CN115599193B - 一种主板防护系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种主板防护系统和方法，在过流保护部件与电压逆变器之间设置精密电阻、精密电阻连接有电流监控芯片。电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，在检测到精密电阻的压差大于设定阈值时，向复杂可编程逻辑器件传输预警信号。复杂可编程逻辑器件与处理器连接，在接收到预警信号的情况下，向处理器发送中断信号。处理器接收到中断信号时，关闭过流保护部件的输出。通过在过流保护部件与电压逆变器之间设置精密电阻和电流监控芯片，可以实现对每个电压逆变器所在支路的过流保护，提升了网络系统的安全程度。利用复杂可编程逻辑器件发送的中断信号，可以让处理器所有资源去处理防烧包保护机制，实现了最快速度的断电。

Description

一种主板防护系统和方法

技术领域

本申请涉及主板设计技术领域，特别是涉及一种主板防护系统和方法。

背景技术

客户现网经常会遇到烧板问题，虽然目前已经针对PCB（Printed CircuitBoards，印刷电路板）的生产加工工艺不断做出改善，在设计层面也不断尝试不同的防止烧板的策略，但仍然无法避免烧板问题的发生。客户机房一旦发生烧板现象，对客户带来的风险是无法估量的，轻则导致单服务器烧毁、掉电，影响客户业务运行。重则导致整个数据中心着火，对客户带来严重的损害。

通常造成烧板所需的能量是巨大的，需要将烧损位置的温度加热到足以导致PCB材质起火、冒烟的温度，这种条件也只会在电源网络上具备。因此，烧板问题一直是板级电源工程师重点研究的方向。

在目前的服务器设计中，电源工程师通常在电源网络上放置E-Fuse（一次性可编程存储器）芯片，用以实现在后端发生过流或短路现象时，达到快速断电的目的，进而实现掉电保护，防止后端因过流或短路原因造成温度急剧升高，最终造成烧板的现象。

但实际的防烧板预期效果并没有达到，客户机房仍然不断出现烧板现象。究其根本原因，后端元器件或PCB在发生异常时并不能完全短路，而是会长时间处于低阻抗的状态，此状态不足以引发前端E-Fuse芯片过流或短路保护，但却能够产生大量的热能，最终引发烧板现象的发生。比如，12V（伏）电源路径上的E-Fuse芯片的过流保护点设定电流为50A（安培），后端某一电容发生失效，失效后阻抗为1ohm（欧姆），该失效电容上会有12A的电流通过，但却无法触发E-Fuse芯片的过流保护功能，最终该失效电容上产生大量的热能致使烧板现象发生。

可见，如何降低烧板的情况发生，是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种主板防护系统和方法，可以降低烧板的情况发生。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种主板防护系统，包括电源供应器、过流保护部件、电压逆变器以及与所述电压逆变器连接的负载，还包括在所述过流保护部件与所述电压逆变器之间设置的精密电阻、所述精密电阻连接有电流监控芯片；所述电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，所述复杂可编程逻辑器件与处理器连接；

所述电流监控芯片，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，向所述复杂可编程逻辑器件传输预警信号；

所述复杂可编程逻辑器件，用于在接收到所述预警信号的情况下，向所述处理器发送中断信号；

所述处理器，用于接收到所述复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述电流监控芯片的状态引脚与所述复杂可编程逻辑器件的通用输入输出接口连接，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，将所述状态引脚的信号拉低；

相应的，所述复杂可编程逻辑器件，用于在检测到所述状态引脚的信号为低电平信号的情况下，向所述处理器发送中断信号。

可选地，所述处理器通过I2C总线与所述电流监控芯片连接，用于接收到所述中断信号的情况下，通过I2C总线获取所述电流监控芯片的寄存器记录的信号；判断所述信号是否包括预警信号；在所述信号包括预警信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述处理器分别与所述电源供应器以及所述过流保护部件连接，用于检测所述电源供应器与所述过流保护部件的输出电流；在所述电源供应器的输出电流与所述过流保护部件的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，关闭所述电源供应器的输出。

可选地，所述电压逆变器、所述精密电阻以及所述电流监控芯片具有一一对应关系；在所述电压逆变器为多个的情况下，所述处理器，用于收集所有所述电流监控芯片的输出电流；在所述过流保护部件的输出电流与所有所述电流监控芯片的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述复杂可编程逻辑器件与所述电压逆变器连接，用于检测到所述电压逆变器异常的情况下，向所述处理器传输所述电压逆变器异常的提示信息；

所述处理器，用于在接收到所述电压逆变器异常的提示信息的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述复杂可编程逻辑器件的通用输入输出接口与所述电压逆变器的电源良好引脚连接，用于检测到所述电源良好引脚的电源良好信号为低电平信号的情况下，向所述处理器传输所述电源良好信号为低电平信号的提示信息。

可选地，所述处理器通过I2C总线与所述电压逆变器连接，用于在接收到所述电源良好信号为低电平信号的提示信息的情况下，通过I2C总线获取所述电压逆变器的寄存器记录的电压逆变器信息，在将所述电压逆变器信息保存至设定缓存区后，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述处理器，用于在接收到电压逆变器查询指令的情况下，从所述设定缓存区读取所述电压逆变器信息。

可选地，还包括用于检测负载温度的温度传感器；

所述处理器与所述温度传感器连接，用于获取所述温度传感器采集的温度值；当出现大于温度阈值的温度值时，开启计数功能；在获取的当前温度值大于上一次的温度值时，将计数值加一；直至所述计数值达到设定的计数上限值，则关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述处理器，用于开启计数功能后，在出现获取的当前温度值小于或等于上一次的温度值的情况下，将所述计数值清零。

可选地，所述处理器，用于在将所述计数值清零后，在出现获取的当前温度值小于或等于温度阈值的情况下，关闭所述计数功能。

可选地，所述处理器，用于在开启计数功能后，在所述当前温度值与上一次温度值的变化率超过预设变化阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，所述电流监控芯片与所述处理器连接，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，向所述复杂可编程逻辑器件传输预警信号之后，判断预设时间内所述精密电阻的压差是否仍大于设定阈值；在所述预设时间内所述精密电阻的压差仍大于设定阈值的情况下，向所述处理器传输告警信号；

所述处理器，用于在接收到所述电流监控芯片传输的告警信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

本申请实施例还提供了一种主板防护方法，适用于上述的主板防护系统，所述方法包括：

判断是否接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号；

在接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件的输出；其中，所述中断信号为复杂可编程逻辑器件在接收到电流监控芯片在检测到精密电阻的压差大于设定阈值时，向所述复杂可编程逻辑器件传输的预警信号的情况下，发送的中断信号。

可选地，在所述关闭过流保护部件的输出之前还包括：

在接收到所述中断信号的情况下，通过I2C总线获取所述电流监控芯片的寄存器记录的信号；

判断所述信号是否包括预警信号；

在所述信号包括预警信号的情况下，执行所述关闭过流保护部件的输出的步骤。

可选地，还包括：

检测电源供应器与过流保护部件的输出电流；

在所述电源供应器的输出电流与所述过流保护部件的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，关闭所述电源供应器的输出。

可选地，还包括：

收集所有所述电流监控芯片的输出电流；

在所述过流保护部件的输出电流与所有所述电流监控芯片的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，还包括：

在接收到所述复杂可编程逻辑器件传输的电压逆变器异常的提示信息的情况下，关闭所述过流保护部件的输出；其中，所述提示信息为所述复杂可编程逻辑器件检测到所述电压逆变器异常的情况下，向所述处理器传输的信息。

可选地，在接收到所述复杂可编程逻辑器件传输的电压逆变器异常的提示信息的情况下，关闭所述过流保护部件的输出之前还包括：

在接收到所述复杂可编程逻辑器件传输的电压逆变器异常的提示信息的情况下，通过I2C总线获取所述电压逆变器的寄存器记录的电压逆变器信息，在将所述电压逆变器信息保存至设定缓存区后，执行所述关闭所述过流保护部件的输出的步骤。

可选地，在所述将所述电压逆变器信息保存至设定缓存区之后还包括：

在接收到电压逆变器查询指令的情况下，从所述设定缓存区读取所述电压逆变器信息。

可选地，还包括：

获取温度传感器采集的温度值；其中，所述温度传感器用于检测负载的温度；

当出现大于温度阈值的温度值时，开启计数功能；

在获取的当前温度值大于上一次的温度值时，将计数值加一；

直至所述计数值达到设定的计数上限值，则关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，在所述开启计数功能之后还包括：

在出现获取的当前温度值小于或等于上一次的温度值的情况下，将所述计数值清零。

可选地，在所述将所述计数值清零之后还包括：

在出现获取的当前温度值小于或等于温度阈值的情况下，关闭所述计数功能。

可选地，在所述开启计数功能之后还包括：

在所述当前温度值与上一次温度值的变化率超过预设变化阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

可选地，还包括：

在接收到所述电流监控芯片传输的告警信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

由上述技术方案可以看出，主板防护系统包括电源供应器、过流保护部件、电压逆变器以及与电压逆变器连接的负载，还包括在过流保护部件与电压逆变器之间设置的精密电阻、精密电阻连接有电流监控芯片；电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，复杂可编程逻辑器件与处理器连接。电流监控芯片在检测到精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，说明出现了短路或弱短路的情况，为了避免这种情况产生大量热量引发烧板现象的发生，电流监控芯片可以向复杂可编程逻辑器件传输预警信号。复杂可编程逻辑器件在接收到预警信号的情况下，向处理器发送中断信号。处理器接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件的输出。降低烧板的情况发生。在该技术方案中，通过在过流保护部件与电压逆变器之间设置精密电阻和电流监控芯片，可以实现对每个电压逆变器所在支路的过流保护，即便是电压逆变器的后端发生弱短路现象，也能够更快速的进行保护，提升了网络系统的安全程度。利用精密电阻和电流监控芯片监测电流，与传统技术中直接使用过流保护部件对每个电压逆变器所在支路进行过流保护的方式相比，既能实现电流监测功能，同时有效降低了设计成本。并且利用复杂可编程逻辑器件发送的中断信号关闭处理器所有在运行业务，可以让处理器所有资源去处理防烧包保护机制，提高了保护速度，实现了最快速度的断电。

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为本申请实施例提供的一种主板防护系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种主板防护系统的电路连接关系的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种主板防护方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种中断信号的校验方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的一种电源供应器与过流保护部件之间安全检测的方法的流程图；

图6为本申请实施例提供的一种过流保护部件与电流监控芯片之间安全检测的方法的流程图；

图7为本申请实施例提供的一种电压逆变器安全检测的方法的流程图；

图8为本申请实施例提供的一种负载安全检测的方法的流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。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，都属于本申请保护范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”，以及与“包括”和“具有”相关的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本申请实施例所提供的一种主板防护系统。图1为本申请实施例提供的一种主板防护系统的结构示意图，该系统包括电源供应器11、过流保护部件12、电压逆变器13以及与电压逆变器13连接的负载，还包括在过流保护部件12与电压逆变器13之间设置的精密电阻14、精密电阻14连接有电流监控芯片15；电流监控芯片15与复杂可编程逻辑器件16连接，复杂可编程逻辑器件16与处理器17连接。

主板防护系统包含的负载往往有多个，每个负载连接有对应一个电压逆变器13，电压逆变器13用于向负载提供其所需的电压。在本申请实施例中，可以在过流保护部件12与每个电压逆变器13之间分别设置一个精密电阻14，并且针对该精密电阻14设置其对应的电流监控芯片15。

图1中是以3个负载为例，相应的，可以设置3个精密电阻14和3个电流监控芯片15。需要说明的是，图1包含3个负载仅为举例说明，在实际应用中，主板防护系统包含的负载可以有更多或更少个，在此不做限定。

电流监控芯片15，用于在检测到精密电阻14的压差大于设定阈值的情况下，向复杂可编程逻辑器件16传输预警信号。

每个电流监控芯片15负责检测其对应的精密电阻14，每个电流监控芯片15的检测方式相同，在本申请实施例中，是以一个电流监控芯片15为例展开的介绍。

在主板防护系统不存在短路或者弱短路的情况下，精密电阻14的压差应该等于或近似等于设定阈值。一旦出现短路或弱短路的情况，精度电阻14的压差会变大，因此电流监控芯片15在检测到精密电阻14的压差大于设定阈值的情况下，说明出现了短路或弱短路的情况，为了避免这种情况产生大量热量引发烧板现象的发生，电流监控芯片15可以向复杂可编程逻辑器件16传输预警信号。

复杂可编程逻辑器件16，用于在接收到预警信号的情况下，向处理器17发送中断信号；处理器17，用于接收到复杂可编程逻辑器件16发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件12的输出。

在实际应用中，可以将电流监控芯片15的状态引脚与复杂可编程逻辑器件16的通用输入输出接口连接，电流监控芯片15在检测到精密电阻14的压差大于设定阈值的情况下，可以将状态引脚的信号拉低；相应的，复杂可编程逻辑器件16在检测到状态引脚的信号为低电平的情况下，向处理器17发送中断信号。

状态引脚可以输出Alert信号。Alert信号以高低电平的形式呈现。电流监控芯片15的Alert信号为高电平的情况下，说明与该电流监控芯片15连接的精密电阻14所在支路不存在异常。当电流监控芯片15检测到精密电阻14的压差大于设定阈值的情况下，可以将Alert信号调低，此时Alert信号为低电平，复杂可编程逻辑器件16在检测到Alert信号为低电平的情况下，会向处理器17发送中断信号。

在本申请实施例中，处理器17可以采用MCU（Microcontroller Unit，微控制单元），也可以采用BMC（Baseboard Management Controller，基板管理控制器）。为了方便介绍，均以MCU为例展开说明。

图2为本申请实施例提供的一种主板防护系统的电路连接关系的示意图，电源供应器（Power Supply Unit，PSU）输出电源P12V_PSU，作为过流保护部件（E-Fuse芯片）的输入，PSU和E-Fuse芯片的I2C接在同一总线上，并共同接至MCU的I2C0上。E-Fuse芯片的输出电源P12V分为三个支路，在每一条支路上放置精密电阻，用来监测该支路上的电流。图2以精密电阻R1、精密电阻R2和精密电阻R3这三个精密电阻为例。每个精密电阻两端接至其对应的电流监控芯片。各精密电阻对应的电流监控芯片分别为电流监控芯片U1、电流监控芯片U2和电流监控芯片U3。电流监控芯片的I2C共同接至I2C总线后一块接至MCU的I2C2，电流监控芯片的Alert信号接至CPLD（Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件）的GPIO（General-Purpose Input/Output，通用输入输出接口）。图2中以3个VR（Voltage Regulator，电压逆变器）为例，在每个VR后面添加不同的数字用于区别不同的VR，如电压逆变器1（VR1）、电压逆变器2（VR2）、电压逆变器3（VR3）。

P12V经过精密电阻R1转换为电源P12V_1作为VR1的输入，VR1、VR2、VR3为电压逆变器，也可以将VR1、VR2、VR3称作电源转换芯片，可将输入的12V电压转换为负载能够正常工作的电压等级，例如，P12V_1经VR1转换为VOUT1为负载1提供正常工作所需电压。VR1、VR2、VR3的I2C并联后共同接入MCU的I2C2；VR1、VR2、VR3的PGOOD信号分别接入CPLD的GPIO管脚；温度传感器1、温度传感器2、温度传感器3分别放置在负载1、负载2、负载3的附近，用于监控负载温度，并通过I2C总线一并连接到MCU的I2C1；CPLD的GPIO6连接至MCU的GPIO管脚，提供中断信号；CPLD的I2C同样接至MCU的I2C2。

图2中CPLD包含有GPIO0～GPIO6管脚和I2C管脚，GPIO0～GPIO5管脚为输入管脚，CPLD只会接收这些管脚的电平状态，不会进行控制；GPIO6管脚为输出管脚，CPLD在接收到来自电流监控芯片的告警即GPIO管脚检测到Alert信号变低后，会主动控制GPIO6管脚为低电平，触发MCU中断。CPLD的I2C管脚连接到MCU的I2C2，CPLD在接收到来自电流监控芯片的告警后，会通过I2C总线将精密电阻的压差异常信息传递至MCU。

在实际应用中，MCU可编辑一个阈值，通过I2C总线将此阈值写入电流监控芯片15中，电流监控芯片15实时采集精密电阻14两端的压差并同该阈值进行比较，当电流监控芯片15采集到的精密电阻14两端的压差大于该阈值时，电流监控芯片15会将Alert信号拉低，CPLD的GPIO管脚接收到Alert信号变低后，触发告警机制，CPLD的GPIO6管脚发送中断信号给MCU，中断信号为低电平有效，CPLD触发告警机制后会将GPIO6管脚的电平拉低。

由上述技术方案可以看出，主板防护系统包括电源供应器、过流保护部件、电压逆变器以及与电压逆变器连接的负载，还包括在过流保护部件与电压逆变器之间设置的精密电阻、精密电阻连接有电流监控芯片；电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，复杂可编程逻辑器件与处理器连接。电流监控芯片在检测到精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，说明出现了短路或弱短路的情况，为了避免这种情况产生大量热量引发烧板现象的发生，电流监控芯片可以向复杂可编程逻辑器件传输预警信号。复杂可编程逻辑器件在接收到预警信号的情况下，向处理器发送中断信号。处理器接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件的输出。降低烧板的情况发生。在该技术方案中，通过在过流保护部件与电压逆变器之间设置精密电阻和电流监控芯片，可以实现对每个电压逆变器所在支路的过流保护，即便是电压逆变器的后端发生弱短路现象，也能够更快速的进行保护，提升了网络系统的安全程度。利用精密电阻和电流监控芯片监测电流，与传统技术中直接使用过流保护部件对每个电压逆变器所在支路进行过流保护的方式相比，既能实现电流监测功能，同时有效降低了设计成本。并且利用复杂可编程逻辑器件发送的中断信号关闭处理器所有在运行业务，可以让处理器所有资源去处理防烧包保护机制，提高了保护速度，实现了最快速度的断电。

在本申请实施例中，为了降低误判，提升主板防烧包保护操作的准确性，处理器17在接收到复杂可编程逻辑器件16发送的中断信号时，可以进一步获取相应电流监控芯片15中寄存器记录的信号，从而确保电流监控芯片15确实检测到了精密电阻14压差异常的情况，并非是复杂可编程逻辑器件16误发送中断信号。

在具体实现中，处理器17可以通过I2C总线与电流监控芯片15连接，处理器17在接收到中断信号的情况下，可以通过I2C总线获取电流监控芯片15的寄存器记录的信号，判断信号是否包括预警信号；在信号包括预警信号的情况下，说明精密电阻14确定出现了压差异常，处理器17此时可以关闭过流保护部件12的输出。

预警信号用于指示Alert信号为低电平。在Alert信号为高电平的情况下，不会存在预警信号。

在本申请实施例中，处理器17可以分别与电源供应器11以及过流保护部件12连接，用于实现对电源供应器11与过流保护部件12之间电路的安全检测。

在具体实现中，处理器可以检测电源供应器11与过流保护部件12的输出电流；在电源供应器11的输出电流与过流保护部件12的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，关闭电源供应器11的输出。

第一阈值可以为取值较小的一个数值，可以由管理人员预先设定好，在此不做限定。

在电路不存在短路或者弱短路的情况下，电源供应器11的输出电流与过流保护部件12的输出电流应该相等或者近乎相等。因此，在电源供应器11的输出电流与过流保护部件12的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，说明电源供应器11和过流保护部件12之间的电路出现了异常，此时处理器17可以关闭电源供应器11的输出，从而避免电路异常引发烧板的情况发生。

在本申请实施例中，处理器17可以对过流保护部件12与电流监控芯片之间的电路进行安全检测。

电压逆变器13、精密电阻14以及电流监控芯片15具有一一对应关系；在实际应用中，电压逆变器13往往有多个，因此相应的，电流控制芯片15也有多个。在电压逆变器13为多个的情况下，处理器17可以收集所有电流监控芯片15的输出电流。在过流保护部件12的输出电流与所有电流监控芯片15的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，关闭过流保护部件12的输出。

第二阈值可以为取值较小的一个数值，可以由管理人员预先设定好。第二阈值的取值与第一阈值的取值可以相同，也可以不同，在此不做限定。

在过流保护部件12与各电流监控芯片15之间的电路不存在异常的情况下，过流保护部件12的输出电流与所有电流监控芯片15的输出电流的总和应该相等或者近乎相等。因此在过流保护部件12的输出电流与所有电流监控芯片15的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，说明过流保护部件12与电流监控芯片15之间的电路出现了异常，此时处理器17可以关闭过流保护部件12的输出。

在本申请实施例中，复杂可编程逻辑器件16可以分别与各电压逆变器13连接，从而实现对电压逆变器13的安全检测。复杂可编程逻辑器件16可以在检测到电压逆变器13异常的情况下，向处理器17传输电压逆变器13异常的提示信息；处理器17在接收到电压逆变器13异常的提示信息的情况下，关闭过流保护部件12的输出。

在具体实现中，可以将复杂可编程逻辑器件16的通用输入输出接口与电压逆变器13的电源良好引脚连接，复杂可编程逻辑器件16检测到电源良好引脚的电源良好信号为低电平信号的情况下，向处理器17传输电源良好信号为低电平信号的提示信息。

其中，电源良好引脚可以输出PGOOD信号。在电压逆变器13正常工作的情况下，PGOOD信号为高电平。在电压逆变器13发生异常时，电压逆变器13的输出关闭，此时PGOOD信号会变为低电平。

每个电压逆变器13有其对应的寄存器，在寄存器中记录了电压逆变器13运行过程中产生的信息。这些信息可以为故障分析提供依据，为了方便问题分析人员对电压逆变器13进行故障分析，在本申请实施例中，处理器17可以通过I2C总线与电压逆变器13连接，处理器17在接收到电源良好信号为低电平信号的提示信息的情况下，可以通过I2C总线获取电压逆变器13的寄存器记录的电压逆变器13信息，在将电压逆变器13信息保存至设定缓存区后，关闭过流保护部件12的输出。

在实际应用中，当VR发生异常时，VR的输出关闭，VR的PGOOD信号会变为低电平，CPLD通过GPIO检测到VR的PGOOD信号为低电平时，CPLD将此信息通过I2C总线传递至MCU，MCU在接收到该信息后，会通过I2C总线收集VR内部寄存器信息并进行保存，收集寄存器信息目的在于后续问题分析人员可通过MCU保存的VR寄存器信息定位问题原因，寄存器信息保存完毕后，MCU可以通过I2C总线关闭过流保护部件的输出，完成掉电保护动作。

问题分析人员可以通过处理器17提供的人机交互界面，输入电压逆变器13的查询指令，处理器17在接收到电压逆变器13查询指令的情况下，可以从设定缓存区中读取电压逆变器13信息。

在本申请实施例中，为了实现对负载的安全检测，可以针对于每个负载设置对应的温度传感器18。温度传感器18可以设置在负载的附近，用于检测负载的温度。

处理器17与温度传感器18连接，用于获取温度传感器18采集的温度值；当出现大于温度阈值的温度值时，开启计数功能；在获取的当前温度值大于上一次的温度值时，将计数值加一；在出现获取的当前温度值小于或等于上一次的温度值的情况下，将计数值清零；直至计数值达到设定的计数上限值，则关闭过流保护部件12的输出。

计数上限值的取值可以基于实际需求设置，例如，可以设置为10。

通过设置计数上限值，可以实现对温度值变化的连续检测，避免单次温度过高造成误判。

处理器17在将计数值清零后，在出现获取的当前温度值小于或等于温度阈值的情况下，说明负载不存在温度过高的问题，此时可以关闭计数功能。

在本申请实施例中，除了设置计数上限值对负载的温度值进行监测之外，也可以在开启计数功能后，将当前温度值与上一次温度值的变化率与预设变化阈值进行比较。当负载在短时间内温度出现剧烈的变化时，极有可能是负载所在的电路出现了问题，即使该问题可以短时间内恢复，也可能会造成负载的损坏，因此在当前温度值与上一次温度值的变化率超过预设变化阈值的情况下，处理器17可以关闭过流保护部件12的输出。此时，处理器17也可以进行负载检测的报警提示，以便于管理人员及时检测负载是否损坏，以保证主板防护系统后续的安全运行。

考虑到实际应用中，可能会出现复杂可编程逻辑器件16损坏或者是复杂可编程逻辑器件16与电流监控芯片15之间链路传输出现问题的情况，导致复杂可编程逻辑器件16无法及时发现电流监控芯片15的Alert信号为低电平的情况，从而无法向处理器17传输中断信号。

因此为了提升安全性，可以将电流监控芯片15与处理器17连接。电流监控芯片15在检测到精密电阻14的压差大于设定阈值的情况下，向复杂可编程逻辑器件16传输预警信号之后，判断预设时间内精密电阻14的压差是否仍大于设定阈值。

预设时间的取值可以基于实际需求设置，在此不做限定。

在预设时间内精密电阻14的压差仍大于设定阈值的情况下，说明处理器17并未关闭过流保护部件12的输出，导致精密电阻14仍有电流通过，此时电流监控芯片15可以向处理器17传输告警信号，以便于处理器17在接收到电流监控芯片15传输的告警信号的情况下，关闭过流保护部件12的输出。

图3为本申请实施例提供的一种主板防护方法的流程图，适用于上述的主板防护系统，该方法包括：

S301：判断是否接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号。

处理器所需处理的工作任务较多，为了提升断电处理的速度，可以由复杂可编程逻辑器件实现对电流监控芯片的检测。当电流监控芯片采集到的精密电阻两端的压差大于该阈值时，电流监控芯片会将Alert信号拉低，复杂可编程逻辑器件的GPIO管脚接收到Alert信号变低后，触发告警机制，复杂可编程逻辑器件的GPIO6管脚发送中断信号给处理器，中断信号为低电平有效，复杂可编程逻辑器件触发告警机制后会将GPIO6管脚的电平拉低。

在接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，执行S302。

S302：关闭过流保护部件的输出。

处理器接收到中断信号时，说明主板中存在短路或者弱短路的情况，为了避免长时间低阻抗状态产生大量热能，最终引发烧板现象的发生，处理器在接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号时，可以先关闭过流保护部件的输出，通过切断主板上电流的传输，实现对主板的有效保护。

在本申请实施例中，为了避免误动作现象发生，提升主板防护的可靠性，可以获取电流监控芯片的寄存器信息，确保中断信号的可靠性。

图4为本申请实施例提供的一种中断信号的校验方法的流程图，该方法包括：

S401：判断是否接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号。

在接收到中断信号的情况下，执行S402。

S402：通过I2C总线获取电流监控芯片的寄存器记录的信号。

在实际应用中，电流监控芯片在检测到其采集的精密电阻两端的压差大于该阈值时，会将Alert信号拉低，此时寄存器中会记录Alert信号为低电平。针对于各类操作，寄存器中会记录相应的信号。为了便于区分，在申请实施例中，可以将低电平的Alert信号称作预警信号。

S403：判断信号是否包括预警信号。

在信号包括预警信号的情况下，说明此时中断信号与寄存器记录的信号一致，不存在复杂可编程逻辑器件误触发中断信号的情况，此时可以执行S404。

S404：关闭过流保护部件的输出。

在实际应用中，系统上电后，处理器通过I2C总线对电流监控芯片设定保护阈值，电流监控芯片会根据后端实际工作电流设定不同的保护阈值，设定的保护阈值通常为该支路最大工作电流的1.5倍。

电流监控芯片采集精密电阻两端的压差，并同该保护阈值进行比较。当精密电阻两端的压差大于处理器设定保护阈值时，电流监控芯片主动将Alert信号拉低；复杂可编程逻辑器件的GPIO管脚在检测到该低电平信号后，会通过GPIO6管脚向处理器发送中断信号，处理器在接收到中断信号后，为确保该中断信号的准确性，防止信号被干扰或者复杂可编程逻辑器件误报的现象，处理器通过I2C总线访问电源监控芯片内部对应的Alert信号标识寄存器，若该寄存器指示Alert信号确实为低，处理器确认触发防烧板保护机制，处理器通过I2C总线关闭过流保护部件输出，完成掉电保护动作。

在本申请实施例中，处理器在获取到中断信号的情况下，通过查询电流监控芯片的寄存器记录的信号，可以确保中断信号的可靠性，从而避免复杂可编程逻辑器件误触发中断信号，造成主板误断电的情况发生。

图5为本申请实施例提供的一种电源供应器与过流保护部件之间安全检测的方法的流程图，该方法包括：

S501：检测电源供应器与过流保护部件的输出电流。

S502：判断电源供应器的输出电流与过流保护部件的输出电流的差值是否大于设定的第一阈值。

在电源供应器的输出电流与过流保护部件的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，说明目前电源供应器与过流保护部件之间的电路出现了异常，此时可以执行S503。

在电源供应器的输出电流与过流保护部件的输出电流的差值不大于设定的第一阈值的情况下，说明目前电源供应器与过流保护部件之间的电路不存在异常，此时可以返回S501继续检测电源供应器与过流保护部件的输出电流。

S503：关闭电源供应器的输出。

在实际应用中，系统上电后，处理器可以通过I2C总线收集电源供应器和过流保护部件的输出电流值，并将收集到的两个电流信息做减法处理。处理器在内部设定电源供应器和过流保护部件之间PCB路径上的电流保护阈值。为了便于区分不同的阈值，可以将该电流保护阈值称作第一阈值。

当电源供应器的输出电流值减去过流保护部件的输出电流值大于处理器内部所设定的第一阈值时，触发防烧板控制，此时处理器判定发生异常，处理器通过I2C总线关闭电源供应器输出，完成掉电保护功能。

图6为本申请实施例提供的一种过流保护部件与电流监控芯片之间安全检测的方法的流程图，该方法包括：

S601：收集所有电流监控芯片的输出电流。

电流监控芯片往往有多个，处理器可以通过I2C总线分别与每个电流监控芯片连接，从而可以收集所有电流监控芯片的输出电流。

S602：判断过流保护部件的输出电流与所有电流监控芯片的输出电流的总和的差值是否大于设定的第二阈值。

在过流保护部件的输出电流与所有电流监控芯片的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，说明过流保护部件与电流监控芯片之间的电路出现了异常，此时可以执行S603。

在过流保护部件的输出电流与所有电流监控芯片的输出电流的总和的差值不大于设定的第二阈值的情况下，说明目前过流保护部件与电流监控芯片之间的电路不存在异常，此时可以返回S601继续收集所有电流监控芯片的输出电流。

S603：关闭过流保护部件的输出。

在实际应用中，在系统上电后，处理器通过I2C总线收集所有电流监控芯片的电流值，并将收集到电流信息做加法处理，处理器同步通过I2C总线收集过流保护部件的输出电流，并将收集到的过流保护部件的输出电流同收集到的电流监控芯片输出电流总和做减法处理；处理器在内部是设定过流保护部件和精密电阻之间PCB路径上的电流保护阈值，为了便于区分不同的阈值，可以将该电流保护阈值称作第二阈值。

当过流保护部件的输出电流减去电流监控芯片的电流值总和大于该设定的第二阈值时，处理器判定发生异常，处理器通过I2C总线关闭过流保护部件输出，完成掉电保护动作。

图7为本申请实施例提供的一种电压逆变器安全检测的方法的流程图，该方法包括：

S701：在接收到复杂可编程逻辑器件传输的电压逆变器异常的提示信息的情况下，通过I2C总线获取电压逆变器的寄存器记录的电压逆变器信息。

S702：在将电压逆变器信息保存至设定缓存区后，关闭过流保护部件的输出。

其中，提示信息为复杂可编程逻辑器件检测到电压逆变器异常的情况下，向处理器传输的信息。

在本申请实施例中，问题分析人员可以通过处理器提供的人机交互界面，输入电压逆变器的查询指令，处理器在接收到电压逆变器查询指令的情况下，可以从设定缓存区中读取电压逆变器信息。

在实际应用中，处理器在接收到电压逆变器异常的提示信息的情况下，可以通过I2C总线收集电压逆变器内部寄存器信息并进行保存，此动作的目的在于后续问题分析人员可通过处理器保存的电压逆变器寄存器信息定位问题原因，寄存器信息保存完毕后，处理器通过I2C总线关闭过流保护部件输出，完成掉电保护动作。

图8为本申请实施例提供的一种负载安全检测的方法的流程图，该方法包括：

S801：获取温度传感器采集的温度值。

其中，温度传感器用于检测负载的温度。

S802：当出现大于温度阈值的温度值时，开启计数功能。

S803：判断获取的当前温度值是否大于上一次的温度值。

在获取的当前温度值大于上一次的温度值时，说明温度在持续升高，此时可以执行S805。

在出现获取的当前温度值小于或等于上一次的温度值的情况下，说明温度有下降的趋势，此时可以执行S804。

S804：将计数值清零。

S805：将计数值加一，直至计数值达到设定的计数上限值，则关闭过流保护部件的输出。

当计数值达到设定的计数上限值时，说明负载的温度已经持续升高一段时间，此时为了避免烧板的情况发生，处理器可以关闭过流保护部件的输出。

在出现获取的当前温度值小于或等于温度阈值的情况下，说明负载的温度已经下降到安全范围，此时处理器可以关闭计数功能。

在实际应用中，系统上电后，处理器通过I2C总线抓取电压逆变器和温度传感器内部的温度信息，并在内部设定过温保护阈值，处理器将收集到的温度信息同内部设定的过温保护阈值进行比较，当电压逆变器和温度传感器的温度大于处理器内部设定的过温保护阈值时，处理器开始打点计数，若处理器在后续的10次温度数据抓取中，每次抓取的温度都大于上一次的数据，处理器判定发生异常，处理器通过I2C总线关闭过流保护部件的输出，完成掉电保护动作。若连续抓取的10次温度信息，有一次比上一次抓取的温度低，则重新打点计数，直至温度低于保护阈值，此操作的目的在于防止抓取的温度信息有误，导致系统误掉电现象发生。

在本申请实施例中，除了设置计数上限值对负载的温度值进行监测之外，也可以在开启计数功能后，将当前温度值与上一次温度值的变化率与预设变化阈值进行比较。当负载在短时间内温度出现剧烈的变化时，极有可能是负载所在的电路出现了问题，即使该问题可以短时间内恢复，也可能会造成负载的损坏，因此在当前温度值与上一次温度值的变化率超过预设变化阈值的情况下，处理器可以关闭过流保护部件的输出。

图3至图8的流程实现了对主板系统的多级保护机制，有效保护了从电源供应器输出到终端负载的全部链路，任何异常只要触发其中一种保护机制，即可触发系统掉电动作，实现全面保护，提升系统的安全性。同时为确保保护动作真实有效，提供了防触发机制，避免误动作现象发生，提升断电保护的可靠性。

由上述技术方案可以看出，主板防护系统包括电源供应器、过流保护部件、电压逆变器以及与电压逆变器连接的负载，还包括在过流保护部件与电压逆变器之间设置的精密电阻、精密电阻连接有电流监控芯片；电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，复杂可编程逻辑器件与处理器连接。电流监控芯片在检测到精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，说明出现了短路或弱短路的情况，为了避免这种情况产生大量热量引发烧板现象的发生，电流监控芯片可以向复杂可编程逻辑器件传输预警信号。复杂可编程逻辑器件在接收到预警信号的情况下，向处理器发送中断信号。处理器接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件的输出。降低烧板的情况发生。在该技术方案中，通过在过流保护部件与电压逆变器之间设置精密电阻和电流监控芯片，可以实现对每个电压逆变器所在支路的过流保护，即便是电压逆变器的后端发生弱短路现象，也能够更快速的进行保护，提升了网络系统的安全程度。利用精密电阻和电流监控芯片监测电流，与传统技术中直接使用过流保护部件对每个电压逆变器所在支路进行过流保护的方式相比，既能实现电流监测功能，同时有效降低了设计成本。并且利用复杂可编程逻辑器件发送的中断信号关闭处理器所有在运行业务，可以让处理器所有资源去处理防烧包保护机制，提高了保护速度，实现了最快速度的断电。

可以理解的是，如果上述实施例中的主板防护方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

基于此，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述主板防护方法的步骤。

以上对本申请实施例所提供的一种主板防护系统和方法进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上对本申请所提供的一种主板防护系统和方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (15)

1.一种主板防护系统，包括电源供应器、过流保护部件、电压逆变器以及与所述电压逆变器连接的负载，其特征在于，还包括在所述过流保护部件与所述电压逆变器之间设置的精密电阻、所述精密电阻连接有电流监控芯片；所述电流监控芯片与复杂可编程逻辑器件连接，所述复杂可编程逻辑器件与处理器连接；

所述电流监控芯片，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，向所述复杂可编程逻辑器件传输预警信号；

所述复杂可编程逻辑器件，用于在接收到所述预警信号的情况下，向所述处理器发送中断信号；

所述处理器，用于接收到所述复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

2.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，所述电流监控芯片的状态引脚与所述复杂可编程逻辑器件的通用输入输出接口连接，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，将所述状态引脚的信号拉低；

相应的，所述复杂可编程逻辑器件，用于在检测到所述状态引脚的信号为低电平信号的情况下，向所述处理器发送中断信号。

3.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器通过I2C总线与所述电流监控芯片连接，用于接收到所述中断信号的情况下，通过I2C总线获取所述电流监控芯片的寄存器记录的信号；判断所述信号是否包括预警信号；在所述信号包括预警信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

4.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器分别与所述电源供应器以及所述过流保护部件连接，用于检测所述电源供应器与所述过流保护部件的输出电流；在所述电源供应器的输出电流与所述过流保护部件的输出电流的差值大于设定的第一阈值的情况下，关闭所述电源供应器的输出。

5.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，所述电压逆变器、所述精密电阻以及所述电流监控芯片具有一一对应关系；在所述电压逆变器为多个的情况下，所述处理器，用于收集所有所述电流监控芯片的输出电流；在所述过流保护部件的输出电流与所有所述电流监控芯片的输出电流的总和的差值大于设定的第二阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

6.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件与所述电压逆变器连接，用于检测到所述电压逆变器异常的情况下，向所述处理器传输所述电压逆变器异常的提示信息；

所述处理器，用于在接收到所述电压逆变器异常的提示信息的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

7.根据权利要求6所述的主板防护系统，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件的通用输入输出接口与所述电压逆变器的电源良好引脚连接，用于检测到所述电源良好引脚的电源良好信号为低电平信号的情况下，向所述处理器传输所述电源良好信号为低电平信号的提示信息。

8.根据权利要求7所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器通过I2C总线与所述电压逆变器连接，用于在接收到所述电源良好信号为低电平信号的提示信息的情况下，通过I2C总线获取所述电压逆变器的寄存器记录的电压逆变器信息，在将所述电压逆变器信息保存至设定缓存区后，关闭所述过流保护部件的输出。

9.根据权利要求8所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器，用于在接收到电压逆变器查询指令的情况下，从所述设定缓存区读取所述电压逆变器信息。

10.根据权利要求1所述的主板防护系统，其特征在于，还包括用于检测负载温度的温度传感器；

所述处理器与所述温度传感器连接，用于获取所述温度传感器采集的温度值；当出现大于温度阈值的温度值时，开启计数功能；在获取的当前温度值大于上一次的温度值时，将计数值加一；直至所述计数值达到设定的计数上限值，则关闭所述过流保护部件的输出。

11.根据权利要求10所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器，用于开启计数功能后，在出现获取的当前温度值小于或等于上一次的温度值的情况下，将所述计数值清零。

12.根据权利要求10所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器，用于在将所述计数值清零后，在出现获取的当前温度值小于或等于温度阈值的情况下，关闭所述计数功能。

13.根据权利要求10所述的主板防护系统，其特征在于，所述处理器，用于在开启计数功能后，在所述当前温度值与上一次温度值的变化率超过预设变化阈值的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

14.根据权利要求1至13任意一项所述的主板防护系统，其特征在于，所述电流监控芯片与所述处理器连接，用于在检测到所述精密电阻的压差大于设定阈值的情况下，向所述复杂可编程逻辑器件传输预警信号之后，判断预设时间内所述精密电阻的压差是否仍大于设定阈值；在所述预设时间内所述精密电阻的压差仍大于设定阈值的情况下，向所述处理器传输告警信号；

所述处理器，用于在接收到所述电流监控芯片传输的告警信号的情况下，关闭所述过流保护部件的输出。

15.一种主板防护方法，其特征在于，适用于权利要求1至14任意一项所述的主板防护系统，所述方法包括：

判断是否接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号；

在接收到复杂可编程逻辑器件发送的中断信号的情况下，关闭过流保护部件的输出；其中，所述中断信号为复杂可编程逻辑器件在接收到电流监控芯片在检测到精密电阻的压差大于设定阈值时，向所述复杂可编程逻辑器件传输的预警信号的情况下，发送的中断信号。

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