CN113946199A - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种供电系统。该供电系统设置于主板上，包括：前级电源模块、后级电源模块及负载；其中，前级电源模块与后级电源模块电连接，后级电源模块与负载电连接；前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域在主板上的投影与后级电源模块在主板上的投影至少部分重叠；前级电源模块包括前级输出引脚及前级接地引脚，前级输出引脚和前级接地引脚交错排列形成第一矩形包络区域，负载设置于第一矩形包络区域的长边一侧；负载包括负载输入引脚及负载接地引脚，负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，第一矩形包络区域与第二矩形包络区域的中心连线与第一矩形包络区域的长边所在的直线垂直。该系统能够缩短传输距离，降低传输损耗。

Description

供电系统

技术领域

本公开涉及板载电源技术领域，具体而言，涉及一种芯片供电系统。

背景技术

随着人类对智能生活要求的提升，社会对数据处理的需求日益旺盛。数据处理的核心在于各类智能处理器芯片，处理器芯片的性能发挥必须以稳定的供电电压作为前提条件，因此为处理器芯片供电的电源的稳态和动态性能是关键因素。为了降低传输损耗，数据中心供电结构不断演进。采用48V甚至更高的母线电压，例如400V高压直流的母线电压，成为数据中心持续改善功耗的趋势。母线电压的提升将使得负载点(POL)电源的输入有可能从12V提高到48V甚至400V。输入电压的提升，使得板载供电系统输入和输出之间的电压差大大增加，对服务器中的处理器芯片供电提出了新的挑战。

因此，供电系统中各模块的引脚设计、排布方式以及互联方式对供电效率十分重要。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开本公开提供一种供电系统，能够缩短传输距离，降低传输损耗。

本公开本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开本公开的实践而习得。

根据本公开的一方面，提供一种供电系统，设置于主板上，包括：前级电源模块、后级电源模块及负载；其中，前级电源模块与后级电源模块电连接，后级电源模块与负载电连接；前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域在主板上的投影与后级电源模块在主板上的投影至少部分重叠；前级电源模块包括多组前级输出引脚及前级接地引脚，前级输出引脚和前级接地引脚交错排列形成第一矩形包络区域，负载设置于第一矩形包络区域的长边一侧；负载包括负载输入引脚及负载接地引脚，负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，第一矩形包络区域与第二矩形包络区域的中心连线与第一矩形包络区域的长边所在的直线垂直。

根据本公开的一实施方式，后级电源模块在主板的投影在前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域在主板上的投影内。

根据本公开的一实施方式，前级输出引脚及前级接地引脚沿着第一矩形包络区域的长边所在的直线平行交错排列。

根据本公开的一实施方式，后级电源模块包括至少一组后级输入引脚、后级输出引脚及后级接地引脚，后级输入引脚、后级接地引脚及后级输出引脚沿着中心连线排列，且排列方向指向终端负载。

根据本公开的一实施方式，前级输出引脚通过多个导电柱连接到主板的第一布线层的第一区域；前级接地引脚通过多个导电柱连接到主板的第二布线层。

根据本公开的一实施方式，后级输入引脚通过多个导电柱连接到第一布线层的第一区域；后级接地引脚通过多个导电柱连接到第二布线层；后级输出引脚通过多个导电柱连接到主板的第一布线层的第二区域；负载的输入引脚通过多个导电柱连接第一布线层的第二区域，负载的接地引脚通过多个导电柱连接第二布线层。

根据本公开的一实施方式，导电柱的焊接面为波浪面。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块还包括电力电子器件；其中，前级电源模块的输出引脚与接地引脚围绕电力电子器件的交错排列。

根据本公开的一实施方式，后级输入引脚或后级接地引脚到前级电源模块的距离小于后级输出引脚到前级电源模块的距离。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块、后级电源模块及负载设置于主板的同一侧，后级电源模块在主板的投影在负载在主板的投影内。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块及负载设置于主板的同一侧，后级电源模块及负载设置于主板的不同侧，后级电源模块在主板的投影在负载在主板的投影内。

根据本公开的一实施方式，后级电源模块包括第一后级电源模块及第二后级电源模块，负载包括芯片，芯片为多核芯片，芯片包括第一核及第二核，第一后级电源模块与第一核电连接，第二后级电源模块与第二核电连接。

根据本公开的一实施方式，第一后级电源模块设置于前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域内，第一后级电源模块靠近第一核，第二后级电源模块靠近第二核。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块包括第一前级电源模块及第二前级电源模块，第一后级电源模块设置于第一前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域内，第二后级电源模块设置于第二前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域内，第一后级电源模块靠近第一核，第二后级电源模块靠近第二核。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块包括多个前级电源模块，后级电源模块包括多个后级电源模块，多个后级电源模块设置于负载的周围，至少一个后级电源模块设置于多个前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域内。

根据本公开的一实施方式，前级输出引脚和/或前级接地引脚通过塑胶件粘结成一整体。

根据本公开的一实施方式，前级电源模块包括LLC变换器，后级电源模块包括BUCK电路。

本公开实施例提供的供电系统，前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域在主板上的投影与后级电源模块在主板上的投影至少部分重叠，可以使得前级电源模块到后级电源模块、后级电源模块到负载的传输距离最短，可以降低传输损耗；前级电源模块的多组前级输出引脚及前级接地引脚交错排列，有很好的均流效果；前级输出引脚和前级接地引脚交错排列形成第一矩形包络区域，负载设置于第一矩形包络区域的长边一侧，负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，第一矩形包络区域与第二矩形包络区域的中心连线与第一矩形包络区域的长边所在的直线垂直，可以使得前级电源模块通过连接孔连接到主板后再与后级电源模块连接的连接距离短，传输损耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的引脚示意图。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的截面示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的立体示意图。

图5是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图6是根据一示例性实施方式示出的一种前级电源模块引脚排列的示意图。

图7是根据一示例性实施方式示出的一种后级电源模块引脚排列的示意图。

图8是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图9是根据图8所示的供电系统示出的该供电系统的截面示意图。

图10是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图11是根据图8及图10所示的供电系统示出的该供电系统的等效电路图。

图12是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图13是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图14是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图15是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图16是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图17是根据图16的供电系统示出的该供电系统的截面示意图。

图18是根据一示例性实施方式示出的一种矩阵式LLC变换器的等效电路图。

图19是根据一示例性实施方式示出的一种矩阵式Buck的等效电路图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的结构示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的引脚示意图。

如图1所示，供电系统10可以包括前级电源模块101、后级电源模块102及负载103，其中，供电系统10可以设置在主板上，前级电源模块101与后级电源模块102电连接，后级电源模块102与负载103电连接，后级电源模块可以为一个或多个，本公开对此不做限制。

前级电源模块101及负载103连接形成的最小包络区域104在主板上的投影与后级电源模块在主板上的投影至少部分重叠；其中，前级电源模块101及负载103连接形成的最小包络区域104在主板上的投影包括前级电源模块在主板的投影、负载在主板的投影及前级电源模块及负载连接形成的虚线区域在主板的投影。

具体的，以图1所示的供电系统10为例，后级电源模块102在主板的投影可以在前级电源模块101及负载103连接形成的最小包络区域在主板上的投影内。

前级电源模块101可以为一个，其长度为L1，宽度为W1；后级电源模块102例如为两个，其长度都为L2，宽度为W2；前级电源模块101与负载103的距离为D1+W2+D2，大于后级电源模102与负载103的距离D2。前级电源模块101的占地面积可以大于后级电源模块102的占地面积，即L1*W1>L2*W2。

需要说明的是，前级电源模块、后级电源模块和负载的个数可以根据需要设置，本公开对此不做限制。

如图2所示，前级电源模块101可以包括多组前级输出引脚VO1及前级接地引脚GND1，前级输出引脚VO1和前级接地引脚GND1交错排列形成第一矩形包络区域201，第一矩形包络区域201如图2中粗虚线矩形区域所示。

进一步的，在一些实施例中，前级输出引脚VO1和前级接地引脚GND1沿着第一矩形包络区域201的长边所在直线203交错排列。

前级输出引脚VO1和前级接地引脚GND1交错排列，可以使得前级电源模块实现更好的均流效果。

需要说明的是，前级输出引脚VO1和前级接地引脚GND1交错排列可以是等间距排列，也可以是非等间距排列。

进一步的，负载103可以设置于第一矩形包络区域201的长边一侧。负载103包括负载输入引脚VIN3及负载接地引脚GND3，负载输入引脚VIN3和负载接地引脚GND3形成第二矩形包络区域202，第一矩形包络区域201与第二矩形包络区域202的中心连线204与第一矩形包络区域201的长边所在的直线203垂直。其中，负载输入引脚VIN3及负载接地引脚GND3可以为一组，也可以为多组。需指明的是，负载输入引脚VIN3及负载接地引脚GND3的形状不限于图2所示的矩形结构，也可以为不规则形状结构；负载输入引脚VIN3及负载接地引脚GND3的排布不限于图2所示的排布，这里不做限制。

具体的，第一矩形包络区域201与第二矩形包络区域202的中心连线204与第一矩形包络区域201的长边所在的直线203垂直可以满足一定的角度公差，该公差可以是+/－10度，即中心连线204和直线203的夹角可以为80度～100度。该公差可以包括第一矩形包络区域201对应的功率焊盘的焊接偏差、第二矩形包络区域202对应的功率焊盘的焊接偏差，以及第一矩形包络区域201和第二矩形包络区域202分别与主板的焊接偏差。

后级电源模块102包括至少一组后级输入引脚VIN2、后级输出引脚VO2及后级接地引脚GND2，后级输入引脚VIN2、后级接地引脚VO2及后级输出引脚GND2沿着中心连线204排列，且排布方向指向终端负载。

图3是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的截面示意图。

图4是根据一示例性实施方式示出的一种供电系统的立体示意图。

其中，图3是沿着图2所示的A1-A2，A3-A4剖面线垂直方面的截面图。

如图3及图4所示，前级输出引脚VO1通过多个导电柱连接到主板的第一布线层401的第一区域，前级接地引脚GND1通过多个导电柱连接到主板的第二布线层402。

后级输入引脚VIN2通过多个导电柱连接到第一布线层401的第一区域，后级接地引脚GND2通过多个导电柱连接到第二布线层402，后级输出引脚VO2通过多个导电柱连接到主板的第一布线层401的第二区域。

负载的输入引脚通过多个导电柱连接第一布线层401的第二区域，负载的接地引脚通过多个导电柱连接第二布线层402。

前级输出引脚VO1通过主板的第一布线层401的第一区域与后级输入引脚VIN2电连接，前级接地引脚GND1通过主板的第二布线层402与后级接地引脚GND2电连接。

具体的，第一布线层401和第二布线层402都可以为金属布线层。可选的，前级电源模块与后级模块均可以通过导电柱连接到主板，导电柱的一端连接模块基板，另一端连接系统主板。

本公开实施例中，前级电源模块的前级输出引脚VO1通过系统板的第一层布线401的第一区域与后级电源模块的后级输入引脚VIN2电连接，前级模块的前级接地引脚GND1通过主板的第二布线层402与后级接地引脚GND2电连接，例如，前级电源模块是LLC电路，前级输出引脚VO1的电流大于前级接地引脚GND1的电流，因此前级输出引脚VO1与系统板的第一布线层连接可以实现路径最短，从而降低传输损耗。

在一些实施例中，导电柱的焊接面可以为波浪面。需要说明的是，导电柱的焊接面也可以为平面。焊接面为波浪面，可以使焊接更稳定，减少焊接空洞。

在一些实施例中，前级输出引脚和/或前级接地引脚通过塑胶件粘结成一整体。例如，可以将前级输出引脚通过塑胶件粘结成一整体，可以将前级接地引脚通过塑胶件粘结成一整体，也可以将前级输出引脚和前级接地引脚通过塑胶件粘结成一整体。

本公开实施例中，将上述引脚通过一塑胶件粘结成一整体，可以增加焊接时结构的稳定性，引脚被绝缘材料包覆可以有效提高模块基板与主板之间的连接强度，更好的抵御外部冲击，例如运输或使用过程中的振动，跌落等。

在实际应用中，前级电源模块的功率大于后级电源模块的功率，如图3所示，前级电源模块的高度一般高于后级电源模块的高度。

本公开实施例中，前级电源模块可以通过前级输入引脚从主板上接收第一直流电压，第一直流电压例如可以为400V，48V，12V，流经前级电源模块后，通过前级输出引脚VO1输出第二直流电压，第二直流电压例如可以为48V，12V，6V。其中，第一直流电压大于第二直流电压。后级电源模块可以通过后级输入引脚VIN2从主板上接收来自前级电源模块输出的第二直流电压，流经后级电源模块后，通过后级输出引脚VO2输出第三直流电压，第三直流电压例如可以为2V，通过主板将该第三直流电压传输给负载，负载流向如图4中箭头方向所示。

如图4所示，以前级电源模块焊盘的第一矩形包络区域上的连接孔为例，其中，第一矩形包络区域的短边方向包括4个导电柱4031、4032、4033、4034，第一矩形包络区域的长边方向包括5个导电柱4035、4036、4037、4038、4039。其中，导电柱4035、4036、4037、4038、4039与后级电源模块的距离近似相等，导电柱4031、4032、4033、4034与后级电源模块的距离有所不同，所带来的传输阻抗会随着距离的增大而增大。可以知道，由于导电柱4035、4036、4037、4038、4039与后级电源模块的距离近似相等，使得前级电源模块通过导电柱4035、4036、4037、4038、4039连接到后级电源模块的阻抗近似相同。从而实现前级电源模块到后级电源模块的距离最近，阻抗最小。

在本公开实施例中，后级电源模块和负载均设置在前级电源模块的前级输出引脚VO1和前级接地GND1组成的第一矩形包络区域的长边一侧，该设置方式可以减少短边方向由于导电柱4031、4032、4033、4034到后级电源模块的距离不同而带来的阻抗差异。

结合图1、图2及图4可以看出，在本公开实施例中，后级电源模块设置在第一矩形包络区域长边一侧，这样前级电源模块到后级电源模块的传输路径的长度可近似等效为W1+D1，而如果后级电源模块及负载设置在第一矩形包络区域的短边一侧的设置方式中，传输路径的长度可近似等效为L1+D1。W1+D1＜L1+D1，因此，本公开实施例的设置方式，相比于后级电源模块及负载设置在第一矩形包络区域的短边一侧的设置方式，传输路径更短，传输效率更高。

再者，后级电源模块完全位于最小包络区域104内，且后级电源模块的输入引脚VIN2、接地引脚GND2，输出引脚VO2是沿着中心线204依次排列，且排列方向垂直指向负载，这样从前级电源模块到后级电源模块再到终端负载的电流路径可以进一步缩短，传输损耗进一步降低，效率进一步提高。

本公开实施例提供的供电系统，前级电源模块及负载连接形成的最小包络区域在主板上的投影与后级电源模块在主板上的投影至少部分重叠，可以使得前级电源模块到后级电源模块、后级电源模块到负载的传输距离最短，可以降低传输损耗；前级电源模块的多组前级输出引脚及前级接地引脚交错排列，有很好的均流效果；前级输出引脚和前级接地引脚交错排列形成第一矩形包络区域，负载设置于第一矩形包络区域的长边一侧，负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，第一矩形包络区域与第二矩形包络区域的中心连线与第一矩形包络区域的长边所在的直线垂直，可以使得前级电源模块通过连接孔连接到主板后再与后级电源模块连接的连接距离短，传输损耗低。

图5是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图5所示，在一些实施例中，前级电源模块101的前级输出引脚VO1、前级接地引脚GND1，后级电源模块102的后级输入引脚VIN2、后级接地引脚GND2、后级输出引脚VO2均可以由多个小尺寸的引脚组成，从整个引脚排布来看，可以将相邻的多个同电位引脚视为同一引脚。

前级电源模块101可以包括多组前级输出引脚VO1及前级接地引脚GND1，多组前级输出引脚VO1及前级接地引脚GND1沿着第一矩形包络区域201的长边所在直线203交错排列，后级电源模块102包括至少一组后级输入引脚VIN2、后级接地引脚GND2、后级输出引脚VO2，后级输入引脚VIN2、后级接地引脚GND2、后级输出引脚VO2沿着第一矩形包络区域201与第二矩形包络区域的中心连线204排列。

本公开实施例中，将焊盘设置成多个小的焊盘，可以使焊接更加便利，减少焊接面的空洞率。

图6是根据一示例性实施方式示出的一种前级电源模块引脚排列的示意图。

如图6所示，在一些实施例中，前级电源模块还包括电力电子器件，前级电源模块的前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1围绕该电力电子器件交错排列。该电力电子器件例如可以为磁芯，或其他器件，本公开对此不做限制，以下简称器件。

可选的，如图6中(a)所示，前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1沿着器件的长边方向交错排列，且在该器件两侧引脚对称分布。在一些实施例中，前级电源模块还包括前级输入引脚VIN1和前级接地引脚GND1，设置于前级电源模块的短边一侧。

可选的，如图6中(b)所示，前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1位于器件一侧，且沿着器件的长边交错排列，前级输入引脚VIN1与前级接地引脚GND1位于器件另一侧，且沿着器件的长边交错排列。

可选的，如图6中(c)所示，前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1围绕器件分布，如前所述对于相同电极的引脚可以等效成一个引脚，因此沿着器件的长边方向前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1交错排布。

可选的，如图6中(d)所示，前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1沿着器件的长边交错排列，沿着器件的短边截面方向前级输出引脚VO1与前级接地引脚GND1有部分交叠或者无交叠区域。

图7是根据一示例性实施方式示出的一种后级电源模块引脚排列的示意图。

如图7所示，在一些实施例中，后级输入引脚VIN2或后级接地引脚GND2到前级电源模块的距离小于后级输出引脚VO2到前级电源模块的距离。

可选的，如图7中(a)或(b)所示，后级输出引脚VO2与后级接地引脚GND2在后级电源模块的长边和短边截面方向均有交叠区域。即可以认为后级输出引脚VO2部分围绕后级接地引脚GND2。

可选的，如图7中(c)或(d)所示，后级输出引脚VO2与后级接地引脚GND2在后级电源模块的短边截面方向无交叠区域，后级输入引脚VIN2与后级接地引脚GND2，或者，后级输入引脚VIN2与后级输出引脚VO2与部分交叠区域。即可以认为，后级输入引脚VIN2部分围绕后级接地引脚GND2，或者后级输入引脚VIN2部分围绕后级接地引脚GND2和后级输出引脚VO2。

可选的，如图7中(e)所示，后级接地引脚GND2与后级输入引脚VIN2交替分布，后级输出引脚VO2与后级接地引脚GND2以及后级输入引脚VIN2垂直设置，并且设置于后级模块靠近负载的边缘。

可选的，如图7中(f)所示，后级输入引脚VIN2被后级接地引脚包围。

从图7的(a)到(f)可以看出，后级电源模块的后级输出引脚VO2可以设置在后级电源模块的边缘，且不被后级输入引脚VIN2或后级接地引脚GND2包围。

图8是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图9是根据图8所示的供电系统示出的该供电系统的截面示意图。

其中，图9是沿着图8所示的A1-A2，A3-A4剖面线垂直方面的截面图。

图10是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图8及图10所示，供电系统80和供电系统100包括前级电源模块101、后级电源模块及负载，后级电源模块包括第一后级电源模块1021及第二后级电源模块1022，负载包括芯片，该芯片可以为多核芯片，以该芯片包括两核为例，芯片包括第一核1031及第二核1032，第一后级电源模块1021与芯片的第一核1031电连接为其供电，第二后级电源模块1022与芯片的第二核1032电连接为其供电。

第一后级电源模块1021设置于前级电源模块101及负载连接形成的最小包络区域104内，第一后级电源模块1021靠近第一核1031，第二后级电源模块1022靠近第二核1032。

图8所示的供电系统80与图1所示的供电系统10的不同之处在于，两个后级电源模块分别位于负载的左右两侧。

图10所示的供电系统100与图8所示的供电系统80的不同之处在于，第一后级电源模块位于负载的左侧，第二后级电源模块位于负载的上侧。通过将后级电源模块设置在芯片的不同位置，可以更好的为负载的多个芯片进行供电。

如本实施例，前级电源模块和终端负载形成的最小包络面104与后级电源模块在主板上的投影部分重叠。

图8所示的供电系统80及图10所示的供电系统100中，第二后级电源模块1022与负载的第二核1032临近设置，即第二后级电源模块1022与终端负载的第二核1032的距离D2’与第一后级电源模块1021与终端负载的第一核1031的距离D2近似相等，使得第二后级电源模块1022不需要流经整个负载就能达到右侧的第二核1032，可以大大降低后级电源模块与负载之间的功率传输损耗。

在图8所示的供电系统80及图10所示的供电系统100中，终端负载为多核芯片，包括至少两个核，例如多核处理器芯片。

如图8及图9所示，第一后级电源模块1021可以提供第三直流电压给终端负载第一核1031，第二后级电源模块1022可以提供第四直流电压给终端负载第二核1032。第三直流电压和第四直流电压可以相同，也可以不同。例如，在数据中心所使用的处理器芯片通常是具有强大计算能力的多核处理器，在每个处理器芯片内部都包含多个计算核心，每个核心的物理组成相对独立，其供电也可以是相互独立的，可以根据不同核心组所处理的工作任务，为每个核心组提供最优的电压，即第三直流电压与第四直流电压可以不相等，从而可以使终端负载芯片的性能功耗比得到优化。

图11是根据图8及图10所示的供电系统示出的该供电系统的等效电路图。

从图8和图10可以明显看出，前级电源模块101与第一后级电源1021和第二后级电源1022之间的距离不对称，使得前级电源模块101和距其远的第二后级电源模块1022之间比距其近的第一后级电源之间存在更大的阻抗，即图11中的中间低压母线的阻抗Z_{BUS_2}。基于图11中所示的等效电路，可以推导出图8、图10所示的供电结构的总体阻抗为：

Z＝Z_PS1/N²+(Z_{BUS_1}/N²+Z_{PS2_1}+Z_{PDN_1})//(Z_{BUS_1}/N²+Z_{PS2_2}+Z_{PDN_2})

其中，运算符号“//”代表阻抗的并联，Z_PS1为前级电源模块101的等效输出阻抗、Z_{BUS_1}为前级电源模块101与第一后级电源模块1021的中间低压母线的阻抗、Z_{BUS_2}为前级电源模块101与第二后级电源模块1022的中间低压母线的阻抗，Z_{PS2_1}为第一后级电源模块1021的等效输出阻抗，Z_{PS2_2}为第二后级电源模块1022的等效输出阻抗，Z_{PDN_1}为第一后级电源模块1021与负载103之间的传输阻抗，Z_{PDN_2}为第二后级电源模块1022与负载103之间的传输阻抗。

其中，第一后级电源1021和第二后级电源1022可以为Buck(降压斩波器)电路，该供电结构的总体阻抗可以为：

Z＝Z_PS1*d²+(Z_{BUS_1}*d²+Z_{PS2_1}+ZPDN_1)//(Z_{BUS_2}*d²+Z_{PS2_2}+Z_{PDN_2})

其中，d为Buck电路的占空比，在负载动态跳变过程中，d≈1，因此，该供电结构的总体阻抗可以为：

Z≈Z_PS1+(Z_{BUS_1}+Z_{PS2_1}+Z_{PDN_1})//(Z_{BUS_2}+Z_{PS2_2}+Z_{PDN_2})

在采用本公开所示的供电结构的实现方式时，可以满足Z_{BUS_2}≤5*(Z_{PS2_2}+Z_{PDN_2})，使得第二后级电源1022的高工作频率和小体积的优点充分发挥，而且，可以降低稳态传输的损耗，从而提高供电系统的供电效率。

图12是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图12所示，与图1所示的供电系统10的不同之处在于，供电系统120包括多个前级电源模块、多个后级电源模块及负载。以两个前级电源模块1011、1012，四个后级电源模块1021、1022、1023、1024为例，四个后级电源模块1021、1022、1023、1024设置于两个前级电源模块1011、1012和负载连接形成的最小包络区域104内。负载设置于前级电源模块的前级输出引脚和前级接地引脚形成第一矩形包络区域的长边一侧。负载103包括负载输入引脚及负载接地引脚，负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，第一矩形包络区域与第二矩形包络区域的中心连线204与第一矩形包络区域的长边所在的直线203垂直。

图12所示的供电系统可以应用在限定了供电电源在终端负载周围的占地面积的场景中。如图12所示，若给定供电电源的放置区域1201，可以将图1所示的供电系统10的一个前级电源模块分解成两个前级电源模块，两个后级电源模块分解成四个后级电源模块，然后并联输出。这种设置方式，一方面，一路分成两路并联后，每一路的功率变成了原来传输功率的1/2，并联后的总阻抗也会减少，进而损耗降低，效率得到提升；另一方面，由于设置多个前级电源模块和多个后级电源模块，且多个前级电源模块中每个模块尺寸较小，因此在有限空间内，模块的摆放会更加自由。

图13是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图13所示，与图1所示的供电系统10的不同之处在于，供电系统130包括多个前级电源模块、多个后级电源模块及负载，负载包括芯片，芯片为多核芯片，以两个前级电源模块，四个后级电源模块，两核芯片为例。其中，前级电源模块包括第一前级电源模块1011及第二前级电源模块1012，后级电源模块包括第一后级电源模块1021、第二后级电源模块1022、第三后级电源模块1023及第四后级电源模块1024，芯片包括第一核1031和第二核1032，第一后级电源模块1021及第二后级电源模块1022设置于第一前级电源模块1011及负载连接形成的最小包络区域1041内，第三后级电源模块1023及第四后级电源模块1024设置于第二前级电源模块1012及负载连接形成的最小包络区域1042内，第一后级电源模块1021及第二后级电源模块1022靠近第一核1031，第三后级电源模块1023及第四后级电源模块1024靠近第二核1032。

图14是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图14所示，与图1所示的供电系统10不同之处在于，供电系统140包括多个前级电源模块101和多个后级电源模块102。供电系统140例如可以应用在负载需要的功率较高的应用场合。多个前级电源模块101分别设置在负载103左右两侧，多个后级电源模块102设置在负载103的四个侧面，后级电源模块102在主板上的投影与前级电源模块101和终端负载103组成的最小包络面在主板上的投影部分重叠。

图15是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

如图15所示，与图1所示的供电系统10不同之处在于，供电系统150中，前级电源模块101及负载103设置于主板的同一侧，后级电源模块102及负载103设置于主板1501的不同侧，后级电源模块102在主板1501的投影在负载103在主板1501的投影内。其中，图15中(a)为供电系统150的俯视示意图，图15中(b)为供电系统150的正视示意图，图15(b)是沿着图15(a)所示的A1-A2，A3-A4剖面线垂直方面的截面图。

图15所示的供电系统150中，可以缩短前级电源模块101和负载103、后级电源模块102与负载103的距离，缩短传输路径，提高传输效率。

图16是根据一示例性实施方式示出的另一种供电系统的结构示意图。

图17是根据图16的供电系统示出的该供电系统的截面示意图。

如图16及图17所示，与图1所示的供电系统10不同之处在于，供电系统160中，前级电源模块101、后级电源模块103及负载102设置于主板1501的同一侧，后级电源模块102在主板1501的投影在负载102在主板1501的投影内。

图16所示的供电系统160中，后级电源模块102设置于负载103与主板1501之间，可以缩短前级电源模块101和负载103、后级电源模块102与负载103的距离，缩短传输路径，提高传输效率。

其中，图15-图17中的各个电源模块引脚可以参考上述实施例的引脚分布，此处不再展开。

图18是根据一示例性实施方式示出的一种矩阵式LLC变换器的等效电路图。

在一些实施例中，前级电源模块可以为LLC变换器，前级电源模块也可以为任何含变压器模块的电路，比如反激变换器，全桥电路等。

如图18所示，前级电源模块例如为矩阵化的LLC变换器，其功率引脚VO和GND呈现交错排布，该排布方式可将变压器的副边整流器件矩阵化，可以均匀的将大的二次电流分配给不同的副边整流器件。从图18中可以看出，具有矩阵化的LLC变换器可以是4个单独的变压器原边串联，副边并联起来输出，每个变压器副边可以只带一个整流管，因此每个整流管上通过的电流可以是相同的，这样可以起到很好的均流效果。

采用矩阵化变压器后，所有电流相加的终止点可以都发生在直流侧，因此不会有交流损耗产生；矩阵化变压器可以有多个输出端口，每个副边整流器件都可以摆放在靠近输出端子的位置，因此副边的漏感和输出路径上的损耗都较低。考虑到矩阵化变压器有多种优势，通常可以将前级电源模块的功率引脚设置成多个分散的VO和GND，且并联后与后级电源模块连接。

图19是根据一示例性实施方式示出的一种矩阵式Buck的等效电路图。在一些实施例中，后级电源模块可以为Buck电路，也可以为全桥电路等，本公开对此不做限制。图19中Buck电路的Vin引脚和GND引脚与图18中的Vo引脚和GND引脚通过电路板的金属布线层连接。

需要注意的是，上述附图中所示的框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

以上具体地示出和描述了本公开本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (17)

1.一种供电系统，设置于主板上，其特征在于，包括：前级电源模块、后级电源模块及负载；其中，所述前级电源模块与所述后级电源模块电连接，所述后级电源模块与所述负载电连接；

所述前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域在所述主板上的投影与所述后级电源模块在所述主板上的投影至少部分重叠；

所述前级电源模块包括多组前级输出引脚及前级接地引脚，所述前级输出引脚和前级接地引脚交错排列形成第一矩形包络区域，所述负载设置于所述第一矩形包络区域的长边一侧；

所述负载包括负载输入引脚及负载接地引脚，所述负载输入引脚和负载接地引脚形成第二矩形包络区域，所述第一矩形包络区域与所述第二矩形包络区域的中心连线与所述第一矩形包络区域的长边所在的直线垂直。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后级电源模块在所述主板的投影在所述前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域在所述主板上的投影内。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前级输出引脚及前级接地引脚沿着所述第一矩形包络区域的长边所在的直线平行交错排列。

4.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，所述后级电源模块包括至少一组后级输入引脚、后级输出引脚及后级接地引脚，所述后级输入引脚、所述后级接地引脚及所述后级输出引脚沿着所述中心连线排列，且排列方向指向终端负载。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前级输出引脚通过多个导电柱连接到所述主板的第一布线层的第一区域；所述前级接地引脚通过多个导电柱连接到所述主板的第二布线层。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述后级输入引脚通过多个导电柱连接到所述第一布线层的第一区域；所述后级接地引脚通过多个导电柱连接到所述第二布线层；所述后级输出引脚通过多个导电柱连接到所述主板的第一布线层的第二区域；所述负载的输入引脚通过多个导电柱连接所述第一布线层的第二区域，所述负载的接地引脚通过多个导电柱连接所述第二布线层。

7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述导电柱的焊接面为波浪面。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块还包括电力电子器件；其中，所述前级电源模块的输出引脚与接地引脚围绕所述电力电子器件的交错排列。

9.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述后级输入引脚或所述后级接地引脚到所述前级电源模块的距离小于所述后级输出引脚到所述前级电源模块的距离。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块、所述后级电源模块及所述负载设置于所述主板的同一侧，所述后级电源模块在所述主板的投影在所述负载在所述主板的投影内。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块及所述负载设置于所述主板的同一侧，所述后级电源模块及所述负载设置于所述主板的不同侧，所述后级电源模块在所述主板的投影在所述负载在所述主板的投影内。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述后级电源模块包括第一后级电源模块及第二后级电源模块，所述负载包括芯片，所述芯片为多核芯片，所述芯片包括第一核及第二核，所述第一后级电源模块与所述第一核电连接，所述第二后级电源模块与所述第二核电连接。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第一后级电源模块设置于所述前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域内，所述第一后级电源模块靠近所述第一核，所述第二后级电源模块靠近所述第二核。

14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块包括第一前级电源模块及第二前级电源模块，所述第一后级电源模块设置于所述第一前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域内，所述第二后级电源模块设置于所述第二前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域内，所述第一后级电源模块靠近所述第一核，所述第二后级电源模块靠近所述第二核。

15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块包括多个前级电源模块，所述后级电源模块包括多个后级电源模块，所述多个后级电源模块设置于所述负载的周围，所述至少一个后级电源模块设置于所述多个前级电源模块及所述负载连接形成的最小包络区域内。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述前级输出引脚和/或所述前级接地引脚通过塑胶件粘结成一整体。

17.根据权利要求1-16任一项所述的系统，其特征在于，所述前级电源模块包括LLC变换器，所述后级电源模块包括BUCK电路。

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