中，电源管理方法更包含：检测各用电装置的一实时装置温度，以及检测各电源供应单元的一实时电源温度以及一实时负载；电源管理电路并判断各实时装置温度以及各实时电源温度是否分别大于对应的一门槛值；其中，当各实时装置温度、各电源温度以及各实时负载都未大于对应的门槛值，决定多个系统风扇的一总负载，以决定所要开启的系统风扇的数量以及转速；当各实时装置温度、各电源温度以及各实时负载的其中之一大于对应的一门槛值，开启所有的多个电源供应单元以及多个系统风扇。

在本发明至少一实施例中，区分多个用电装置为一第一分类以及一第二分类，当第一分类存在，第二分类不存在，且第一分类中的各用电装置的各实时装置温度都未大于对应的门槛值，将系统风扇的总负载切换为一第一风扇负载；当第一分类以及第二分类都存在，且第一分类以及第二分类中的各用电装置的各实时装置温度都未大于对应的门槛值，将系统风扇的总负载切换为一第二风扇负载，且第二风扇负载大于第一风扇负载。

在本发明至少一实施例中，电源管理方法更包含设定多个温度区间以及多个负载区间，各温度区间以及多个负载区间之一的一交集具有对应的一风扇负载；当当各电源供应单元的一电源温度进入各温度区间其中之一，依据温度区间以及实时负载所在的负载区间的交集，取得对应的风扇负载，而切换各电源供应单元的一电源风扇。

在本发明中，电源管理系统依据连接界面的连接状态，决定是否供应电力至连接界面。不供应电力至闲置的连接界面，除了可以省下连接界面的直接损耗之外，电力由电源供应单元传送至连接界面的过程中，电力整流、电压调节所产生的能量损耗也可以避免。同时，前述的过程被免去之后，也可以进一步免去系统冷却所需的功率消耗，而可有效地减少整体能耗。此外，藉由各电源供应单元的开启以及关闭，让运作中的电源供应单元可以在目标负载下运作，提升电源供应单元有的工作效率，进一步改善系统功耗。在本发明至少一实施例中，进一步针对系统风扇的总负载进行管理，更进一步地减少了不必要的功耗。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明第一实施例中，电源管理系统的电路方块图。

图2是本发明第一实施例中，电源管理系统的另一电路方块图。

图3是本发明第一实施例中，电源管理方法的流程图。

图4是实时负载总和以及电源供应单元开启数量的对应关系，用以比较先前技术以及本发明。

图5是实时负载总和以及工作效率对应关系，用以比较先前技术以及本发明。

图6是本发明第二实施例中，电源管理系统的电路方块图。

图7是本发明一或多个实施例中，检测电路的一个例示的电路图。

图8及图9是第三实施例中，电源管理系统设置于一计算机系统的示意图。

图10、图11及图12是本发明第三实施例中，电源管理方法的流程图。

附图标记

100:电源管理系统

100a,100b:运算节点

110,110a～110e:连接界面

120:系统电源

122,122a,122b:电源供应单元

124:电源背板

130:电源管理电路

132:基板管理控制器

134:路径控制器

136c～136e:检测电路

138:电压调节模块

140:用电装置

141,141a,141b:中央处理器

142,142a,141b:存储器

143,143a,143b:硬盘装置

144,144a,144b:PCI-E装置

160a,160b:节点风扇群组

162:系统风扇

170a,170b:节点温度感应器

172:与门

174:第一晶体管开关

176:第二晶体管开关

178:手动开关

L1,L2,L3,L4:曲线

G1:第一栅极

G2:第二栅极

D1:第一漏极

D2:第二漏极

S1:第一源极

S2:第二源极

P1:第一高电平电压源

P2:第二高电平电压源

P3:输出端

Step 110～Step 130:步骤

Step 210～Step 270:步骤

Step 300,Step 410:步骤

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1以及图2所示，为本发明第一实施例所提供的一种电源管理系统100的电路方块图，电源管理系统100设置于一计算机系统中，用以执行电源管理方法。所述电源管理系统100包含多个连接界面110、一系统电源120，以及一电源管理电路130。

如图1所示，各连接界面110用以连接一用电装置140，借以对用电装置140进行信号传输以及电力传输。连接界面110可为单一插槽，同时用以传输电力以及信号；连接界面110也可以是多个连接器的组合，各连接器分别传输信号以及电力。前述的用电装置140可为但不限于中央处理器、存储器、硬盘装置、PCI-E装置，或其他可由电源管理电路130控制，并且由系统电源120供应电力的装置。

如图1所示，系统电源120包含多个电源供应单元122(Power Supply Unit)，电源管理电路130对各电源供应单元122设定一目标负载。一般而言，电源供应单元122的输出负载越接近最佳负载，电源供应单元122的工作效率(输出功率以及输入功率的比例)越接近最佳工作效率；因此，目标负载可为电源供应单元122的最佳负载，但不排除其他数值。以80PLUS标准为例，不论电源供应单元122所属等级为何，电源供应单元122会在负载50％时会有最佳工作效率，但系统部分或全部闲置时，若全部的电源供应单元122启用，则每一电源供应单元122分配到的负载可能远低于50％而使得工作效率不佳；此时，目标负载就可以设定为该最佳负载50％。系统电源120用以输出电力至各连接界面110，以通过连接界面110提供电力至对应的用电装置140。前述多个系指二个或二个以上。

如图1及图6所示，电源管理电路130可为基板管理控制器132(BaseboardManagement control，BMC)以及必要的检测电路136c～136e的结合。电源管理电路130通过连接界面110连接于各用电装置140。电源管理电路130可传输控制信号至各用电装置140，且可接收来自各用电装置140的回应。电源管理电路130也电性连接于系统电源120，以取得电源供应单元122的运作信息，包含但不限于各电源供应单元122的容许最大负载以及实时负载，且电源管理电路130可用以开启或关闭各电源供应单元122。电源管理电路130也可以取得电源供应单元122的最佳负载，而以最佳负载作为目标负载。图1以实线表示信号传输路径，而以虚线表示电力传输路径。信号传输可为双向传输，包含电源管理电路130输出控制信号并接收电源供应单元122以及用电装置140回应的信号。电力传输通常为单向传输，由系统电源120传输至电源管理电路130以及各连接界面110。

如图1以及图2所示，电源管理电路130进一步用以判断各连接界面110是否连接用电装置140。电源管理电路130判断的方式不限于单一方式。于一具体实施例中，电源管理电路130通过连接界面110中的特定引脚回应的状态信号的有无，判断连接界面110是否连接于用电装置140。所述的状态信号包含装置定时发出或经由电源管理电路130询问而回应的存在信号、致能信号或运作参数(例如工作时钟脉冲)，或是装置内建的装置温度感应器通过特定引脚发出的温度信号。如图6以及图7所示，状态信号也可以是特定引脚的电压变化。于另一具体实施例中，电源管理电路130以一检测电路136c～136e检测连接界面110的闲置引脚是否连接于用电装置140的对应引脚，借以检测各连接界面110是否连接多个用电装置140其中之一。

如图1、图2以及图3所示，电源管理系统100执行电源管理方法的流程说明如下。

电源管理系统100于启动之后，电源管理电路130进行负载检测，取得各电源供应单元122的实时负载，以取得多个电源供应单元122的实时负载总和，如步骤Step 110所示。

接着，电源管理电路130检测各连接界面110的连接状态，以判断是否由系统电源120供应电力至连接界面110，如步骤Step 122所示。电源管理电路130接着依据连接状态切换对连接界面110的电力供应为开启或关闭，如步骤Step 124所示。电源管理电路130主要关闭未连接用电装置140的连接界面110的电力供应。

前述步骤Step 122中，电源管理电路130可直接控制各电源供应单元122，直接切换特定电力输出引脚的输出为开启或是关闭。电源管理电路130也可以通过开关的切换(例如晶体管开关)，导通或切断系统电源120以及对应的连接界面110之间的电力传输路径。

电源管理电路130决定各电源供应单元122的目标负载，如步骤Step 126所示。电源管理电路130并依据实时负载总和以及各电源供应单元122的目标负载，决定电源供应单元122的开启数量，如步骤Step 128所示。所述开启数量，系用以使被开启的各电源供应单元122的实时负载尽可能地接近目标负载，以使各电源供应单元122的工作效率接近目标值。举例而言，符合80PLUS标准的电源供应单元122在负载50％时会有最佳工作效率，因此，开启数量可以设定为让启用中的电源供应单元122维持在目标负载接近50％，而让启用中的电源供应单元122以最佳工作效率进行运作。

最后，电源管理电路130依据开启数量，开启或关闭各电源供应单元122，如步骤Step 130所示。电源管理电路130的检测重回步骤Step 122，持续检测各连接界面110的连接状态，以实时切换电源供应单元122的开启以及关闭。

如图1所示，当电源管理电路130检测到各连接界面110都有连接用电装置140时，电源管理电路130切换全部的连接界面110的电力供应为开启。此时，若两个电源供应单元122同时供应电力，将使被开启的各电源供应单元122的实时负载接近目标负载，则电源管理电路130维持两个电源供应单元122同时开启。

如图2所示，当电源管理电路130检测到部分的连接界面110没有连接用电装置140时，则电源管理电路130切换多个连接界面110的电力供应为关闭。此时，多个电源供应单元122的实时负载总和将会下降，若一个电源供应单元122可供应电力可以使被开启的各电源供应单元122的实时负载接近目标负载，则电源管理电路130关闭一个电源供应单元122而仅开启一个。

需注意的是，图1以及图2的例示仅为简化说明，并非限制电源供应单元122以及用电装置140的实际数量。同时，每一用电装置140的功耗也会因为装置类型而有所不同。电源供应单元122也不必然限定于相同规格，多个电源供应单元122也可以是不同规格，而可设定有不同的目标负载。电源管理电路130可就各电源供应单元122的负载比例、目标负载以及实时负载总和，决定在多个电源供应单元122中开启何者，而使得被开启的电源供应单元122的个别实时负载可以接近其目标负载。

如图4以及图5所示，为本发明以及先前技术的示意比较。

图4中曲线L1为先前技术的实时负载总和以及电源供应单元122开启数量的对应关系(假设电源供应单元122的规格相同)，曲线L2为本发明的实时负载总和以及电源供应单元122开启数量的对应关系。图5中曲线L3为先前技术的实时负载总和以及工作效率对应关系，曲线L4为本发明的实时负载总和以及工作效率对应关系。

如图4以及图5所示的曲线L1,L3，于先前技术中，不论系统电源120的实时负载总和为何，所有的电源供应单元122都是开启状态而共同分配实时负载。因此，在系统电源120的实时负载总和相对较低时，各电源供应单元122的个别实时负载将有可能远低于最佳负载，而使得工作效率相对较低；在系统电源120的实时负载总和相对提升之后，才能达到较佳的工作效率。

如图4以及图5所示的曲线L2,L4，在本发明中，系统电源120的实时负载总和较低时，被开启的电源供应单元122的数量也会依据目标负载调整，使得开启中的各电源供应单元122的个别实时负载可以接近最佳负载，而让工作效率最大化，避免系统全部或部分闲置时耗损过多不必要电力的状况。

如图6所示，为本发明第二实施例所提供的一种电源管理系统100的电路方块图，用以执行电源管理方法。所述电源管理系统100包含多个连接界面110a～110e、一系统电源120，以及一电源管理电路。

如图6所示，连接界面110a～110e用以连接用电装置。所述用电装置140包含但不限于中央处理器141、存储器142、硬盘装置143、PCI-E装置144以及系统风扇162。图6中各类型的用电装置绘制一个仅为例示，实际上每一种类型的用电装置都可以是二个或二个以上。连接界面110a～110e是配合用电装置，可为单一插槽或多个连接器的组合。

如图6所示，系统电源120以及第一实施例的系统电源120相同，包含多个电源供应单元122，电源管理电路130对各电源供应单元122设定一目标负载。系统电源120是通过电源背板124(Power Distribution Board,PDB)连接于电源管理电路130，以使得电源管理电路130可以通过电源背板124切换各电源供应单元122的开启以及关闭。系统电源120通过电源背板124输出电力至各元件，以提供电力。此外，如图6所示，系统电源120可直接输出固定的电压(3V,5V,12V)至各连接界面110c～110e，而由连接界面110c～110e上的电力管理芯片转换为适当电压后提供给各对应的用电装置143,144,162。系统电源120输出的电力也可以先经过电压调节模块138(Voltage Regulator Module)的调节，转换为适当电压后通过连接界面110a,110b提供给各对应的用电装置141,142。如图6所示，传输给中央处理器141以及存储器142的电力系先经由电压调节模块138进行调节；传输给硬盘装置143、PCI-E装置144以及系统风扇162则由对应的连接界面110c～110e上的电力管理芯片转换，甚至是由用电装置143,144,162本身的电力管理线路进行转换。

如图6所示，电源管理电路130包含基板管理控制器132、路径控制器134以及检测电路136c～136e。针对不同的用电装置141～144,162，基板管理控制器132以不同的方式进行连接，同时也采用不同的方式检测用电装置141～144,162是否连接于对应的连接界面110a～110e。

关于中央处理器141以及存储器142，基板管理控制器132是通过路径控制器134进行连接。路径控制器134可为南桥芯片以及北桥芯片的组合、平台路径控制器(platformcontrol hub，PCH)、存储器控制器(Memory Controller Hub，MCH)、I/O路径控制器(I/Ocontrol hub，ICH)、AMD Fusion Controller Hub等。中央处理器141以及存储器142连接于对应的连接界面110a,110b时，可通过特定引脚回应致能信号、存在信号、温度信号或其他的运作参数作为状态信号，通过路径控制器134传输至基板管理控制器132，使得基板管理控制器132可以判断中央处理器141以及存储器142是否连接于对应的连接界面110a,110b，从而决定是否供应电力至各连接界面110a,110b。

关于其他用电装置140，例如、硬盘装置143、PCI-E装置144以及系统风扇162，则可利用连接界面110c～110e的闲置引脚，通过检测电路136c～136e检测闲置引脚是否连接于用电装置143,144,162的对应引脚，藉由电压变化判断连接界面110c～110e上是否存在用电装置143,144,162。

图7为检测电路136c～136e的一个例示，用于检测连接界面110c～110e的特定引脚(闲置引脚)的电压变化。检测电路136c～136e具有一与门172(AND gate)、一第一晶体管开关174以及一第二晶体管开关176。第一晶体管开关174以及一第二晶体管开关176可为N通道增强型MOSFET。

如图7所示，与门172的输入端常态地连接于连接界面110c～110e的闲置引脚且维持高电平，而使得与门172的输出端维持于高电平。与门172的输出端连接于第一晶体管开关174的第一栅极G1，第一晶体管开关174的第一漏极D1连接于一第一高电平电压源P1，并且第一源极S1接地。第二晶体管开关176的第二栅极G2连接于第一漏极D1以及第一高电平电压源P1，第二漏极D2连接于一系统电源120的一输出端P3，且第二源极S2直接或间接地连接于连接界面110c～110e的一电力输入引脚。

如图7所示，当连接界面110c～110e未连接用电装置143,144,162时，连接界面110c～110e的闲置引脚形成空接而维持高电平，与门172的输入端也维持高电平，使得与门172的输出端也维持高电平。此时，第一晶体管开关174导通，第一高电平电压源P1通过第一漏极D1以及第一源极S1接地，使第二栅极G2维持低电平。因此，第二晶体管开关176将被切断，使得第二漏极D2以及第二源极S2之间被断路，系统电源120的输出端P2不输出电力至连接界面110c～110e的电力输入引脚。

当连接界面110c～110e连接用电装置143,144,162时，连接界面110c～110e的闲置引脚连接于用电装置143,144,162的对应引脚而使电压降低为低电平，连接界面110c～110e的闲置引脚连接于与门172的输入端，而使得与门172的输入端也下降为低电平，因此第一栅极G1的电压下降为低电平。此时，第一晶体管开关174被切断，得第一漏极D1以及第一源极S1之间断路，第一高电平电压源P1的输出不再被接地而使得第二栅极G2提升为高电平。第二漏极D2以及第二源极S2之间被导通，使得系统电源120的输出端P2输出电力至连接界面110c～110e的电力输入引脚。

如图7所示，此外，第一晶体管开关174的第一栅极G1可连接于电源管理电路130。当用电装置143,144,162插接于连接界面110c～110e，但用电装置143,144,162被设定为闲置不运作时，电源管理电路130可输出电平信号，使第一栅极G1提升为高电平，以使第二晶体管开关176维持断路而不输出电力至连接界面110c～110e的电力输入引脚。

如图7所示，第一晶体管开关174的第一栅极G1也可以通过一手动开关178连接于一第二高电平电压源P2。同样地，当用电装置143,144,162插接于连接界面110c～110e，但用电装置143,144,162被设定为闲置不运作时，使手动开关178可被导通，第二高电平电压源P2使第一栅极G1维持于高电平，以使第二晶体管开关176维持断路而不输出电力至连接界面110c～110e的电力输入引脚。手动开关178可为跳线开关或拨钮开关。

参阅图8以及图9所示，为本发明第三实施例所提出的一种电源管理系统100，设置于一计算机系统，用以执行电源管理方法。所述电源管理系统100包含多个运算节点100a,100b、一电源管理电路130以及一系统电源120。每一运算节点100a,100b分别用以供设置多个用电装置于其中，每一运算节点100a,100b包含一节点风扇群组160a,160b以及一节点温度感应器170a,170b。系统电源120包含多个电源供应单元122a,122b，且每一运算节点100a,100b中至少设置一个电源供应单元122a,122b。

每一节点风扇群组160a,160b可包含多个系统风扇162。图9省略了连接界面的绘制，但多个用电装置仍系通过连接界面连接于电源管理电路130。节点温度感应器170a,170b检测各运算节点100a,100b所在区域的分区温度，并传送分区温度至电源管理电路130。

所述用电装置140包含但不限于中央处理器141a,141b、存储器142a,141b、硬盘装置143a,143c、PCI-E装置144a,144b。多个用电装置以及系统电源120a,120b的各电源供应单元122分别设置装置温度感应器，而可分别传送实时装置温度以及实时电源温度至电源管理电路130。

如图8以及图9所示，电源管理电路130可通过连接界面110，检测每一运算节点100a,100b的用电装置中是否存在一中央处理器141a,141b。中央处理器141a,141b是否存在，代表对应的运作节点100a,100b是否运作。因此，当中央处理器141b不存在(如图9左侧)，电源管理电路130将对应的节点风扇群组160b中的各系统风扇162切换为第一转速或关闭；当中央处理器141a存在(如图9右侧)，电源管理电路130将对应的节点风扇群组160a中的各系统风扇162切换为第二转速，其中，第二转速大于第一转速。亦即，当中央处理器141a存在时，对应的节点风扇群组160a中的各系统风扇162会以较高的转速运作；当中央处理器141b不存在时，对应的节点风扇群组160b中的各系统风扇162会以较低的转速运作或是被关闭，借以降低节点风扇群组160a,160b的功率消耗。

在图9中，电源管理电路130持续接收节点温度感应器170a,170b所发出的分区温度。当中央处理器141a,141b不存在，且对应的分区温度大于一分区温度门槛值时，电源管理电路130将对应的节点风扇群组160a中的各系统风扇162切换为第三转速，以降低此运算节点100a,100b的分区温度；前述第三转速大于第一转速。

在各运算节点100a,100b中，电源管理电路130持续接收装置温度，并据以设定节点风扇群组160a,160b中的系统风扇162运作数量以及转速，并据以设定电源供应单元122需要开启的数量。

如图10、图11以及图12所示，电源管理系统100执行电源管理方法的流程说明如下。

电源管理系统100于启动之后，电源管理电路130进行负载检测，取得各电源供应单元122的实时负载，如步骤Step 210所示。电源管理电路130同时也判断电源供应单元122当前的上线状态，以取得多个电源供应单元122的实时负载总和。

电源管理电路130同时持续检测多个用电装置140以及各电源供应单元122的实时装置温度以及实时电源温度，如步骤Step 220所示。电源管理电路130系依据实时装置温度以及实时电源温度，判断电源管理系统100是否处于闲置状态，据以调节整体功耗以及电源供应单元122的负载。

电源管理电路130判断电源管理系统100是否启用为功率限制模式，如步骤Step230所示。功率限制模式的设定可储存于基本输入输出系统(BIOS)，电源管理电路130可由BIOS读取旗标进行判断。若旗标标记未启用功率限制模式，则电源管理电路130开启所有的电源供应单元122，并切换系统风扇162的总负载为最大总负载，如步骤Step 300所示。

若旗标标记启用功率限制模式，电源管理电路130开始判断各用电装置140的实时装置温度、各电源供应单元122的电源温度以及实时负载是否分别大于对应的门槛值，如步骤Step 241～Step 246所示。Step 241～Step 245中所示的用电装置140仅为例示，并非用以限制用电装置140的类型。

若各用电装置140的实时装置温度、各电源供应单元122的电源温度以及实时负载的其中之一大于对应的门槛值，则电源管理电路130开启所有的电源供应单元122以及系统风扇162，如步骤Step 300所示。

若各用电装置140的实时装置温度、各电源供应单元122的电源温度以及实时负载都未大于对应的门槛值，电源管理电路130并检测各连接界面110的连接状态，以判断是否由系统电源120供应电力至连接界面110，进而依据连接状态切换连接界面110的电力供应为开启或关闭，如步骤Step 250所示。

最后，电源管理电路130决定各电源供应单元122的目标负载，电源管理电路130并依据实时负载总和以及各电源供应单元122的目标负载，决定电源供应单元122的开启数量，而开启或关闭各电源供应单元122，如步骤Step 260所示。

最后，电源管理电路130依据装置检测状态，决定系统风扇162的总负载，以决定所要开启的系统风扇162的数量以及转速，如步骤Step 270所示。

系统风扇162的总负载，系以用电装置140的类型为依据。在一具体实施例中，用电装置140被电源管理电路130区分为第一分类以及第二分类。第一分类为容许运作温度较高的用电装置140，例如中央处理器、路径控制器134、存储器、硬盘装置背板以及电压调节模块138，第二分类为容许运作温度较低的用电装置140，例如PCI-E装置转卡、固态储存装置(SSD)、图形处理器通用计算(GPGPU)。

因此，当第一分类存在，第二分类不存在，且第一分类中的各用电装置140的实时装置温度都未大于对应的门槛值，则电源管理装置将系统风扇162的总负载切换为第一风扇负载。此第一风扇负载可低至1％，借以让系统风扇162的转速维持于最低，甚至关闭部分系统风扇162。

当第一分类以及第二分类都存在，且第一分类以及第二分类中的各用电装置140的实时装置温度都未大于对应的门槛值，则电源管理装置将系统风扇162的总负载切换为第二风扇负载。因为多了第二分类的用电装置140，因此第二风扇负载需大于第一风扇负载，以避免第二分类的用电装置140的实时装置温度超过门槛值，第二风扇负载可设定为约30％，借以调整所需开启的系统风扇162数量以及系统风扇162的转速。因此，在系统闲置的过程中，系统风扇162的功耗可以维持在相对较低的状态，避免系统风扇162持续地处于非必要的高负载运转。

如图12所示，在前述的调节过程，电源管理电路130持续监控各温度值(实时装置温度以及实时电源温度)是否异常，如步骤Step 410所示，若发生异常，则立刻进行触发，而切换为步骤Step 300，以开启所有的电源供应单元122以及并切换系统风扇162的总负载为最大总负载。

下表一所例示者为电源温度、实时负载以及风扇负载的关系。表一仅为例示，并非用以限制本发明。电源供应单元122通常也具有电源风扇以及温度感应器，电源管理电路130可依据温度感应器取得之一电源温度以及实时负载，设定电源风扇的风扇负载(转速)。电源管理电路130可将电源温度设定为多个温度区间，并设定实时负载为多个负载区间。每一温度区间以及一负载区间的交集具有一对应的风扇负载。当电源温度进入温度区间其中之一，则电源管理电路130依据温度区间以及实时负载的负载区间的交集，取得对应的风扇负载，而切换电源风扇的风扇负载。

相邻的温度区间并不连续，而是具有间隔。当电源温度脱离当前的温度区间，但未进入另一个温度区间时，电源管理系统暂时不切换风扇负载，待电源温度进入另一个温度区间时才进行风扇负载的切换，借以避免电源温度在相邻的温度区间之间转换时，持续进行风扇负载(转速)的切换。以当前温度区间为摄氏26度～29度为例，当前温度低于26度，但未低于24度时，电源管理系统不降低风扇负载，而是维持现有风扇负载。相反地，当前温度高于29度，但是尚未进入31度～34度的区间时，电源管理系统暂时不提升风扇负载。

在本发明至少一实施例中，电源管理系统依据连接界面的连接状态，决定是否供应电力至连接界面。不供应电力至闲置的连接界面，除了可以省下连接界面的直接损耗之外，电力由电源供应单元传送至连接界面的过程中，电力整流、电压调节所产生的能量损耗也可以避免。同时，前述的过程被免去之后，也可以进一步免去系统冷却所需的功率消耗，而可有效地减少整体能耗。此外，藉由各电源供应单元的开启以及关闭，让运作中的电源供应单元可以在目标负载下运作，提升电源供应单元的工作效率，进一步改善系统功耗。在本发明至少一实施例中，进一步针对系统风扇的总负载进行管理，更进一步地减少了不必要的功耗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (14)

1.一种电源管理系统，用以供应电力至多个用电装置，其特征在于，包含：

多个连接界面，分别用以连接该多个用电装置其中之一，进行信号传输以及电力传输；

一系统电源，包含多个电源供应单元；该系统电源用以输出电力至各该连接界面，以通过各该连接界面提供电力至对应的各该用电装置；以及

一电源管理电路，通过各该连接界面连接于各该用电装置；

其中，该电源管理电路取得该多个电源供应单元的一实时负载总和，决定各该电源供应单元的一目标负载，并判断各该连接界面是否连接该多个用电装置其中之一；该电源管理电路关闭未连接该多个用电装置其中之一的该连接界面的一电力供应，依据该实时负载总和以及各该电源供应单元的该目标负载，决定该多个电源供应单元的一开启数量，以使被开启的各该电源供应单元的一实时负载接近该目标负载。

2.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，其中，该电源管理电路通过各该连接界面中的一特定引脚回应的一状态信号，判断各该连接界面是否连接于该多个用电装置其中之一。

3.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，其中，该电源管理电路分别以一检测电路检测各该连接界面是否连接该多个用电装置其中之一，该检测电路包含：

一与门，具有一输入端以及一输出端，该输入端连接于该连接界面的至少一闲置引脚，且常态地维持一高电平，使得该输出端维持于该高电平；

一第一晶体管开关，具有一第一栅极、一第一漏极以及一第一源极，该与门的该输出端连接于该第一栅极，且该第一漏极连接于一第一高电平电压源，并且该第一源极接地；以及

一第二晶体管开关，具有一第二栅极、一第二漏极以及一第二源极，该第二栅极连接于该第一漏极以及该第一高电平电压源，该第二漏极连接于该系统电源，且该第二源极连接于该连接界面的一电力输入引脚。

4.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，更包含多个运算节点，分别用以供设置该多个用电装置于其中，各该运算节点中设置该多个电源供应单元的至少其中之一，各该运算节点分别包含一节点风扇群组，且各该节点风扇群组包含多个系统风扇；

其中，该电源管理电路检测各该运算节点的该多个用电装置中是否分别存在一中央处理器；当该中央处理器不存在，该电源管理电路将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第一转速或关闭；以及

当该中央处理器存在，该电源管理电路将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第二转速，其中，该第二转速大于该第一转速。

5.如权利要求4所述的电源管理系统，其特征在于，其中，各该运算节点更包含一节点温度感应器，用以检测各该运算节点所在区域的一分区温度，并传送该分区温度至该电源管理电路；其中，当该中央处理器不存在，且对应的该分区温度大于一分区温度门槛值时，该电源管理电路将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第三转速，且该第三转速大于该第一转速。

6.如权利要求5所述的电源管理系统，其特征在于，其中，该电源管理电路持续检测各该用电装置的一实时装置温度，检测各该电源供应单元的一实时电源温度以及一实时负载，并判断各该实时装置温度以及各该实时电源温度是否分别大于对应的一门槛值，其中：

当各该实时装置温度、各该电源温度以及各该实时负载都未大于对应的该门槛值，该电源管理电路决定该多个系统风扇的一总负载，以决定所要开启的该多个系统风扇的数量以及转速；以及

当各该实时装置温度、各该电源温度以及各该实时负载的其中之一大于对应的该门槛值，该电源管理电路开启所有的该多个电源供应单元以及该多个系统风扇。

7.如权利要求6所述的电源管理系统，其特征在于，其中，该多个用电装置被该电源管理电路区分为一第一分类以及一第二分类，当该第一分类存在，该第二分类不存在，且该第一分类中的各该用电装置的各该实时装置温度都未大于对应的该门槛值，该电源管理装置将该多个系统风扇的总负载切换为一第一风扇负载；

当该第一分类以及该第二分类都存在，且该第一分类以及该第二分类中的各该用电装置的各该实时装置温度都未大于对应的该门槛值，该电源管理装置将该多个系统风扇的总负载切换为一第二风扇负载，且该第二风扇负载大于该第一风扇负载。

8.如权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，其中，该电源管理电路设定多个温度区间以及多个负载区间，各该温度区间以及该多个负载区间之一的一交集具有对应的一风扇负载；当各该电源供应单元的一电源温度进入各该温度区间其中之一，该电源管理电路依据该温度区间以及该实时负载所在的该负载区间的交集，取得对应的该风扇负载，而切换各该电源供应单元的一电源风扇。

9.一种电源管理方法，用以切换多个电源供应单元的开启以及关闭，其中，该多个电源供应单元用以输出电力至多个连接界面，该多个连接界面分别用以连接多个用电装置其中之一；其特征在于，包含如下步骤：

取得该多个电源供应单元的一实时负载总和，并设定各该电源供应单元的一目标负载；

检测各该连接界面的连接状态，以判断各该连接界面是否分别连接该多个用电装置其中之一；

关闭未连接该些用电装置其中之一的该连接界面的电力供应；

依据该实时负载总和以及各该电源供应单元的该目标负载，决定该多个电源供应单元的一开启数量；以及

依据该开启数量来开启或关闭各该电源供应单元，使被开启的各该电源供应单元的一实时负载接近该目标负载。

10.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，更包含：

提供多个运算节点，分别用以供设置该多个用电装置于其中，且各该运算节点中设置该多个电源供应单元的至少其中之一以及一节点风扇群组，各该节点风扇群组包含多个系统风扇；

检测各该运算节点的该多个用电装置中是否存在一中央处理器；当该中央处理器不存在，将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第一转速或关闭；以及

当该中央处理器存在，将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第二转速，其中，该第二转速大于该第一转速。

11.如权利要求10所述的电源管理方法，其特征在于，更包含：

检测各该运算节点所在区域的一分区温度；以及

当该中央处理器不存在，且对应的该分区温度大于一分区温度门槛值时，将对应的该节点风扇群组中的各该系统风扇切换为一第三转速，且该第三转速大于该第一转速。

12.如权利要求11所述的电源管理方法，其特征在于，更包含：

检测各该用电装置的一实时装置温度，以及检测各该电源供应单元的一实时电源温度以及一实时负载；该电源管理电路并判断各该实时装置温度以及各该实时电源温度是否分别大于对应的一门槛值；其中，

当各该实时装置温度、各该电源温度以及各该实时负载都未大于对应的该门槛值，决定该多个系统风扇的一总负载，以决定所要开启的该多个系统风扇的数量以及转速；以及

当各该实时装置温度、各该电源温度以及各该实时负载的其中之一大于对应的该一门槛值，开启所有的该多个电源供应单元以及该多个系统风扇。

13.如权利要求12所述的电源管理方法，其特征在于，其中，区分该多个用电装置为一第一分类以及一第二分类，当该第一分类存在，该第二分类不存在，且该第一分类中的各该用电装置的各该实时装置温度都未大于对应的该门槛值，将系统风扇的总负载切换为一第一风扇负载；

当该第一分类以及该第二分类都存在，且该第一分类以及该第二分类中的各该用电装置的各该实时装置温度都未大于对应的该门槛值，将该系统风扇的总负载切换为一第二风扇负载，且该第二风扇负载大于该第一风扇负载。

14.如权利要求9所述的电源管理方法，其特征在于，更包含依设定多个温度区间以及多个负载区间，各该温度区间以及该多个负载区间之一的一交集具有对应的一风扇负载；当各该电源供应单元的一电源温度进入各该温度区间其中之一，依据该温度区间以及该实时负载所在的该负载区间的交集，取得对应的该风扇负载，而切换各该电源供应单元的一电源风扇。

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