TW202416084A - 用於計算核心之電源供應器 - Google Patents

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Abstract

本文件描述用於計算核心之電源供應器。在一個態樣中，一種用於一計算核心之電力供應系統包含一初級電力轉換器，該初級電力轉換器經組態以經由將該初級電力轉換器之一輸出電耦合至該計算核心之一電源軌向該計算核心提供直流(DC)電力並調節該直流(DC)電力。該電力供應系統亦包含一瞬態抑制器電路，該瞬態抑制器電路耦合至該電源軌且經組態以抑制用於該計算核心之一目標供應電壓與至該計算核心之一實際供應電壓之間的瞬態電壓差。

Description

用於計算核心之電源供應器
本說明書係關於用於計算核心之電源供應器。
電力管理積體電路(PMIC)係對其他電路(諸如計算核心)提供電力管理之積體電路(IC)。PMIC可提供各種電力管理功能，諸如電力轉換、電壓調節及電力流之方向性。
本文件描述用於計算核心之電力供應拓撲。當高效能計算核心被供應有板裝PMIC時，歸因於由封裝及寄生電感、寄生電阻及解耦合電容形成之一RLC濾波器，迴路頻寬受到限制。為補償歸因於此等寄生現象引起之電壓降，PMIC之向計算核心提供電力之電力轉換器通常經設定為輸出高於必要的一輸出電壓，從而導致額外電力損耗。此等損耗可達到(例如)系統中之總電力損耗之5%至15%。較高輸出電壓亦導致較高溫度。
一些核心包含補償在核心之負載增加時出現之電壓降之晶粒上衰減緩解功能性。此衰減緩解可包含減少核心之時脈循環及/或延遲指令，直至供應至核心之電壓返回至一可接受或目標位準。若應用衰減緩解，則PMIC看到之電壓誤差減少且系統具有在緩解狀態中停留的時間比最佳時間長的一趨勢，此對核心之效能產生負面影響。
本文件中描述之電力供應拓撲包含可實施為一PMIC之一初級電力轉換器及一瞬態抑制器電路。該初級電力轉換器經組態以向核心提供供應電力。例如，初級電力轉換器可提供在核心之任何正常負載條件期間由核心消耗之直流(DC)電力之總量。瞬態抑制器電路經組態以抑制在至核心之目標供應電壓與至核心之實際輸入電壓之間的瞬態偏差。當核心在不同負載位準(例如，自一低負載位準至一高負載位準且反之亦然)之間轉變時且當核心在用於核心之不同目標供應電壓之間轉變時，經常發生此等偏差。例如，當自一較低目標供應電壓轉變至一較高目標供應電壓時，PMIC經常使目標供應電壓過衝。
當瞬態抑制器電路經組態以提供額外電流及/或自向核心供應電力之電源軌移除電荷以快速緩解至核心之目標供應電壓與實際輸入電壓之間的差。瞬態抑制器電路可包含一電力轉換器，該電力轉換器以高於初級電力轉換器之一頻率操作，使得瞬態抑制器電路可快速起作用以減小電壓差，直至初級轉換器可補償電壓差。為減小電壓差，瞬態抑制器電路可經組態以在至核心之實際輸入電壓之變化率為高(例如，大於一臨限值)時，選擇性地供應電荷或自電源軌移除電荷。此亦使瞬態抑制器電路能夠調節輸入電壓之變化率，此導致較小過衝及下衝、目標供應電壓位準之間的更快轉變，及在電壓差高於所要電壓差之狀態中之經減少時間。
瞬態抑制器電路可經組態以在電路主動地自電源軌注入或移除電荷時向初級轉換器傳訊。此告知初級電力轉換器其需要補償一電壓差，使得初級電力轉換器可調整其輸出電壓。以此方式，減少瞬態抑制器電路自電源軌注入或移除電荷之時間量。例如，在不存在此傳訊的情況下，初級電力轉換器將花費更長時間來偵測到初級電力轉換器未向核心提供一適當的電壓位準。類似地，瞬態抑制器電路可在晶粒上衰減緩解處於作用中時向初級電力轉換器傳訊，使得初級電力轉換器可增加其輸出電壓，使得不再需要衰減緩解。相對於不包含瞬態抑制器電路之電源供應器，此減少衰減緩解處於作用中之時間量，從而增加核心之效能。
一般而言，本說明書中所描述之標的物之一個發明態樣可體現於電力供應系統中，該等電力供應系統包含：一初級電力轉換器，其經組態以經由將該初級電力轉換器之一輸出電耦合至計算核心之一電源軌向計算核心提供直流(DC)電力並調節該直流(DC)電力；及一瞬態抑制器電路，其耦合至該電源軌且經組態以抑制用於計算核心之一目標供應電壓與至計算核心之一實際供應電壓之間的瞬態電壓差。此態樣之其他實施例包含經組態以執行方法之動作之對應設備、方法，及體現於電腦儲存裝置上之電腦程式。
此等及其他實施方案各可視需要包含以下特徵之一或多者。在一些態樣中，該瞬態抑制器電路包含經組態以基於該等瞬態電壓差選擇性地將電荷注入至耦合至該電源軌之一或多個電容器上之一額外電力轉換器。該瞬態抑制器電路可包含一滯後控制迴路，該滯後控制迴路包括調節至該計算核心之該實際供應電壓之一變化率之一變化率控制器。該變化率控制器可包含多個模式，該多個模式包含其中在該初級電力轉換器基於該計算核心之一工作負載主動地增加或減小該實際供應電壓時停用該變化率控制器之一停用模式。該電力轉換器可包含一降壓轉換器。
在一些態樣中，該瞬態抑制器電路包含一信號調整電路，該信號調整電路經組態以調整表示該實際供應電壓之一電壓信號且將該經調整電壓信號提供至該初級電力轉換器。該初級電力轉換器可經組態以基於表示該目標供應電壓與該經調整電壓信號之間的一差之一誤差來調整至該計算核心之該DC電力。
在一些態樣中，該瞬態抑制器電路包含一組合器電路，該組合器電路經組態以基於由該瞬態抑制器電路注入至該電源軌上或自該電源軌移除之該瞬態抑制器電路之一輸出電流來產生該經調整電壓信號。該瞬態抑制器電路可包含經組態以基於自該計算核心接收之一誤差信號來產生該經調整電壓信號之一組合器電路。該誤差信號可指示該計算核心之一衰減緩解器是否正在緩解該計算核心之一電壓衰減。
在一些態樣中，該瞬態抑制器電路在實體上定位成比該初級電力轉換器更靠近該計算核心。在一些態樣中，該瞬態抑制器電路之一控制迴路比該初級電力轉換器之一控制迴路更快且具有一更高頻寬。
本說明書中所描述之標的物之另一新穎態樣可體現於包含以下操作的方法中：藉由一初級轉換器經由將該初級電力轉換器之一輸出電耦合至該計算核心之一電源軌向計算核心提供直流(DC)電力；藉由該初級電力轉換器調節該電源軌之一電壓位準；藉由電耦合至該電源軌之一瞬態抑制器電路偵測在用於該計算核心之一目標供應電壓與該電源軌之該電壓位準之間的一瞬態電壓差；及藉由該瞬態抑制器電路憑藉自電耦合至該電源軌之一或多個電容器注入電荷或移除電荷來選擇性地調整該電源軌之該電壓位準。此態樣之其他實施例包含經組態以執行方法之動作之對應系統、設備，及體現於電腦儲存裝置上之電腦程式。
此等及其他實施方案各可視需要包含以下特徵之一或多者。在一些態樣中，偵測該瞬態電壓差包含藉由該瞬態抑制器電路之一變化率控制器偵測該電源軌之該電壓位準之一變化率及判定該變化率滿足一臨限變化率。
一些態樣包含接收指示該初級電力轉換器基於該計算核心之一工作負載主動地增加或減小該實際供應電壓之一模式信號及回應於接收該模式信號而停用該變化率控制器。
一些態樣包含藉由該瞬態抑制器電路之一信號調整電路調整表示該實際供應電壓之一電壓信號及藉由該信號調整電路將該經調整電壓信號提供至該初級電力轉換器。
一些態樣包含藉由該初級電力轉換器基於表示該目標供應電壓與該經調整電壓信號之間的一差之一誤差來調整至該計算核心之該DC電力。
一些態樣包含藉由該瞬態抑制器電路之一組合器電路基於藉由該瞬態抑制器電路注入至該電源軌上或自該電源軌移除之該瞬態抑制器電路之一輸出電流來產生該經調整電壓信號。
一些態樣包含藉由該瞬態抑制器電路之一組合器電路基於自該計算核心接收之一誤差信號來產生該經調整電壓信號。該誤差信號可指示該計算核心之一衰減緩解器是否正在緩解該計算核心之一電壓衰減。
可實施本說明書中所描述之標的物之特定實施例以便實現以下優點之一或多者。包含皆調節用於一核心之一電源軌之電壓之一初級電力轉換器及一瞬態抑制器電路之電力供應拓撲提供更快數位電壓按比例調整(DVS)轉變(例如，在不同目標供應電壓位準之間的轉變)，同時亦減少在此等電壓位準轉變期間且亦在負載位準轉變期間發生之過衝(例如，通過一增加之目標供應電壓位準)及下衝(例如，通過一降低之目標供應電壓位準)。此歸因於較短轉變時間及高於或低於目標供應電壓之較少時間而導致經改良能量效率，且亦由於更快轉變至更高電壓使核心能夠更快地對更高負載位準作出回應而導致經改良核心效能。增加之轉變速度亦減少核心在更高操作點處花費之時間量，此減少總電力消耗且因此進一步改良能量效率。
瞬態抑制器電路亦使初級電力轉換器能夠在一較低輸出電壓下操作，而不會對核心效能產生負面影響。PMIC通常在一較高電壓下(例如，在高大約15%的電壓下)操作以防止實際供應電壓在核心之負載增加時過度衰減，此引起藉由核心之電流汲取之一增加及電壓衰減。由於瞬態抑制器電路可比初級電力轉換器更快地對此等衰減作出回應，因此初級電力轉換器可在比其正常操作以向核心提供相同目標供應電壓的情況更低之一電壓下操作(例如，輸出一更低電壓)，因為初級電力轉換器可依靠瞬態電源抑制器來緩解衰減，直至初級電力轉換器可向核心提供一更高電壓。此較低操作電壓改良電力供應系統之能量效率及熱輸出(例如，較少經散發熱量)。初級電力轉換器之輸出電壓與目標供應電壓之間的更緊密裕度亦可使核心能夠在不增加系統之熱輸出的情況下以一更高時脈速度操作。例如，在包含瞬態抑制器電路的情況下，若初級電力轉換器輸出比核心所需高15%之一輸出電壓，則核心可使用較高電壓以依一較高時脈速度操作，而非使用高15%之電壓作為電壓衰減之一容限。此藉由使核心能夠每單位時間執行更多指令來增加核心之效能。
瞬態抑制器電路可為對與核心相同之封裝之一模組化添加，使得由核心之電源供應器佔用之實體空間不增加或僅少量增加。空間節省、能量效率及經改良熱特性之組合對於具有有限能源、對高熱輸出之敏感度及有限實體空間之行動裝置實施方案係重要的。由於瞬態抑制器電路容許減少至核心之電源軌上之體電容，因此可進一步減少由電源供應器佔用之實體空間。
在下文隨附圖式及描述中闡述本說明書中所描述之標的物之一或多項實施例之細節。將自描述、圖式及發明申請專利範圍明白標的物之其他特徵、態樣及優點。
一般而言，本文件描述用於計算核心之電力供應拓撲。電源供應器包含經組態以經由一電源軌向核心提供初級DC電力之一初級電力轉換器。電源供應器亦包含一瞬態抑制器電路，該瞬態抑制器電路電耦合至相同電源軌且經組態以藉由抑制用於核心之目標供應電壓與至核心之實際輸入電壓之間的瞬態電壓差且調節電源軌上之電壓之變化率來輔助初級電力轉換器調節電源軌。儘管實例性電力供應拓撲係在調節至計算核心之電力方面進行描述，但電力供應拓撲可用於其中快速瞬態回應係有利的之其他應用中。
圖1A及圖1B描繪用於一計算核心132之一實例性電力供應系統100。特定言之，圖1B更詳細地描繪電力供應系統100之一瞬態抑制器電路140之一實例性實施方案之組件。電力供應系統100之組件可使用硬體及/或軟體來實施。組件之間的硬體連接可使用導體(例如，導線、跡線等)來實施。
參考圖1A，計算核心132可包含一處理器核心，諸如一中央處理單元(CPU)、一圖形處理單元(GPU)、一張量處理單元(TPU)、另一類型之機器學習加速度、一數位信號處理(DSP)單元或另一適當類型之處理單元之一核心。計算核心132可在一IC封裝130之一積體電路(IC)中實施。儘管圖1中僅展示一個核心132，但IC封裝130可包含(例如)呈一多核心處理器之形式之多個核心。為簡潔起見，計算核心亦被稱為核心。核心132及其電力供應系統100可為一計算裝置(例如，一筆記型電腦、桌上型電腦、平板電腦、智慧型電話或其他適當行動或非行動計算裝置)之部分。
核心132包含一衰減緩解器134，衰減緩解器134經組態以藉由偵測至核心132之供應電壓中何時存在一電壓衰減且緩解任何經偵測電壓衰減之效應來提供晶粒上衰減緩解。例如，核心132可基於核心132正在處理或將要處理之工作負載來請求初級電力轉換器110向核心132提供一目標供應電壓。若(例如)歸因於核心132之負載突然汲取額外電流，實際供應電壓位準下降至低於目標，則衰減緩解器134可偵測此電壓衰減(例如，藉由比較目標電壓與實際電壓之間的一差與一臨限值)且緩解該電壓衰減之效應。例如，核心132可藉由降低其時脈頻率或由核心132每單位時間處理之指令之數目來緩解該等效應。
電力供應系統100包含一初級電力轉換器110、一瞬態抑制器電路140、一電源軌115及相關聯組件(例如，電耦合至電源軌115之電容器及電感器)。初級電力轉換器110經組態以經由電源軌115提供主DC電力以用於對核心132供電。例如，初級電力轉換器110經組態以針對核心132之所有正常操作條件對核心132供電。在正常穩定狀態操作中，初級電力轉換器110提供由核心132使用之所有DC電力。
初級電力轉換器110可以一PMIC之形式實施，該PMIC可安裝於IC封裝130處之相同印刷電路板上或以其他方式由IC封裝130處之相同印刷電路板支撐。初級電力轉換器110可包含(例如)藉由使電壓位準步升及/或步降來將一輸入DC供應(例如，Vsys)轉換為適用於核心132之電壓位準之一DC轉DC轉換器。由核心132使用之供應電壓可基於核心132之負載位準(例如，每單位時間處理之指令之數目及/或操作頻率)而變化。例如，當核心132需要處理一大工作負載(例如，大量指令)時，核心132可請求初級電力轉換器110增加經由電源軌115提供至核心132之供應電壓。較高電壓位準使核心132能夠以一較高時脈頻率操作且因此每單位時間執行更多指令。當核心132處理較小工作負載時，核心132可請求初級電力轉換器110降低電壓位準以減少浪費之能量及不必要的熱輸出。因此，初級電力轉換器132可經組態以在不同電壓位準下向核心132輸出DC供應電壓。
實例性初級電力轉換器110包含經組態以使核心132之電壓位準步降之一降壓轉換器112及經組態以控制降壓轉換器112之一控制器111。一計算裝置之主供應電壓通常係12 VDC，而核心通常在5 VDC或更低之電壓位準下操作。降壓轉換器係包含一或多個開關(例如，半導體開關)之開關轉換器，該等開關以特定頻率操作(例如，開啟及關閉)以在轉換器之輸出處提供所要DC電壓位準。在其中電壓需要步升而非步降之情境中，可基於核心132之電力要求及可用電源來用一升壓轉換器或另一適當類型之轉換器取代降壓轉換器112。
控制器111可藉由向開關發送控制信號來操作降壓轉換器112之(若干)開關。控制器可基於初級電力轉換器132之目標輸出電壓(其可自核心132接收)與一電壓信號(Vsns)之間的一誤差來調整開關信號(例如，脈衝寬度調變(PWM)信號)。一般而言，此電壓信號Vsns表示核心132處之實際供應電壓，但可藉由瞬態抑制器電路140修改，如下文更詳細描述。降壓轉換器112可包含基於自控制器111接收之開關信號來操作開關之一閘極驅動器。
在一些實施方案中，降壓轉換器112係一多相轉換器。例如，降壓轉換器112在圖1中展示為在兩個不同相位輸出DC電力之一兩相轉換器。降壓轉換器112可包含用於各相位之一電力級且用於各相位之該電力級可包含電耦合於電力級之輸出處之對應電容器及/或電感器。
瞬態抑制器電路140輔助初級電力轉換器110調節用於核心132之電源軌115。瞬態抑制器電路140經組態以抑制用於核心132之目標供應電壓與至核心132之實際供應電壓之間的瞬態電壓差。瞬態抑制器電路140亦調節至核心132之供應電壓之變化率(例如，以減少過衝及下衝)且容許初級電力轉換器110之目標供應電壓與輸出電壓之間的更緊密裕度。此亦增加轉變發生之速度，如上文所描述。
瞬態抑制器電路140包含一電力轉換器149及一信號調整電路141。電力轉換器149經組態以在特定情境中調節電源軌115之電壓(例如)以補償用於核心132之目標供應電壓與至核心132之實際供應電壓之間的瞬態電壓差。如參考圖1B更詳細描述，電力轉換器149可包含在電流模式中操作以將電荷注入至電源軌115上或自電源軌115移除電荷之一滯後轉換器。
電力轉換器149可經組態以基於至核心132之實際供應電壓之變化率來增加或減小電源軌115之電壓。電壓變化可由初級轉換器110在目標供應電壓位準之間轉變或核心132之負載位準之變化引起。例如，若實際供應電壓以超過一臨限值之一速率增加，則電力轉換器149可自電源軌115移除電流以調節電壓之變化率且防止或減少過衝。
電力轉換器149使用一或多個電感器151電耦合至電源軌115。各電感器151用作用於藉由電力轉換器149執行之電力轉換之一能量儲存元件。電源軌115亦包含用作用於藉由電力轉換器149執行之電力轉換之能量儲存元件且將電力轉換器149與電源軌115解耦合之解耦合電容器152。儘管此實例中展示兩個解耦合電容器152，但基於電力供應系統100之應用及目標解耦合電容，可使用任何數目個解耦合電容器152。
為調整電源軌115之電壓，電力轉換器149可將電荷注入至解耦合電容器152中或自解耦合電容器152移除電荷。例如，電力轉換器149可將電荷注入至解耦合電容器152中以增加電源軌115之電壓或自解耦合電容器152移除電荷以降低電源軌115之電壓。
類似於初級電力轉換器110，電力轉換器149可包含一降壓轉換器129及對應控制器128，如圖1B中所展示。此控制器128可操作降壓轉換器129之開關以將輸入DC電力(例如，Vsys)轉換為用於自解耦合電容器152注入或移除電荷之一電壓位準。當瞬態抑制器電路140自電源軌115移除電荷時，瞬態抑制器電路140可將電流路由至計算裝置之一電池以對該電池充電。
初級電力轉換器149之降壓轉換器112可具有高於電力轉換器149之降壓轉換器129之一效率。降壓轉換器112亦可具有低於降壓轉換器129之一頻寬。此組態使初級電力轉換器110能夠在穩定狀態核心條件下以高效率操作且使瞬態抑制器電路140能夠快速對目標供應電壓與實際供應電壓之間的瞬態電壓差作出反應。例如，降壓轉換器112可具有約90% (例如，在85%至95%之間)之一效率及約一百兆赫(MHz)之一頻寬。相比而言，降壓轉換器129可具有約70% (例如，在65%至75%之間)之一效率及在10 MHz至50 MHz之間的一頻寬。由於瞬態抑制器電路140經組態以對瞬態電壓差快速作出反應且在初級電力轉換器110能夠對電壓差作出反應時將電壓調節移交至初級電力轉換器110，因此電力轉換器149之效率可為較低。換言之，電力轉換器149應僅在電源軌115之電壓位準之瞬態漂移期間在短時間段內處於作用中且較低效率之影響係可忽略的。
信號調整電路141經組態以選擇性地調整表示核心132處之實際供應電壓之一電壓信號Vsns。如上文所描述，初級電力轉換器110可基於表示用於核心之目標供應電壓與核心132處之由電壓信號Vsns表示之實際供應電壓之間的一差之一誤差來控制其輸出電壓。當瞬態抑制器電路140或衰減緩解器134基於至核心132之實際供應電壓執行緩解操作時，信號調整電路141可調整此電壓信號Vsns以向電力轉換器110傳訊。
例如，當執行緩解操作以引起初級電力轉換器110增加其輸出電壓時，信號調整電路141可降低電壓信號Vsns。在此實例中，初級電力轉換器110將基於由信號調整電路141進行之降低來計算目標供應電壓與實際供應電壓之間的一較大誤差。作為回應，初級電力轉換器110將藉由升高其輸出電壓來補償較高誤差。
在另一實例中，當電力轉換器149基於實際供應電壓高於目標供應電壓而自解耦合電容器115移除電荷時，信號調整電路141可降低電壓信號Vsns。在此實例中，初級電力轉換器110將基於由信號調整電路141進行之增加來計算目標供應電壓與實際供應電壓之間的一較大誤差。作為回應，初級電力轉換器110將藉由降低其輸出電壓來補償較高誤差。
信號調整電路141包含可經實施為一求和電路之一組合器144，及一緩衝器146。如圖1B中所展示及下文中所描述，信號調整電路141之實施方案可包含額外組件。緩衝器146隔離組合器144之輸出與初級轉換器110之輸入。
組合器144基於表示藉由瞬態抑制器電路140自電源軌115供應或移除之電流(例如，電力轉換器149之輸出電流)之一電流信號及/或由衰減緩解器134輸出之一誤差信號來調整電壓信號Vsns。瞬態抑制器電路電流係表示為「Isuppressor」且可在到達組合器144之一輸入之前乘以一常數K1。
誤差信號係表示為「Error」且可在到達組合器144之一輸入之前乘以一常數K2。當衰減緩解器134未緩解一衰減時，誤差信號可具有一零值，且當衰減緩解器134緩解一衰減時，誤差信號可具有一正值。誤差信號可表示核心132之目標時脈頻率與核心132之一實際時脈頻率之間的一差。通常，該兩個時脈頻率係相同的，但當衰減緩解器134處於主動衰減緩解時，衰減緩解器134可降低時脈頻率，此增加誤差信號。在其他實例中，誤差信號可表示電壓衰減之量值、每單位時間由核心132執行之指令之一目標數目與每單位時間由核心132實際執行之指令之數目之間的一差，或藉由衰減緩解器134基於由衰減緩解器134執行之緩解之位準而產生之一誤差信號。常數K1及K2可用於正規化電流且可針對電力供應系統100之各種實施方案進行調諧。例如，常數K1及K2可為可程式化，使得一使用者可設定常數K1及K2之值。
如圖1A中所展示，針對電流信號及誤差信號之至組合器144之輸入之極性係負的。至核心之電壓信號Vsns之至組合器之輸入之極性係正的。此指示電流信號及誤差信號係自實際供應電壓減去。因此，當電力轉換器149將電流注入至電源軌115上時，組合器144自電壓信號Vsns減去一正誤差信號，從而導致低於電壓信號Vsns之一經調整電壓信號Vsns’。此信號引起初級電力轉換器110計算一誤差信號，該誤差信號指示實際供應電壓小於電源軌115上實際存在之供應電壓，從而引起初級電力轉換器110計算一較高正誤差且增加其輸出電壓。藉由基於此信號增加輸出電壓，初級電力轉換器110更快適應由瞬態抑制器電路140緩解之一低軌電壓。當初級電力轉換器之輸出電壓足夠高時，瞬態抑制器電路140可停止將電流注入至電源軌115上，此減少或消除Vsns’與Vsns之間的差及經計算誤差。當誤差信號為正以指示衰減緩解器140主動地緩解時，組合器144及初級電力轉換器110以一類似方式操作。
當電力轉換器149自解耦合電容器152移除電荷時，組合器144自電壓信號Vsns減去一負誤差信號，從而導致高於電壓信號Vsns之一經調整電壓信號Vsns’。此信號引起初級電力轉換器110計算一誤差信號，該誤差信號指示實際供應電壓大於電源軌115上實際存在之供應電壓，從而引起初級電力轉換器110計算一較高負誤差且降低其輸出電壓。藉由基於此信號降低輸出電壓，初級電力轉換器110更快適應由瞬態抑制器電路140緩解之一高軌電壓。當初級電力轉換器之輸出電壓足夠低時，瞬態抑制器電路140可停止移除至電源軌115上之電流，此減少或消除Vsns’與Vsns之間的差及經計算誤差。
電流信號及誤差信號之量值可影響誤差，該誤差控制藉由初級電力轉換器110對其輸出電壓進行之調整之量值。例如，較高電流信號指示瞬態抑制器電路140將比一較低電流信號所指示更多之電流注入至電源軌115上。因此，瞬態抑制器電路140補償一更大電壓差且初級電力轉換器110應將其電壓增加至一較高位準以進行補償。
參考圖1B，信號調整電路141可包含組合器144、緩衝器146、一第一增益電路147及一第二增益電路148。第一增益電路147可將一增益應用於電流信號Isuppressor且將經調整電流信號輸出至組合器144。例如，第一增益電路147可將電流信號Isuppressor乘以一常數K1。第二增益電路148可將一增益應用於誤差信號Error且將經調整誤差信號輸出至組合器144。例如，第二增益電路148可將誤差信號Error乘以一常數K2。
一電壓感測器可電耦合至核心132之輸入以偵測實際供應電壓(表示為Vcore)且將電壓信號Vsns提供至組合器144。類似地，一電流感測器可電耦合至降壓轉換器129之輸出以偵測電流Isuppressor。
在此實例中，電力轉換器149經組態為添加有一變化率控制器122之一滯後轉換器，變化率控制器122調節電源軌115上之供應給核心132之電壓之變化率。其他適當類型之轉換器亦可用於調節電源軌115之電壓，例如，藉由在目標供應電壓與實際供應電壓之間的電壓差超過一臨限值時將電荷注入至解耦合電容器152上及自解耦合電容器152移除電荷。
電力轉換器149包含一參考產生器120及一誤差放大器121。參考產生器120基於用於核心132之目標供應電壓產生一初始參考信號。參考產生器120可藉由基於電力轉換器149之一操作模式選擇性地調整或不調整目標供應電壓來產生參考信號。如下文更詳細描述，變化率控制器122可基於目標供應電壓與至核心132之實際供應電壓之間的差及/或至核心132之實際供應電壓之變化率來選擇瞬態抑制器電路140之模式。模式可包含一下衝模式、一過衝模式及一停用模式。
在下衝模式中，瞬態抑制器電路140將電荷注入至解耦合電容器152中以減少或防止目標供應電壓之一下衝(例如，減少實際供應電壓下降至低於目標之量)且增加校正衰減之速度。在過衝模式中，瞬態抑制器電路140自解耦合電容器152移除電荷以減少或防止目標供應電壓之一過衝(例如，減少實際供應電壓高於目標之量)且增加校正衰減之速度。在停用模式中，瞬態抑制器電路140不主動地將電荷注入至解耦合電容器152中或自解耦合電容器152移除電荷。
在停用模式中，參考產生器120不修改目標供應電壓。因此，在停用模式中，由參考產生器120輸出之初始參考信號可等於目標供應電壓。在過衝模式中，參考產生器120可藉由將一負增益應用於目標供應電壓來產生參考信號，使得參考信號小於目標供應電壓。在下衝模式中，參考產生器120可藉由應用一正增益來產生參考信號，使得參考信號大於目標供應電壓。此等調整可為基於模式使用步長值來調整目標供應電壓之逐步調整。
電力轉換器149包含一誤差放大器121，誤差放大器121接收來自參考產生器120之初始參考信號及來自電壓感測器之表示實際供應電壓之電壓信號Vsns。誤差放大器121經組態以基於初始參考信號及電壓信號Vsns產生一中間參考信號。誤差放大器可執行一控制迴路以產生中間參考信號來補償由下文描述之滯後控制施加之任何殘餘調節誤差。一般而言，滯後控制可使用電流回饋來調節至計算核心132之輸出電壓。此可創建誤差放大器121對其進行補償之一負載線。誤差放大器121之控制迴路可比滯後控制迴路更慢。變化率控制器122可使用電壓信號Vsns來計算至核心132之實際供應電壓之變化率。變化率控制器122可基於經計算之變化率來選擇瞬態抑制器電路140之模式。變化率控制器122可比較變化率與一或多個臨限值以選擇模式。例如，若變化率滿足具有一正值之一第一臨限值(例如，藉由滿足或超過該第一臨限值)，則變化率控制器122可選擇過衝模式，因為實際供應電壓之一快速增加指示一過衝係可能的或有可能的。若變化率滿足具有一負值之一第二臨限值(例如，藉由滿足該第二臨限值或具有大於該第二臨限值之一負值)，則變化率控制器122可選擇下衝模式，因為實際供應電壓之一快速減小指示一下衝係可能的或有可能的。若變化率係在第一臨限值與第二臨限值之間，則變化率控制器122可選擇停用模式。在一特定實例中，變化率控制器122可在變化率大於X毫伏(mV)/微秒(µs)時更多地選擇過衝，當變化率小於-X mV/µs時(即，當速率具有大於X之一負值時)選擇下衝模式，且當變化率在X mV/µs與–X mV/µs之間時選擇停用模式，其中X係任何數字。
停用模式之變化率充當一靜滯帶，該靜滯帶防止瞬態抑制器電路140在實際供應電壓存在小變化時注入或移除電荷。由於此等小變化可能不影響核心132，因此初級電力轉換器110可以一較慢節奏調整其輸出電壓以校正偏差。另外，此防止瞬態抑制器電路140對電壓中之正常漣波作出回應。
變化率控制器122向參考產生器120及用於降壓轉換器129之控制器128提供指示模式之一模式信號。控制器128可使用模式來產生用於降壓轉換器129之開關之開關信號，如下文更詳細描述。
變化率控制器122亦向一滯後產生器123提供一動態參考信號。變化率控制器122可藉由基於實際供應電壓之變化率調整自誤差放大器121接收之中間參考信號來產生動態參考信號。例如，當瞬態抑制器電路140處於下衝模式時，變化率控制器122可藉由減小參考來產生動態參考信號。當瞬態抑制器電路140處於過衝模式時，變化率控制器122亦可藉由增加參考信號來產生動態參考信號。對參考信號之此調整使由滯後比較器124使用之滯後視窗有效地偏移以判定何時引起控制器128操作降壓轉換器129之開關以將電荷注入於解耦合電容器152上或自解耦合電容器152移除電荷。
在一些實施方案中，當初級電力轉換器110 (例如)在DVS轉變期間在電壓位準之間轉變時，撤銷啟動變化率控制器122。一電力管理器可輸出路由至瞬態抑制器電路140之一DC_mode信號，瞬態抑制器電路140繼而將DC_mode信號提供至變化率控制器122。此DC_mode信號可指示一轉變何時在進行中，此指示瞬態抑制器電路140在一DC模式中操作，使得電力轉換器149之控制作為一降壓轉換器而非一滯後轉換器操作。在此DC模式中，變化率控制器122可在不對中間參考信號進行任何調整的情況下將中間參考信號作為動態參考信號傳遞。此防止變化率控制器122減緩轉變。
一般而言，滯後產生器123、視窗產生器125及滯後比較器124經組態以在目標供應電壓與實際供應電壓之間存在一足夠大偏差時使用滯後來注入或移除電荷。當目標輸出以一給定速率移動時，滯後視窗以相同速率移動。以此方式，滯後視窗可限制至核心132之實際供應電壓之變化率。
滯後產生器123基於自變化率控制器122之目標參考及由一滯後視窗產生器125產生之一滯後視窗來產生用於滯後比較器124之一滯後參考。滯後視窗產生器125基於一參考時脈信號「Ref_osc」及滯後比較器124之輸出之頻率來產生滯後視窗，此可使用一頻率鎖定迴路(FLL)來實施。視窗產生器125可嘗試藉由使滯後視窗偏移來調整比較器頻率以匹配參考時脈。在一些實施方案中，視窗產生器125藉由將一靜態值與由變化率控制器122輸出之動態參考信號相加以獲得視窗之高值且自藉由變化率控制器122輸出之動態參考信號減去靜態值以獲得視窗之低值來使用該靜態值產生滯後視窗。滯後視窗表示降壓轉換器129之操作頻率。一較大滯後視窗提供一較低操作頻率。
取決於自滯後比較器124之輸出接收之輸入值「Hi/Lo」，滯後產生器123輸出滯後視窗之高值或滯後視窗之低值作為滯後參考信號。滯後比較器124比較由轉換器129輸出之電流Isuppressor及電壓信號Vsns (由組合器126輸出)之一總和與滯後參考。在一些實施方案中，此電流Isuppressor可在被加至電壓信號Vsns之前使用一增益來按比例調整。
若總和大於滯後參考，則滯後比較器產生表示一高信號之一比較器輸出「Comp_out」。若總和小於滯後參考，則滯後比較器產生表示一低信號之一比較器輸出。
滯後產生器123可經組態以在比較器輸出為高時輸出滯後視窗之低值作為滯後參考，以使轉換器129之輸出降低。類似地，滯後產生器123可經組態以在比較器輸出為低時輸出滯後視窗之高值作為滯後參考，以使轉換器129之輸出升高。
比較器輸出亦被路由至控制器128之輸入。控制器128使用來自滯後比較器124之比較器輸出及瞬態抑制器電路140之模式來產生用於降壓轉換器129之開關之開關信號(例如，PWM信號)。一般而言，滯後比較器124之作用時間循環係降壓轉換器129之開關之作用時間循環。當比較器輸出為高時，控制器128可閉合降壓轉換器129之高側開關且斷開降壓轉換器129之低側開關。當比較器輸出124為低時，控制器128可斷開降壓轉換器129之高側開關且閉合降壓轉換器129之低側開關。
模式信號驅動控制器128如何操作降壓轉換器129之開關。例如，當模式係過衝或下衝時，控制器128可根據比較器輸出之作用時間循環來操作開關。若模式經停用，則將不存在滯後視窗且控制器128可藉由調整開關之作用時間循環來控制開關作為一正常降壓轉換器，以增加或減小輸出電壓以滿足目標供應電壓。
圖2描繪一電路板200上之積體電路之一實例性佈局。電路板200包含一初級電力轉換器210、一IC封裝230及配置於初級電力轉換器210與該IC封裝之間的額外組件290。初級電力轉換器210可使用圖1A及圖1B之初級電力轉換器110或另一適當類型之電力轉換器來實施。額外組件290可包含其他IC、電阻器、電容器、電感器等。
IC封裝230包含處理單元232 (即，232-1至232-4)及瞬態抑制器電路240。處理單元232可為CPU、GPU、TPU、DSP及/或其他適當類型之處理單元。在此實例中，各處理單元231包含四個核心(未展示)且IC封裝230包含用於各核心之一瞬態抑制器電路240。亦可使用其他數目個處理單元及每處理單元之核心。各瞬態抑制器電路240可使用圖1之瞬態抑制器電路140來實施。
一般而言，用於一核心之瞬態抑制器電路240可定位成靠近核心以減少瞬態抑制器電路與用於該核心之電源軌之間的電耦合之寄生現象。例如，用於一核心之瞬態抑制器電路240可定位於該核心之實體電路之10毫米(mm)內。相比而言，初級電力轉換器210可距核心更遠，例如，距各核心1英吋或更遠。除了減少寄生現象之外，接近位置實現對瞬態之更快回應及至核心之供應電壓之快速變化。
歸因於瞬態抑制器電路240之鄰近位置及高頻率操作，在瞬態抑制器電路240與電源軌之間可使用非常少量之電感。例如，此電感可為約20奈亨(nHs)至20 nHs或甚至更小，此可使用一空心線圈而非一典型電感器來實施。
用於一核心之瞬態抑制器電路240可定位成鄰近於該核心、定位於該核心上方、該核心下方或以其他方式定位於該核心附近。例如，用於一核心之瞬態抑制器電路240可嵌入於該核心下方之基板中。瞬態抑制器電路240可包含於IC封裝230中或與IC封裝230分離。
各瞬態抑制器電路240可電耦合至將初級電力轉換器210電耦合至IC封裝230之一或多個核心之一各自電源軌。例如，初級電力轉換器210可經組態以向初級電力轉換器與IC封裝230之間的多個軌道(例如，每核心一個軌道或每核心群組一個軌道)提供電力。此電耦合使瞬態抑制器電路240能夠將電荷注入至解耦合電容器152上及/或自解耦合電容器152移除電荷。
圖3描繪用於一實例性計算核心電力系統之電壓及電流量測之一圖表300。該圖表繪示用於核心132之目標供應電壓、初級電力轉換器110之輸出電壓、至核心132之實際供應電壓、初級電力轉換器110之電流、由瞬態抑制器電路140輸出之電流及核心132之電流汲取之變化。
在級A中，針對核心132將目標供應電壓自一低電壓狀態轉變為一高電壓狀態。此轉變可為在預期在級B中處理之一工作負載時之一DVS轉變。當目標供應電壓如元件符號310處所展示般增加時，初級電力轉換器之輸出電壓以與目標供應電壓增加之速率類似之一速率增加。然而，初級電力轉換器110之輸出電壓在如元件符號311處所展示穩定於目標供應電壓或接近目標供應電壓之前使目標供應電壓少量過衝。
在轉變期間，瞬態抑制器電路140將電流注入至電源軌115上以調節至核心132之實際供應電壓增加之速率，直至發生過衝，如元件符號313處所展示。為減少或防止過衝在核心132處引起一類似過衝，瞬態抑制器電路140自電源軌115移除電荷，如元件符號314處所展示。如元件符號312處所展示，目標供應電壓與實際供應電壓之間的差小於初級電力轉換器110之輸出電壓與目標供應電壓之間的差。在不存在瞬態抑制器電路140的情況下，歸因於初級電力轉換器110之過衝，此差可為約50 mV或甚至更高。
如元件符號315處所展示，瞬態抑制器電路140在一短時間段內注入電流，直至初級電力轉換器110達到在核心132處提供匹配目標供應電壓位準或在目標供應電壓位準之一容限範圍內之一實際供應電壓位準之一輸出電壓。當實際供應電壓之變化為低(例如，小於一臨限值)時，瞬態抑制器電路140可停止注入或移除電荷。
在級B中，核心132增加其自電源軌115之電流汲取，如元件符號316處所展示。此通常將導致在等待初級電力轉換器110增加其電壓以補償額外電流汲取時核心132處之實際供應電壓之一衰減。為減少或防止此衰減，瞬態抑制器電路140將電流注入至電源軌115上，如元件符號317處所展示，以提供下衝緩解。在增加之電流汲取開始且瞬態抑制器電路140注入電流之後的一短時間內，初級電力轉換器110之輸出電壓增加，如元件符號318與319之間所展示。在初級電力轉換器之輸出電壓增加時，瞬態抑制器電路140可減少其注入至電源軌115上之電流量。如級B中所展示，歸因於由瞬態抑制器電路140提供之下衝緩解，實際供應電壓緊密地追蹤目標供應電壓。
在級C中，核心132減少其自電源軌115之電流汲取，如元件符號330處所展示。此通常導致核心132處之一增加之電壓。為減少或防止此增加，瞬態抑制器電路140自電源軌115移除電荷，如元件符號331處所展示。
在級D中，針對核心132將目標供應電壓自一高電壓狀態轉變為一低電壓狀態。此轉變可為在級B中處理工作負載之後的一DVS轉變。當目標供應電壓如元件符號340處所展示般減小時，初級電力轉換器之輸出電壓以與目標供應電壓減小之速率類似之一速率減小。
在轉變期間，瞬態抑制器電路140自電源軌115移除電荷以調節至核心132之實際供應電壓減小之速率，如元件符號341處所展示。為減少或防止藉由初級電力轉換器110之下衝在核心132處引起一類似下衝，瞬態抑制器電路140自電源軌115注入電流，如元件符號342處所展示。如元件符號343處所展示，實際供應電壓在無任何顯著下衝的情況下緊密地追蹤目標供應電壓。在不存在瞬態抑制器電路140的情況下，實際供應電壓將下降至低於目標供應電壓，直至初級電力轉換器110能夠補償。
圖表300繪示瞬態抑制器電路140之快速反應如何能夠在短時段內起作用以防止自目標供應電壓之顯著漂移，同時容許初級電力轉換器110向核心132提供初級電壓。
圖4係用於抑制供應電壓差之一實例性程序400之一流程圖。程序400可藉由一電力供應系統(例如，圖1A及圖1B之電力供應系統100)執行。
電力供應系統100之一初級電力轉換器110向一計算核心提供DC電力(410)。初級電力轉換器110可經由將初級電力轉換器電耦合至計算核心之一電源軌向計算核心提供DC電力。
初級電力轉換器110調節提供至計算核心之DC電力(420)。例如，初級電力轉換器110可調節電源軌之DC電壓及/或電流位準。如上文所描述，初級電力轉換器110可使用閉合迴路控制以及一降壓轉換器來調節DC電力。例如，初級電力轉換器110可接收用於供應計算核心之一目標電壓位準且調節電源軌以維持電源軌上之該電壓位準。
電力供應系統100之一瞬態抑制器電路140經組態以偵測用於計算核心之目標電壓位準與電源軌之實際電壓位準之間的瞬態差。例如，瞬態抑制器電路140可經組態以偵測電壓差及/或電源軌之實際電壓位準之變化率。瞬態抑制器電路140可基於電壓差及/或變化率來判定是否存在一瞬態(430)。例如，當電壓差及/或變化率滿足各自臨限值時，瞬態抑制器電路可判定存在一瞬態。
若偵測到一瞬態電壓差，則瞬態抑制器電路140可緩解該電壓差(440)。如上文所描述，瞬態抑制器電路140包含每當偵測到一瞬態時便選擇性地自耦合至電源軌之一或多個電容器注入或移除電荷之一控制迴路及電力轉換器。
可在數位電子電路系統中，或在電腦軟體、韌體或硬體(包含本說明書中所揭示之結構及其等結構等效物)中或其等之一或多者之組合中實施本說明書中所描述之標的物及操作之實施例。本說明書中所描述之標的物之實施例可實施為一或多個電腦程式，即，在(若干)電腦儲存媒體上編碼以藉由資料處理設備執行或控制資料處理設備之操作之電腦程式指令之一或多個模組。替代性地或此外，程式指令可在一人工產生之傳播信號(例如，一機器產生之電、光學或電磁信號)上編碼，該傳播信號經產生以編碼資訊用於傳輸至合適接收器設備以藉由一資料處理設備執行。一電腦儲存媒體可為一電腦可讀儲存裝置、一電腦可讀儲存基板、一隨機或串列存取記憶體陣列或裝置或其等之一或多者之一組合或包含於其中。此外，在一電腦儲存媒體並非一傳播信號時，一電腦儲存媒體可為在一人工產生之傳播信號中編碼之電腦程式指令之一源或目的地。電腦儲存媒體亦可為一或多個分離的實體組件或媒體(例如，多個CD、磁碟或其他儲存裝置)或包含於其中。
本說明書中所描述之操作可實施為藉由一資料處理設備對儲存於一或多個電腦可讀儲存裝置上或自其他源接收之資料執行之操作。
術語「資料處理設備」涵蓋用於處理資料之全部種類的設備、裝置及機器，舉例而言，包含一可程式化處理器、一電腦、一系統單晶片或前述之多者或組合。設備可包含專用邏輯電路系統，例如，一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路)。除硬體之外，設備亦可包含針對所討論之電腦程式產生一執行環境之程式碼，例如，構成處理器韌體、一協定堆疊、一資料庫管理系統、一作業系統、一跨平台運行時環境、一虛擬機或其等之一或多者之一組合的程式碼。設備及執行環境可實現各種不同計算模型基礎設施，諸如網路服務、分佈式計算及網格計算基礎設施。
可以任何形式之程式設計語言(包含編譯或解譯語言、宣告式或程序性語言)撰寫一電腦程式(亦被稱為一程式、軟體、軟體應用程式、指令檔或程式碼)，且其可以任何形式部署，包含作為一獨立程式或作為一模組、組件、副常式、物件或適合於一計算環境中使用之其他單元。一電腦程式可(但不要求)對應於一檔案系統中之一檔案。一程式可儲存於保存其他程式或資料(例如，儲存於一標記語言文件中之一或多個指令檔)之一檔案之一部分中、在專用於所討論之程式之一單一檔案中或在多個協調檔案(例如，儲存一或多個模組、子程式或程式碼之部分的檔案)中。一電腦程式可經部署以在一個電腦上或在定位於一個位點處或跨多個位點分佈且由一通信網路互連之多個電腦上執行。
可藉由一或多個可程式化處理器執行本說明書中所描述之程序及邏輯流程，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料操作及產生輸出來執行動作。亦可藉由專用邏輯電路系統(例如，一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路))來執行該等程序及邏輯流程，且設備亦可實施為該專用邏輯電路系統。
適用於執行一電腦程式之處理器(例如)包含通用微處理器及專用微處理器兩者。通常，一處理器將接收來自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者之指令及資料。一電腦之基本元件係用於根據指令執行動作之一處理器及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體裝置。通常，一電腦亦將包含用於儲存資料之一或多個大容量儲存裝置(例如，磁碟、磁光碟或光碟)或可操作耦合以接收來自該一或多個大容量儲存裝置之資料或將資料傳送至該一或多個大容量儲存裝置或該兩種情況。然而，一電腦不需要具有此等裝置。此外，一電腦可嵌入於另一裝置中，例如，一行動電話、一個人數位助理(PDA)、一行動音訊或視訊播放器、一遊戲控制台、一全球定位系統(GPS)接收器或一可攜式儲存裝置(例如，一通用串列匯流排(USB)快閃隨身碟)，等等。適用於儲存電腦程式指令及資料之裝置包含所有形式之非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，舉例而言，包含：半導體記憶體裝置，例如，EPROM、EEPROM、及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬碟或可卸除磁碟；磁光碟；及CD-ROM及DVD-ROM光碟。處理器及記憶體可藉由專用邏輯電路系統增補或併入專用邏輯電路系統中。
為提供與一使用者之互動，可在一電腦上實施本說明書中所描述之標的物之實施例，該電腦具有用於向該使用者顯示資訊之一顯示裝置(例如，一CRT (陰極射線管)或LCD (液晶顯示器)監視器)及該使用者可藉由其提供輸入至該電腦之一鍵盤及一指標裝置(例如，一滑鼠或一軌跡球)。其他種類之裝置亦可用於提供與一使用者之互動；例如，提供給該使用者之回饋可為任何形式之感覺回饋，例如，視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋；且來自該使用者之輸入可以任何形式接收，包含聲音、語音或觸覺輸入。另外，一電腦可藉由發送文件至一使用者使用之一裝置及接收來自該裝置之文件而與該使用者互動；例如，藉由回應於自一使用者之用戶端裝置上之一網頁瀏覽器接收之請求而將網頁發送至該網頁瀏覽器。
可在一計算系統中實施本說明書中所描述之標的物之實施例，該計算系統包含一後端組件(例如，作為一資料伺服器)，或包含一中介軟體組件(例如，一應用程式伺服器)，或包含一前端組件(例如，具有一使用者可透過其與本說明書中所描述之標的物之一實施方案互動之一圖形使用者介面或一網頁瀏覽器之一用戶端電腦)，或包含一或多個此等後端、中介軟體或前端組件之任何組合。該系統之該等組件可藉由任何形式或媒體之數位資料通信 (例如，一通信網路)互連。通信網路之實例包含一區域網路(「LAN」)及一廣域網路(「WAN」)，一全球性網路(例如，網際網路)及同級間網路(例如，特用同級間網路)。
計算系統可包含用戶端及伺服器。一用戶端及伺服器一般彼此遠離且通常透過一通信網路互動。用戶端與伺服器的關係憑藉運行於各自電腦上及彼此具有一用戶端-伺服器關係之電腦程式而發生。在一些實施例中，一伺服器將資料(例如，一HTML頁)傳輸至一用戶端裝置(例如，出於向與該用戶端裝置互動之一使用者顯示資料及接收來自該使用者之使用者輸入之目的)。可在伺服器處自用戶端裝置接收在用戶端裝置處產生之資料(例如，使用者互動之一結果)。
雖然本說明書含有許多特定實施方案細節，但此等特定實施方案細節不應被解釋為限制任何發明或可主張之內容之範疇，而是被解釋為描述特定於特定發明之特定實施例之特徵。本說明書中在分離實施例之背景內容中所描述之特定特徵亦可組合實施於一單個實施例中。相反地，在一單個實施例之背景內容中描述之各種特徵亦可分別實施於多個實施例中或以任何合適子組合實施。此外，儘管特徵在上文可被描述為依特定組合起作用且甚至最初如此主張，然來自一所主張之組合之一或多個特徵在一些情況中可自該組合免除，且該所主張之組合可係關於一子組合或一子組合之變型。
類似地，雖然在圖式中依一特定順序描繪操作，但此不應被理解為需要依所展示之該特定順序或依循序順序來執行此等操作或需要執行所有經繪示之操作以達成所要結果。在特定境況中，多任務處理及平行處理可為有利的。此外，上文所描述之實施例中之各種系統組件之分離不應被理解為在所有實施例中需要此分離，且應理解，所描述之程式組件及系統可大體上一起整合於一單個軟體產品中或封裝於多個軟體產品中。
因此，已描述標的物之特定實施例。其他實施例係在以下發明申請專利範圍之範疇內。在一些情況中，發明申請專利範圍中所敘述之動作可依一不同順序執行且仍達成所要結果。另外，附圖中所描繪之程序並不一定需要所展示之特定順序，或循序順序，來達成所要結果。在特定實施方案中，多任務處理及平行處理可為有利的。
100:電力供應系統 110:初級電力轉換器 111:控制器 112:降壓轉換器 115:電源軌 120:參考產生器 121:誤差放大器 122:變化率控制器 123:滯後產生器 124:滯後比較器/比較器輸出 125:滯後視窗產生器 126:組合器 128:控制器 129:降壓轉換器 130:積體電路(IC)封裝 132:計算核心/核心 134:衰減緩解器 140:瞬態抑制器電路 141:信號調整電路 144:組合器 146:緩衝器 147:第一增益電路 148:第二增益電路 149:電力轉換器 151:電感器 152:解耦合電容器 200:電路板 210:初級電力轉換器 230:積體電路(IC)封裝 231-1至231-4:處理單元 240:瞬態抑制器電路 290:額外組件 300:圖表 310:目標供應電壓增加 311:初級電力轉換器之輸出電壓穩定於目標供應電壓或接近目標供應電壓 312:目標供應電壓與實際供應電壓之間的差小於初級電力轉換器之輸出電壓與目標供應電壓之間的差 313:發生過衝 314:瞬態抑制器電路自電源軌移除電荷 315:瞬態抑制器電路在短時段內注入電流 316:核心增加其自電源軌之電流汲取 317:瞬態抑制器電路將電流注入至電源軌上 318:初級電力轉換器之輸出電壓增加 319:初級電力轉換器之輸出電壓增加 330:核心減少其自電源軌之電流汲取 331:瞬態抑制器電路自電源軌移除電荷 340:目標供應電壓降低 341:調節至核心之實際供應電壓降低之速率 342:瞬態抑制器電路自電源軌注入電荷 343:實際供應電壓在無任何顯著下衝的情況下緊密地追蹤目標供應電壓 400:程序 410:操作 420:操作 430:操作 440:操作 DC_mode:信號 Error:誤差信號 Isuppressor:瞬態抑制器電路電流/電流信號 Ref_osc:參考時脈信號 Vcore:實際供應電壓 Vsns:電壓信號 Vsns’:經調整電壓信號 Vsys:輸入直流(DC)供應/輸入直流(DC)電力
圖1A及圖1B描繪用於一計算核心之一實例性電力供應系統。
圖2描繪一電路板上之積體電路之一實例性佈局。
圖3描繪用於一計算核心電力系統之電壓及電流量測之一圖表。
圖4係用於抑制供應電壓差之一實例性程序之一流程圖。
各個圖式中之相同元件符號及名稱指示相同元件。
100:電力供應系統
110:初級電力轉換器
111:控制器
112:降壓轉換器
115:電源軌
130:積體電路(IC)封裝
132:計算核心/核心
134:衰減緩解器
140:瞬態抑制器電路
141:信號調整電路
144:組合器
146:緩衝器
149:電力轉換器
151:電感器
152:解耦合電容器
Error:誤差信號
Vsns:電壓信號
Vsns’:經調整電壓信號
Vsys:輸入直流(DC)供應/輸入直流(DC)電力

Claims (20)

  1. 一種用於一計算核心之電力供應系統，其包括： 一初級電力轉換器，其經組態以經由將該初級電力轉換器之一輸出電耦合至該計算核心之一電源軌向該計算核心提供直流(DC)電力並調節該直流(DC)電力；及 一瞬態抑制器電路，其耦合至該電源軌且經組態以抑制用於該計算核心之一目標供應電壓與至該計算核心之一實際供應電壓之間的瞬態電壓差。
  2. 如請求項1之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路包括經組態以基於該等瞬態電壓差選擇性地將電荷注入至耦合至該電源軌之一或多個電容器上之一額外電力轉換器。
  3. 如請求項2之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路包括一滯後控制迴路，該滯後控制迴路包括調節至該計算核心之該實際供應電壓之一變化率之一變化率控制器。
  4. 如請求項3之電力供應系統，其中該變化率控制器包括多個模式，該多個模式包含其中在該初級電力轉換器基於該計算核心之一工作負載主動地增加或減小該實際供應電壓時停用該變化率控制器之一停用模式。
  5. 如請求項2之電力供應系統，其中該電力轉換器包括一降壓轉換器。
  6. 如請求項1至5中任一項之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路包括一信號調整電路，該信號調整電路經組態以調整表示該實際供應電壓之一電壓信號且將該經調整電壓信號提供至該初級電力轉換器。
  7. 如請求項6之電力供應系統，其中該初級電力轉換器經組態以基於表示該目標供應電壓與該經調整電壓信號之間的一差之一誤差來調整至該計算核心之該DC電力。
  8. 如請求項6之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路包括一組合器電路，該組合器電路經組態以基於由該瞬態抑制器電路注入至該電源軌上或自該電源軌移除之該瞬態抑制器電路之一輸出電流來產生該經調整電壓信號。
  9. 如請求項6之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路包括經組態以基於自該計算核心接收之一誤差信號來產生該經調整電壓信號之一組合器電路。
  10. 如請求項9之電力供應系統，其中該誤差信號指示該計算核心之一衰減緩解器是否正在緩解該計算核心之一電壓衰減。
  11. 如請求項1至5中任一項之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路在實體上定位成比該初級電力轉換器更靠近該計算核心。
  12. 如請求項1至5中任一項之電力供應系統，其中該瞬態抑制器電路之一控制迴路比該初級電力轉換器之一控制迴路更快且具有一更高頻寬。
  13. 一種用於調節至一計算核心之電力之方法，該方法包括： 藉由一初級轉換器經由將該初級電力轉換器之一輸出電耦合至該計算核心之一電源軌向該電源核心提供直流(DC)電力； 藉由該初級電力轉換器調節該電源軌之一電壓位準； 藉由電耦合至該電源軌之一瞬態抑制器電路偵測在用於該計算核心之一目標供應電壓與該電源軌之該電壓位準之間的一瞬態電壓差；及 藉由該瞬態抑制器電路憑藉自電耦合至該電源軌之一或多個電容器注入電荷或移除電荷來選擇性地調整該電源軌之該電壓位準。
  14. 如請求項13之方法，其中偵測該瞬態電壓差包括： 藉由該瞬態抑制器電路之一變化率控制器偵測該電源軌之該電壓位準之一變化率；及 判定該變化率滿足一臨限變化率。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包括： 接收指示該初級電力轉換器基於該計算核心之一工作負載主動地增加或減小該實際供應電壓之一模式信號；及 回應於接收該模式信號而停用該變化率控制器。
  16. 如請求項13至15中任一項之方法，其進一步包括： 藉由該瞬態抑制器電路之一信號調整電路調整表示該實際供應電壓之一電壓信號；及 藉由該信號調整電路將該經調整電壓信號提供至該初級電力轉換器。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包括藉由該初級電力轉換器基於表示該目標供應電壓與該經調整電壓信號之間的一差之一誤差來調整至該計算核心之該DC電力。
  18. 如請求項16之方法，其進一步包括藉由該瞬態抑制器電路之一組合器電路基於藉由該瞬態抑制器電路注入至該電源軌上或自該電源軌移除之該瞬態抑制器電路之一輸出電流來產生該經調整電壓信號。
  19. 如請求項16之方法，其進一步包括藉由該瞬態抑制器電路之一組合器電路基於自該計算核心接收之一誤差信號來產生該經調整電壓信號。
  20. 如請求項19之方法，其中該誤差信號指示該計算核心之一衰減緩解器是否正在緩解該計算核心之一電壓衰減。
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