CN116594488A - 一种计算设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种计算设备，该计算设备包括第一电源、第二电源和负载；第一电源耦和第二电源分别耦接负载；在正常工作时，第一电源输出的第一电压大于第二电源输出的第二电压；第一电源用于在确定自身满足预设条件的情况下，在第一时长内控制第一电源的电压环路将其输出电压降低至第三电压；第三电压大于零且小于第二电压；第二电源用于将第二电源的输出电压升高至第一电压。在发现第一电源故障后，以闭环控制的方式降低第一电源的输出电压，利用电压环路的稳压特性延缓第一电源输出电压降低的过程，减小电源切换过程中第二电源的输出电流上升的变化率，从而减小第二电源的输出电压由于输出电流增大而跌落的最大幅度。

Description

一种计算设备

技术领域

本申请涉及电源技术领域，具体涉及一种计算设备。

背景技术

服务器系统的不间断供电是服务器系统正常、稳定运行的最基本保证。通常在服务器中采用主备两套电源进行供电。在服务器系统主电源故障时，采用备用电源为负载供电保证服务器的正常工作。

在一种供电方案中，备用电源以热备用方式工作。在热备用方式中，备用电源的输出电压小于主电源的输出电压，备用电压不为负载供电。但是对于备用电源而言，在主电源出现故障时，从主电源切换到备用电源的一段时间内，备用电源由于突然带载，会产生电压跌落。通常通过增大母线电容来减小该电压跌落的幅度，较小对后端负载的影响。

然而，增大母线电容会占用更多的电路板空间，增加成本。

发明内容

本申请实施例提供一种计算设备，用于减小备用电源接管负载时输出电压的跌落程度，无需增大母线电容，能够节约电路板空间，降低成本。

本申请实施例第一方面提供一种计算设备，该计算设备包括第一电源、第二电源和负载；该第一电源耦接该负载；该第二电源耦接该负载；在正常工作时，该第一电源输出的第一电压大于该第二电源输出的第二电压；该第一电源用于在确定满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制该第一电源的电压环路将该第一电源的输出电压降低至第三电压；该第二电源用于将该第二电源的输出电压升高至该第一电压。

其中，该预设条件包括发生故障、存在故障风险，或达到预定工作时间；该第三电压大于零，且小于该第二电压。

本申请实施例中，在第一电源发生故障、存在故障风险或工作至预期时间时，通过以闭环控制的方式控制第一电源的输出电压降低，以进行电源切换，可以利用电压环路的稳压特性延缓第一电源的输出电压降低至第三电压的过程；第一电源输出电压在单位时间内的降低幅度越小，第二电源所承载的负载比例在单位时间内的增大幅度越小，从而可以减小第二电源的输出电流的上升变化率，以减小第二电源的输出电压由于输出电流增大而跌落的最大幅度。该方案无需增大母线电容，能够节约电路板空间，降低成本。

在一种可能的实现中，该第一电源包括第一控制器；该第一控制器用于在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的电压环路使该第一电源的输出电压降低至该第三电压。

本申请实施例中，通过在第一电源内设置第一控制器，可以通过该第一控制器直接控制输出电压降低以完成电源切换，控制更直接，无需与计算设备中的其他部件通信进行协同控制，控制速度更快，能够提高电源切换的及时性。

在一种可能的实现中，该第一控制器具体用于：在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的输出电压以第一变化率降低至该第三电压。

本申请实施例中，通过控制第一电源的输出电压以恒定变化率下降，第一控制器所要执行的操作步骤更少，第一电源和第二电源的输出变化更平稳，安全性和可靠性更高。

在一种可能的实现中，该第一时长包括第二时长和第三时长；该第一控制器具体用于：在该第二时长内，控制该第一电源的输出电压以第一变化率降低；在该第三时长内，控制该第一电源的输出电压以第二变化率降低。

本申请实施例中，通过控制第一电源的输出电压以不同的变化率下降，控制方式更灵活，可以结合当前的控制需求和电路条件选择不同的控制策略。

在一种可能的实现中，该第二电源具体用于在确定该第一电源的输出电压等于该第二电压的情况下，控制该第二电源的输出电压升高至该第一电压。

本申请实施例中，通过在第一电源的输出电压降低至第二电压时，控制第二电源的输出电压升高至第一电压，使得第二电源在确定自身带载的情况下提高输出电压，可以尽可能地避免第二电源的输出电压由于带载增加而跌落低于负载的最小工作电压；同时，还可以避免第一电源的电压波动误触发第二电源提高输出电压的动作。

在一种可能的实现中，该第一时长小于该计算设备允许该第一电源和该第二电源切换的最大时间，该最大时间为8ms。

本申请实施例中，通过限制第一时长小于预设的电源切换的最大时间，可以避免电源切换时间过长导致的故障风险增大或故障影响的扩大，还可以避免第一电源和第二电源同时带载的时间变长带来的电源效率下降问题。

在一种可能的实现中，该第二电源还用于和该第一电源进行信息的同步；该第二电源基于该信息确定该第一电源的输出电压等于该第二电压。

本申请实施例中，通过在第一电源和第二电源之间进行信息的同步，可以使得第二电源在确定第一电源的输出电压等于该第二电压时，提高自身的输出电压，作为计算设备的主电源为负载供电。

在一种可能的实现中，该第二电源包括第二控制器；该第二控制器用于和该第一控制器进行信息的同步。

本申请实施例中，通过在第一控制器和第二控制器之间进行信息的同步，使得第一控制器和第二控制器可以协同完成电源切换的操作。

在一种可能的实现中，该第一电源的故障包括输入掉电、输入欠压，输入过压或温度超过设定阈值。

在一种可能的实现中，该第一控制器还用于在确定该第一电源发生故障或该第一电源存在故障风险的情况下，启动对该第一电源的故障保护。

本申请实施例第二方面提供一种开关电源控制方法，该方法应用于第一控制器，该第一控制器为计算设备中第一电源的控制器；该计算设备包括第一电源、第二电源和负载；该第一电源耦接该负载；该第二电源耦接该负载；在正常工作时，该第一电源输出的第一电压大于该第二电源输出的第二电压；该方法包括：

该第一电源在确定满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制该第一电源的电压环路将该第一电源的输出电压降低至第三电压；该第二电源将该第二电源的输出电压升高至该第一电压。

其中，该预设条件包括发生故障、存在故障风险，或达到预定工作时间；该第三电压大于0，且小于该第二电压。

在一种可能的实现中，该第一电源包括第一控制器；该第一电源在确定满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制该第一电源的电压环路将该第一电源的输出电压降低至第三电压，包括：该第一控制器在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的电压环路使该第一电源的输出电压降低至该第三电压。

在一种可能的实现中，该第一控制器在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的电压环路使该第一电源的输出电压降低至该第三电压，包括：该第一控制器在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的输出电压以第一变化率降低至该第三电压。

在一种可能的实现中，该第一时长包括第二时长和第三时长；该第一控制器在确定该第一电源满足该预设条件的情况下，在该第一时长内，控制该第一电源的电压环路使该第一电源的输出电压降低至该第三电压，包括：该第一控制器在该第二时长内，控制该第一电源的输出电压以第一变化率降低；在该第三时长内，控制该第一电源的输出电压以第二变化率降低。

在一种可能的实现中，该第二电源将该第二电源的输出电压升高至该第一电压，包括：该第二电源在确定该第一电源的输出电压等于该第二电压的情况下，控制该第二电源的输出电压升高至该第一电压。

在一种可能的实现中，该第一时长小于该计算设备允许该第一电源和该第二电源切换的最大时间，该最大时间为8ms。

在一种可能的实现中，在该第二电源将该第二电源的输出电压升高至该第一电压之前，该方法还包括：该第二电源和该第一电源进行信息的同步；该第二电源基于该信息确定该第一电源的输出电压等于该第二电压。

在一种可能的实现中，该第二电源包括第二控制器；该第二电源和该第一电源进行信息同步包括：该第二控制器和该第一控制器进行信息的同步。

在一种可能的实现中，该第一电源的故障包括输入掉电、输入欠压，输入过压或温度超过设定阈值。

在一种可能的实现中，在确定该第一电源发生故障或该第一电源存在故障风险的情况下，该方法还包括：该第一控制器启动对该第一电源的故障保护。

应理解的是，上述多个方面的实现和有益效果可以互相参考。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种计算设备的系统架构图；

图2为本申请实施例提供的一种计算设备的结构示意图；

图3为一种电源切换控制策略下的电源输出变化示意图；

图4为本申请实施例提供的另一电源切换控制策略下的电源输出变化示意图；

图5为本申请实施例提供的一种开关电源控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员可知，随着技术发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种计算设备的结构示意图，计算设备10包括开关电源20和负载30。其中，开关电源20耦接负载30。

示例性的，开关电源20耦接供电母线，负载30也耦接供电母线，开关电源20通过供电母线耦接负载30。

示例性地，负载30可以为中央处理器(central processing unit,CPU)、内存、硬盘、PCIe(peripheral component interconnect express)卡和风扇等用电部件。本申请实施例对负载30的具体类型不作限定。

其中，开关电源20用于将输入的电压转换为供电电压，并向负载30提供稳定的供电。

示例性的，计算设备10包括但不限于为服务器、交换机、路由器或小型计算机等具有计算功能的电子设备。本申请实施例对计算设备10的具体类型不作限定。

为了保证计算设备10的不间断供电，开关电源20通常包括主电源和备用电源，备用电源用于在主电源故障时接替主电源为计算设备10供电，避免由于主电源故障导致计算机业务中断。

其中，主电源的数量可以为一个或多个，备用电源的数量也可以为一个或多个。

可以理解的是，主电源和备用电源互为备用，实际使用过程中可以周期性地切换主电源和备用电源作为工作电源，以延长电源寿命。

下面以计算设备10为服务器为例对本申请实施例的方案进行描述。

示例性的，服务器可以为整机柜服务器，该整机柜服务器包括机柜以及设置在机柜中的开关电源和服务器节点，开关电源的输出端与服务器节点的供电输入端耦接。具体地，开关电源将输入电压(包括交流输入电压或直流输入电压)转换为供电电压输出至母线。服务器节点的供电输入端耦接母线。开关电源用于为服务器节点提供工作所需要的供电电压。

示例性的，整机柜服务器内部可以设置的服务器节点为一个或多个。本申请实施例对服务器的节点个数并不限定。

其中，服务器节点包括机箱、电源和负载。电源和负载设置于机箱内部。电源的输入端耦接整机柜服务器的供电母线，电源的输出端耦接负载。

示例性的，服务器节点中的电源可以为一个直流-直流电压转换模块，例如，可以为将开关电源的输出电压转换为服务器节点的供电电压，例如将48V的母线电压转换为12V的供电电压。示例性的，服务器还可以为其它类型的服务器，例如为机架服务器、高密服务器、Ai服务器、塔式服务器和刀片服务器。以机架服务器为例，该机架服务器包括机箱和设置在机箱内部的电源和负载。电源将输入电压(包括交流输入电压或直流输入电压)转换为供电电压输出至母线。示例性的，该电源为开关电源，输出电压为12V。

需要说明的是，可以将服务器节点和适用于机架式的服务器统称为计算设备。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种计算设备的结构示意图，计算设备10包括第一电源210、第二电源220和负载30；其中，第一电源210和第二电源220均耦接母线，并分别通过母线耦接负载30。

其中，第一电源210用于将输入电压(包括交流输入电压或直流输入电压)转换为负载30所需的供电电压，并通过母线向负载30提供该供电电压。具体地，第一电源210可以包括整流模块、变压模块和稳压模块，并通过这些模块对接收的市电进行整流、变压和滤波等处理，得到负载30所需的供电电压。

在一种可实现方式中，第一电源210可以包括储能单元。此时，第一电源210可以将电能存储于该储能单元中，在不接入市电的情况下，通过该储能单元向负载30供电。

可以理解的是，第二电源220和第一电源210的结构和工作原理相同，此处不再赘述。

在计算设备10中的备用电源处于热备用状态，第一电源210和第二电源220互为备用，二者同时连接母线并输出电压。可以理解的是，当第一电源210和第二电源220的输出电压相同时，二者各自承担50％的负载；当第一电源210和第二电源220的输出电压不同时，输出电压更高的一者将承载更多的、甚至为承载所有的负载30，其中，承载所有负载30的电源可以被称为工作电源。本申请实施例中，将以第一电源210为工作电源进行说明。

其中，在正常工作时，第一电源210的第一电压大于第二电源220的第二电压。可以理解的是，正常工作是指第一电源210和第二电源220均在无故障状态下工作。

具体地，第一电压和第二电压的差值大于第一阈值，使得第一电源210承担所有负载30。

具体地，第一电源210和第二电源220正常工作时第一电源210承载所有负载30，而第一电源210的输出电压下降至第二电压时，第一电源210和第二电源220均分负载30，因此，在该差值从第一阈值减小为0的过程中，第二电源220承载的负载30从0％升至到50％。可以理解的是，当该差值的减小变化率足够小时，第二电源220承载负载30的变化率可以视为均匀变化。

同理，在第二电源220输出电压和第一电源210的输出电压的差值从0增大为第一阈值的过程中，第二电源220承载负载30的比例从50％升至到100％。

可以理解的是，第一阈值会受到第一电源210和第二电源220相对负载30的距离，以及该距离上的压降的影响而变动，另外还会受到电路的温度、电材等影响，导致难以测定具体的第一阈值。由于第一阈值较小，实际应用中通常可以将一个大于第一阈值的数值设置为计算设备10工作时的第一电压和第二电压的差值，该数值可以为过往经验总结的数值。示例性的，第一电压为12.3V，第二电压为12V时，该数值为0.3V。

示例性的，当第一电源210和第二电源220正常工作时，第一电压为12.3V，第二电压为12V时，此时母线电压为12.3V，母线电压和第二电压的差值大于第一阈值，所以第二电源220不向负载30输出电能，第一电源210将承载所有负载30。

当第一电源210的输出电压为12.1V，第二电源220的输出电压为12V时，母线电压为12.1V，此时母线电压和第二电压的电压差等于第一阈值，第二电源220可以开始向负载30输出电能，开始承担部分负载30。此时，第一电源210和第二电源220共同带载。

当第一电源210的输出电压和第二电源220的输出电压均为12V时，第一电源210和第二电源220分别承担50％的负载30。

当第一电源210的输出电压为11.9V，第二电源220的输出电压为12V时，母线电压为12V，此时第一电源210的输出电压和母线电压的电压差等于第一阈值，第一电源210处于不带载的临界点；当第一电源210的输出电压进一步降低，则由第二电源220承担所有负载，此时第二电源220被切换为工作电源。

上述例子可以视为计算设备10的电源热备用方案中，一次通过降低第一电源210的输出电压完成工作电源切换的过程。

可以理解的是，图2具体示例中的第一电源210和第二电源220仅为举例，实际应用中计算设备10还可以包括更多数量的电源设备。进一步地，在更多电源设备的方案中，工作电源可以视为本申请实施例中的第一电源210，待切换为工作电源的备用电源可以视为本申请实施例中的第二电源220。

在一种可能的实现中，第一电源210中设置有第一控制器230a，第二电源220中设置有第二控制器230b。第一控制器230a用于监控第一电源210的状态，并检测是否发生故障；还用于在第一电源210满足预设条件的情况下将工作电源切换为第二电源220。

可以理解的是，当第二电源220作为工作电源时，第二控制器230b用于实现与第一控制器230a相同的功能。

可以理解的是，计算设备10中的每个电源均可以在电源内部设置控制器。

具体地，第一控制器230a可以通过内部集成的故障检测单元获取其所在电源的相关数据，检测第一电源210在工作时是否发生输出掉电、过欠压或温度过高等故障；在发生这些故障情况时控制第一电源210中的变压器调节输出电压以切换工作电源，同时启动第一电源210中的故障保护模块以保护第一电源210和计算设备10。

可以理解的是，故障检测单元中可以集成有电压检测电路、温度检测电路，以及其他用于故障检测的电路。

第一控制器230a可以包括复杂可编程逻辑器件(complex programmable logicdevice,CPLD)或微控制单元(microcontroller unit,MCU)。

其中，负载30可以为需要用电的设备或部件。例如在机架服务器的供电场景中，负载30可以为该机架服务器内部的用电部件，具体可以包括处理器、内存、硬盘和风扇等；在整机柜服务器的供电场景中，负载30可以为设置于机柜内的服务器节点。

需要说明的是，本申请实施例不限定计算设备10的具体组成。此外，图2中示出的组成结构并不构成对计算设备10的限定，除图2所示的部件之外，计算设备10可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

以上对本申请实施例提供的计算设备10的结构和功能进行了说明，下面结合图3和图4对计算设备10的工作原理进行说明。其中，图3和图4为两种电源切换控制策略下的电源输出变化示意图。

可以理解的是，以下电源切换控制策略的控制主体均为工作电源中的控制器，也即第一电源210中的第一控制器230a。

在第一电源210向负载30供电的场景中，第一电源210可能由于工作时间过长、负载波动过大、电路老化的缘故，造成第一电源210发生过欠压、温度过高或输出掉电等故障；第一控制器230a可以在确定发生这些故障或存在这些故障风险时，可以将工作电源由第一电源210切换为第二电源220。

第一控制器230a可以周期性地对第一电源210进行故障检测，以确定第一电源210是否发生故障，或是否存在故障风险。

另外，出于对电源的寿命考虑，第一控制器230a可以周期性地切换工作电源，以延长第一电源210的寿命。

基于图2所示的计算设备10，第一控制器230a可以根据不同的控制策略进行工作电源的切换。

在一种控制策略中，在确定第一电源210满足预设条件的情况下，第一控制器230a可以关闭第一电源210，以使得第二电源220自动带载。

其中，预设条件可以为触发电源切换事件的条件，具体可以包括发生故障、存在故障风险，或达到预设工作时间。

其中，该控制策略的控制方式为开环控制，第一控制器230a在执行关闭第一电源210的指令后不再对第一电源210的输出电压进行控制和调整。在该控制策略下，第一电源210关闭后，其输出电压表现为第一电源210中的电容器电压，随着电容器的不断放电，第一电源210的输出电压快速下降至0。

可以参阅图3，在该控制策略下，第一控制器230a在t1阶段的最后时刻检测到第一电源210满足预设条件，从而关闭第一电源210；在t2和t3阶段，第一电源210的输出电压为第一电源210内的电容器的电压，该电容器持续向母线放电直至该电容器的电量耗尽，第一电源210的输出电压从第一电压V1降至0。在第一电源210的输出电压下降的过程中，第一电源210承载的负载快速减小，从而第一电源210的输出电流快速减小；在第一电源210的输出电压下降至第三电压V3时，第二电源220承载所有负载30，此时第一电源210不承载负载30，第一电源210的输出电流为0。

具体地，在t2阶段，第一电源210的输出电压刚开始下降时，第二电源220的输出电压保持为第二电压V2不变，仍然由第一电源210带载，此时第一电源210的输出电流不变，第二输出电流不变。随后，第一电源210的输出电压下降，在第一电源210和第二电源220的电压差等于第一阈值后，第二电源220开始带载；在第一电源210的输出电压下降至第三电压V3时，第二电源220承担所有负载。在第二电源220带载过程中，第二电源220的输出电流从0提高至I1，从而将第二电源220的输出电压从第二电压V2拉低至V4。在t3阶段，第二电源220的电压环路开始补偿第二电源220的输出电压，第二电源220的输出电压恢复至第二电压V2，第二电源220的第二控制器230b再控制第二电源220的输出电压升至第一电压V1，以使得第二电源220作为计算设备的主电源为负载30进行供电。

可以理解的是，在t2阶段的开始时刻工作电源为第一电源210，负载30接收的输入电压为第一电压，电压大小为V1；在t2阶段的最后时刻工作电源为第二电源220，负载30接收的输入电压为V4。因此，对于负载来说，其输入电压从V1下降至V4，跌落幅度较大，该跌落幅度可能超出负载30的承受能力，导致负载30掉电重启，对其上运行的业务造成重大影响。

因此，本申请实施例提供了一种控制策略，用以减小工作电源切换过程中第二电源输出电压的跌落幅度。该控制策略包括：

第一电源210用于在确定满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制第一电源210的电压环路将第一电源210的输出电压降低至第三电压；第二电源220用于将第二电源220的输出电压升高至第一电压。

其中，该预设条件包括发生故障、存在故障风险，或达到预定工作时间。

其中，该第三电压大于0，且小于该第二电压。

可以理解的是，该控制策略除了通过第一控制器230a和第二控制器230b执行之外，还可以通过计算设备10中另外的处理器或控制器执行；具体地，可以是一个用于管理第一电源210和第二电源220的处理器或控制器，也可以是两个分别管理第一电源210和第二电源220的处理器或控制器。下文中出现的由第一电源210或第二电源220执行的动作同理。

其中，当第一电源210的输出电压降低至第三电压时，第二电源220处于带载状态。可以通过选取不同的第三电压，使得第一电源210的输出电压降低至第三电压时第二电源220处于不同的带载状态，并结合不同的后续动作形成不同的电源切换方案。

示例性的，可以通过降低第一电源210的输出电压以使得第二电源220承载所有负载30，完成电源切换；在第二电源220承载所有负载30后，第二电源220再升高自身的输出电压至第一电压。在该方案中，第三电压可以设置为与第二电压相差大于第一阈值的电压值；从而在第一电源210的输出电压下降至第三电压，且第二电源220的输出电压在补偿恢复至第二电压后，第二电源220承载所有负载30。

示例性的，可以结合降低第一电源210的输出电压和升高第二电源220的输出电压，以使得第二电源220承载所有负载30，完成电源切换。在该方案中，第二电源220的输出电压提高至第一电压后，第二电源220承载所有负载30。具体地，第一电源210控制其输出电压降低至小于第二电压的第三电压，第二电源220可以在确定第一电源210的输出电压等于第二电压时开始提高自身输出电压；在第二电源220的输出电压提高至第一电压时，第一电源210和第二电源220的电压差大于第一阈值，第二电源220承载所有负载30。

因此，可以根据实际的负载情况和电源切换方案设定第三电压。

其中，通过控制第一电源210的电压环路降低输出电压的方式属于闭环控制。在该闭环控制中，电压环路会对输出电压进行负反馈调节。当第一电源210的输出电压变化时，第一电源210会根据变化后的电压与期望电压的差值，调节输出电压，以使得输出电压与期望电压一致。具体地，当第一电源210的输出电压下降时，第一电源210会增加电压环路的反馈电路中输出信号的幅值和频率，提高第一电源210中开关器件的占空比，从而提高输出电压，避免负载30的电压下降而无法正常工作。

其中，第一电源210可以按照预设幅度降低期望电压；在期望电压被降低后，输出电压高于该期望电压，触发电压环路的负反馈调节，电压环路控制输出电压下降至该期望电压；在输出电压稳定等于当前的期望电压后，再次降低期望电压，循环上述过程，直至输出电压稳定等于第三电压。

利用闭环控制的稳压特性，可以延缓第一电源210的输出电压的降低过程，减小第二电源220的输出电流上升变化率。相对于上一直接关闭第一电源210的控制策略，本申请实施例提供的控制策略在第二电源220的电压环路响应的第一时间内，第二电源220的输出电流上升幅度更小，从而第二电源220的输出电压被拉低跌落的幅度更小，提高了电源切换过程中的安全性。

其中，第一时间为第二电源220的电压环路的响应时间，该响应时间是指第二电源220的电压环路对负载变化产生响应的时间；具体的响应动作为第二电源220的输出电压由于负载变化发生波动后，该电压环路针对该波动，将第二电源220的输出电压恢复为设定值。

第二电源220的电压环路的响应时间受到第二电源220中的电容和电感、负载30中的电容和电感，以及第二电源220中反馈回路的带宽影响。该响应时间可以由该电压环路的分压比例、积分和微分(proportional-integral-derivative,PID)参数确定；具体地，在通过电路模拟仿真完成该PID参数配置后，可以再通过实际测试得到该电压环路响应时间。

其中，在不同的电源切换方案中，第二电源220可以根据第一电源210的不同信息，控制第二电源220的输出电压升高至第一电压。

在一种可能的实现中，第二电源220在确定第一电源210的输出电压等于第二电压的情况下，控制第二电源220的输出电压升高至第一电压。

其中，第二电源220可以获取第一电源210的输出电压信息，以确定第一电源210的输出电压等于第二电压。

通过在第一电源的输出电压降低至第二电压时，控制第二电源的输出电压升高至第一电压，使得第二电源在确定自身带载的情况下提高输出电压，可以尽可能地避免第二电源的输出电压由于带载增加而跌落低于负载的最小工作电压；同时，也可以避免第一电源的电压波动误触发第二电源提高输出电压的动作。

在一种可能的实现中，第一电源210和第二电源220进行信息的同步；第二电源220基于该信息确定第一电源210的输出电压等于第二电压。

其中，第一电源210和第二电源220可以通过第一控制器230a与第二控制器230b进行信息的同步。

可以理解的是，第一电源210和第二电源220可以通过另外设置的通信部件进行信息的同步。

通过在第一电源210和第二电源220之间进行信息同步，可以使得第二电源220在确定第一电源210的输出电压等于第二电压时，提高自身的输出电压，作为计算设备10的主电源为负载30供电。

在另一种可能的实现中，第一电源210可以通过总控制器向第二电源220转发第一电源210的输出电压等于第二电压的信息。

其中，该总控制器用于控制管理第一电源210和第二电源220。该总控制器可以为计算设备10的基板管理控制器(baseboard manager controller,BMC)，也可以为计算设备10中其他独立于第一电源210和第二电源220的控制器。

在一种可能的实现中，第二电源220可以在确定第一电源210满足该预设条件后，开始监控自身的输出电流；当自身的输出电流增大至负载30所需的工作电流时，第二电源220可以提高输出电压至第一电压。

其中，第二电源220可以获取第一电源210的关于预设条件的信息，该信息可以包括故障检测信息和工作时长信息。

具体地，第二电源220可以和第一电源210进行该关于预设条件的信息的同步，或是接收总控制器转发的第一电源210关于预设条件的信息；第二电源220再根据该关于预设条件的信息确定第一电源210满足预设条件。

由于同步信息或总控制器转发信息需要一定的时间，若在关于预设条件的信息同步后或总控制器转发该信息后再控制第一电源210和/或第二电源220的输出电压变化以切换电源，则会导致电源切换时间过长，容易引发故障影响扩大或是电源效率降低的问题。

通过在检测到第二电源220自身的输出电流增大至负载30所需的工作电流，第二电源220承载所有负载30时，第二电源220再升高输出电压至第一电压，可以保证电源切换过程的安全性和稳定性。

可以理解的是，第一电源210的输出电压降低时，对应的变化率小于0。第一电源210的输出电压降低的变化率越大，第二电源220承载的负载比例增加的变化率越小，从而第二电源220在输出电压下降后的第一时间内产生的电流尖峰越小，输出电压的跌落幅度越小。在该第一时间后，第二电源220的电压环路开始对第二电源220的输出电压进行电压补偿，当第一电源210的输出电压降低的变化率较小时，第二电源220的输出电压将以更缓和的趋势跌落后上升；当该降低的变化率较大时，第二电源220的输出电压的跌落将被补偿的电压覆盖，第二电源220的输出电压直接上升。因此，通过以尽可能大的变化率降低第一电源210的输出电压，可以尽可能地减小第二电源220的电流尖峰，从而减小第二电源220带载过程中输出电压的跌落幅度。

在一种可能的实现中，第一控制器230a可以在确定第一电源210满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制第一电源210的电压环路使第一电源210的输出电压以第一变化率降低至第三电压。

其中，第一变化率小于0，第一变化率越大，第二电源220在输出电压降低后的第一时间内的电流尖峰越小，输出电压的跌落幅度越小，对负载30的供电越稳定和安全。

其中，第一变化率还受到电源切换时间的限制，第一电源210在满足不同的预设条件时对应的电源切换时间不同。

具体地，在第一电源210的工作周期结束而需要切换工作电源的场景中，电源切换时间越长，第一变化率可以越大，从而第二电源220的输出电压的跌落幅度越小，安全性越高；电源切换时间越短，第一电源210和第二电源220同时带载的时间越短，电源效率越高。因此，电源切换时间可以根据实际的安全需求和效率需求预设。

而在由于第一电源210故障而需要切换工作电源的场景中，第一控制器230a需要在检测到故障后的安全时间内启动故障保护，以免故障演化为严重的事故。因此，第一控制器230a需要在安全时间内完成电源切换。其中，该安全时间与故障类型对应。

在一种可能的实现中，计算设备10中预设有允许第一电源210和第二电源220切换的最大时间，该最大时间为8ms；第一时长小于该最大时间。

其中，任一预设条件对应的电源切换时间均小于该最大时间。通过设置该最大时间，可以保证计算设备10在电源切换过程中基本的安全性和可靠性。

在确定第一电源210满足预设条件，且该预设条件为发生故障或存在故障风险时，第一控制器230a可以先进行电源切换以保障负载30上业务的运行，在确定电源切换完成后，再启动对第一电源210的故障处理或其他休整措施，以免在这些措施的影响下第一电源210的输出电压掉落过快，而第二电源220在接管负载30的短时间内输出电压发生跌落，导致对负载30的供电电压不足，影响负载30上的业务运行。

其中，第一电源210的故障包括输入掉电、输入欠压，输入过压或温度超过设定阈值。

在一种可能的实现中，在确定第一电源210发生故障或第一电源210存在故障风险的情况下，启动对第一电源210的故障保护。

其中，控制器230a可以根据检测到的故障，对第一电源210启动对应的故障保护。

其中，在故障保护措施需要关闭第一电源210的情况下，第一控制器210a可以在将第一电源210的输出电压降低至第四电压后，再执行该故障保护措施。

具体地，对于一些可能对计算设备10的安全造成危害较大的故障，第一控制器230a可以断开第一电源210与母线的连接，同时向工作人员能够感知的设备输出告警信息，通知工作人员前来检修。

而对于一些能够自动恢复的故障，例如过欠压或温度过高，第一控制器230a可以控制第一电源210中相应的保护模块断开第一电源210与母线的连接，并周期性检测或持续检测第一电源210中的电压情况或温度情况；若该电压情况或该温度情况恢复正常，则控制第一电源210重新连接母线，作为第二电源220的备用电源。

示例性的，参阅图4，在该种可能实现中，第一控制器230a在t1阶段的最后时刻检测到第一电源210满足预设条件后，控制第一电源210的输出电压在t2阶段从第一电压V1开始以第一变化率下降，同时，第二电源220的输出电压保持为第二电压V2不变，到t3阶段的开始时刻第一电源210的输出电压和第二电源220的输出电压的差值等于第一阈值，第二电源220开始带载。

相对于图3所示控制策略中，直接关闭第一电源210，导致第一电源210的输出电压根据电容放电速度快速降低的控制方式，在本控制策略中，第一电源210的输出电压以尽可能大的第一变化率降低，第二电源220带载瞬间承担的负载比例更小，第二电源220的输出电压的跌落幅度更小。

在t3阶段，第一电源210的输出电压以该第一变化率进一步降低，第二电源220承载的负载比例以与第一变化率对应的变化率上升。

在t3阶段的最后时刻，第一控制器230a控制第一电源210的输出电压缓慢降低至第三电压V3，第一输出电流下降至0，此时第一电源210不承载负载，第二电源220承载所有负载，进入t4阶段。

在t3阶段中，第二电源220的输出电压在第一时间内从第二电压V2跌落到V4，在电压环路开始电压补偿后从V4恢复至上升；在确定第一电源210的输出电压等于第二电压后，第二电源220开始将自身输出电压进一步提高至第一电压V1；第二电源220的输出电流随着第二电源220承载的负载比例的增大而上升，从0上升至I1。

在t4阶段，第二电源220承载所有负载30，第二电源220控制第二电源220的输出电压提高至第一电压V1；第一电源210不承载负载，第一电源210的输出电压的变化不再影响第二电源220的输出电压，此时可以根据第一电源210满足的预设条件对第一电源210进行进一步控制。

示例性的，当该预设条件为达到预定工作时间时，第一控制器230a可以将第一电源210的输出电压调整为备用电源工作时输出的第二电压V2。

示例性的，当该事件为第一电源210故障时，第一控制器230a需要根据故障类型对第一电源210进行对应的故障保护。在一种保护措施中，如图4的具体示例所示，在t4阶段，第一控制器230a可以关闭第一电源210，此时第一电源210的输出电压为第一电源210内的电容器的电压，随着该电容器的放电，第一电源210的输出电压快速下降至0。

在本控制策略中，在第二电源220承载所有负载30前，第一电源210的输出电压在第一控制器230a的控制下以第一变化率缓慢降低，使得第二电源220的输出电流的升高趋势更平缓，从而第二电源220的输出电压的被拉低的趋势也更平缓，在第二电源220的电压环响应时间内的电压跌落幅度更小，最低谷电压V4的电压水平更高。

在一种可能的实现中，第一时长包括第二时长和第三时长；第一控制器230a具体用于在第二时长内，控制第一电源210的输出电压以第一变化率降低；在第三时长内，控制第一电源210的输出电压以第二变化率降低。

其中，第二变化率小于0，第一变化率和第二变化率不同。

可以理解的是，第一时长内可以分为更多的时长，第一电源210的输出电压可以以更多种不同的变化率下降，只要在第一时长结束时第一电源210的输出电压下降至第三电压即可。

通过控制第一电源210的输出电压以不同的变化率下降，控制方式更灵活，可以结合当前的控制需求和电路条件选择不同的控制策略。

在图2所示的计算设备的基础上，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种开关电源控制方法的流程示意图，该方法应用于第一控制器，该第一控制器为计算设备中第一电源的控制器；该计算设备包括第一电源、第二电源和负载；该第一电源耦接该负载；该第二电源耦接该负载；在正常工作时，该第一电源输出的第一电压大于该第二电源输出的第二电压；如图5所示，该方法具体包括步骤501至502。

步骤501、在确定第一电源满足预设条件的情况下，第一电源在第一时长内，控制第一电源的电压环路将第一电源的输出电压降低至第三电压。

其中，该预设条件包括发生故障、存在故障风险，或达到预定工作时间。

其中，第三电压大于零，且小于第二电压。

其中，第一电源为计算设备中的工作电源，第二电源为计算设备中第一电源的备用电源，第一电源和第二电源同时向母线输出电压。

步骤502、第二电源控制第二电源的输出电压升高至第一电压。

具体实现中，本申请实施例提供的开关电源控制方法中第一控制器所执行的更多操作可参见图2所示的开关电源及其工作原理的相关部分，在此不再赘述。

本申请实施例中，通过以闭环控制的方式控制第一电源的输出电压降低，以进行电源切换，可以利用电压环路的稳压特性延缓第一电源的输出电压降低至第三电压的过程；第一电源输出电压在单位时间内的降低幅度越小，第二电源所承载的负载比例在单位时间内的增大幅度越小，从而可以减小第二电源的输出电流的上升变化率，以减小第二电源的输出电压由于输出电流增大而跌落的最大幅度。该方案无需增大母线电容，能够节约电路板空间，降低成本。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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实施例的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果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，本申请实施例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，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例各个实施例所述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)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括第一电源、第二电源和负载；

所述第一电源耦接所述负载；所述第二电源耦接所述负载；

在正常工作时，所述第一电源输出的第一电压大于所述第二电源输出的第二电压；

所述第一电源用于在确定所述第一电源自身满足预设条件的情况下，在第一时长内，控制所述第一电源的电压环路将所述第一电源的输出电压降低至第三电压；

其中，所述预设条件包括发生故障、存在故障风险，或达到预定工作时间；所述第三电压大于零，且小于所述第二电压；

所述第二电源用于将所述第二电源的输出电压升高至所述第一电压。

2.根据权利要求1所述的计算设备，其特征在于，所述第一电源包括第一控制器；

所述第一控制器用于：

在确定所述第一电源满足所述预设条件的情况下，在所述第一时长内，控制所述第一电源的电压环路将所述第一电源的输出电压降低至所述第三电压。

3.根据权利要求2所述的计算设备，其特征在于，

所述第一控制器具体用于：

在确定所述第一电源满足所述预设条件的情况下，在所述第一时长内，控制所述第一电源的输出电压以第一变化率降低至所述第三电压。

4.根据权利要求2所述的计算设备，其特征在于，所述第一时长包括第二时长和第三时长；

所述第一控制器具体用于：

在所述第二时长内，控制所述第一电源的输出电压以第一变化率降低；在所述第三时长内，控制所述第一电源的输出电压以第二变化率降低。

5.根据权利要求1-4任一项所述的计算设备，其特征在于，

所述第二电源具体用于在确定所述第一电源的输出电压等于所述第二电压的情况下，控制所述第二电源的输出电压升高至所述第一电压。

6.根据权利要求1-5任一项所述的计算设备，其特征在于，所述第二电源还用于和所述第一电源进行信息的同步；所述第二电源基于所述信息确定所述第一电源的输出电压等于所述第二电压。

7.根据权利要求6所述的计算设备，其特征在于，所述第二电源包括第二控制器；

所述第二控制器用于和所述第一控制器进行所述信息的同步。

8.根据权利要求1-7任一项所述的计算设备，其特征在于，所述第一时长小于所述计算设备允许所述第一电源和所述第二电源切换的最大时间，所述最大时间为8ms。

9.根据权利要求1-8任一项所述的计算设备，其特征在于，所述第一电源的故障包括输入掉电、输入欠压，输入过压或温度超过设定阈值。

10.根据权利要求1-9任一项所述的计算设备，其特征在于，所述第一控制器还用于：

在确定所述第一电源发生故障或所述第一电源存在故障风险的情况下，启动对所述第一电源的故障保护。