CN115129135A - 一种服务器电源及服务器 - Google Patents

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CN115129135A CN202210899030.5A CN202210899030A CN115129135A CN 115129135 A CN115129135 A CN 115129135A CN 202210899030 A CN202210899030 A CN 202210899030A CN 115129135 A CN115129135 A CN 115129135A
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Abstract

本申请公开了一种服务器电源及服务器，涉及服务器领域，该服务器电源包括金手指及多个子模块，每个子模块包括：第一控制器，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；第一转换模块，用于响应第一驱动信号，将交流电源输出的交流电压转换成第一目标直流电压；第二控制器，用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；第二转换模块，用于响应第二驱动信号，将第一目标直流电压转换为第二目标直流电压。本申请能够实现服务器电源的高效输出，减少了需要并联的服务器电源的个数，解决了服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。

Description

一种服务器电源及服务器
技术领域
本申请涉及服务器领域，特别涉及一种服务器电源及服务器。
背景技术
互联网技术的快速发展，使得信息资源呈现爆炸式的增长，数据中心需要处理的数据任务越来越重；为满足越来越重的数据处理任务，服务器的性能在不断优化，伴随而来的是功耗也在不断提升，对服务器的PSU(Power Supply Unit，电源供应单元)设计带来严峻的挑战。
为了满足服务器较大的功率需求，现有的服务器供电方案是采用多个服务器电源并联供电，由多个服务器电源并联供电一方面占用了服务器过多的体积，另一方面，各电源之间相互独立，平均分配系统负载，轻载时每个电源的输出功率很低，导致了电源的效率降低，降低了电源的使用寿命，同时不利于服务器的节能设计。
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服务器电源及服务器，能够实现服务器电源的高效输出，减少了需要并联的服务器电源的个数，解决了服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种服务器电源，包括金手指及多个子模块，每个所述子模块的输入端与交流电源连接，每个所述子模块的输出端与所述金手指的第一端连接，所述金手指的第二端连接服务器的供电端，每个所述子模块包括：
第一控制器，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；
第一转换模块，用于响应所述第一驱动信号，将所述交流电源输出的交流电压转换成所述第一目标直流电压；
第二控制器，用于获取所述服务器的负载状态，基于所述负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；
第二转换模块，用于响应所述第二驱动信号，将所述第一目标直流电压转换为所述第二目标直流电压。
可选的，所述第一控制器，还用于获取所述交流电源的电流信号及电压信号，基于所述电压信号及所述电流信号生成校正信号；
所述第一转换模块，还用于响应所述校正信号，对所述交流电源输出的交流电压进行功率因数校正。
可选的，所述第一转换模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容、第一开关管及第一电感，其中：
所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接后的公共端与所述交流电源的第一输出端连接，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极连接后的公共端与所述交流电源的第二输出端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第三二极管的阴极、所述第一电容的第一端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第一开关管的第一端及所述第五二极管的阳极连接，所述第一开关管的驱动端与所述第一控制器连接，所述第五二极管的阴极与所述第二电容的第一端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述第四二极管的阳极、所述第一电容的第二端及所述第二电容的第二端连接后接地，所述第一开关管的第二端接地。
可选的，所述第二控制器，还用于获取所在子模块的实际输出电压；
所述根据第二目标直流电压输出第二驱动信号的过程包括：
根据所述实际输出电压及所述第二目标直流电压输出第二驱动信号。
可选的，所述获取所述服务器的负载状态的过程包括：
获取自身所在子模块对所述服务器的输出功率，并将所述输出功率发送给其他所述子模块的第二控制器；
基于各个所述子模块对所述服务器的总输出功率，确定所述服务器的负载状态。
可选的，所述获取自身所在子模块对所述服务器的输出功率的过程包括：
获取自身所在子模块的实际输出电流；
基于所述实际输出电流计算自身所在子模块对服务器的输出功率。
可选的，所述基于所述负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件的过程包括：
确定所述总输出功率的所处预设范围，每一所述预设范围对应1个或多个目标子模块；
判断自身所在子模块是否为所述总输出功率的所处预设范围对应的所述目标子模块；
若是，判定自身所在子模块满足工作条件。
可选的，满足所述工作条件的子模块中的所述第二控制器，还用于判断各个满足所述工作条件的所述子模块是否处于电流平衡状态，若否，基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号；
所述第二转换模块，用于响应所述第三驱动信号，将自身所在子模块的输出电流调整到所述目标电流。
可选的，所述第二控制器，还用于获取自身所在子模块的实际输出电流，并将所述实际输出电流发送给其他所述子模块的第二控制器；
所述判断各个满足所述工作条件的所述子模块是否处于电流平衡状态的过程包括：
判断是否存在任意两个满足所述工作条件的所述子模块的输出电流的偏差大于预设值；
若是，判定各个满足所述工作条件的所述子模块未处于电流平衡状态；
若否，判定各个满足所述工作条件的所述子模块处于所述电流平衡状态。
可选的，所述基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号的过程包括：
获取各个满足所述工作条件的所述子模块的实际输出电流的平均值，将所述平均值作为目标电流；
基于自身所在子模块的实际输出电流及所述目标电流生成第三驱动信号。
可选的，所述第二控制器，还用于判断多个所述子模块中是否存在异常子模块，若是，向所述服务器发送告警信号；
所述异常子模块为未在预设时间段内发送自身所在子模块的运行参数的第二控制器所在的子模块。
可选的，所述第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足所述工作条件，输出第四驱动信号；
所述第二转换模块，用于响应所述第四驱动信号，停止输出直流电压。
可选的，所述第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足所述工作条件，输出触发信号；
所述第一控制器，用于在接收到所述触发信号时，控制所述第一转换电路停止输出直流电压。
可选的，所述第二转换模块包括第二开关管、第三开关管、第三电容、第四电容、第二电感、第三电感、变压器、第六二极管及第七二极管，其中：
所述第二开关管的第一端与所述第一转换模块的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三电容的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第三电感的第一端及所述变压器的原边绕组的第一端连接，所述变压器的第一副边绕组的第一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极分别与所述第七二极管的阴极及所述第四电容的第一端连接，所述第一副边绕组的第二端分别与所述变压器的第二副边绕组的第一端及所述第四电容的第二端连接，所述第二副边绕组的第二端与所述第七二极管的阳极连接，所述第三电感的第二端分别与所述原边绕组的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第一转换模块的第二输出端连接，所述第四电容的第二端、所述第三开关管的第二端均接地，所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端均与所述第二控制器连接。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种服务器，包括服务器本体及如上文任意一项所述的服务器电源，所述服务器本体设有供电端，所述服务器电源与所述供电端连接。
本申请提供了一种服务器电源，包括金手指及多个子模块，每个子模块的输入端与交流电源连接，每个子模块的输出端与金手指的第一端连接，金手指的第二端连接服务器的供电端，每个子模块包括：第一控制器，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；第一转换模块，用于响应第一驱动信号，将交流电源输出的交流电压转换成第一目标直流电压；第二控制器，用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；第二转换模块，用于响应第二驱动信号，将第一目标直流电压转换为第二目标直流电压。
在实际应用中，采用本申请的方案，在一个服务器电源中设置多个实现电压转换的子模块，并基于服务器的负载状态在服务器电源内部进行调控，选择对应数量的子模块工作，从而实现服务器电源的高效输出，在不降低电源的使用寿命的同时，还有利于服务器的节能设计。由于在一个服务器电源中设置了多个子模块，使单个服务器电源的输出功率提升，减少了需要并联的服务器电源的个数，从而解决服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。
本申请还提供了一种服务器，具有和上述服务器电源相同的有益效果。
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服务器电源的结构示意图；
图2为本申请所提供的一种第一转换模块的结构示意图；
图3为本申请所提供的一种第二转换模块的结构示意图；
图4为本申请所提供的另一种服务器电源的结构示意图；
图5为本申请所提供的一种服务器电源的控制流程图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种服务器电源及服务器，能够实现服务器电源的高效输出，减少了需要并联的服务器电源的个数，解决了服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。
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服务器电源的结构示意图，该服务器电源包括金手指2及多个子模块1，每个子模块1的输入端与交流电源连接，每个子模块1的输出端与金手指2的第一端连接，金手指2的第二端连接服务器的供电端，每个子模块1包括：
第一控制器11，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；
第一转换模块12，用于响应第一驱动信号，将交流电源输出的交流电压转换成第一目标直流电压；
第二控制器13，用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块1是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；
第二转换模块14，用于响应第二驱动信号，将第一目标直流电压转换为第二目标直流电压。
具体的，本申请中的服务器电源包括多个子模块1，子模块1可沿用现有的C13电源线作为输入端子连接交流电源，这里的交流电源具体可以为市电交流电源。各个子模块1的输出端均与金手指2连接，金手指2用于连接服务器的供电端，以便服务器电源为服务器供电。可以理解的是，服务器电源中的多个子模块1并联输出，使服务器电源的输出功率提高的同时，每个子模块1仍可沿用现有的电源线。
具体的，每个子模块1均包括第一控制器11、第一转换模块12、第二控制器13和第二转换模块14，第一转换模块12的输入端即为子模块1的输入端，第二转换模块14的输出端即为子模块1的输出端。其中，第一转换模块12受控于第一控制器11，实现AC-DC的交直流电压转换，第二转换模块14受控于第二控制器13，实现DC-DC的直流电压转换。服务器电源中的子模块1的个数可根据实际需要设置，本申请在此不作具体的限定。
作为一种可选的实施例，第一转换模块12可选用PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路，其电路结构参照图2所示，具体包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C1、第二电容C2、第一开关管Q1及第一电感L1，其中：第一二极管D1的阳极与第二二极管D2的阴极连接后的公共端与交流电源的第一输出端连接，第三二极管D3的阳极与第四二极管D4的阴极连接后的公共端与交流电源的第二输出端连接，第一二极管D1的阴极分别与第三二极管D3的阴极、第一电容C1的第一端及第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端分别与第一开关管Q1的第一端及第五二极管D5的阳极连接，第一开关管Q1的驱动端与第一控制器11连接，第五二极管D5的阴极与第二电容C2的第一端连接，第二二极管D2的阳极分别与第四二极管D4的阳极、第一电容C1的第二端及第二电容C2的第二端连接后接地，第一开关管Q1的第二端接地。当然，除了可以选择上述电路结构，还可以选择其他AC-DC转换电路的结构，或者AC-DC转换芯片来实现上述交直流电压转换功能。
具体的，第一控制器11可以根据第一目标直流电压输出第一驱动信号，第一驱动信号用于控制第一转换电路中的第一开关管Q1的导通时间和断开时间，以便第一转换模块12将交流电源输出的交流电压转换为第一目标直流电压。可以理解的是，当第一目标直流电压需要调整时，相应调整第一控制器11输出的第一驱动信号的占空比，即可实现对第一转换电路的输出电压的调整。举例说明，第一转换电路可将市电交流电源输出的220V的交流电转换为400V的直流电。
作为一种可选的实施例，第一控制器11，还用于获取交流电源的电流信号及电压信号，基于电压信号及电流信号生成校正信号；
第一转换模块12，还用于响应校正信号，对交流电源输出的交流电压进行功率因数校正。
具体的，通过第一控制器11和第一转换模块12还可以同时对输入的交流电压进行功率因数校正，以提高系统的功率因数。
作为一种可选的实施例，第二转换模块14可以选用LLC电路，参照图3所示，具体包括第二开关管Q2、第三开关管Q3、第三电容C3、第四电容、第二电感L2、第三电感L3、变压器T、第六二极管D6及第七二极管D7，其中：第二开关管Q2的第一端与第一转换模块12的第一输出端连接，第二开关管Q2的第二端分别与第三电容C3的第一端及第二开关管Q2的第一端连接，第三电容C3的第二端与第二电感L2的第一端连接，第二电感L2的第二端分别与第三电感L3的第一端及变压器T的原边绕组的第一端连接，变压器T的第一副边绕组的第一端与第六二极管D6的阳极连接，第六二极管D6的阴极分别与第七二极管D7的阴极及第四电容的第一端连接，第一副边绕组的第二端分别与变压器T的第二副边绕组的第一端及第四电容的第二端连接，第二副边绕组的第二端与第七二极管D7的阳极连接，第三电感L3的第二端分别与原边绕组的第二端、第三开关管Q3的第二端及第一转换模块12的第二输出端连接，第四电容的第二端、第三开关管Q3的第二端均接地，第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端均与第二控制器13连接。当然，除了可以选择上述电路结构，还可以选择其他DC-DC转换电路的结构，或者DC-DC转换芯片来实现上述直流电压转换功能。
作为一种可选的实施例，第二控制器13，还用于获取所在子模块1的实际输出电压；
根据第二目标直流电压输出第二驱动信号的过程包括：
根据实际输出电压及第二目标直流电压输出第二驱动信号。
具体的，第二控制器13可以根据第二目标直流电压和其所在子模块1的实际输出电压来输出第二驱动信号，第二驱动信号用于控制第二转换模块14中第二开关管Q2和第三开关管Q3的导通时间和断开时间，以便第二转换模块14将第一转换模块12输出的直流电压转换为第二目标直流电压。可以理解的是，当第二目标直流电压需要调整时，相应调整第二控制器13输出的第二驱动信号的占空比，即可实现对第二转换模块14的输出电压的调整。举例说明，第二转换模块14可将第一转换模块12输出的400V直流电转换为服务器所需的12V的直流电。
进一步的，考虑到服务器电源中包括多个子模块1，为了提高服务器电源的效率，可根据服务器的当前负载状态调整工作的子模块1的个数，比如当服务器处于轻载时，可通过一个子模块1为服务器供电，当服务器处于重载时，可通过多个子模块1为服务器供电。
具体的，每个子模块1的第二控制器13用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块1是否满足工作条件，若是，再根据第二目标直流电压输出第二驱动信号，若否，则控制其对应的第二转换模块14不工作。
可见，本实施例中，在一个服务器电源中设置多个实现电压转换的子模块1，并基于服务器的负载状态在服务器电源内部进行调控，选择对应数量的子模块1工作，从而实现服务器电源的高效输出，在不降低电源的使用寿命的同时，还有利于服务器的节能设计。由于在一个服务器电源中设置了多个子模块1，使单个服务器电源的输出功率提升，减少了需要并联的服务器电源的个数，从而解决服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。
在上述实施例的基础上：
作为一种可选的实施例，获取服务器的负载状态的过程包括：
获取自身所在子模块1对服务器的输出功率，并将输出功率发送给其他子模块1的第二控制器13；
基于各个子模块1对服务器的总输出功率，确定服务器的负载状态。
作为一种可选的实施例，获取自身所在子模块1对服务器的输出功率的过程包括：
获取自身所在子模块1的实际输出电流；
基于实际输出电流计算自身所在子模块1对服务器的输出功率。
具体的，每个子模块1还包括通信模块，各个子模块1通过通信模块实现相互通信。每个子模块1的第二控制器13在获取到自身所在子模块1的输出功率后，可将自身的输出功率发送给其他子模块1的第二控制器13，每个第二控制器13根据获取到的各个子模块1的输出功率，计算该服务器电源的总输出功率，从而确定服务器的负载状态。
参照图4所示，以服务器电源包括两个子模块1为例进行说明，该服务器电源包括子模块1a和子模块1b，子模块1a包括第一控制器a1、PFC a、第二控制器a2、LLC a，子模块1b包括第一控制器b1、PFC b、第二控制器b2、LLC b。
其中，第二控制器a2获取子模块1a的输出电流I1，基于输出电流Ia计算子模块1a的输出功率Pa，并将输出功率Pa发送给子模块1b的第二控制器b2。相应的，子模块1b的第二控制器b2获取子模块1b的输出电流Ib，基于输出电流Ib计算子模块1b的输出功率Pb，并将输出功率Pb发送给子模块1a的第二控制器a2，第二控制器a2根据自身计算得到的输出功率Pa及接收到的输出功率Pb计算总输出功率P＝Pa+Pb，第二控制器b2根据自身计算得到的输出功率Pb及接收到的输出功率Pa计算总输出功率P＝Pa+Pb。
作为一种可选的实施例，基于负载状态判断自身所在子模块1是否满足工作条件的过程包括：
确定总输出功率的所处预设范围，每一预设范围对应1个或多个目标子模块1；
判断自身所在子模块1是否为总输出功率的所处预设范围对应的目标子模块1；
若是，判定自身所在子模块1满足工作条件。
可以理解的是，可预先设置多个输出功率范围，每个预设范围对应一个服务器的负载状态，不同的负载状态所需的子模块1的个数也不同，因此，每个预设范围可以对应一个或多个目标子模块1，因此，当获取到总输出功率后，先确定总输出功率所处的预设范围，然后判断自身是否为该预设范围对应的目标子模块1，若是，则判定自身所在子模块1满足工作条件，输出第二驱动信号，若否，则判定自身所在子模块1不满足工作条件，则控制自身所在子模块1不输出。
仍以图4所示的两个子模块1为例进行说明，假设每个子模块1的额定输出功率为1800W，设定当总输出功率高于单个子模块1的额定输出功率的70％时，由两个子模块1向服务器输出功率，否则，由单个子模块1单独向服务器输出功率。在此基础上，可设置两个功率范围，即第一预设范围(0,1260]和第二预设范围(1260,+∞)，第一预设范围对应的目标子模块1包括子模块1a，第二预设范围对应的目标子模块1包括子模块1a和子模块1b。若总输出功率P处于第二预设范围(1260,+∞)，则子模块1a和子模块1b均判定自身所在子模块1为当前的总输出功率的所处预设范围对应的目标子模块1，若总输出功率P处于第一预设范围(0,1260]，则子模块1a判定自身所在子模块1为当前的总输出功率的所处预设范围对应的目标子模块1，子模块1b判定自身所在子模块1不是当前的总输出功率的所处预设范围对应的目标子模块1，即判定自身所在子模块1不满足工作条件。
作为一种可选的实施例，第二控制器13，还用于当判定自身所在子模块1不满足工作条件，输出第四驱动信号；
第二转换模块14，用于响应第四驱动信号，停止输出直流电压。
作为一种可选的实施例，第二控制器13，还用于当判定自身所在子模块1不满足工作条件，输出触发信号；
第一控制器11，用于在接收到触发信号时，控制第一转换电路停止输出直流电压。
具体的，第二控制器13还用于当判定自身所在子模块1不满足工作条件时，生成第四驱动信号，以控制第二转换模块14停止输出直流电电压，每个子模块1中的第二控制器13还可以通过I2C与第一控制器11连接，第二控制器13判定自身所在子模块1不满足工作条件时，还可以向第一控制器11发送触发信号，以便第一控制器11接收到该触发信号后，控制第一转换电路停止工作。
作为一种可选的实施例，满足工作条件的子模块1中的第二控制器13，还用于判断各个满足工作条件的子模块1是否处于电流平衡状态，若否，基于自身所在子模块1的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号；
第二转换模块14，用于响应第三驱动信号，将自身所在子模块1的输出电流调整到目标电流。
作为一种可选的实施例，第二控制器13，还用于获取自身所在子模块1的实际输出电流，并将实际输出电流发送给其他子模块1的第二控制器13；
判断各个满足工作条件的子模块1是否处于电流平衡状态的过程包括：
判断是否存在任意两个满足工作条件的子模块1的输出电流的偏差大于预设值；
若是，判定各个满足工作条件的子模块1未处于电流平衡状态；
若否，判定各个满足工作条件的子模块1处于电流平衡状态。
作为一种可选的实施例，基于自身所在子模块1的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号的过程包括：
获取各个满足工作条件的子模块1的实际输出电流的平均值，将平均值作为目标电流；
基于自身所在子模块1的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号。
具体的，第二控制器13用于获取自身所在子模块1的输出电流，并将自身所在子模块1的输出电流发送给其他子模块1的第二控制器13，考虑到服务器电源中可能有多个子模块1同时满足工作条件，处于工作状态，本实施例还对各个处于工作状态的子模块1是否电流平衡进行了进一步判断。具体的，各个子模块1的第二控制器13之间相互通信，传输各自所在子模块1的输出电流，第二控制器13根据自身的输出电流和接收到的输出电流判断各个满足工作条件的子模块1的输出电流是否平衡，若不平衡，满足工作条件的子模块1中的第二控制器13根据自身所在子模块1的输出电流与目标电流生成第三驱动信号，来调整第二转换模块14中的开关管的导通时间和断开时间，从而使其所在子模块1的输出电流趋近于目标电流。其中，目标电流可以根据满足工作条件的各个子模块1的输出电流求平均值得到。
仍以图4所示的两个子模块1为例进行说明，假设子模块1a和子模块1b均满足工作条件，均处于工作状态，子模块1a中的第二控制器a2获取子模块1a的输出电流I1，并将该输出电流I1发送给子模块1b中的第二控制器b2，同理，子模块1b中的第二控制器b2获取子模块1b的输出电流I2，并将该输出电流I2发送给子模块1a中的第二控制器a2。子模块1a中的第二控制器a2和子模块1b中的第二控制器b2均判断输出电流I2和I1是否平衡，具体可判断|I2-I1|是否大于预设阈值，若是，说明不平衡，若否，说明平衡。当判断不平衡时，子模块1a中的第二控制器a2将I2和I1的平均值作为目标电流，与其获取到子模块1a的输出电流共同确定第三驱动信号，并将第三驱动信号发送给LLC a，以调整子模块1a的输出电流，子模块1b中的第二控制器b2将I2和I1的平均值作为目标电流，与其获取到的子模块1b的输出电流共同确定第三驱动信号，并将第三驱动信号发送给LLC b，以调整子模块1b的输出电流。
作为一种可选的实施例，第二控制器13，还用于判断多个子模块1中是否存在异常子模块1，若是，向服务器发送告警信号；
异常子模块1为未在预设时间段内发送自身所在子模块1的运行参数的第二控制器13所在的子模块1。
具体的，参照上文，本申请中的各个子模块1的第二控制器13可以相互通信，传输各自所在子模块1的运行参数，如输出电流和/或输出功率等。每个子模块1中的第二控制器13可以判断其他任一子模块1中的第二控制器13是否在预设时间段内正常发送了运行参数，如果存在任一第二控制器13未在预设时间段内发送运行参数，即自身未在预设时间段内接收到该第二控制器13发送的运行参数，则可判断该第二控制器13所在的子模块1故障，此时，正常工作的第二控制器13向服务器发送告警信号，以通知服务器降频，保证服务器不宕机。同时，如果故障子模块1为当前满足工作条件的子模块1，则切换到任一正常的子模块1代替该故障子模块1的工作。
仍以图4所示的两个子模块1为例进行说明，具体流程参照图5所示，子模块1a和子模块1b中的第二控制器13均执行输出电流采集操作，并基于采集到的输出电流计算各自的输出功率，根据各自是否接收到对方发送的输出功率，判断是否存在故障子模块1，若子模块1a有故障，则由子模块1b对服务器输出功率，若子模块1b有故障，则由子模块1a对服务器输出功率，若不存在故障子模块1，则判断两个子模块1的总输出功率是否大于单个子模块1的额定输出功率的n％，n根据实际工程需要设置，如可设置为70、50等，若否，默认子模块1a输出功率，若是，由子模块1a和子模块1b共同输出功率。
综上，服务器电源设计采用内部多个子模块1并联模式，多个子模块1独立控制，独立输入，并联输出，发生故障时可以切换故障子模块1，保证电源系统功能不至于完全丧失。该设计可以解决现有的PSU功率设计瓶颈，实现PSU设计的新突破。每个子模块1采用两级结构设计，前级PFC电路实现AC-DC转换，后级LLC电路实现DC-DC转换，每一级都通过对应的控制器来实现数字控制。服务器电源内部多个子模块1通过I2C总线互相通信，一方面实现子模块1电流均流，另一方面实现智能化的功率分配，针对系统负载合理的规划子模块功率输出。
另一方面，本申请还提供了一种服务器，包括服务器本体及如上文任意一个实施例所描述的服务器电源，服务器本体设有供电端，服务器电源与供电端连接。
其中，服务器电源包括金手指及多个子模块，每个子模块的输入端与交流电源连接，每个子模块的输出端与金手指的第一端连接，金手指的第二端连接服务器的供电端，每个子模块包括：
第一控制器，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；
第一转换模块，用于响应第一驱动信号，将交流电源输出的交流电压转换成第一目标直流电压；
第二控制器，用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；
第二转换模块，用于响应第二驱动信号，将第一目标直流电压转换为第二目标直流电压。
具体的，子模块可沿用现有的C13电源线作为输入端子连接交流电源，这里的交流电源具体可以为市电交流电源。各个子模块的输出端均与金手指连接，金手指用于连接服务器的供电端，以便服务器电源为服务器供电。可以理解的是，服务器电源中的多个子模块并联输出，使服务器电源的输出功率提高的同时，每个子模块仍可沿用现有的电源线。
具体的，每个子模块均包括第一控制器、第二控制器、第一转换模块和第二转换模块，第一转换模块的输入端即为子模块的输入端，第二转换模块的输出端即为子模块的输出端。其中，第一转换模块受控于第一控制器，实现AC-DC的交直流电压转换，第二转换模块受控于第二控制器，实现DC-DC的直流电压转换。服务器电源中子模块的个数可根据实际需要设置，本申请在此不作具体地限定。
作为一种可选的实施例，第一转换模块可选用PFC转换电路，具体包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容、第一开关管及第一电感，其中：第一二极管的阳极与第二二极管的阴极连接后的公共端与交流电源的第一输出端连接，第三二极管的阳极与第四二极管的阴极连接后的公共端与交流电源的第二输出端连接，第一二极管的阴极分别与第三二极管的阴极、第一电容的第一端及第一电感的第一端连接，第一电感的第二端分别与第一开关管的第一端及第五二极管的阳极连接，第一开关管的驱动端与第一控制器连接，第五二极管的阴极与第二电容的第一端连接，第二二极管的阳极分别与第四二极管的阳极、第一电容的第二端及第二电容的第二端连接，第一开关管的第二端接地。当然，除了可以选择上述电路结构，还可以选择其他AC-DC转换电路的结构，或者AC-DC转换芯片来实现上述交直流电压转换功能。
具体的，第一控制器可以根据第一目标直流电压输出第一驱动信号，第一驱动信号用于控制第一转换电路中第一开关管的导通时间和断开时间，以便第一转换模块将交流电源输出的交流电压转换为第一目标直流电压。可以理解的是，当第一目标直流电压需要调整时，相应调整第一控制器输出的第一驱动信号的占空比，即可实现对第一转换电路的输出电压的调整。举例说明，第一转换电路可将市电交流电源输出的220V的交流电转换为400V的直流电。
作为一种可选的实施例，第一控制器，还用于获取交流电源的电流信号及电压信号，基于电压信号及电流信号生成校正信号；
第一转换模块，还用于响应校正信号，对交流电源输出的交流电压进行功率因数校正。
具体的，通过第一控制器和第一转换模块还可以同时对输入的交流电压进行功率因数校正，以提高系统的功率因数。
作为一种可选的实施例，第二转换模块可以选用LLC电路，具体包括第二开关管、第三开关管、第三电容、第四电容、第二电感、第三电感、变压器、第六二极管及第七二极管，其中：第二开关管的第一端与第一转换模块的第一输出端连接，第二开关管的第二端分别与第三电容的第一端及第二开关管的第一端连接，第三电容的第二端与第二电感的第一端连接，第二电感的第二端分别与第三电感的第一端及变压器的原边绕组的第一端连接，变压器的第一副边绕组的第一端与第六二极管的阳极连接，第六二极管的阴极分别与第七二极管的阴极及第四电容的第一端连接，第一副边绕组的第二端分别与变压器的第二副边绕组的第一端及第四电容的第二端连接，第二副边绕组的第二端与第七二极管的阳极连接，第三电感的第二端分别与原边绕组的第二端、第三开关管的第二端及第一转换模块的第二输出端连接，第四电容的第二端、第三开关管的第二端均接地，第二开关管的控制端和第三开关管的控制端均与第二控制器连接。当然，除了可以选择上述电路结构，还可以选择其他DC-DC转换电路的结构，或者DC-DC转换芯片来实现上述直流电压转换功能。
作为一种可选的实施例，第二控制器，还用于获取所在子模块的实际输出电压；
根据第二目标直流电压输出第二驱动信号的过程包括：
根据实际输出电压及第二目标直流电压输出第二驱动信号。
具体的，第二控制器可以根据第二目标直流电压和其所在子模块的实际输出电压来输出第二驱动信号，第二驱动信号用于控制第二转换模块中第二开关管和第三开关管的导通时间和断开时间，以便第二转换模块将第一转换模块输出的直流电压转换为第二目标直流电压。可以理解的是，当第二目标直流电压需要调整时，相应调整第二控制器输出的第二驱动信号的占空比，即可实现对第二转换模块的输出电压的调整。举例说明，第二转换模块可将第一转换模块输出的400V直流电转换为服务器所需的12V的直流电。
进一步的，考虑到服务器电源中包括多个子模块，为了提高服务器电源的效率，可根据服务器的当前负载状态调整工作的子模块的个数，比如当服务器处于轻载时，可通过一个子模块为服务器供电，当服务器处于重载时，可通过多个子模块为服务器供电。
具体的，每个子模块的第二控制器用于获取服务器的负载状态，基于负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，再根据第二目标直流电压输出第二驱动信号，若否，则控制其对应的第二转换模块不工作。
作为一种可选的实施例，获取服务器的负载状态的过程包括：
获取自身所在子模块对服务器的输出功率，并将输出功率发送给其他子模块的第二控制器；
基于各个子模块对服务器的总输出功率，确定服务器的负载状态。
作为一种可选的实施例，获取自身所在子模块对服务器的输出功率的过程包括：
获取自身所在子模块的实际输出电流；
基于实际输出电流计算自身所在子模块对服务器的输出功率。
具体的，每个子模块还包括通信模块，各个子模块通过通信模块实现相互通信。每个子模块的第二控制器在获取到自身所在子模块的输出功率后，可将自身的输出功率发送给其他子模块的第二控制器，每个第二控制器根据获取到的各个子模块的输出功率，计算该服务器电源的总输出功率，从而确定服务器的负载状态。
作为一种可选的实施例，基于负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件的过程包括：
确定总输出功率的所处预设范围，每一预设范围对应1个或多个目标子模块；
判断自身所在子模块是否为总输出功率的所处预设范围对应的目标子模块；
若是，判定自身所在子模块满足工作条件。
可以理解的是，可预先设置多个输出功率范围，每个预设范围对应一个服务器的负载状态，不同的负载状态所需的子模块的个数也不同，因此，每个预设范围可以对应一个或多个目标子模块，因此，当获取到总输出功率后，先确定总输出功率所处的预设范围，然后判断自身是否为该预设范围对应的目标子模块，若是，则判定自身所在子模块满足工作条件，输出第二驱动信号，若否，则判定自身所在子模块不满足工作条件，则控制自身所在子模块不输出。
作为一种可选的实施例，第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足工作条件，输出第四驱动信号；
第二转换模块，用于响应第四驱动信号，停止输出直流电压。
作为一种可选的实施例，第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足工作条件，输出触发信号；
第一控制器，用于在接收到触发信号时，控制第一转换电路停止输出直流电压。
具体的，第二控制器还用于当判定自身所在子模块不满足工作条件时，生成第四驱动信号，以控制第二转换模块停止输出直流电流，每个子模块中的第二控制器还可以通过I2C与第一控制器连接，第二控制器判定自身所在子模块不满足工作条件时，还可以向第一控制器发送触发信号，以便第一控制器接收到该触发信号后，控制第一转换电路停止工作。
作为一种可选的实施例，满足工作条件的子模块中的第二控制器，还用于判断各个满足工作条件的子模块是否处于电流平衡状态，若否，基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号；
第二转换模块，用于响应第三驱动信号，将自身所在子模块的输出电流调整到目标电流。
作为一种可选的实施例，第二控制器，还用于获取自身所在子模块的实际输出电流，并将实际输出电流发送给其他子模块的第二控制器；
判断各个满足工作条件的子模块是否处于电流平衡状态的过程包括：
判断是否存在任意两个满足工作条件的子模块的输出电流的偏差大于预设值；
若是，判定各个满足工作条件的子模块未处于电流平衡状态；
若否，判定各个满足工作条件的子模块处于电流平衡状态。作为一种可选的实施例，基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号的过程包括：
获取各个满足工作条件的子模块的实际输出电流的平均值，将平均值作为目标电流；
基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号。
具体的，第二控制器用于获取自身所在子模块的输出电流，并将自身所在子模块的输出电流发送给其他子模块的第二控制器，考虑到服务器电源中可能有多个子模块同时满足工作条件，处于工作状态，本实施例还对各个处于工作状态的子模块是否电流平衡进行了进一步判断。具体的，各个子模块的第二控制器之间相互通信，传输各自所在子模块的输出电流，第二控制器根据自身的输出电流和接收到的输出电流判断各个满足工作条件的子模块的输出电流是否平衡，若不平衡，满足工作条件的子模块中的第二控制器根据自身所在子模块的输出电流与目标电流生成第三驱动信号，来调整第二转换模块中的开关管的导通时间和断开时间，从而使其所在子模块的输出电流趋近于目标电流。其中，目标电流可以根据满足工作条件的各个子模块的输出电流求平均值得到。
作为一种可选的实施例，第二控制器，还用于判断多个子模块中是否存在异常子模块，若是，向服务器发送告警信号；
异常子模块为未在预设时间段内发送自身所在子模块的运行参数的第二控制器所在的子模块。
具体的，参照上文，本申请中的各个子模块的第二控制器可以相互通信，传输各自所在子模块的运行参数，如输出电流和/或输出功率等。每个子模块中的第二控制器可以判断其他任一子模块中的第二控制器是否在预设时间段内正常发送了运行参数，如果存在任一第二控制器未在预设时间段内发送运行参数，即自身未在预设时间段内接收到该第二控制器发送的运行参数，则可判断该第二控制器所在的子模块故障，此时，正常工作的第二控制器向服务器发送告警信号，以通知服务器降频，保证服务器不宕机。同时，如果故障子模块为当前满足工作条件的子模块，则切换到任一正常的子模块代替该故障子模块的工作。
可见，本实施例中，在一个服务器电源中设置多个实现电压转换的子模块，并基于服务器的负载状态在服务器电源内部进行调控，选择对应数量的子模块工作，从而实现服务器电源的高效输出，在不降低电源的使用寿命的同时，还有利于服务器的节能设计。由于在一个服务器电源中设置了多个子模块，使单个服务器电源的输出功率提升，减少了需要并联的服务器电源的个数，从而解决服务器体积与服务器电源功率设计的矛盾。
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 (15)

1.一种服务器电源，其特征在于，包括金手指及多个子模块，每个所述子模块的输入端与交流电源连接，每个所述子模块的输出端与所述金手指的第一端连接，所述金手指的第二端连接服务器的供电端，每个所述子模块包括：
第一控制器，用于根据第一目标直流电压输出第一驱动信号；
第一转换模块，用于响应所述第一驱动信号，将所述交流电源输出的交流电压转换成所述第一目标直流电压；
第二控制器，用于获取所述服务器的负载状态，基于所述负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件，若是，根据第二目标直流电压输出第二驱动信号；
第二转换模块，用于响应所述第二驱动信号，将所述第一目标直流电压转换为所述第二目标直流电压。
2.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，所述第一控制器，还用于获取所述交流电源的电流信号及电压信号，基于所述电压信号及所述电流信号生成校正信号；
所述第一转换模块，还用于响应所述校正信号，对所述交流电源输出的交流电压进行功率因数校正。
3.根据权利要求2所述的服务器电源，其特征在于，所述第一转换模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容、第一开关管及第一电感，其中：
所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接后的公共端与所述交流电源的第一输出端连接，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极连接后的公共端与所述交流电源的第二输出端连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第三二极管的阴极、所述第一电容的第一端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第一开关管的第一端及所述第五二极管的阳极连接，所述第一开关管的驱动端与所述第一控制器连接，所述第五二极管的阴极与所述第二电容的第一端连接，所述第二二极管的阳极分别与所述第四二极管的阳极、所述第一电容的第二端及所述第二电容的第二端连接后接地，所述第一开关管的第二端接地。
4.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，所述第二控制器，还用于获取所在子模块的实际输出电压；
所述根据第二目标直流电压输出第二驱动信号的过程包括：
根据所述实际输出电压及所述第二目标直流电压输出第二驱动信号。
5.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，所述获取所述服务器的负载状态的过程包括：
获取自身所在子模块对所述服务器的输出功率，并将所述输出功率发送给其他所述子模块的第二控制器；
基于各个所述子模块对所述服务器的总输出功率，确定所述服务器的负载状态。
6.根据权利要求5所述的服务器电源，其特征在于，所述获取自身所在子模块对所述服务器的输出功率的过程包括：
获取自身所在子模块的实际输出电流；
基于所述实际输出电流计算自身所在子模块对服务器的输出功率。
7.根据权利要求5所述的服务器电源，其特征在于，所述基于所述负载状态判断自身所在子模块是否满足工作条件的过程包括：
确定所述总输出功率的所处预设范围，每一所述预设范围对应1个或多个目标子模块；
判断自身所在子模块是否为所述总输出功率的所处预设范围对应的所述目标子模块；
若是，判定自身所在子模块满足工作条件。
8.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，满足所述工作条件的子模块中的所述第二控制器，还用于判断各个满足所述工作条件的所述子模块是否处于电流平衡状态，若否，基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号；
所述第二转换模块，用于响应所述第三驱动信号，将自身所在子模块的输出电流调整到所述目标电流。
9.根据权利要求8所述的服务器电源，其特征在于，所述第二控制器，还用于获取自身所在子模块的实际输出电流，并将所述实际输出电流发送给其他所述子模块的第二控制器；
所述判断各个满足所述工作条件的所述子模块是否处于电流平衡状态的过程包括：
判断是否存在任意两个满足所述工作条件的所述子模块的输出电流的偏差大于预设值；
若是，判定各个满足所述工作条件的所述子模块未处于电流平衡状态；
若否，判定各个满足所述工作条件的所述子模块处于所述电流平衡状态。
10.根据权利要求9所述的服务器电源，其特征在于，所述基于自身所在子模块的实际输出电流及目标电流生成第三驱动信号的过程包括：
获取各个满足所述工作条件的所述子模块的实际输出电流的平均值，将所述平均值作为目标电流；
基于自身所在子模块的实际输出电流及所述目标电流生成第三驱动信号。
11.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，所述第二控制器，还用于判断多个所述子模块中是否存在异常子模块，若是，向所述服务器发送告警信号；
所述异常子模块为未在预设时间段内发送自身所在子模块的运行参数的第二控制器所在的子模块。
12.根据权利要求1所述的服务器电源，其特征在于，所述第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足所述工作条件，输出第四驱动信号；
所述第二转换模块，用于响应所述第四驱动信号，停止输出直流电压。
13.根据权利要求12所述的服务器电源，其特征在于，所述第二控制器，还用于当判定自身所在子模块不满足所述工作条件，输出触发信号；
所述第一控制器，用于在接收到所述触发信号时，控制所述第一转换电路停止输出直流电压。
14.根据权利要求1-13任意一项所述的服务器电源，其特征在于，所述第二转换模块包括第二开关管、第三开关管、第三电容、第四电容、第二电感、第三电感、变压器、第六二极管及第七二极管，其中：
所述第二开关管的第一端与所述第一转换模块的第一输出端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三电容的第一端及所述第二开关管的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第二电感的第二端分别与所述第三电感的第一端及所述变压器的原边绕组的第一端连接，所述变压器的第一副边绕组的第一端与所述第六二极管的阳极连接，所述第六二极管的阴极分别与所述第七二极管的阴极及所述第四电容的第一端连接，所述第一副边绕组的第二端分别与所述变压器的第二副边绕组的第一端及所述第四电容的第二端连接，所述第二副边绕组的第二端与所述第七二极管的阳极连接，所述第三电感的第二端分别与所述原边绕组的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第一转换模块的第二输出端连接，所述第四电容的第二端、所述第三开关管的第二端均接地，所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端均与所述第二控制器连接。
15.一种服务器，其特征在于，包括服务器本体及如权利要求1-14任意一项所述的服务器电源，所述服务器本体设有供电端，所述服务器电源与所述供电端连接。
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