CN113885685A - 用于保持总线电压的电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于保持总线电压的电源管理系统。本文描述的示例涉及电源管理系统。所述电源管理系统可以包括输入电源滤波器，所述输入电源滤波器耦接在具有第一电压水平的公共电源总线与负载之间。所述输入电源滤波器可以包括耦接到输入电容器的可变阻抗电路。进一步地，所述电源管理系统可以包括总线电压控制器，所述总线电压控制器耦接到所述输入电源滤波器，用于检测导致由所述负载汲取的负载电流中的激增的瞬态事件，并改变所述可变阻抗电路的阻抗以限制流经所述可变阻抗电路的输入电流，从而将所述公共电源总线上的电压保持在距所述第一电压水平的预定义范围内。

Description

用于保持总线电压的电源管理系统
背景技术
在例如服务器、台式计算机、边缘计算设备和/或便携式计算设备等计算系统中，实施处理资源(例如，处理器)以满足各种计算需求。这些计算系统的计算需求可能会随时间变化，并且在某些情况下可能是不可预测的。计算需求的变化可能会引起配置在计算系统中的处理资源的处理负荷的变化。
附图说明
当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本说明书的这些和其他特征、方面和优点，其中，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部分，在附图中：
图1描绘了根据示例的包括电源管理系统的系统；
图2描绘了根据另一示例的电源管理系统；
图3描绘了根据又一示例的电源管理系统；
图4描绘了根据示例的示出图1的电源管理系统中的各种信号的图形表示；
图5是描绘了根据示例的用于控制公共电源总线上的电压的方法的流程图；
图6是描绘了根据另一示例的用于控制公共电源总线上的电压的方法的流程图；
图7是描绘了根据又一示例的用于控制公共电源总线上的电压的方法的流程图；以及
图8是描绘了根据示例的处理资源和机器可读介质的框图，所述机器可读介质编码有用于控制公共电源总线上的电压的示例指令。
需要强调的是，在附图中，各种特征不是按比例绘制的。实际上，在附图中，为了论述清楚，各种特征的尺寸可以任意增大或减小。
具体实施方式
以下详细描述参考附图。在可能的情况下，相同的附图标记在附图中以及以下描述中用于指代相同的或类似的部分。应当明确理解，附图仅是出于说明和描述的目的。尽管本文档中描述了若干示例，但修改、改编和其他实施方式是可能的。因此，以下具体实施方式不限制所公开的示例。相反，所公开的示例的正确范围可以由所附权利要求限定。
本文所使用的术语出于描述特定示例的目的，而不旨在是限制性的。如本文所使用的，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。如本文所使用的，术语“另一个(another)”被定义为至少第二个或更多个。除非另外指出，否则如本文所使用的术语“耦接(coupled)”被定义为不使用任何中间元件而直接连接，或者使用至少一个中间元件来间接连接。例如，两个元件可以机械地、电气地、磁性地耦接或通过通信信道、路径、网络或系统通信地耦接。进一步地，如本文所使用的术语“和/或”是指并涵盖相关联列举项目中的任何和所有可能组合。还应理解，尽管术语第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八等在本文中可以用来描述各种要素，但是这些要素不应该受这些术语的限制，因为这些术语仅用于区分一个要素和另一个要素，除非另有说明或上下文另有指示。如本文所使用的，术语“包括(includes)”是指包括(includes)但不限于，术语“包括(including)”是指包括(including)但不限于。术语“基于(based on)”是指“至少部分地基于(based at least in part on)”。
在例如服务器、台式计算机、边缘计算设备和/或便携式计算设备等计算系统中，实施处理资源(例如，处理器)以满足各种计算需求。这些计算系统的计算需求可能会随时间变化，并且在某些情况下可能是不可预测的。计算需求的变化可能会引起配置在计算系统中的处理资源的处理负荷的变化。例如，计算需求的突然增加可以导致处理资源的处理负荷的增加(例如，激增(surge))以满足增加的计算需求。因此，处理资源可能会汲取更多电流以便以高性能水平操作，从而应对增加的处理负荷。
通常，计算系统可以包括电源供应器，以将市电转换为公共电源总线上的稳压电源(例如，12V DC)。来自公共电源总线的这种稳压电源可以由连接至公共电源总线的各种负载(例如，处理资源、存储设备、辅助子系统等)使用，以使其能够在计算系统中运行。某些类型的负载(如处理资源)可能以甚至比公共电源总线上的电压水平更低的电压水平操作。因此，这样的负载可以经由连接到公共电源总线的电压调节器来接收可用的电源。电压调节器可以以低于公共电源总线上的电压水平并且可由处理资源使用的电压水平向处理资源提供电源。
如前所述，处理资源可能会汲取更多电流以便以高性能水平操作，从而应对增加的处理负荷。在某些情况下，处理资源可能会在很短的持续时间内汲取大电流，从而导致高摆率的高幅度电流瞬变。在处理资源引起的电流需求激增的情况下，电压调节器可能进而从公共电源总线上汲取增加的电流。这种从公共电源总线汲取的电流的增加可能导致公共电源总线上的电压水平下降。公共电源总线上的电压水平的下降可能进而导致连接到公共电源总线上的各种其他负载的电压调节问题。尽管一些负载对公共电源总线上的电压降不太敏感，但是某些类型的负载(例如，硬盘驱动器)对公共电源总线上的电压降敏感，并且它们的性能可能会受到影响或停止运行。将理解，与这种负载的性能和/或运行有关的问题可能会影响计算系统的整体运行、性能和/或可靠性。
一些传统系统可以通过在电压调节器的输入端添加电容器来解决公共电源总线上的这种电压降问题。这种电容器可以通过使存储在电容器中的能量提供附加的电流需求来辅助加快电压调节器的响应。当电压调节器增加其输出并且系统电源供应器进行响应以保持公共电源总线的电压水平时，电容器还可以减缓公共电源总线电压的电压水平的下降。进一步地，一些系统还可以使用比负载的功率需求所需的容量高得多的电源供应器，并增加输入电源滤波器部件以增加与公共电源总线的隔离度。不幸的是，这些现有解决方案对于将公共电源总线上的稳定电压水平保持在某些电压水平(例如，公共电源总线上通常实施的12V的电压水平)的作用有限。此外，现有的解决方案可能需要显著增加如与电压调节器相连接的输入电源滤波器中使用的电容器和其他部件等部件的成本和尺寸。
根据本申请的各方面，提出了一种电源管理系统。所述电源管理系统可以包括耦接在公共电源总线与负载之间的输入电源滤波器，其中，公共电源总线包括第一电压水平的电压。输入电源滤波器可以包括耦接到输入电容器的可变阻抗电路。进一步地，电源管理系统可以包括总线电压控制器，总线电压控制器耦接到输入电源滤波器以检测导致由负载汲取的负载电流中的激增的瞬态事件，并改变可变阻抗电路的阻抗以限制流经可变阻抗电路的输入电流，从而将公共电源总线上的电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。
应当理解，总线电压控制器控制可变阻抗电路以增加可变阻抗电路的阻抗，从而限制流向负载的电流。有利地，公共电源总线上的电压可以在距第一电压水平的预定义范围内。由于公共电源总线上的电压可以在距第一电压水平的预定义范围内，因此可以大大减小电压调节问题对连接到公共电源总线上的其他负载的影响。在一些示例中，可变阻抗电路可以包括电感器、与电感器串联耦接的电子开关、以及与电感器和电子开关的串联组合并联耦接的阻抗元件。该阻抗元件可以包括电阻器、电感器、电容器或其组合。
现在参考附图，在图1中，根据示例，描绘了包括电源管理系统102的系统100。系统100可以是计算系统或能够存储数据、处理数据和/或与外部设备传送数据的任何其他电子系统。系统100的非限制性示例可以包括但不限于服务器、存储设备、网络交换机、路由器、移动通信设备、台式计算机、便携式计算机、网络资源机柜、边缘计算设备或WLAN接入点。例如，服务器可以是刀片服务器。例如，存储设备可以是存储刀片。
系统100可以包括耦接到负载104的电源管理系统102。应当理解，系统100还可以包括在图1中未示出的若干个其他电子部件。电源管理系统102可以将电力提供给负载104，以使负载104能够运行。负载104可以是消耗电力的任何电子部件。负载104的示例可以包括存储设备、辅助子系统以及如一个或多个处理器等计算资源，等等。在下文的描述中，出于说明的目的，负载104被描述为处理资源。举例来说，处理资源(即，示例负载104)可以是物理设备，例如一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个基于半导体的微处理器、一个或多个图形处理单元(GPU)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、能够实现计算系统100中的计算、数据处理和/或图形处理要求的其他硬件设备。
在一些示例中，电源管理系统102可以将电功率供应给负载104。电源管理系统102可以从耦接到电源供应器(未示出)的公共电源总线110接收电功率。电源供应器可以接收市电并将市电转换为在公共电源总线110上可获得的DC电源。进一步地，在系统100中，负载104和若干个其他负载(未示出，例如，存储设备、冷却系统风扇等)可以耦接到公共电源总线110并接收用于它们各自的操作的电功率。因此，公共电源总线110有时也可以称为共享电源总线。下文将公共电源总线110上的电功率的电压称为总线电压。通常，电源供应器可以将市电转换为DC电源，以使总线电压保持在预定义的电压水平(例如，12V DC)，下文称为第一电压水平。在一些示例中，第一电压水平也可以具有另一个值，如3V、5V、6V、9V、24V、或适合于连接到公共电源总线110的负载的操作的任何其他电压。在一些示例中，电源管理系统还可以包括电压调节器(参见图2和图3)，以进一步处理从公共电源总线110接收的电功率，以对所述电功率进行调节以使其适合于负载104使用。
在系统100的操作期间，在某些示例中，总线电压可能具有一些波动或纹波。为此，电源管理系统102可以包括输入电源滤波器106以滤除这些波动或纹波。负载104可以经由输入电源滤波器106耦接到公共电源总线110。在一些示例中，输入电源滤波器106可以是低通滤波器，其可以通过滤除高频分量来平滑总线电压，并且在输入电源滤波器106的输出端处提供经滤波的总线电压。根据本公开的各方面，输入电源滤波器106可以包括耦接到输入电容器114的可变阻抗电路(VIC)112。特别地，可变阻抗电路112可以包括第一端子和第二端子。可变阻抗电路112的第一端子耦接到公共电源总线110以接收总线电压。进一步地，输入电容器114耦接到可变阻抗电路112的第二端子。在一些示例中，输入电容器114的另一端子可以接地(例如，连接到接地端子)。可以在输入电容器114两端获得经滤波的总线电压。
在一些示例中，可变阻抗电路112可以包括电可控阻抗元件，如可变电阻器、可变电感器、可变电容器或其组合。在某些示例中，可变阻抗电路112可以包括固定值电阻器、固定值电感器、固定值电容器、电子开关或其组合(参见图2和图3)。可变阻抗电路112的阻抗可以基于从总线电压控制器108接收的控制信号或命令来增大或减小。因此，流经可变阻抗电路112的电流(下文称为输入电流)也可以变化。
总线电压控制器108可以电耦接到公共电源总线110、输入电源滤波器106和负载104中的一个或多个。在一些示例中，总线电压控制器108可以包括处理资源116和机器可读介质118。机器可读介质118可以是可以存储数据和/或可执行指令120的任何电子、磁性、光学或其他物理存储设备。例如，机器可读介质118可以是随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、存储驱动器、闪速存储器、光盘只读存储器(CD-ROM)等。机器可读介质118可以是非暂态的。如本文中详细描述的，可以用可执行指令120对机器可读介质118进行编码以执行一种或多种方法，例如，图5、图6和图7中描述的方法。
进一步地，处理资源116可以是物理设备，例如，一个或多个中央处理单元(CPU)、一个或多个基于半导体的微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、能够取得并执行存储在机器可读介质118中的指令120的其他硬件设备、或其组合。处理资源116可以获取、解码并执行存储在机器可读介质118中的指令120以控制总线电压。作为执行指令120的替代或补充，处理资源116可以包括至少一个集成电路(IC)、控制逻辑、电子电路或其组合，其包括用于执行旨在由总线电压控制器108执行的功能(以下进一步描述)的多个电子部件。
在系统100的操作期间，系统100上的计算需求的变化可能导致处理资源(例如，负载104)上的处理负荷的变化。例如，计算需求的突然增加可以导致处理资源的处理负荷的增加(例如，激增)以满足增加的计算需求。因此，负载104可能有时在很短的持续时间内汲取更多的电流(下文称为负载电流)，以便以高性能水平操作，从而应对增加的处理负荷。这种在负载电流中的激增的情况在下文中称为瞬态事件。根据本公开的各方面，总线电压控制器108可以辅助防止在瞬态事件期间总线电压的过度下降。特别地，总线电压控制器108可以将总线电压保持在距第一电压(例如，标称总线电压)的预定义范围内，使得耦接到公共电源总线110的其他负载的操作可以不受影响。在一些示例中，可以将预定义范围限定为使得总线电压如果保持在预定义范围内，则连接到公共电源总线110的负载(除了负载104之外)的性能可以不受影响。举例来说，预定义范围可以距第一电压水平的最高±10％内。应当理解，在一些示例中，预定义范围可以由系统100的管理员用户自定义为任何适当的值。
处理资源116可以执行指令120中的一个或多个以检测瞬态事件。在一些示例中，电源管理系统102可以包括设置在如公共电源总线110、输入电源滤波器106、负载104等各种位置、或这些部件之间的电连接上的任何其他位置的多个传感器(例如，电压传感器和电流传感器)。传感器可以连接到总线电压控制器108。进一步地，传感器可以将表示传感器的相应位置处的操作参数(例如，电流和/或电压)的信号提供给总线电压控制器108。举例来说，操作参数可以包括但不限于输入电容器114两端的电压(例如，经滤波的总线电压)或由负载104汲取的负载电流。进一步地，在一些示例中，负载104还可以将指示负载104汲取过量电流(例如，负载电流)的事件信号发送到总线电压控制器108。因此，在某些示例中，事件信号也可以是示例操作参数。处理资源116可以基于上文提到的一个或多个操作参数来检测瞬态事件。将结合图5和图6来描述基于一个或多个操作参数来检测瞬态事件的其他细节。
进一步地，在检测到瞬态事件时，处理资源116可以执行指令120中的一个或多个以改变可变阻抗电路112的阻抗，以限制流经可变阻抗电路112的电流，从而将公共电源总线110上的电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。在一个示例中，在检测到瞬态事件时，总线电压控制器108可以激活用于可变阻抗电路112的控制信号。基于控制信号的激活，可变阻抗电路112的阻抗可以改变。特别地，在激活控制信号时，可以增加可变阻抗电路112的阻抗。随着可变阻抗电路112的阻抗增加，可变阻抗电路112可以限制输入电流从中流过。有利地，可以使总线电压的下降最小化，以使得可以将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。由于可以将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内，所以连接到公共电源总线110的其他负载的性能可以不受影响。
此外，在一些示例中，一旦瞬态事件结束，总线电压控制器108就可以再次改变可变阻抗电路112的阻抗。例如，一旦瞬态事件结束，总线电压控制器108就可以去激活到可变阻抗电路112的控制信号以将可变阻抗电路112的阻抗改变为可变阻抗电路112在检测到瞬态事件之前施加的原始值。
现在参考图2，根据示例描绘了电源管理系统200。图2的电源管理系统200可以表示图1的电源管理系统102的一个示例，并且在许多方面与电源管理系统102类似。进一步地，电源管理系统200可以包括与电源管理系统102的对应部件类似的若干个部件，在此不再重复描述。
在一些示例中，负载(例如，负载104)可以在低于第一电压水平的电压下操作。因此，负载104应当接收适合于负载104的降低的电压水平。因此，在一些示例中，图2的电源管理系统200可以另外包括电压调节器202。电压调节器202可以将经滤波的电压转换为低于第一电压水平的不同电压水平。电源管理系统200可以提供适合于负载104操作的降低的电压水平的经调节电压，并且使降低的电压保持调节状态。在一些示例中，电压调节器202可以耦接在负载104(图2中未示出)与输入电源滤波器208之间。特别地，电压调节器202可以连接到输入电源滤波器208的输入电容器114。
为了实现这种电压调节，电压调节器202可以包括一个或多个相位转换器204A、204B和204C(下文统称为相位转换器204A-204C)。尽管电压调节器202被示出为包括三个相位转换器，但是在本公开的范围内还可以设想使用具有少于三个或多于三个相位转换器的电压调节器。在一些示例中，相位转换器204A-204C中的每一个可以是降压转换器。在一些其他示例中，相位转换器204A-204C中的每一个可以包括升压转换器或降压-升压转换器。在某些其他示例中，相位转换器204A-204C可以包括降压转换器、升压转换器或降压-升压转换器的任何组合。相位转换器204A-204C可以包括多个电子开关(例如，半导体开关，未示出)，这些电子开关的切换可以由电压调节器(voltage regulator)控制器(未示出)控制以使相位转换器204A-204C将经滤波的总线电压转换成适合于负载104使用的电源。在某些示例中，可以通过总线电压控制器108来控制相位转换器204A-204C中的电子开关的切换。
进一步地，电压调节器202可以包括与一个或多个相位转换器204A-204C并联耦接的输出电容器206。负载(例如，图2中未示出的负载104)可以连接至输出电容器206。在负载电流激增的情况下，VR控制器可以控制功率转换器204A-204C中的电子开关的切换以供应增加的负载电流。虽然相位转换器204A-204C和VR控制器可能需要一些时间来适应负载电流的变化(例如，突然增加)，但输出电容器206可以通过快速释放存储在输出电容器206中的能量来满足这种增加的电流需求。
输入电源滤波器208可以包括耦接到输入电容器114的可变阻抗电路210。可变阻抗电路210可以表示图1的可变阻抗电路112的一个示例。可变阻抗电路210可以包括电感器212、电子开关214和阻抗元件216。电子开关214可以与电感器212串联耦接。进一步地，阻抗元件216可以与电感器212和电子开关214的串联组合并联耦接。在一些示例中，阻抗元件216可以包括电阻器(参见图3)、电感器、电容器或其任何电路组合。进一步地，电子开关214的示例可以包括但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、场效应晶体管(FET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。在一些示例中，电子开关214可以包括多于一个MOSFET、BJT、IGBT或其任何电路组合。在一个示例中，电子开关214可以是背对背MOSFET开关。
在一些示例中，可以将电感器212和阻抗元件216选择为使得阻抗元件216的阻抗高于电感器212的阻抗。例如，阻抗元件216的阻抗可以比电感器212的阻抗高得多，例如十倍或更高。此外，电子开关214可以连接到总线电压控制器108，并且可以在总线电压控制器108的控制下进行操作。例如，总线电压控制器108可以通过激活由电子开关214接收的控制信号来控制电子开关214的操作状态。电子开关214可以在OFF状态(如图2所描绘的)或ON状态下操作。当在OFF状态下操作时，电子开关214可以阻止电流从中流过。然而，当在ON状态下操作时，电子开关214可以允许电流从中流过。
总线电压控制器108可以在确定总线电压在距第一电压的预定义范围内时，通过去激活到电子开关214的控制信号来使电子开关214操作于OFF状态下，从而使电流流过电感器212。当不存在瞬态条件时，总线电压控制器108可以使电子开关214在ON状态下操作。当控制信号被激活(即，达到有效状态)时，可以使电子开关214在ON状态下操作。然而，当控制信号被去激活(即，达到无效状态)时，可以使电子开关214在OFF状态下操作。将理解，用于有效状态或无效状态的电压(例如，在电压受控的电子开关的情况下)或电流(例如，在电流受控的电子开关的情况下)的水平可以取决于电子开关214的类型(例如，P沟道MOSFET与N沟道MOSFET)。
在操作期间，在图2的示例实施方式中，总线电压控制器108可以基于对一个或多个操作参数的监测来检测瞬态事件，一个或多个操作参数包括但不限于输入电容器114两端的电压(即，经滤波的总线电压)、负载电流、来自负载104的事件信号、流过一个或多个相位转换器204A-204C的电流(下文也称为相电流)、或输出电容器206两端的电压(下文也称为输出电压)、或其组合。将结合图5来描述有关基于一个或多个操作参数来检测瞬态事件的其他细节。
在检测到瞬态事件时，总线电压控制器108可以使电子开关214在OFF状态下操作。当在OFF状态下操作时，电子开关214可以使电流流过阻抗元件216。如前所述，阻抗元件216的阻抗比电感器212的阻抗更高(在一些示例中，高得多，例如约10倍或更多)。因此，当电子开关214在OFF状态下操作时可以流过可变阻抗电路210的电流的大小与电子开关214在ON状态下操作时流过可变阻抗电路210的电流相比较低。因此，当电子开关214在OFF状态下操作时，从公共电源总线110汲取的电流可以被限制为可以流过阻抗元件216的电流。有利地，可以使总线电压的下降最小化，以使得可以将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。由于可以将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内，所以连接到公共电源总线110的其他负载的性能可以不受影响。
图3描绘了根据又一示例的电源管理系统300。图3的电源管理系统300可以表示图2的电源管理系统200的一个示例，并且在许多方面与电源管理系统200类似。进一步地，电源管理系统300可以包括与电源管理系统102的对应部件类似的若干个部件，在此不再重复描述。与图2的电源管理系统200相比，图3的电源管理系统300可以包括具有可变阻抗电路304的输入电源滤波器302，所述可变阻抗电路表示图2的可变阻抗电路210的示例。可变阻抗电路304可以包括作为阻抗元件的电阻器306，所述电阻器以与图2中描述的类似方式连接。更具体地，电阻器306与电感器212和电子开关214的串联组合并联连接。在一些示例中，可以将电感器212和电阻器306选择为使得电阻器306的阻抗(即，电阻)高于电感器212的阻抗。例如，电阻器306的阻抗可以比电感器212的阻抗高得多，例如十倍或更高。总线电压控制器108和电子开关214的操作细节可以保持与电源管理系统200的操作细节相同。
在图4中，根据示例描绘了示出在电源管理系统(例如，电源管理系统300)中测量的各种信号的图形表示400。出于说明的目的，参考图3的电源管理系统300描述了图形表示400。应当理解，图4的说明也可以同样适用于图1的电源管理系统102和图2的电源管理系统200，而不限制本公开的范围。在图形表示400中，X轴402可以表示时间，并且Y轴404可以表示各种信号的大小或水平。例如，由实线表示的信号是负载电流(例如，由负载104汲取的电流)，在下文中称为负载电流406。此外，由短虚线表示的信号是由总线电压控制器108生成的控制信号408，该控制信号408被发送到可变阻抗电路304(112或210)。此外，用点划线图案的线表示的信号是在输入电容器114两端测量的经滤波的总线电压410。另外，由长虚线表示的信号是输入电源总线110上的总线电压412。
如图形表示400所描绘的，负载电流406在时间T1开始增加。负载电流406中的这种激增可以由总线电压控制器108检测为瞬态事件，并且总线电压控制器108可以激活控制信号408。进一步地，如在图形表示400中可以观察到的，在检测到瞬态事件之前(即，在时间T1之前)，经滤波的总线电压410以恒定或几乎恒定的电压差跟随总线电压412。特别地，总线电压412可以在时间T1之前保持在第一电压水平。然而，当负载电流406激增时，总线电压412和经滤波的总线电压410都开始下降。
根据本公开的各方面，在检测到瞬态事件时，总线电压控制器108激活控制信号408。例如，控制信号408的电平在时间T1从低电平(即，无效状态)变为高电平(有效状态)。如前所述，响应于控制信号408的激活，可变阻抗电路112增加其阻抗并限制电流从中流过。因此，总线电压412和经滤波的总线电压410都在时间T2处开始上升，并且可以在时间T3处达到稳定状态水平。在一个示例中，稳定状态水平可以在距第一电压水平的预定义范围内。进一步地，在时间T4，负载电流406可以开始下降，并且总线电压控制器108检测到负载电流406的这种下降。因此，总线电压控制器108可以去激活控制信号408。响应于控制信号408的去激活，可变阻抗电路112的阻抗可以减小，并且总线电压412可以逐渐返回到第一电压水平。
现在参考图5，根据示例，呈现了描绘用于控制公共电源总线110上的电压(例如，总线电压)的方法500的流程图。在一些示例中，方法500可以由总线电压控制器108执行。出于说明的目的，将结合图1的电源管理系统102来描述方法500。应当理解，方法500可以同样适用于图2的电源管理系统200和图3的电源管理系统300，而不限制本公开的范围。方法500可以包括可以由基于处理器的系统(例如，总线电压控制器108)执行的方法框502、504和506。特别地，方法框502、504和506处的操作可以由处理资源116通过执行存储在机器可读介质118中的指令120来执行。
在框502处，总线电压控制器108可以监测一个或多个操作参数。总线电压控制器108可以从相应的传感器(例如，电压传感器和/或电流传感器，未示出)接收与这些操作参数中的一个或多个相对应的信号。进一步地，在框504处，总线电压控制器108可以执行检查以检测已经导致负载电流的激增的瞬态事件。在一些示例中，总线电压控制器108可以基于在框502处监测的操作参数来确定是否存在瞬态事件。例如，在框504处，总线电压控制器108可以将输入电容器114两端的电压、由负载104汲取的负载电流、一个或多个相电流、或输出电压中的一个或多个与相应的阈值进行比较，以确定是否存在瞬态事件。
在一些示例中，如果输入电容器114两端的电压下降到第一阈值以下，则总线电压控制器108可以确定已经发生了瞬态事件。在另一个示例中，如果输出电压下降到第二阈值以下，则总线电压控制器108可以确定已经发生了瞬态事件。在又一个示例中，如果任何相电流超过第三阈值，则总线电压控制器108可以确定已经发生了瞬态事件。此外，在又一个示例中，如果负载电流超过第四阈值，则总线电压控制器108可以确定已经发生了瞬态事件。第一阈值和第二阈值可以是表示电压水平的值；并且第三阈值和第四阈值可以是表示电流水平的值。在一些示例中，第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值可以在总线电压控制器108中预定义，并且存储在机器可读存储器118中。在某些示例中，第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值可以由系统(例如，系统100)的管理员用户自定义。在某些其他示例中，负载104可以将指示负载104汲取过量电流的事件信号发送到总线电压控制器108。因此，在一些示例中，如果从负载104接收到事件信号，则总线电压控制器108可以确定已经发生了瞬态事件。
在框504处，如果未检测到瞬态事件，则总线电压控制器108可以继续在框502处监测操作参数并在框504处再次执行检查。然而，如果在框504处检测到瞬态事件，则在框506处，总线电压控制器108可以改变可变阻抗电路112的阻抗以限制流经可变阻抗电路210的输入电流，从而将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。例如，总线电压控制器108可以通过激活到可变阻抗电路112的控制信号来控制可变阻抗电路112以增加其阻抗。响应于有效控制信号，可变阻抗电路112的阻抗可以从第一值改变为高于第一值的第二值。随着可变阻抗电路210的阻抗增加，可变阻抗电路112可以限制电流从中流过。因此，可以限制负载电流的供应。有利地，可以使总线电压的下降最小化，以使得可以将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。
图6是描绘了根据另一示例的用于控制总线电压的方法600的流程图。在一些示例中，方法600可以由总线电压控制器108执行。出于说明的目的，将结合图2的电源管理系统200来描述方法600。应当理解，方法600可以同样适用于图1的电源管理系统102和图3的电源管理系统300，而不限制本公开的范围。方法600可以包括可以由基于处理器的系统(例如，总线电压控制器108)执行的方法框602、604、606、608、610和612(下文统称为框602-612)。特别地，方法框602-612处的操作可以由处理资源116通过执行存储在机器可读介质118中的指令120来执行。
在框602处，总线电压控制器108可以监测一个或多个操作参数，包括但不限于经滤波的总线电压、负载电流、来自负载104的事件信号、一个或多个相电流、或输出电压中的一个或多个。进一步地，在框604处，总线电压控制器108可以执行检查以检测已经导致负载电流的激增的瞬态事件。在一些示例中，以与图5的框504中所描述的类似方式，总线电压控制器108可以基于在框602处监测的操作参数来确定是否存在瞬态事件。在框604处，如果未检测到瞬态事件，则总线电压控制器108可以继续在框602处监测操作参数并在框604处再次执行检查。然而，如果在框604处检测到瞬态事件，则在框606处，总线电压控制器108可以改变可变阻抗电路210的阻抗以限制流经可变阻抗电路210的输入电流，从而将总线电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。
在检测到瞬态事件之前，总线电压控制器108可以使电子开关214在ON状态下操作。当电子开关214在ON状态下操作时，可以使电流流经电感器212和电子开关214。因此，当电子开关214在ON状态(即，接通)下操作时，可变阻抗电路210可以提供第一阻抗，所述第一阻抗可以等于电感器212的阻抗(考虑到电子开关214不具有或具有可忽略不计的阻抗)。
在一些示例中，在框606处改变可变阻抗电路210的阻抗可以包括，在框608处，通过总线电压控制器108使电子开关214在OFF状态下操作。当在OFF状态下操作时，电子开关214可以阻止电流从中流过。因此，流过电感器212和电子开关214的电流(当开关被接通或在ON状态下操作时)现在流过阻抗元件216。具体地，当电子开关214在OFF状态(即，断开)下操作时，可变阻抗电路210可以提供第二阻抗，所述第二阻抗可以等于阻抗元件216的阻抗。如前所述，阻抗元件216的阻抗比电感器212的阻抗更高(即，高得多，例如高约10倍)。因此，当电子开关214在OFF状态下操作时可以流过可变阻抗电路210的电流的大小与电子开关214在ON状态下操作时流过可变阻抗电路210的电流相比较低。因此，当电子开关214在OFF状态下操作时，从公共电源总线110汲取的电流可以被限制为可以流过可变阻抗电路210的电流。
进一步地，在一些示例中，在框610处，总线电压控制器108可以执行另一检查以确定瞬态事件是否已经结束。总线电压控制器108可以监测一个或多个操作参数以确定瞬态事件是否已经结束。例如，在框610处，总线电压控制器108可以将经滤波的总线电压、负载电流、一个或多个相电流、输出电压、或总线电压中的一个或多个与相应的阈值进行比较，以确定瞬态事件是否已经结束。例如，如果总线电压处于第一电压水平，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。在另一个示例中，如果经滤波的总线电压大于第五阈值，所述第五阈值小于或等于第一电压水平，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。在另一个示例中，如果输出电压大于第六阈值，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。在又一个示例中，如果相电流减小到第七阈值以下，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。此外，在又一个示例中，如果负载电流下降到第八阈值以下，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。在一些示例中，如果从负载104接收到事件结束信号，则总线电压控制器108可以确定瞬态事件已经结束。当负载电流返回到正常值时，负载104(例如，处理资源)可以生成事件结束信号。
第五阈值和第六阈值可以是表示电压水平的值；并且第七阈值和第八阈值可以是表示电流水平的值。在一些示例中，第五阈值、第六阈值、第七阈值和第八阈值可以在总线电压控制器108中预定义，并且存储在机器可读存储器118中。在某些示例中，第五阈值、第六阈值、第七阈值和第八阈值可以由系统(例如，系统100)的管理员用户自定义。
在框610处，如果确定瞬态事件尚未结束；则总线电压控制器108可以在框610处再次执行检查，同时继续使电子开关在OFF状态下操作。然而，如果确定瞬态事件已经结束；则在框612处，总线电压控制器108可以使电子开关214在ON状态下操作(例如，接通电子开关214)。因此，可变阻抗电路210的阻抗可以返回到第一阻抗，并且可以恢复可变阻抗电路210的正常操作。
图7是描绘了根据另一示例的用于控制公共电源总线(例如，公共电源总线110)上的电压的方法700的流程图。在一些示例中，方法700可以在许多方面与图6的方法600类似，并由总线电压控制器108执行。与方法600相比，在图7的方法700中，总线电压控制器108可以在操作电子开关214时实施附加的时间测量。方法700可以包括方法框702、704、706、708、710、712、714和716(下文统称为框702-716)，这些方法框可以由处理资源116通过执行存储在机器可读介质118中的指令120来执行。方法700的框702、704、706、708、714和716分别类似于图6的方法600的框602、604、606、608、610和612，这些框的描述不再重复。
在一些示例中，在执行框706时，在框710处，总线电压控制器108可以在(框708处)接通电子开关214时启动计时器。计时器可以具有预定时间作为超时值。超时值可以是瞬态事件可能持续的持续时间，也可以是电源供应器(未示出)恢复公共电源总线110所花费的时间。在一些示例中，超时值可以由管理员用户设置。在一些示例中，超时值可以由总线电压控制器108基于关于先前瞬态事件的持续时间的数据来确定。在一些示例中，总线电压控制器108可以将超时值设置为与所有先前的瞬态事件相对应的平均持续时间。在某些其他示例中，总线电压控制器108可以将超时值设置为与预定义数量的连续先前瞬态事件相对应的平均持续时间(例如，先前五个瞬态事件的平均持续时间)。进一步地，在一些示例中，超时值可以由总线电压控制器108确定为电源供应器恢复公共电源总线110所花费的时间。此外，在框712处，总线电压控制器108可以执行检查以确定计时器是否已经达到超时值。在框712处，如果确定计时器已经达到超时值(即，计时器已超时)，则总线电压控制器108可以执行框716处的方法(稍后描述)。然而，在框712处，如果确定计时器尚未达到超时值(即，计时器尚未超时)，则总线电压控制器108可以在框714处执行另一检查，以与图6的框610中所描述的类似方式确定瞬态事件是否已经结束。
在框714处，如果确定瞬态事件尚未结束；则总线电压控制器108可以在框712处再次执行检查，同时继续使电子开关214在OFF状态下操作。然而，如果确定瞬态事件已经结束；则在框716处，总线电压控制器108可以使电子开关214在ON状态下操作(例如，接通电子开关214)。因此，可变阻抗电路210的阻抗可以返回到第一阻抗，并且可以恢复可变阻抗电路210的正常操作。
图8是描绘了根据示例的处理资源802和机器可读介质804的框图800，该机器可读介质804编码有用于控制总线电压的示例指令。框图800可以表示总线电压控制器108的一个示例。机器可读介质804可以是非暂态的，并且可替代地被称为非暂态机器可读介质804。在一些示例中，机器可读介质804可以由处理资源802访问。在一些示例中，处理资源802可以表示总线电压控制器108的处理资源116的一个示例。进一步地，机器可读介质804可以表示总线电压控制器108的机器可读介质118的一个示例。
机器可读介质804可以是可以存储数据和/或可执行指令的任何电子、磁性、光学或其他物理存储设备。因此，机器可读介质804可以是例如RAM、EEPROM、存储驱动器、闪速存储器、CD-ROM等。如本文中详细描述的，机器可读介质804可以编码有用于执行图5中描述的方法500的可执行指令806和808。尽管未示出，但是在一些示例中，机器可读介质804可以编码有用于执行图6的方法600、图7的方法700和/或由总线电压控制器108执行的任何其他操作的某些附加可执行指令，而不限制本公开的范围。
处理资源802可以是物理设备，例如，一个或多个CPU、一个或多个基于半导体的微处理器、一个或多个GPU、ASIC、FPGA、能够取得并执行存储在机器可读介质804中的指令806、808的其他硬件设备、或其组合。在一些示例中，处理资源802可以获取、解码并执行存储在机器可读介质804中的指令806、808以确定是否控制总线电压。在某些示例中，作为取得并执行指令806、808的替代或补充，处理资源802可以包括至少一个IC、其他控制逻辑、其他电子电路或其组合，其包括用于执行旨在由图1的总线电压控制器108执行的功能的多个电子部件。
指令806在由处理资源802执行时可以使处理资源802检测导致由负载104汲取的负载电流的激增的瞬态事件。进一步地，指令808当由处理资源802执行时，可以使处理资源802响应于检测到瞬态事件而改变可变阻抗电路112、210或304的阻抗，以限制流经可变阻抗电路112、210或304的输入电流，从而将公共电源总线110上的电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。
尽管在图8中未示出，但在一些示例中，机器可读介质804可以包括这样的指令，该指令在由处理资源802执行时可以使处理资源802在确定不存在瞬态事件时(即，当总线电压在距第一电压的预定义范围内时)使电子开关214在ON状态下操作。在一些示例中，机器可读介质804可以包括这样的指令，该指令在由处理资源802执行时可以使处理资源802在检测到瞬态事件时使电子开关214在OFF状态下操作。如前所述，当电子开关214在OFF状态下操作时，可变阻抗电路112、210、302的阻抗会增加，这可能会导致由可变阻抗电路112、210、302汲取的输入电流减小。有利地，总线电压的下降可以被最小化，并且连接到公共电源总线110的其他负载的操作可以不受影响。此外，在某些示例中，机器可读介质804还可以包括这样的指令，该指令在由处理资源802执行时可以使处理资源802在从检测到瞬态事件的时间起经过预定时间(例如，超时值)之后将电子开关214从OFF状态转变为ON状态。
尽管上面已经示出和描述了特定的实施方式，但是可以做出形式和细节上的各种改变。例如，已经关于一种实施方式和/或过程描述的一些特征和/或功能可以与其他实施方式相关。换言之，关于一种实施方式描述的过程、特征、部件和/或特性可用于其他实施方式。此外，应当理解，本文描述的系统和方法可以包括所描述的不同实施方式的部件和/或特征的各种组合和/或子组合。
在前述描述中，阐述了许多细节以提供对本文中公开的主题的理解。然而，可以在没有这些细节中的一些或全部细节的情况下实践实施方式。其他实施方式可以包括上文所讨论的细节的修改、组合和变化。所附权利要求旨在覆盖此类修改和变化。

Claims (20)

1.一种电源管理系统，包括：
输入电源滤波器，所述输入电源滤波器耦接在公共电源总线与负载之间，其中，所述公共电源总线包括第一电压水平的电压，其中，所述输入电源滤波器包括：
耦接到所述公共电源总线的可变阻抗电路；以及
耦接到所述可变阻抗电路的输入电容器；以及
总线电压控制器，所述总线电压控制器耦接到所述输入电源滤波器，以检测导致由所述负载汲取的负载电流中的激增的瞬态事件，并且响应于检测到所述瞬态事件，改变所述可变阻抗电路的阻抗以限制流经所述可变阻抗电路的输入电流，从而将所述公共电源总线上的所述电压保持在距所述第一电压水平的预定义范围内。
2.如权利要求1所述的电源管理系统，其中，所述总线电压控制器用于基于所述输入电容器两端的电压、由所述负载汲取的所述负载电流、由所述负载生成的事件信号、或其组合来检测所述瞬态事件。
3.如权利要求1所述的电源管理系统，其中，所述可变阻抗电路包括：
电感器；
与所述电感器串联耦接的电子开关；以及
与所述电感器和所述电子开关的串联组合并联耦接的阻抗元件。
4.如权利要求3所述的电源管理系统，其中，所述总线电压控制器用于在确定所述公共电源总线上的所述电压在距所述第一电压水平的预定义范围内时，使所述电子开关在ON状态下操作，以允许电流流过所述电感器。
5.如权利要求3所述的电源管理系统，其中，所述总线电压控制器用于在检测到所述瞬态事件时，使所述电子开关在OFF状态下操作，其中，所述电子开关在所述OFF状态下操作时允许电流流过所述阻抗元件。
6.如权利要求3所述的电源管理系统，其中，所述总线电压控制器用于在从检测到所述瞬态事件的时间起经过预定时间之后，将所述电子开关从OFF状态转变为ON状态。
7.如权利要求3所述的电源管理系统，其中，所述阻抗元件包括电阻器、电感器、电容器或其组合。
8.如权利要求3所述的电源管理系统，其中，所述阻抗元件的阻抗大于所述电感器的阻抗。
9.如权利要求1所述的电源管理系统，进一步包括串联耦接在所述输入电源滤波器与所述负载之间的电压调节器，其中，所述电压调节器包括：
一个或多个相位转换器；以及
与所述一个或多个相位转换器并联耦接的输出电容器。
10.如权利要求9所述的电源管理系统，其中，所述总线电压控制器用于基于以下一项或多项来检测所述瞬态事件：流过所述一个或多个相位转换器的电流、所述输出电容器两端的电压、所述输入电容器两端的电压、由所述负载生成的事件信号、或其组合。
11.如权利要求1所述的电源管理系统，其中，所述负载包括一个或多个处理器。
12.一种非暂态机器可读介质，存储有能够由处理资源执行的指令，所述指令包括：
用于检测导致由负载汲取的负载电流中的激增的瞬态事件的指令，所述负载耦接到从公共电源总线接收电压的输入电源滤波器，其中，所述输入电源滤波器包括耦接输入电容器的可变阻抗电路；以及
用于响应于检测到所述瞬态事件来改变所述可变阻抗电路的阻抗以限制流经所述可变阻抗电路的输入电流、从而将所述公共电源总线上的电压保持在距第一电压水平的预定义范围内的指令。
13.如权利要求12所述的非暂态机器可读介质，其中，所述可变阻抗电路包括：
电感器；
与所述电感器串联耦接的电子开关；以及
与所述电感器和所述电子开关的串联组合并联耦接的阻抗元件。
14.如权利要求13所述的非暂态机器可读介质，进一步包括用于在确定所述公共电源总线上的所述电压在距所述第一电压水平的预定义范围内时使所述电子开关在ON状态下操作的指令。
15.如权利要求13所述的非暂态机器可读介质，进一步包括用于在检测到所述瞬态事件时使所述电子开关在OFF状态下操作的指令，其中，所述电子开关在所述OFF状态下操作时允许电流流过所述阻抗元件。
16.如权利要求13所述的非暂态机器可读介质，进一步包括用于在从检测到所述瞬态事件的时间起经过预定时间之后将所述电子开关从OFF状态转变为ON状态的指令。
17.一种方法，包括：
检测导致由负载汲取的负载电流中的激增的瞬态事件，所述负载耦接到从公共电源总线接收电压的输入电源滤波器，其中，所述输入电源滤波器包括可变阻抗电路，所述可变阻抗电路包括：耦接到所述公共电源总线的电感器、与所述电感器串联耦接的电子开关、以及与所述电感器和所述电子开关的串联组合并联耦接的阻抗元件；以及
响应于检测到所述瞬态事件，改变所述可变阻抗电路的阻抗以限制流经所述可变阻抗电路的输入电流，从而将所述公共电源总线上的电压保持在距第一电压水平的预定义范围内。
18.如权利要求17所述的方法，其中，改变所述阻抗包括在确定所述公共电源总线上的所述电压在距所述第一电压水平的预定义范围内时使所述电子开关在ON状态下操作。
19.如权利要求17所述的方法，其中，改变所述阻抗包括在检测到所述瞬态事件时使所述电子开关在OFF状态下操作，其中，所述电子开关在所述OFF状态下操作时允许电流流过所述阻抗元件。
20.如权利要求17所述的方法，进一步包括在从检测到所述瞬态事件的时间起经过预定时间之后将所述电子开关从OFF状态转变为ON状态。
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