TWI493329B

TWI493329B - 伺服器之電源供應過載防護裝置及方法

Info

Publication number: TWI493329B
Application number: TW101149504A
Authority: TW
Inventors: Ming Yen Shen
Original assignee: Celestica Technology Consultancy Shanghai Co Ltd
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2015-07-21
Also published as: TW201426275A

Description

伺服器之電源供應過載防護裝置及方法

本發明關於伺服器領域，特定來說，關於伺服器之電源管理領域。

在伺服器中，具有多個電源供應器，其提供電力至多個主機板。若部分之電源供應器發生故障，則無法對主機板提供足夠之電力，因而導致整個伺服器系統之電力過載，並造成斷電。因此，須要一種電源供應過載防護裝置與方法，以解決上述問題。

本發明提出一種伺服器之電源供應過載防護方法，該方法包括以下步驟：監控複數個電力供應單元之狀態，其中該等電力供應單元提供電力至複數個主機板；根據該等電力供應單元之狀態產生一控制訊號；及經由該控制訊號調整該等主機板之電力功耗。

將在以下結合附圖的較佳實施例的說明中詳細描述本發明的上述及進一步的目的、優點和特徵。

圖1為本發明一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統1之方塊圖。圖1中，伺服器系統1包括電力供應模組10、防護模組20以及複數個主機板31至34。其中，電力供應模組10經由防護模組20而電性耦接於主機板31至34。電力供應模組10組態成提供電力至主機板31至34；另一方面，防護模組20組態成監控電力供應模組10之狀態，並根據電力供應模組10之狀態而控制主機板31至34 之電力功耗。

在本實施例中，電力供應模組10包括至少兩個電力供應單元(power supply unit,PSU)101及102。然而電力供應模組10所包括之電力供應單元之數量並不受限於兩個，本領域之技術人員可依實際需要而對於電力供應模組10中電力供應單元的數量進行增減。另一方面，主機板之數量亦不受限於四個，本領域之技術人員可依實際需要而對於主機板之數量進行增減。

進一步而言，電力供應單元101組態成傳送複數個訊號{S1}至防護模組20，訊號{S1}表示電力供應單元101之狀態。同樣地，電力供應單元102組態成傳送複數個訊號{S2}至防護模組20，訊號{S2}表示電力供應單元102之狀態。另一方面，防護模組20則組態成接收訊號{S1}與{S2}，並根據訊號{S1}與{S2}而監控電力供應單元101與102之狀態，而據以產生控制訊號C1。防護模組20並組態成傳送控制訊號C1至主機板31至34，以控制主機板31至34之電力功耗。

換言之，防護模組20係根據訊號{S1}與{S2}而對於電力供應單元101及102之狀態進行監控，以得知電力供應單元101及102的任何一者是否發生異常狀況(例如，電力過載或故障)。若電力供應單元101及102的其中一者發生異常狀況，防護模組20則藉由控制訊號C1調整主機板31至34之電力功耗，使電力供應單元101及102其中正常運作的一者提供的電力仍然能夠符合主機板31至34之電力需求。

圖2為圖1所示之實施例之電源供應防護方法流程圖。

步驟201中，經由至少兩個電力供應單元101與102而提供電力於至少一個主機板(主機板31至34)。

接下來，於步驟202中，防護模組20組態成根據電力供應單元101與102傳送之訊號{S1}與{S2}而監控電力供應單元101及102之狀態。

接下來，於步驟203中，防護模組20組態成根據電力供應單元101及102之狀態以得知電力供應單元101及102是否發生電力過載或故障等等之異常狀況；並根據電力供應單元101及102之狀態(根據訊號{S1}與{S2})而產生一控制訊號C1。

接下來，於步驟204中，若電力供應單元101及102發生異常狀況，則主機板31至34因應於控制訊號C1而調整自身之電力功耗。例如，使主機板31至34上的中央處理單元降頻。

接下來，重覆步驟202至204，防護模組20持續對電力供應單元101及102之狀態進行監控，並根據電力供應單元101及102之狀態產生控制訊號C1，並經由該控制訊號C1調整主機板31至34之電力功耗。

圖3為本發明另一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統2之方塊圖。在本實施例中，電力供應單元101包括三個輸出端，其可例如分別命名為「PSU1_PRESNT_N」、「PSU1_ALERT_N」以及「PSU1_PWROK」。其中，輸出端「PSU1_PRESNT_N」輸出之訊號S1-1之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元101存在於伺服器系統2；訊號S1-1為邏輯高電位時，則表示電力供應單元101不存在於伺服器系統2。此外，輸出端「PSU1_ALERT_N」輸出之訊號S1-2之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元101電力過載；訊號S1-2為邏輯高電位時，則表示電力供應單元101之輸出電力符合額定負載範圍。另一方面，輸出端「PSU1_PWROK」輸出之訊號S1-3 之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元101發生故障；訊號S1-3為邏輯高電位時，則表示電力供應單元101運作狀況正常。

同樣地，電力供應單元102也包括三個輸出端，其可例如分別命名為「PSU2_PRESNT_N」、「PSU2_ALERT_N」以及「PSU2_PWROK」。其中，輸出端「PSU2_PRESNT_N」輸出之訊號S2-1之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元102存在於伺服器系統2；訊號S2-1為邏輯高電位時，則表示電力供應單元102不存在於伺服器系統2。此外，輸出端「PSU2_ALERT_N」輸出之訊號S2-2之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元102電力過載；訊號S2-2為邏輯高電位時，則表示電力供應單元102之輸出電力符合額定負載範圍。另一方面，輸出端「PSU2_PWROK」輸出之訊號S2-3之電位為邏輯低電位時，表示電力供應單元102發生故障；訊號S2-3為邏輯高電位時，則表示電力供應單元102運作狀況正常。

另一方面，防護模組20a之電路包括兩個及閘(AND gate)41、42、43，一反或閘(NOR gate)44與一三態緩衝器(tri-state buffer)45。

防護模組20a之電路組態方式中，及閘41之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_PWROK」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_PWROK」。並且，及閘42之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_ALERT_N」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_ALERT_N」。此外，反或閘44之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_PRESNT_N」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_PRESNT_N」。再者，及閘43之兩個輸入端分別耦接至及閘42與及閘41之輸出端。並且，三態緩衝器45之訊號輸入端45-1耦接至及閘43 之輸出端，三態緩衝器45之控制輸入端45-2耦接至反或閘44之輸出端，並且三態緩衝器45之輸出端45-3耦接至主機板31至34。三態緩衝器45之輸出端45-3可輸出控制訊號C1至主機板31至34。

在運作上，若電力供應單元101發生故障時，其輸出端「PSU1_PWROK」輸出之訊號S1-3處於邏輯低電位。同樣地，若電力供應單元102發生故障時，其輸出端「PSU2_PWROK」輸出之訊號S2-3也處於邏輯低電位。因此，若電力供應單元101及102之其中任一者發生故障時，及閘41之輸出訊號S41處於邏輯低電位。

另一方面，若電力供應單元101電力過載時，其輸出端「PSU1_ALERT_N」輸出之訊號S1-2處於邏輯低電位。同樣地，若電力供應單元102電力過載時，其輸出端「PSU2_ALERT_N」輸出之訊號S2-2也處於邏輯低電位。因此，若電力供應單元101及102之其中任一者電力過載時，及閘42之輸出訊號S42處於邏輯低電位。

由上所述，若電力供應單元101與102其中之任何一者發生故障或電力過載之情形時，及閘41之輸出訊號S41或及閘42之輸出訊號S42處於邏輯低電位。因此，及閘43之輸出訊號S43處於邏輯低電位。

再者，由於電力供應單元101與102同時存在於伺服器系統中，其輸出端「PSU1_PRESNT_N」與「PSU2_PRESNT_N」所輸出之訊號S1-1與S2-1都處於邏輯低電位；因此，反或閘44之輸出訊號S44處於邏輯高電位。邏輯高電位之訊號S44致使三態緩衝器45處於開啟狀態；因此，三態緩衝器45能夠將經由訊號輸入端45-1所接收之邏輯低電位之訊號S43傳送至輸出端45-3而成為邏輯低電位之控制訊號C1。

因應於邏輯低電位之控制訊號C1，主機板31至34組態成調整自身之電力功耗。例如，邏輯低電位之控制訊號C1可傳送至主機板31至34各自之中央處理單元的「處理器過熱(processor hot,PROC_HOT)」接腳，使得主機板31至34各自之中央處理單元降低工作頻率，並進而降低其電力功耗。因此，能降低主機板31至34之每一者之整體電力功耗。

綜上所述，若電力供應單元101與102同時存在於伺服器系統中，並且其中任一者發生電力過載或故障(例如，電力供應單元101發生電力過載或故障)，則防護模組20a組態成產生並傳送對應之控制訊號C1至主機板31至34，致使主機板31至34之電力功耗降低，使得電力供應單元101與102中正常運作的一者(例如，並未發生電力過載或故障的電力供應單元102)提供的電力仍然能夠符合主機板31至34之電力需求。因而，伺服器系統2並不因為供電不足而造成斷電之情況。

圖4為本發明又一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統3之方塊圖。在本實施例的伺服器系統3中，電力供應單元101與102之輸出端及其輸出訊號之組態方式與圖3所示之實施例相同。另一方面，在本實施例的伺服器系統3中，防護模組20b之電路包括四個及閘51至54，一反或閘55與一緩衝器(buffer)56。

防護模組20b之電路組態方式中，及閘51之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_PWROK」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_PWROK」。並且，及閘52之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_ALERT_N」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_ALERT_N」。此外，反或閘55之兩個輸入端分別耦接至電力供應單元101之輸出端「PSU1_PRESNT_N」以及電力供應單元102之輸出端「PSU2_PRESNT_N」。再者，及閘53之兩個輸入端分別耦接至及閘52與反或閘55之輸出端。此外，及閘54之兩個輸入端分別耦接至及閘51與及閘53之輸出端。並且，緩衝器56之輸入端耦接至及閘54之輸出端，而緩衝器56之輸出端耦接至主機板31至34。緩衝器56可輸出控制訊號C1至主機板31至34。

在運作上，若電力供應單元101發生故障時，其輸出端「PSU1_PWROK」輸出之訊號S1-3處於邏輯低電位。同樣地，若電力供應單元102發生故障時，其輸出端「PSU2_PWROK」輸出之訊號S2-3也處於邏輯低電位。因此，若電力供應單元101及102之其中任一者發生故障時，及閘51之輸出訊號S51處於邏輯低電位。另一方面，若電力供應單元101電力過載時，其輸出端「PSU1_ALERT_N」輸出之訊號S1-2處於邏輯低電位。同樣地，若電力供應單元102電力過載時，其輸出端「PSU2_ALERT_N」輸出之訊號S2-2也處於邏輯低電位。因此，若電力供應單元101及102之其中任一者電力過載時，及閘52之輸出訊號S52處於邏輯低電位。

再者，由於電力供應單元101與102同時存在於伺服器系統中，其輸出端「PSU1_PRESNT_N」與「PSU2_PRESNT_N」所輸出之訊號S1-1與S2-1都處於邏輯低電位；因此，反或閘55之輸出訊號S55處於邏輯高電位。

由上所述，若電力供應單元101與102同時存在於伺服器系統中，並且電力供應單元101與102其中之任何一者發生故障或電力過載之情形時，及閘53之輸出訊號S53與及閘54之輸出訊號S54都處於邏輯低電位。因此，緩衝器56所輸出之控制訊號C1處於邏輯低電位。

與前文所述並配合圖3所示之實施例相同，於本實施例中，主機板31至34組態成因應於邏輯低電位之控制訊號C1而降低自身之電力功耗。因此，當電力供應單元101與102同時存在於伺服器系統中，並且電力供應單元101與102的其中任一者發生電力過載或故障之情形時，電力供應單元101與102中正常運作之另一者所提供之電力仍然能夠符合主機板31至34之電力需求。因而，伺服器系統3並不會因為供電不足而造成斷電之情況。

1、2‧‧‧伺服器系統

10‧‧‧電力供應模組

20、20b‧‧‧防護模組

31~34‧‧‧主機板

41~43、51~54‧‧‧及閘

44、55‧‧‧反或閘

45‧‧‧三態緩衝器

45-1‧‧‧訊號輸入端

45-2‧‧‧控制輸入端

45-3、PSU1_PRESNT_N、PSU1_ALERT_N、PSU1_PWROK、PSU2_PRESNT_N、PSU2_ALERT_N、PSU2_PWROK、‧‧‧輸出端

56‧‧‧緩衝器

101、102‧‧‧電力供應單元

C1‧‧‧控制訊號

S1、S2、S1-1、S1-2、S1-3、S2-1、S2-2、S2-3‧‧‧訊號

S41、S42、S43、S44‧‧‧輸出訊號

從以下結合附圖來閱讀的詳細說明最好地理解本發明。需要強調的是，根據慣例，附圖的各個特徵不是按比例的。相反，為了清晰起見，各個特徵的尺寸被任意地放大或者縮小了。附圖中包括以下圖示：圖1為本發明一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統1之方塊圖；圖2為圖1所示之實施例之電源供應防護方法流程圖；圖3為本發明另一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統2之方塊圖；圖4為本發明又一實施例中，包括電源供應防護裝置之伺服器系統3之方塊圖。

1‧‧‧伺服器系統

10‧‧‧電力供應模組

101‧‧‧電力供應單元

102‧‧‧電力供應單元

20‧‧‧防護模組

31‧‧‧主機板

32‧‧‧主機板

33‧‧‧主機板

34‧‧‧主機板

S1‧‧‧狀態訊號

S2‧‧‧狀態訊號

C1‧‧‧控制訊號

Claims

一種伺服器之電源供應過載防護方法，包括以下步驟：接收來自一第一電力供應單元之一第一訊號、一第二訊號以及一第三訊號，該第一電力供應單元提供電力至複數個設置於伺服器上之主機板，其中該第一電力供應單元之該第一訊號包括該第一電力供應單元之裝置存在訊號，該第一電力供應單元之該第二訊號包括該第一電力供應單元之電力過載警示訊號，該第一電力供應單元之該第三訊號包括該第一電力供應單元之故障警示訊號；接收來自一第二電力供應單元之一第一訊號、一第二訊號以及一第三訊號，該第二電力供應單元提供電力至該等主機板，該第二電力供應單元之該第一訊號包括該第二電力供應單元之裝置存在訊號，該第二電力供應單元之該第二訊號包括該第二電力供應單元之電力過載警示訊號，該第二電力供應單元之該第三訊號包括該第二電力供應單元之故障警示訊號；根據該第一電力供應單元之該等第一訊號、第二訊號以及第三訊號與該第二電力供應單元之該等第一訊號、第二訊號以及第三訊號以產生一控制訊號；以及因應該控制訊號以調整該等主機板之電力功耗。
如專利範圍第1項之方法，其中該第一電力供應單元之該裝置存在訊號、該電力過載警示訊號與該故障警示訊號以及該第二電力供應單元之該裝置存在訊號、該電力過載警示訊號與該故障警示訊號經由複數個數位邏輯閘以產生該控制訊號。
如專利範圍第2項之方法，其中因應該控制訊號以調整該等主機板之電力功耗的步驟包括：因應該控制訊號以降低設置於該等主機板之每一者的中央處理單元之工作頻率。
如專利範圍第3項之方法，其中該控制訊號傳送至該等中央處理單元之處理器過熱接腳。
一種伺服器之電源供應過載防護裝置，包括：一防護模組，其耦接至一第一電力供應單元與一第二電力供應單元，並組態成接收來自該第一電力供應單元之一第一訊號、一第二訊號以及一第三訊號與來自該第二電力供應單元之一第一訊號、一第二訊號以及一第三訊號，其中該第一電力供應單元之該第一訊號包括該第一電力供應單元之裝置存在訊號，該第一電力供應單元之該第二訊號包括該第一電力供應單元之電力過載警示訊號，該第一電力供應單元之該第三訊號包括該第一電力供應單元之故障警示訊號，該第二電力供應單元之該第一訊號包括該第二電力供應單元之裝置存在訊號，該第二電力供應單元之該第二訊號包括該第二電力供應單元之電力過載警示訊號，該第二電力供應單元之該第三訊號包括該第二電力供應單元之故障警示訊號，其中該防護模組更組態成根據該第一電力供應單元之該等第一訊號、第二訊號以及第三訊號與該第二電力供應單元之該等第一訊號、第二訊號以及第三訊號以產生一控制訊號，並傳送該控制訊號至複數個主機板以調整該等主機板之電力功耗。
如專利範圍第5項之裝置，其中該防護模組包括：一反或閘，其第一輸入端接收該第一電力供應單元之該裝置存在訊號，並且其第二輸入端接收該第二電力供應單元之該裝置存在訊號；一第一及閘，其第一輸入端接收該第一電力供應單元之該電力過載警示訊號，並且其第二輸入端接收該第二電力供應單元之該電力過載警示訊號；以及一第二及閘，其第一輸入端接收該第一電力供應單元之該故障警示訊號，並且其第二輸入端接收該第二電力供應單元之該故障警示訊號。
如專利範圍第6項之裝置，其中該防護模組更包括：另一及閘，其第一輸入端耦接至該第一及閘之輸出端，並且其第二輸入端耦接至該第二及閘之輸出端；以及一三態緩衝器，其訊號輸入端耦接至該另一及閘之輸出端，其控制輸入端耦接至該反或閘之輸出端，並且其輸出端輸出該控制訊號。
如專利範圍第7項之裝置，其中該防護模組更包括：一第三及閘，其第一輸入端耦接至該反或閘之輸出端，並且其第二輸入端耦接至該第一及閘之輸出端；一第四及閘，其第一輸入端耦接至該第三及閘之輸出端，並且其第二輸入端耦接至該第二及閘之輸出端；以及一緩衝器，其輸入端耦接至該第四及閘之輸出端，並且其輸出端輸出該控制訊號。
如專利範圍第7至8項之任一項之裝置，其中設置於該等主機板之每一者的中央處理單元因應該控制訊號而降低其工作頻率。
如專利範圍第9項之裝置，其中該控制訊號傳送至該等中央處理單元之處理器過熱接腳。