CN121050557B - 一种gpu服务器的电源节能电路和控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种GPU服务器的电源节能电路和控制方法，属于服务器电源管理领域。所述电源节能电路包括：供电模块，用于为GPU服务器提供电源；电源传送电路，用于将供电模块的电源传送至目标馈电模块；多个功能单元，接收电源传送电路的电源，进入工作状态；目标馈电模块为多个功能单元的一个或多个，电源传送电路至少包括第一传输路径和第二传输路径，第一传输路径和第二传输路径与供电模块连接的电源输入端口不同，第一传输路径的电源输出端口连接至一个功能单元，第二传输路径的电源输出端口同时连接至所有功能单元。本申请提供的GPU服务器的电源节能电路和控制方法，可在降低成本的同时，实现电源的精准传输控制和时序管理。

Description

一种GPU服务器的电源节能电路和控制方法

技术领域

本申请涉及服务器电源管理技术领域，尤其涉及一种GPU服务器的电源节能电路和控制方法。

背景技术

在GPU服务器的电源管理中，当服务器内部存在多个GPU时，传统的电源管理方式通常依赖专门的芯片模块对每个GPU的电源进行单独管理。这种方式虽然能够实现一定的电源控制功能，但芯片本身集成了多种复合功能，成本较高。

在实际应用中，部分客户为了降低成本，提出了costdown模式，即移除用于电源管理的芯片。然而，在传统方案中，移除芯片后电源会直接传输至GPU设备，输入和输出短接，导致电源处于直通状态。所有的模块都是连接同一套控制电路，使得所有的功能单元只能够同时通电或同时断电，无法实现单个功能单元的电源控制，这种直通方式使得GPU的供电时间无法得到有效控制，缺乏必要的时序管理，在服务器运行过程中可能会出现设备初始化异常、供电不稳定等问题，无法满足服务器对电源管理的可靠性要求。

此外，服务器在不同的工作状态下对电源的需求不同。例如，在S5状态（软关闭状态）时，仅需要为系统监控设备如网卡、BMC芯片、CPLD等提供电源；而在正常运行状态时，才需要为GPU、风扇、内存、CPU等主运行设备供电。传统的电源管理方案在costdown模式下，难以实现不同状态下电源的精准控制和时序管理，影响服务器的节能效果和运行稳定性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种GPU服务器的电源节能电路和控制方法，可在降低成本的同时，实现电源的精准传输控制和时序管理，提高服务器的运行稳定性和节能效果。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

本申请第一方面提供一种GPU服务器的电源节能电路，所述电源节能电路包括：

供电模块，用于为所述GPU服务器提供电源；

电源传输路径，用于将所述供电模块的电源传送至目标馈电模块；

多个功能单元，接收所述电源传输路径的电源，进入工作状态，完成功能单元对应的服务器功能；

所述目标馈电模块为所述多个功能单元的一个或多个，所述电源传输路径至少包括第一传输路径和第二传输路径，所述第一传输路径和所述第二传输路径与所述供电模块连接的电源输入端口不同，所述第一传输路径的电源输出端口连接至一个功能单元，所述第二传输路径的电源输出端口同时连接至所有功能单元。

本申请第二方面提供一种GPU服务器的电源节能控制方法，所述方法包括：

当GPU服务器接入电源时，供电模块输出待机电源，所述待机电源经由第一传输路径传输至与所述第一传输路径连接的目标馈电模块；

响应于外部开机信号，目标馈电模块内的控制单元向供电模块输出电源开启信号，同时向第二传输路径输出主板电源开关使能信号；所述电源开启信号控制供电模块切换输出主电源，所述主板电源开关使能信号控制第二传输路径导通；

主电源经由第二传输路径传输至所有功能单元，GPU服务器进入运行状态。

本申请提供的GPU服务器的电源节能电路和控制方法，通过双传送电路和差异化供电的设计，实现了电源传输的灵活分配与场景适配。第一传输路径和第二传输路径的输入、输出端口完全不同，二者相互独立，通过MOS管的导通、截止控制使得传送电路可根据服务器需求切换供电模式，两个独立的传送电路又互相协同，实现了在低功耗、全上电等不同电源供电需求下的供电，即既能通过第一传输路径为单个核心功能单元单独供电，又能通过第二传输路径为所有功能单元集体供电，解决了传统电源管理中全通或全断的问题，实现了不同工作场景下的精准供电。此外，通过第一传输路径仅为单个功能单元供电的设计，在非全负载状态下可使其余功能单元处于断电状态，减少无效功耗，显著降低服务器待机或低负载时的能源消耗。同时，第二传输路径同时传输至所有功能单元，结合时序控制，可避免多个功能单元无序上电导致的电源冲击。最后，本申请提供的方法无需依赖复杂的集成电源管理芯片即可实现多场景供电控制，简化了电路结构并降低了成本。

附图说明

图1为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路结构示意图；

图2为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路连接图；

图3为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路连接结构图；

图4为本申请提供的GPU服务器的电源节能控制方法实施例二的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

下面给出具体的实施例，用以详细介绍本申请的技术方案。

实施例一

图1为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路结构示意图。请参照图1，本实施例提供的电源节能电路，包括：

供电模块，用于为所述GPU服务器提供电源；

电源传输路径，用于将所述供电模块的电源传送至目标馈电模块；

多个功能单元，接收所述电源传输路径的电源，进入工作状态，完成功能单元对应的服务器功能；

所述目标馈电模块为所述多个功能单元的一个或多个，所述电源传输路径至少包括第一传输路径和第二传输路径，所述第一传输路径和所述第二传输路径与所述供电模块连接的电源输入端口不同，所述第一传输路径的电源输出端口连接至一个功能单元，所述第二传输路径的电源输出端口同时连接至所有功能单元。

请参照图1，供电模块产生电力，通过电源传输路径将电源送到指定的目标功能单元，进而通过连通电源的具体功能单元（即目标馈电模块）完成服务器的功能。

需要说明的是，供电模块为整个GPU服务器提供电源，其具有不同的电源输出端口，分别为待机电源输出端口和主电源输出端口。具体的，供电模块采用多组电源单元，每组电源单元独立运行且互为备份，确保服务器在部分电源故障时仍能维持供电，提升系统可靠性。

图2为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路连接图，请参照图2，其中，本申请对供电单元的一个控制信号和两种电源做处理（电源开启控制管脚PSx_ON#、主电源输出管脚P12V_MAIN和待机电源输出管脚P12V_STBY）。当外部控制信号接入电源开启控制管脚时，触发电源单元内部的启动电路，使电源单元从待机状态切换为主电源+待机电源输出状态。其中，电源开启控制管脚直接连接至电源传输板（PDB，在图2中对应的是电源传输路径这个模块）的对应控制端口，通过PDB统一接收服务器控制系统的电源使能指令。主电源输出管脚用于输出稳定的直流主电源，为服务器的高负载功能单元提供电力支持，主电源的输出功率随服务器负载动态调整，且主电源输出管脚直接与第二传输路径的电源输入端口连接。待机电源输出管脚用于输出稳定的直流待机电源，为服务器的待机监控单元（如计算单元内的CPLD、基础网络模块）提供电力支持，其与第一传输路径的电源输入端口连接。

进一步的，还需要说明的是，本申请提供的电源节能电路至少包括节能馈电状态和全部馈电状态。其中，节能馈电状态指的是电源节能电路仅为单个必要功能单元维持供电的低功耗运行模式。在此状态下，供电模块通过第一传输路径，将待机电源定向传输至一个功能单元（用于维持系统基础监控、CPLD运行等核心功能），其余功能单元因未接入有效电源传输路径，处于断电停运状态；全部馈电状态指电源节能电路为所有功能单元提供主电源的满负载运行模式。供电模块通过第二传输路径，向全部功能单元同步传输主电源；同时，借助电路时序控制逻辑（如CPLD对MOS管导通时序的调度），使各功能单元按预设上电顺序依次获电启动，协同执行服务器业务功能。

其中，多个功能单元通常至少包括计算单元、加速卡单元和散热单元。在本申请中，第一传输路径的电源输出端口专门与计算单元连接，确保在节能馈电状态下，计算单元能够优先获得电源供应，维持服务器的基本监控和管理功能。第二传输路径的电源输出端口则分别与计算单元、加速卡单元和散热单元连接，以便在全部馈电状态下，能够同时为这些功能单元提供电源，满足服务器高负载运行的需求。

请继续参照图2，第一传输路径对应电源传输路径中待机电源供电支路，具体包含电源传输路径上的待机电源汇流排、并联的MOS管电路（待机电源供电支路的开关元件）、与计算单元CPLD连接的信号连接器、电源连接器。第二传输路径对应电源传输路径中主电源供电支路，具体包含电源传输路径上的主电源汇流排、并联的MOS管电路（主电源供电支路的开关元件）、与计算单元CPLD连接的信号连接器、电源连接器。

电路连接图一侧为电源传输路径（PDB）与多组CRPS电源单元的连接，涉及电源使能控制与电力传输两类交互。具体的，CRPS电源连接器中的PSx_ON#管脚（这里的PSx_ON#指的是多个信号的简写，如PS0_ON#，PS1_ON#，PS2_ON#，PS3_ON#，PS4_ON#，PS5_ON#），接收PDB输出的电源使能信号（高电平/低电平），控制电源单元是否输出电力；当PSx_ON#有效电平为低电平，CPLD驱动经PDB到达电源处，此时P12V_MAIN输出；当PSx_ON#默认时为高电平，外部存在上拉电路，使得P12V_MAIN不输出；此外，P12V_STBY在电源线插入的瞬间即有输出。PDB上的主电源汇流排用于输出主电源电力，经PDB分配给服务器高负载功能单元，其仅在PSx_ON#为低电平时，P12V_MAIN输出稳定电力；高电平时无输出（或维持最低待机功耗）。PDB上的待机电源汇流排用于输出待机电源电力，经PDB分配给服务器待机监控单元，无论PSx_ON#电平状态如何（节能/全部馈电），P12V_STBY始终输出待机电源（保障CPLD等核心监控电路运行）。

电路连接图另一侧为PDB与计算单元、加速卡单元和散热单元的连接，涉及电力传输与控制信号交互。其中，计算单元的电源连接器与PDB上的P12V_STBY输出端口（第一传输路径）、P12V_MAIN输出端口（第二传输路径）连接，在节能馈电状态接收P12V_STBY待机电源（经第一传输路径），为计算单元内CPLD供电；在全部馈电状态，接收P12V_MAIN主电源（经第二传输路径），与P12V_STBY一起为处理器（CPU）、网络模块等供电。具体的，当电源连接器接入P12V_STBY（低功率），计算单元仅CPLD等监控电路运行，CPU/HDD断电；当电源连接器接入P12V_MAIN（高功率），计算单元全模块上电，执行数据处理业务。计算单元的信号连接器与PDB上的控制信号端口（PDB中的信号连接器）连接，用于传输CPLD与PDB之间的控制信号（如开机使能、时序调度指令）。具体的，当发送开机信号（低电平）时，触发PDB向PSx_ON#管脚输出低电平，启动第二传输路径主电源传输；CPLD通过控制输出各个电源的PS_ON#信号的不同时刻，来实现错峰上电的目的。

此外，加速卡单元和散热单元与PDB上的主电源汇流排（第二传输路径）连接，用于接收主电源电力，为GPU运算、风扇散热供电；具体的，响应CPLD时序信号（经信号连接器传输）加速卡单元的电源连接器优先于散热单元上电（或按需调整）；主电源正常时（P12V_MAIN有输出），加速卡单元（其中包括有多个加速卡，用于提供大规模并行计算能力）执行图形渲染、辅助AI训练等任务，风扇（散热单元中的风扇，其中，此处的散热单元为加速卡单元专属散热组件，仅服务于加速卡单元的散热需求；而计算单元作为独立功能单元，其内部集成了专属散热部件）启动散热；主电源断开时（节能状态），无电力输入，模块停运。

图3为本申请提供的GPU服务器的电源节能电路连接结构图，请参照图3，第一传输路径主要由至少两个并联的第一MOS管以及栅极分压电阻组成。其电源输入端口连接至供电模块的待机电源输出端口，第一传输路径的电源输出端口连接至目标馈电模块（在本实施例中为计算单元）。第一MOS管的源极与第一传输路径的电源输入端口相连，用于接收待机电源信号；第一传输路径的漏极连接至电源输出端口，负责向目标馈电模块传输电源。第一MOS管的栅极通过栅极分压电阻连接至第一传输路径的电源输入端口。当第一传输路径的电源输入端口输入待机电源信号时（处于高电平），栅极电压高于源极电压，形成有效的栅源电压，使得第一MOS管导通，待机电源信号能够从源极流经漏极，顺利传输至目标馈电模块，为其提供持续供电。反之，当第一传输路径的电源输入端口无待机电源信号（低电源或断电）时，栅极与源极之间的电压低于导通阈值，第一MOS管截止，从而阻断待机电源的传输，实现对电源的精准控制。

其中，第一传输路径指电源节能电路中用于传输待机电源的专用通路，由至少两个并联的第一MOS管及栅极分压电阻构成，其核心功能是根据控制信号的电平状态，实现待机电源向目标馈电模块的精准传输或阻断。MOS管即金属-氧化物-半导体场效应晶体管，是一种通过栅极电压控制源极与漏极之间电流通断的半导体器件。在本电路中，第一MOS管作为电子开关，其导通或截止状态由栅极与源极之间的电压差（栅源电压，Vgs）决定，用于控制待机电源的传输路径通断。源级是MOS管的电流输入端，在此处与第一传输路径的电源输入端口连接，用于接收供电模块输出的待机电源信号，是待机电源进入MOS管的起点。漏级是MOS管的电流输出端，在此处与第一传输路径的电源输出端口连接，用于将经MOS管导通后的待机电源信号传输至目标馈电模块，是待机电源离开MOS管的终点。栅级是MOS管的控制端，通过施加电压控制源极与漏极之间的导电沟道形成或消失。在此处栅极通过栅极分压电阻连接至第一传输路径的电源输入端口，接收控制信号以决定第一MOS管的导通或截止状态。栅极分压电阻是连接于第一传输路径的电源输入端口与MOS管栅极之间的电阻元件，其作用是稳定栅极电压、限制栅极电流，避免因控制信号电压波动导致第一MOS管误动作，保障栅极控制的可靠性。

需要说明的是，此处的第一传输路径的电源输入端口直接连接至供电模块的待机电源输出端，其电平状态由供电模块自身的工作状态决定，不依赖外部控制芯片。具体而言，当GPU服务器接入外部电源后，供电模块的待机电源输出端口立即输出P12V_STBY待机电源信号，该信号直接作用于第一传输路径的电源输入端口。同时，第一MOS管的栅极通过栅极分压电阻直接上拉至P12V_STBY，使得栅极电压与源极电压（均等于待机电源电压）基本一致，从而形成满足MOS管导通阈值的栅源电压（Vgs≥导通阈值）。此时，MOS管内部形成导电沟道，源极与漏极之间导通，待机电源信号可从源极流经漏极传输至目标馈电模块，实现持续供电。

当GPU服务器断开外部电源或供电模块停止输出待机电源时，第一传输路径的电源输入端口无P12V_STBY信号输入，此时栅极与源极之间电压差消失，MOS管内部导电沟道随之消失，源极与漏极之间截止，待机电源传输路径被阻断，目标馈电模块停止接收待机电源。

请继续参照图3，第二传输路径包括多个第二MOS管和控制电阻。其电源输入端口连接至供电模块的主电源输出端，各电源输出端口分别对应连接至不同的功能单元。多个第二MOS管的源极均连接至第二传输路径的电源输入端口，用于接收主电源信号；漏极分别连接至第二传输路径的各电源输出端口，负责向对应的多个目标馈电模块传输主电源。多个第二MOS管的栅极通过控制电阻共同连接至主电源控制信号线。当主电源控制信号线处于高电平时，栅极电压高于源极电压，形成满足导通阈值的有效栅源电压，使第二MOS管导通，主电源信号能够从源极流经漏极，传输至对应的多个目标馈电模块，实现对各功能单元的上电。当主电源控制信号线处于低电平时，栅极与源极之间的电压低于导通阈值，第二MOS管截止，阻断主电源的传输，从而实现对主电源的有效控制。

需要说明的是，第二传输路径指电源节能电路中用于传输主电源的专用通路，由多个第二MOS管及控制电阻构成，核心功能是根据主电源控制信号线的电平状态，实现主电源向多个功能单元的同步传输或阻断。控制电阻是连接于主电源控制信号线与多个MOS管栅极之间的电阻元件，作用是稳定栅极电压、限制栅极电流，避免控制信号电压波动导致MOS管误动作，保障多MOS管同步控制的可靠性。其中，主电源控制信号线是传输主电源控制指令的电信号通路，其输出的电平状态（高电平或低电平）决定多个MOS管的栅极电压，进而同步控制第二传输路径的主电源传输状态。此外，第二传输路径的电源输入端口用于接收供电模块输出的主电源信号，是主电源进入第二传输路径的起点，第二传输路径的各电源输出端口，与各功能单元的连接接口，每个端口对应一个功能单元，用于将经MOS管导通后的主电源信号传输至目标功能单元，是主电源离开第二传输路径的终点。

请继续参照图3，计算单元的内部集成了CPLD（复杂可编程逻辑器件），以及与CPLD连接的多个信号接口。这些信号接口至少包括开机信号接收端和电源控制信号输出端。开机信号接收端的作用是接收外部开机信号，并将该信号迅速传输至CPLD。电源控制信号输出端则分别连接至供电模块的控制端口和第二传输路径中各个第二MOS管的栅极，用于输出电源开启信号和主板电源开关使能信号。其中，电源开启信号用于控制供电模块从待机电源输出转换为待机电源与主电源一起输出，满足服务器高负载运行的电源需求；主板电源开关使能信号用于控制第二传输路径中各个第二MOS管的导通与关断，从而实现主电源向各功能单元的传输通断控制，确保各功能单元能够按照预定的时序获得电源供应。

具体的，计算单元内部的CPLD在整个电源节能电路中充当核心控制中枢，其作用不仅是简单地转发信号，而是对接收到的开机信号进行逻辑判断与时序处理，并据此生成控制指令。开机信号首先通过开机信号接收端输入至CPLD，CPLD对该信号进行分析后，一方面向供电模块的控制端口输出电源开启信号，控制供电模块从待机电源输出转换为待机电源与主电源一起输出，以满足GPU服务器在高负载运行时的电源需求；另一方面向第二传输路径输出主板电源开关使能信号，控制第二传输路径导通，确保主电源稳定传输至各功能单元。通过这种基于CPLD的集中逻辑与时序控制，能够有效实现错峰上电，从而显著降低开机瞬间的电流冲击。在GPU服务器中，加速卡单元是耗电量最大的部分，其次为计算单元。当按下开关按键、服务器整机开机时，计算单元、加速卡单元及散热单元内部存在大量容性负载，导致整机对电源的电流抽取急剧增大，瞬时电流可达正常工作时的数倍，极易超过CRPS电源（通用冗余电源）及机房供电的承载上限，引发电路故障。CPLD通过对各功能单元（尤其是GPU加速卡单元）的负载上电时序进行精确控制，实现错峰上电，有效降低开机瞬间的冲击电流，减轻所有供电单元的压力。同时，所有供电单元主电的错峰开启也有助于缓解机房能源输出的瞬时压力，稳定电压，从而保护电网的供电安全性与稳定性，在保障服务器可靠运行的同时实现节能效果。

综合上面对节能控制电路的描述可知，节能馈电状态下的电源传输为，当GPU服务器处于节能馈电状态时，例如在软关闭状态下，服务器仅需要维持基本的监控和管理功能。此时，供电模块开始工作，其待机电源输出端口输出待机电源信号。该待机电源信号首先传输至第一传输路径的电源输入端口。在第一传输路径中，第一MOS管的源极连接至电源输入端口，接收到待机电源信号后，源极电位变为高电平。由于第一传输路径的电源输入端口也处于高电平状态（这是由系统在节能馈电状态下的预设逻辑决定的），通过栅极分压电阻的作用，第一MOS管的栅极也获得高电平输入。此时，栅极与源极之间形成了满足导通阈值的有效栅源电压，即第一MOS管的栅极电压高于源极电压且满足导通阈值，使得第一MOS管导通。导通后的第一MOS管将待机电源信号从漏极输出，传输至目标馈电模块，在本实施例中即为计算单元的待机电源输入端。计算单元中的CPLD以及相关的网络设备等组件在获得待机电源后，开始工作，维持服务器的基本监控、管理以及网络通信等功能。而此时，加速卡单元、散热单元等其他功能单元由于未接收到电源，处于断电状态，从而实现了服务器在节能馈电状态下的低功耗运行。

需要说明的是，全部馈电状态下的电源传输及服务器启动过程为，当用户需要启动GPU服务器，使其进入全部馈电状态并开始正常工作时，首先按下服务器的电源按钮，产生外部开机信号。该开机信号通过计算单元的开机信号接收端传输至CPLD。CPLD作为计算单元的核心控制组件，在接收到开机信号后，立即做出响应。CPLD通过电源控制信号输出端向供电模块发送电源开启信号。供电模块在接收到该信号后，迅速切换电源输出模式，从仅待机电源输出转换为待机电源与主电一起输出。同时，CPLD通过电源控制信号输出端向第二传输路径输出主板电源开关使能信号，将该信号拉高至高电平。在第二传输路径中，多个第二MOS管的栅极通过控制电阻共同连接至主电源控制信号线，当接收到高电平的主板电源开关使能信号后，各第二MOS管的栅极电压升高。由于第二MOS管的源极连接至第二传输路径的电源输入端口，此时已接收到供电模块输出的主电源信号，源极电位也为高电平。当栅极电压高于源极电压，且形成满足导通阈值的有效栅源电压时，各MOS管按照预设的时序依次导通。主电源信号从导通的MOS管的漏极输出，分别传输至计算单元、加速卡单元和散热单元等各功能单元的主电源输入端。例如，主电源经由第二传输路径同时传输至所有功能单元，各功能单元在获得主电源后按其自身初始化流程启动，协同完成服务器业务功能。

各功能单元在获得主电源后，按照各自的初始化流程开始启动和初始化，协同工作，使GPU服务器进入正常运行状态，满足用户对服务器性能的需求。具体的，计算单元在节能馈电状态下通过第一传输路径持续接收待机电源，其内部核心组件（如CPLD）始终保持运行；当切换至全部馈电状态时，第二传输路径将主电源输送至各功能单元，其中连接计算单元的第二MOS管导通，而其他功能单元则由其内部的Efuse芯片按预设时序控制上电，其中计算单元对应的MOS管导通时间早于其他功能单元0.5-2秒（具体间隔可通过CPLD编程调整）。这一设计确保计算单元在主电源接入时无供电中断，从仅待机电源输出转换为待机电源与主电一起输出过程中核心功能持续运行，避免因供电切换导致的系统初始化异常或数据丢失，保障服务器从低功耗到高负载状态的平滑过渡。其中，本申请中，GPU服务器的初始状态为节能馈电状态，即服务器接入外部电源但未接收开机信号时的默认运行模式。

此外，电源关闭的控制逻辑为，当需要关闭GPU服务器时，CPLD通过电源控制信号输出端向第二传输路径输出低电平的主板电源开关使能信号，同时将PS_ON#信号拉高，使供电单元停止主电源的输出。此时，第二传输路径中各MOS管的栅极与源极之间的电压低于导通阈值，MOS管截止，阻断主电源向各功能单元的传输，各功能单元停止工作。随着主电源的关断，待机电源亦被切断。第一传输路径中MOS管的栅极电压因失去待机电源的上拉而消失，MOS管随之截止，此过程由硬件线路自主完成，而非CPLD程序控制。至此，整个GPU服务器的电源供应被完全切断，服务器进入关机状态。

还需要说明的是，当服务器检测到低负载运行需求（如无GPU计算任务）或用户触发休眠指令时，CPLD通过内部逻辑判断启动状态切换流程。首先，CPLD向第二传输路径输出低电平的主板电源开关使能信号，但仅控制连接加速卡单元、散热单元等非核心功能单元的第二MOS管优先截止（通过预设时序逻辑实现选择性关断），阻断主电源向这些单元的传输，使其停止工作以降低功耗；在关断过程中，所有第二MOS管因同一使能信号的控制而同步截止。计算单元与其他功能单元一同停止主电源供电，随后系统切换至由第一传输路径提供的待机电源维持其基础监控功能。待非核心功能单元完全断电后，CPLD向供电模块输出电源切换信号，控制供电模块从主电源输出模式切换为待机电源输出模式；同步将主板电源开关使能信号维持低电平，使连接计算单元的第二MOS管截止，切断主电源向计算单元的传输。最后，确保（由硬件线路）第一传输路径中的MOS管导通，待机电源经第一传输路径持续传输至计算单元，仅维持计算单元内CPLD、基础监控模块等核心组件的运行。此时，服务器从全馈电状态退回节能馈电状态，在保障基础监控与响应能力的同时，实现非必要功能单元的断电节能。

本实施例提供的电源节能电路，利用第一传输路径和第二传输路径的差异化设计，构建了灵活的电源分配机制。第一传输路径仅为单个功能单元（如计算单元）供电，第二传输路径同时为所有功能单元供电，且两者与供电模块的连接端口不同，确保了节能与全负载场景的精准适配。在节能馈电状态下，仅通过第一传输路径为核心功能单元提供待机电源，其余单元断电，大幅降低了服务器待机或低负载时的功耗；在全部馈电状态下，通过第二传输路径向所有功能单元同步传输主电源，结合CPLD的时序控制逻辑，使各单元按预设顺序上电，避免了瞬时大电流冲击导致的供电不稳定，保障了高负载运行的可靠性。同时，该电路无需依赖复杂的电源管理芯片，仅通过MOS管、电阻和CPLD等基础元器件实现精准控制，适配了节能模式下移除专用电源管理芯片的需求，在降低硬件成本的同时，兼顾了节能效果与系统稳定性。此外，通过节能馈电状态→全部馈电状态→节能馈电状态的平滑切换机制，实现了服务器全生命周期的电源动态管理，既满足低负载时的节能需求，又保障高负载时的性能输出，解决了传统直通电源方案中上电无序、状态切换生硬的问题，进一步提升了服务器运行的安全性与能效比。

实施例二

与前述一种GPU服务器的电源节能电路的实施例相对应，本申请还提供了一种GPU服务器的电源节能控制方法的实施例。

图4为本申请提供的GPU服务器的电源节能控制方法实施例二的流程图。请参照图4，本实施例提供的控制方法，包括：

S401、当GPU服务器接入电源时，供电模块输出待机电源，所述待机电源经由第一传输路径传输至与所述第一传输路径连接的目标馈电模块。

需要说明的是，本步骤是服务器接入电源后的初始供电流程，核心是通过第一传输路径为目标馈电模块提供待机电源，维持基础功能。

需要说明的是，所述待机电源经由第一传输路径传输至与所述第一传输路径连接的目标馈电模块，包括：当GPU服务器接入外部电源后，供电模块的待机电源输出端口输出待机电源信号，所述待机电源信号传输至第一传输路径的电源输入端口；响应于所述待机电源信号输出，所述源极变为高电平；第一MOS管的栅极变为高电平，所述第一MOS管导通；所述待机电源信号从所述第一MOS的漏极输出至第一传输路径的电源输出端口，再传输至目标馈电模块的待机电源输入端，完成对目标馈电模块的持续供电。

具体的，供电模块首先通过自身的待机电源输出端口输出待机电源信号，这一信号作为初始电力源，首先传输至第一传输路径的电源输入端口，成为电路供电的起点。此时，第一传输路径中的第一MOS管的源极直接接收该待机电源信号，源极电压随之变为与待机电源一致的高电平。同时，第一MOS管的栅极也获得高电平（该电平需高于源极电压且满足导通阈值），使得栅极与源极之间形成有效压差，第一MOS管因此导通。导通后的MOS管形成电力传输通路，待机电源信号从源极流经漏极，再通过第一传输路径的电源输出端口输出，最终传输至目标馈电模块（通常为计算单元）的待机电源输入端。通过这一流程，目标馈电模块获得持续的待机供电，其内部核心组件（如CPLD、基础监控电路）得以维持运行，而服务器其他功能单元因未接入电源处于断电状态，实现了节能馈电状态下的精准供电控制。该待机电源信号首先传输至第一传输路径的电源输入端口，直接作用于第一MOS管的源极。

需要说明的是，目标馈电模块（计算单元）通过其开机信号接收端接收外部开机信号（如用户按压电源按钮产生的信号），该信号经信号整形、电平转换等适配处理后，传输至计算单元内部的控制单元（CPLD），作为启动主电源传输的触发指令。

S402、响应于外部开机信号，目标馈电模块内的控制单元向供电模块输出电源开启信号，同时向第二传输路径输出主板电源开关使能信号；所述电源开启信号控制供电模块转换为主电源和待机电源一起输出，所述主板电源开关使能信号控制第二传输路径导通。

需要说明的是，该步骤通过控制单元输出信号实现电源模式切换与传输通路导通的协同。具体的，目标馈电模块内的控制单元解析开机信号后，同步输出两类控制信号：电源开启信号和主板电源开关使能信号。其中，电源开启信号传输至供电模块的控制端口，触发供电模块内部电源切换电路动作，使其从仅持续输出低功率待机电源的状态，转换为在持续输出低功率待机电源的基础上，新增输出高功率主电源的状态，满足全负载运行需求；主板电源开关使能信号传输至第二传输路径，作为主电源控制信号的核心，用于控制电路中MOS管的导通状态。

需要说明的是，本步骤中，控制单元通过逻辑设计确保供电模块切换主电源与第二传输路径导通的时序匹配（如先确认主电源输出稳定，再触发导通信号），避免电源未稳定时的冲击或无效供电。

S403、主电源经由第二传输路径传输至所有功能单元，GPU服务器进入运行状态。

需要说明的是，主电源经由第二传输路径传输至所有功能单元，包括：目标馈电模块内的控制单元将主板电源开关使能信号调整至高电平，高电平信号通过控制电阻传输至第二传输路径中多个第二MOS管的栅极，多个所述第二MOS管按照预设时序依次导通；主电源信号从各导通的所述第二MOS管的漏极输出至第二传输路径的对应电源输出端口，分别传输至各功能单元的主电源输入端，完成对各功能单元的上电。

具体来说，当目标馈电模块内的控制单元接收到开机指令后，会将主板电源开关使能信号拉高至高电平，该高电平经控制电阻传递到第二传输路径中多个MOS管的栅极。高电平使MOS管的栅极电压高于源极电压，形成满足导通阈值的栅源电压差，从而同步导通所有MOS管。主电源信号随即从各MOS管的漏极输出，经由对应的电源输出端口，同时传输至所有功能单元的主电源输入端。其中，MOS管的数量由负载总电流及单个MOS管的通流能力决定，与负载单元个数无关，所有MOS管由一个公共信号控制，确保了主电源分配的同步性与一致性。

本实施例提供的电源节能控制方法，在服务器接入电源后，首先通过第一传输路径精准传输待机电源至目标馈电模块，确保核心功能单元在节能状态下稳定运行，其余单元断电以降低待机功耗。当接收开机信号后，控制单元同步输出电源开启信号和主板电源开关使能信号，实现供电模块从仅输出待机电源到同时输出待机电源与主电源的平滑切换，以及第二传输路径的同步导通。在主电源传输阶段，所有第二MOS管由一个公共信号控制而同步导通，主电源同时传输至所有功能单元；在此基础上，高配置版本可通过各功能单元内部的Efuse芯片实现分时上电的时序控制，有效防止瞬时大电流导致的电压不稳，保障了高负载启动的可靠性。整个控制流程无需依赖专用电源管理芯片，仅通过基础电路逻辑与CPLD的协同控制实现精准供电管理，适配了节能模式的需求，在降低成本的同时，兼顾了节能效果与系统运行稳定性，确保服务器从低功耗待机到高负载运行的全链路高效可靠。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种GPU服务器的电源节能电路，其特征在于，所述电源节能电路包括：

供电模块，用于为所述GPU服务器提供电源；

电源传输路径，用于将所述供电模块的电源传送至目标馈电模块；

多个功能单元，接收所述电源传输路径的电源，进入工作状态，完成功能单元对应的服务器功能；所述多个功能单元至少包括计算单元、加速卡单元和散热单元；

所述目标馈电模块为所述多个功能单元的一个或多个，所述电源传输路径至少包括第一传输路径和第二传输路径，所述第一传输路径和所述第二传输路径与所述供电模块连接的电源输入端口不同，所述第一传输路径的电源输出端口连接至一个功能单元，所述第二传输路径的电源输出端口同时连接至所有功能单元。

2.根据权利要求1所述的电源节能电路，其特征在于，所述第一传输路径的电源输出端口仅与所述计算单元连接；

所述第二传输路径的电源输出端口分别与计算单元、加速卡单元和散热单元连接。

3.根据权利要求1所述的电源节能电路，其特征在于，所述第一传输路径包括至少两个并联的第一MOS管、以及栅极分压电阻；

其中，所述第一传输路径的电源输入端口连接至供电模块的待机电源输出端口，所述第一传输路径的电源输出端口连接至目标馈电模块；所述第一MOS管的源极连接至第一传输路径的电源输入端口，用于接收待机电源信号，漏极连接至所述第一传输路径的电源输出端口，用于向目标馈电模块传输电源；所述第一MOS管的栅极通过所述栅极分压电阻连接至第一传输路径的电源输入端口；

当所述第一传输路径的电源输入端口输入待机电源信号时，栅极电压高于源极电压，第一MOS管导通，待机电源信号从源极流经漏极传输至目标馈电模块；

当所述第一传输路径的电源输入端口无待机电源信号时，第一MOS管截止，阻断待机电源传输。

4.根据权利要求1所述的电源节能电路，其特征在于，所述第二传输路径包括多个第二MOS管、控制电阻；

其中，所述第二传输路径的电源输入端口连接至供电模块的主电源输出端，各电源输出端口分别连接至对应的功能单元；所述多个第二MOS管的源极均连接至第二传输路径的电源输入端口，用于接收主电源信号，漏极分别连接至第二传输路径的各电源输出端口，用于向对应的多个目标馈电模块传输主电源；所述多个第二MOS管的栅极通过所述控制电阻共同连接至主电源控制信号线；

当主电源控制信号线处于高电平时，所述第二MOS管导通，主电源信号从源极流经漏极传输至对应的多个目标馈电模块；

当主电源控制信号线处于低电平时，所述第二MOS管截止，阻断主电源传输。

5.根据权利要求2所述的电源节能电路，其特征在于，所述计算单元的内部包括CPLD，以及与所述CPLD连接的多个信号接口；

其中，所述信号接口至少包括开机信号接收端、电源控制信号输出端；

所述开机信号接收端用于接收外部开机信号，并将该信号传输至CPLD；

所述电源控制信号输出端分别连接供电模块的控制端口和第二传输路径中各个第二MOS管的栅极，用于输出电源开启信号和主板电源开关使能信号；其中，所述电源开启信号用于控制供电模块切换输出主电源；所述主板电源开关使能信号用于控制第二传输路径中各个第二MOS管的导通与关断，实现主电源向各功能单元的传输通断。

6.根据权利要求1所述的电源节能电路，其特征在于，所述电源节能电路至少包括节能馈电状态和全部馈电状态：

所述节能馈电状态下，所述目标馈电模块为一个，所述目标馈电模块监测状态调整信号，基于所述状态调整信号进行电源传输路径的切换；

所述全部馈电状态下，所述目标馈电模块为多个。

7.根据权利要求1所述的电源节能电路，其特征在于，所述电源节能电路至少包括节能馈电状态和全部馈电状态：

所述电源节能电路在所述节能馈电状态下，供电模块通过第一传输路径将电源传输至一个功能单元，其余功能单元处于断电状态；

所述电源节能电路在所述全部馈电状态下，供电模块通过第二传输路径将电源同时传输至所有功能单元，多个功能单元按预设时序依次获电，进入工作状态以完成各自对应的服务器功能。

8.一种GPU服务器的电源节能控制方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1至7任一项所述的电源节能电路实现，所述方法包括：

当GPU服务器接入电源时，供电模块输出待机电源，所述待机电源经由第一传输路径传输至与所述第一传输路径连接的目标馈电模块；

响应于外部开机信号，目标馈电模块内的控制单元向供电模块输出电源开启信号，同时向第二传输路径输出主板电源开关使能信号；所述电源开启信号控制供电模块转换为主电源和待机电源一起输出，所述主板电源开关使能信号控制第二传输路径导通；

主电源经由第二传输路径传输至所有功能单元，GPU服务器进入运行状态。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述待机电源经由第一传输路径传输至与所述第一传输路径连接的目标馈电模块，包括：

当GPU服务器接入外部电源后，供电模块的待机电源输出端口输出待机电源信号，所述待机电源信号传输至第一传输路径的电源输入端口；

响应于所述待机电源信号输出，第一MOS管的源极变为高电平；所述第一MOS管的栅极变为高电平，所述第一MOS管导通；

所述待机电源信号从所述第一MOS管的漏极输出至第一传输路径的电源输出端口，再传输至目标馈电模块的待机电源输入端，完成对目标馈电模块的持续供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主电源经由第二传输路径传输至所有功能单元，包括：

目标馈电模块内的控制单元将主板电源开关使能信号调整至高电平，高电平信号通过控制电阻传输至第二传输路径中多个第二MOS管的栅极，多个所述第二MOS管按照预设时序依次导通；

主电源信号从各导通的所述第二MOS管的漏极输出至第二传输路径的对应电源输出端口，分别传输至各功能单元的主电源输入端，完成对各功能单元的上电。