JP7394864B2 - 相冗長電圧レギュレータ装置内での冗長レギュレータ相の共有 - Google Patents
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Claims (20)
- それぞれがレギュレータ入力で入力電圧を受け取り、レギュレータ出力でそれぞれの出力電圧を提供するように電気的に結合されたレギュレータを含む、複数のレギュレータ相と、
第1および第2の相グループを含む、前記複数のレギュレータ相の相グループのセットであって、各相グループが、
前記相グループのレギュレータのレギュレータ入力に電気的に相互接続された共通レギュレータ入力、
前記相グループのレギュレータのレギュレータ出力に電気的に相互接続された共通レギュレータ出力、
少なくとも1つの冗長レギュレータ相、
前記相グループの各レギュレータ相に電気的に結合された多相コントローラ(MPC)であって、相障害信号と、それぞれの相グループの各レギュレータ相から受信したパルス幅変調(PWM)相制御信号および共有電流(ISHARE)相制御信号のうちの1つと、を制御ロジックに転送するように構成された、前記多相コントローラ(MPC)、を含む、
前記相グループのセットと、
第1および第2の予備レギュレータ相を含む、前記複数のレギュレータ相の予備レギュレータ相のセットであって、各予備レギュレータ相が、
前記予備レギュレータ相の二次出力への電流の流れを制限するように電気的に結合および構成された二次出力論理和デバイス、
第1の相イネーブル信号に応答して、前記予備レギュレータ相の前記レギュレータ出力を第1の共通レギュレータ出力に電気的に結合するように構成された第1の出力スイッチング・デバイス、および
第2の相イネーブル信号に応答して、前記予備レギュレータ相の前記レギュレータ出力を第2の共通レギュレータ出力に電気的に結合するように構成された第2の出力スイッチング・デバイス、
を含む、
前記予備レギュレータ相のセットと、
制御ロジックであって、
前記相グループのセットの各相グループのMPCに電気的に接続され、前記MPCから前記相制御信号を受信し、前記MPCと相障害信号を交換するように構成され、
前記予備レギュレータ相のセットの予備レギュレータ相に電気的に接続され、相イネーブル信号をアサートして、前記相制御信号を前記予備レギュレータ相に転送し、前記予備レギュレータ相から相障害信号を受信するように構成され、
MPCからの相障害信号の受信に応答して、予備レギュレータ相を故障したレギュレータ相を含む相グループに電気的に相互接続するように構成されている、
前記制御ロジックと、
を備える相冗長電圧レギュレータ装置。 - 前記複数のレギュレータ相の各レギュレータ相が、
前記レギュレータ入力の電流を監視するように構成され、前記レギュレータ出力の電流および電圧を監視するようにさらに構成された相冗長コントローラ(PRC)と、
それぞれのレギュレータ相の一次出力への電流の流れを制限するように構成された出力論理和デバイスと、
前記PRCからの制御信号に応答して、入力過電流保護および出力過電圧保護を前記それぞれのレギュレータ相に提供するように構成された入力保護デバイスと、
をさらに含む、請求項1に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。 - 各相グループの前記MPCが、
前記相グループの各レギュレータ相からフィードバック出力電圧を受信し、それぞれの検出された電流信号を受信し、
相間の制御された電流共有を管理するPWM制御信号またはISHARE制御信号を生成して、前記相グループの各レギュレータ相を所定の期間順次アクティブ化し、
前記相グループの1つまたは複数のレギュレータ相の故障に続いて、前記相グループのすべてのアクティブなレギュレータ相間の電流共有を維持する、
ようにさらに構成されている、請求項1に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。 - 各制御信号が、少なくとも1つのレギュレータ相のデューティ・サイクル/アクティブ化時間を一連のパルス幅によって表すデジタル信号である、請求項1に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- 前記出力論理和デバイスおよび前記二次出力論理和デバイスがそれぞれ、Nチャネル電界効果トランジスタ(NFET)、Pチャネル電界効果トランジスタ(PFET)、NPNトランジスタ、およびPNPトランジスタからなる群から選択される、請求項2に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- MPCのレギュレータ・シリアル・インターフェースが、シリアル周辺インターフェース(SPI)インターフェース、電力管理バス(PMBus)インターフェース、および
集積回路間(I2C)インターフェースからなる群から選択されるシリアル制御バスを介してシステム制御機能に結合されている、請求項1に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。 - 前記相グループのセットの前記第1の相グループが、電流共有を維持するように構成されている、請求項1に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- それぞれがレギュレータ入力で入力電圧を受け取り、レギュレータ出力でそれぞれの出力電圧を提供するように電気的に結合されたレギュレータを含む、複数のレギュレータ相と、
第1および第2の相グループを含む、前記複数のレギュレータ相の相グループのセットであって、各相グループが、
前記相グループのレギュレータのレギュレータ入力に電気的に相互接続された共通レギュレータ入力、
前記相グループのレギュレータのレギュレータ出力に電気的に相互接続された共通レギュレータ出力、
少なくとも1つの冗長レギュレータ相、および
前記相グループの各レギュレータ相に電気的に結合された多相コントローラ(MPC)であって、相障害信号と、それぞれの相グループの各レギュレータ相から受信したパルス幅変調(PWM)相制御信号および共有電流(ISHARE)相制御信号のうちの1つと、を制御ロジックに転送するように構成された、前記多相コントローラ(MPC)、を含む、
前記相グループのセットと、
第1および第2の予備レギュレータ相を含む、前記複数のレギュレータ相の予備レギュレータ相のセットであって、各予備レギュレータ相が、
前記レギュレータ出力と前記予備レギュレータ相の二次出力との間に電気的に結合された二次出力論理和電界効果トランジスタ(FET)、
前記二次出力論理和FETのソース端子およびドレイン端子に電気的に接続された入力を有する第2のコンパレータであり、前記二次出力論理和FETのゲート端子に電気的に接続された出力をさらに有し、前記二次出力論理和FETと共に、前記予備レギュレータ相の前記二次出力への電流の流れを制限するように構成された、前記第2のコンパレータ、
第1の相イネーブル信号に応答して、前記予備レギュレータ相の前記レギュレータ出力を第1の共通レギュレータ出力に電気的に結合するように電気的に接続および構成された第1の出力スイッチングFET、
第2の相イネーブル信号に応答して、前記予備レギュレータ相の前記レギュレータ出力を第2の共通レギュレータ出力に電気的に結合するように接続および構成された第2の出力スイッチングFET、
を含む、
前記予備レギュレータ相のセットと、
制御ロジックであって、
前記相グループのセットの各相グループのMPCに電気的に接続され、前記MPCから相制御信号を受信し、前記MPCと相障害信号を交換するように構成され、
前記予備レギュレータ相のセットの予備レギュレータ相に電気的に接続され、相イネーブル信号をアサートして、相制御信号を前記予備レギュレータ相に転送し、前記予備レギュレータ相から相障害信号を受信するように構成され、
MPCからの相障害信号の受信に応答して、予備レギュレータ相を故障したレギュレータ相を含む相グループに電気的に相互接続するように構成されている、
前記制御ロジックと、
を備える相冗長電圧レギュレータ装置。 - 前記複数のレギュレータ相の各レギュレータ相が、
前記レギュレータ入力の電流を監視するように構成され、前記レギュレータ出力の電流および電圧を監視するようにさらに構成された相冗長コントローラ(PRC)と、
前記レギュレータの一次出力と前記共通レギュレータ出力との間に電気的に結合された出力論理和FETと、
前記出力論理和FETのソース端子およびドレイン端子に電気的に接続された入力を有する第1のコンパレータであって、前記出力論理和FETのゲート端子に電気的に接続された出力をさらに有し、前記出力論理和FETと共に、それぞれのレギュレータ相の前記一次出力への電流の流れを制限するように構成された、前記第1のコンパレータと、
前記共通レギュレータ入力と前記レギュレータのレギュレータ入力との間に結合された入力保護FETと、
前記入力保護FETのゲート端子に電気的に接続された出力を有するラッチであって、
前記入力保護FETと共に、前記それぞれのレギュレータ相に入力過電流保護および出力過電圧保護を提供するように構成された、前記ラッチと、
をさらに含む、請求項8に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。 - 各相グループの前記MPCが、
前記相グループの各レギュレータ相からフィードバック出力電圧を受信し、それぞれの検出された電流信号を受信し、
相間の制御された電流共有を管理するPWM制御信号またはISHARE制御信号を生成して、前記相グループの各レギュレータ相を所定の期間順次アクティブ化し、
前記相グループの1つまたは複数のレギュレータ相の故障に続いて、前記相グループのすべてのアクティブなレギュレータ相間の電流共有を維持する、
ようにさらに構成されている、請求項9に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。 - 各制御信号が、少なくとも1つのレギュレータ相のデューティ・サイクル/アクティブ化時間を一連のパルス幅によって表すデジタル信号である、請求項8に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- MPCのレギュレータ・シリアル・インターフェースが、シリアル周辺インターフェース(SPI)インターフェース、電力管理バス(PMBus)インターフェース、および集積回路間(I2C)インターフェースからなる群から選択されるシリアル制御バスを介してシステム制御機能に結合されている、請求項8に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- 前記相グループのセットの前記第1の相グループが電流共有を維持するように構成されている、請求項8に記載の相冗長電圧レギュレータ装置。
- レギュレータ相の相グループ間で冗長予備レギュレータ相のセットを共有する方法であって、前記相グループから受信した相障害信号の監視に応答して、
第1の相グループからの相単一障害信号の検出に応答して、前記冗長予備レギュレータ相のセットの第1の予備レギュレータ相に、前記第1の予備レギュレータ相の出力を前記第1の相グループの共通レギュレータ出力に電気的に結合する相イネーブル信号をアサートし、
前記第1の予備レギュレータ相に、前記第1の相グループの多相コントローラ(MPC)から受信したパルス幅変調(PWM)相制御信号および共有電流(ISHARE)相制御信号のうちの1つを送信し、
前記第1の予備レギュレータ相からの相障害信号を前記第1の相グループの前記MPCに電気的に接続し、
前記第1の相グループからの前記相単一障害信号の検出に応答して、前記相単一障害信号の監視を中止し、
制御ロジック内の不揮発性メモリに、前記第1の予備レギュレータ相と前記第1の相グループの前記共通レギュレータ出力との間の関連付けを記憶し、
前記冗長予備レギュレータ相のセットの第2の予備レギュレータ相に、補足の相グループからの追加の相障害信号の検出に応答して、前記第2の予備レギュレータ相の出力を前記補足の相グループの共通レギュレータ出力に電気的に結合する相イネーブル信号をアサートし、
前記第2の予備レギュレータ相に、前記補足の相グループのMPCから受信した相制御信号を送信し、
前記第2の予備レギュレータ相からの相障害信号を前記補足の相グループの前記MPCに電気的に接続し、
前記補足の相グループからの前記追加の相障害信号の検出に応答して、前記追加の相障害信号の監視を中止し、
前記不揮発性メモリに、前記第2の予備レギュレータ相と前記補足の相グループの前記共通レギュレータ出力との間の関連付けを記憶し、
前記相グループの共通レギュレータ出力に電気的に結合されているすべての前記冗長予備レギュレータ相の出力に応答して、レギュレータ置換え動作を要求するシステム通知を送信する、
ように構成されている制御ロジックを使用することを含む、方法。 - 前記補足の相グループが、第1の相グループおよび第2の相グループからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
- 相グループ内の各レギュレータ相の電流供給能力が、相グループ内の1つのレギュレータ相の故障に続いて、前記相グループの指定された累積出力電流の供給をもたらすように指定されている、請求項14に記載の方法。
- 相グループ内の各レギュレータ相の電流供給能力が、相グループ内の少なくとも2つのレギュレータ相の故障に続いて、前記相グループの指定された累積出力電流の供給をもたらすように指定されている、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の予備レギュレータ相が、第1の電圧および第2の電圧からなる群から選択される電圧を出力するように構成されている、請求項14に記載の方法。
- 前記追加の相障害信号が、単一障害信号、二重障害信号、および予備障害信号からなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
- レギュレータ置換え動作を要求する前記システム通知が、電子メール・メッセージ、テキスト・メッセージ、コンソール・メッセージ、およびボイスメール・メッセージからなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
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