TWI805855B - 電力輔助之資訊處理系統、電力輔助單元及用以調節至資訊處理系統之負載的電力之方法 - Google Patents

電力輔助之資訊處理系統、電力輔助單元及用以調節至資訊處理系統之負載的電力之方法 Download PDF

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Abstract

一種資訊處理系統包含電力供應單元與電力輔助單元。電力供應單元為電力軌提供電力。電力輔助單元包含電力儲存元件，轉換器，該轉換器包含被耦合以從電力儲存元件向電力軌提供電力的開關裝置，以及控制器，該控制器被配置成接收指示負載所需電力的負載指示並提供基於負載指示的中間輸出。控制器包含升壓元件，以接收中間輸出並提供控制器輸出。控制器輸出是由偏置元件提供的偏置電壓位準與中間輸出之和。控制器輸出耦合到開關裝置的閘極。回應於控制器輸出，轉換器將電力從電力儲存元件提供到電力軌。

Description

電力輔助之資訊處理系統、電力輔助單元及用以調節至資訊處理系統之負載的電力之方法 相關申請的交叉引用
本申請與2018年10月30申請之題為「用於在電力輔助單元中提供高帶寬電容器電路的方法與裝置」的美國專利申請16/175,824相關，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「基於電力輔助單元的充電來提供平臺電力峰值限制的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,813(DC-112326)中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「基於活動特徵提供動力輔助單元輸出的動態調節的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請第16/175,816(DC-112327)號中，其揭露內容透過引用結合到本文中。
相關主題包含在與此同時提交的題為「基於活動特徵提供電力輔助單元輸出的動態調節的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,820(DC-112328)號中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「用於用電力輔助單元提供平滑通電運行的裝置與方法」的共同未決的美國專利申請16/175,827(DC-112330)號中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「控制電力輔助單元的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,830(DC-112331)中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「用於用電力輔助單元提供平滑通電運行的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,827(DC-112330)中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「用電力輔助單元來延長電力保持的方法與裝置」的共同待決的美國專利申請16/175,828(DC-112333)中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「用於提供峰值優化的電力供應單元的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,831(DC-112334)中，其揭露內容透過引用併入本文。
相關主題包含在與此同時提交的題為「將電流指示器分配到多個端點的方法與裝置」的共同未決的美國專利申請16/175,832(DC-112336)中，其揭露內容透過引用併入本文。
發明領域
本揭露總體上關於一種資訊處理系統，並且更具體地關於在電力輔助單元中提供高頻寬電容器電路。
發明背景
隨著資訊的價值與使用不斷增加，個人與企業尋求其他方式來處理與儲存資訊。一種選擇是資訊處理系統。資訊處理系統通常出於業務、個人或其他目的處理、編譯、儲存與/或傳遞資訊或資料。因為技術與資訊處理的需求與要求在不同的應用程式之間可能會有所不同，所以資訊處理系統在處理什麼 資訊，如何處理資訊，處理、儲存或傳遞多少資訊以及處理、儲存或傳遞資訊的速度與效率也可能有所不同。資訊處理系統的變化允許資訊處理系統是通用的或針對特定使用者或特定用途(諸如金融交易處理、預訂、企業資料儲存或全球通信)配置的。另外，資訊處理系統可以包含可以被配置為處理、儲存與傳遞資訊的各種硬體與軟體資源，並且可以包含一個或多個電腦系統、資料儲存系統與聯網系統。
發明概要
一種資訊處理系統，可以包含電力供應單元與電力輔助單元。電力供應單元可以為電力軌供電。電力輔助單元可以包含：電力儲存元件，轉換器，其包含被耦合以從電力儲存元件向電力軌提供電力的開關裝置，以及控制器，其被配置成接收指示負載所需要的電力的負載指示，並且基於負載指示提供中間輸出。控制器可以包含升壓元件，以接收中間輸出並提供控制器輸出。控制器輸出可以是由偏置元件提供的偏置電壓位準與中間輸出之和。控制器輸出可以耦合到開關裝置的閘極。轉換器可以回應於控制器輸出而從電力儲存元件向電力軌提供電力。
100:資訊處理系統
102,104:處理器
110:晶片組
112:I/O通道
134:視訊顯示器
120:記憶體
122:記憶體介面
130:圖形介面，圖形卡
132:圖形介面
134:視訊顯示器
136:視訊顯示輸出
140:非揮發性RAM(NV-RAM)
142:輸出系統/可延伸韌體介面(BIOS/EFI)模組
150:磁碟控制卡
152:磁片介面
154:硬碟驅動器(HDD)
156:光碟驅動器
160:磁片模擬器
162:外部介面
164:固態驅動器(SSD)
170:輸入/輸出(I/O)介面
172:週邊介面
174:附加資源
176:可信平臺模組(TPM)
180:網路介面
190:基板管理控制器(BMC)
192:管理介面
194:網路介面
200:電力控制系統
202,210:PSU
206:電流監視組合器
208:系統電流監視分配器；Sys_IMON分離器
212:充電器
214:CPU VR
218:邏輯裝置
220:內部積體電路介面多工器
222:基板管理控制器(BMC)
226,228:CPU
230:PCIe適配器
232:系統電流監視分配器
234:非揮發性記憶體標準介面
250:PAU
300:電力供應系統
310:電力供應單元
320:電力供應電源
330:負載
340:電流參考
342:PAU賦能邏輯
350:電力輔助單元；PAU
352:電力轉換器
354:電力儲存元件
356:控制器
400:電力輔助單元的方法
402,406,408,410,412,414:判定框
500:電力供應系統
510:電力供應單元；PSU
520:負載
530:PAU；電力輔助單元
532:轉換器
533:向矽器件
534:電力儲存裝置
536:控制器
537:升壓模組；升壓元件
538:中間輸出
540:充電模組
應當理解，為了圖示的簡單與清楚起見，圖式中圖示的元件未必按比例繪製。例如，某些元素的尺寸相對於其他元素被放大了。結合本文呈現的圖式示出與描述了結合本揭露的教導的實施方式，其中：圖1是根據本揭露實施方式的資訊處理系統的框圖。
圖2是根據本揭露的實施方式的包含用於資訊處理系統的電力輔助單元的電力控制系統的框圖；圖3是根據本揭露的實施方式的包含用於資訊處理系統的電力輔 助單元的電力供給系統的框圖；以及圖4示出了控制PAU的方法。
圖5是根據本揭露的另一實施方式的包含用於資訊處理系統的電力輔助單元的電力供給系統的框圖。
在不同圖式中使用相同的附圖標記表示相似或相同的項目。
較佳實施例之詳細說明
提供以下結合圖式的描述以幫助理解本文揭露的教導。以下討論將集中於教導的具體實施方案與實施方式。提供此焦點是為了幫助描述這些教導，並且不應將其解釋為對這些教導的範圍或適用性的限制。然而，其他教導當然可以用於該應用中。這些教導還可以用在其他應用中，並具有幾種不同類型的體系結構，例如分散式運算體系結構、用戶端/伺服器體系結構或中介軟體伺服器體系結構以及相關資源。
圖1示出了資訊處理系統100的實施方式，該資訊處理系統100包含處理器102與104、晶片組110、記憶體120、連接至視訊顯示器134的圖形卡130、包含基本輸入與輸出系統/可延伸韌體介面(BIOS/EFI)模組142的非揮發性RAM(NV-RAM)140、磁碟控制卡150、硬碟驅動器(HDD)154、光碟驅動器156、連接到固態驅動器(SSD)164的磁片模擬器160、連接到附加資源174的輸入/輸出(I/O)介面170與可信平臺模組(TPM 176、網路介面180與基板管理控制器(BMC)190)。處理器102透過處理器介面106連接到晶片組處理器介面110進行連接，並且處理器104透過處理器介面108連接到晶片組。在特定的實施方式中，處理器102與104透過高容量的一致性結構在一起(諸如超高速傳輸鏈路，快速通道互聯等)。
晶片組110表示積體電路或積體電路組，其管理處理器102與104與 資訊處理系統100的其他元件之間的資料流。在特定實施方式中，晶片組110表示一對積體電路，諸如北橋組件與南橋組件。在另一實施方式中，晶片組110的一些或全部功能與特徵與處理器102與104中的一個或多個集成在一起。記憶體120透過記憶體介面122連接到晶片組110。記憶體介面122的示例包含雙倍資料速率(Double Data Rate；DDR)記憶體通道且記憶體120表示一個或多個DDR雙列直插式記憶體模組(Dual In-Line Memory Module；DIMM)。在特定實施方式中，記憶體介面122表示兩個或多個DDR通道。在另一實施方式中，處理器102與104中的一個或多個包含記憶體介面，該記憶體介面為處理器提供專用記憶體。DDR通道與連接的DDR DIMM可以符合特定的DDR標準，諸如DDR3標準、DDR4標準、DDR5標準等。記憶體120可以進一步表示記憶體類型的各種組合，諸如動態隨機存取記憶體(DRAM)DIMM、靜態隨機存取記憶體(SRAM)DIMM，非揮發性DIMM(NV-DIMM)、儲存類記憶體設備、唯讀記憶體(ROM)設備等。
圖形卡130經由圖形介面132連接到晶片組110，並向視訊顯示器134提供視訊顯示輸出136。圖形介面132的示例包含快速周邊組件互連(Peripheral Component Interconnect-Express；PCIe)介面且圖形卡130可以根據需要或期望包含四通道(x4)PCIe適配器、八通道(x8)PCIe適配器、16通道(x16)PCIe適配器或其他配置。在特定實施方式中，圖形卡130設置在系統印刷電路板(PCB)上。視訊顯示輸出136可以包含數位視訊介面(DVI)、高清多媒體介面(HDMI)、顯示埠介面等，並且視訊顯示器134可以包含監視器、智慧型電視、諸如膝上型電腦顯示器的嵌入式顯示器等。
NV-RAM 140、磁碟控制卡150與I/O介面170透過I/O通道112連接到晶片組110。I/O通道112的示例包含一個或多個連結在晶片組110與NV-RAM 140、磁碟控制卡150與I/O介面170中的每個之間的點對點PCIe。晶片組110還可以包含一個或多個其他I/O介面，包含工業標準架構(Industry Standard Architecture；ISA)介 面、小型電腦序列介面(Small Computer Serial Interface；SCSI)介面、內部積體電路(Inter-Integrated Circuit；I2C)介面、系統分組介面(System Packet Interface；SPI)、通用序列匯流排(USB)、另一個介面或它們的組合。NV-RAM 140包含BIOS/EFI模組142，該BIOS/EFI模組142儲存機器可執行代碼(BIOS/EFI代碼)，該代碼可執行用於檢測資訊處理系統100的資源，提供資源的驅動器，初始化資源以及提供資源的公共存取機制。BIOS/EFI模組142的功能與特徵將在下面進一步描述。
磁碟控制卡150包含磁片介面152，該磁片介面152將磁碟控制卡連接到硬碟驅動器(HDD)154、光碟驅動器(ODD)156與磁片模擬器160。磁片介面152的示例包含集成驅動電子(IDE)介面、高級技術附件(ATA)(諸如並行ATA(PATA)介面或串列ATA(SATA)介面)、SCSI介面、USB介面、專有介面或它們的組合。磁片模擬器160允許固態驅動器(SSD)164透過外部介面162連接到資訊處理系統100。外部介面162的示例包含USB介面、IEEE 1394(火線)介面、專有介面、或其組合。替代地，固態驅動器164可以設置在資訊處理系統100內。
I/O介面170包含週邊介面172，該週邊介面將I/O介面連接到附加資源174、TPM 176以及網路介面180。週邊介面172可以是與I/O通道112相同類型的介面，或者可以是不同類型的介面。這樣，當週邊介面172與I/O通道是相同類型時，I/O介面170擴展了I/O通道112的容量，並且當它們是不同類型時，該I/O介面將資訊從適合於該I/O通道的格式轉換成適合於週邊通道172的格式。附加資源174可以包含資料儲存系統、附加圖形介面、網路介面卡(NIC)、聲音/視訊處理卡、另一附加資源或它們的組合。附加資源174可以位於主電路板上、位於資訊處理系統100內的單獨的電路板或附加卡上、位於資訊處理系統外部的設備或其組合中。
網路介面180表示設置於資訊處理系統100內，位於資訊處理系統的主電路板上集成在另一個組件(諸如晶片組110)上，位於另一個合適的位置或 其組合中的網路通信設備。網路介面設備180包含網路通道182，該網路通道182向資訊處理系統100外部的設備提供介面。在特定實施方式中，網路通道182的類型與週邊設備通道172的類型不同，並且網路介面180將資訊從適合於週邊通道格式轉換為適合於外部設備的格式。在特定實施方式中，網路介面180包含網路介面卡(NIC)或主機匯流排適配器(HBA)，並且網路通道182的示例包含無限頻寬通道、光纖通道、十億位元乙太網通道、專有通道體系結構，或其組合。在另一個實施方式中，網路介面180包含無線通訊介面，並且網路通道182包含WiFi通道、近場通信(NFC)通道、藍芽或低能量藍芽(BLE)通道、基於蜂巢的介面(諸如作為全球移動系統(GSM)介面、碼分多址(CDMA)介面、通用移動電信系統(UMTS)介面、長期演進(LTE)介面或其他基於蜂巢的介面)，或者它們的組合。網路通道182可以連接到外部網路資源(未示出)。該網路資源可以包含另一資訊處理系統、資料儲存系統、另一網路、網格管理系統、另一合適的資源或其組合。
BMC 190經由一個或多個管理介面192連接到資訊處理系統100的多個元件，以提供對資訊處理系統的元件的帶外監視、維護與控制。這樣，BMC 190表示不同於處理器102與處理器104的處理設備，它為資訊處理系統100提供了各種管理功能。例如，BMC 190可以負責電力管理、冷卻管理等。術語基板管理控制器(baseboard management controller；BMC)通常在伺服器系統的情境中使用，而在消費級設備中，BMC可以稱為嵌入式控制器(embedded controller；EC)。資料儲存系統中包含的BMC可以稱為儲存機櫃處理器。刀片伺服器的機箱中包含的BMC可以稱為機箱管理控制器，刀片伺服器的刀片中包含的嵌入式控制器可以稱為刀片管理控制器。BMC 180提供的能力與功能可能會根據資訊處理系統的類型而有很大不同。BMC 190可以根據智慧平臺管理介面(Intelligent Platform Management Interface；IPMI)進行運行。BMC 190的示例包含集成的戴爾遠端存取控制器(iDRAC)。管理介面192表示BMC 190與資訊處理系統100的元 件之間的一個或多個帶外通信介面，並且可以包含內部積體電路(I2C)匯流排、系統管理匯流排(SMBUS)、電力管理匯流排(PMBUS)、低引腳數(LPC)介面、諸如通用序列匯流排(USB)或串列週邊設備介面(SPI)之類的串列匯流排、諸如乙太網路介面之類的網路介面、諸如快速周邊組件互連(PCIe)介面之類的高速串列資料鏈接、網路控制器邊帶介面(NC-SI)等。如本文所使用的，帶外訪問是指與BIOS/運行系統執行環境分開地在資訊處理系統100上執行的運行，即與處理器102與104對代碼的執行以及對資訊處理系統回應執行的代碼執行的程式不同。
根據需要或期望，BMC 190用於監視與維護諸如儲存在BIOS/EFI模組142中的代碼之類的系統韌體、圖形介面130的可選ROM、磁碟控制卡150、附加資源174、網路介面180或資訊運行系統100的其他元素。特別地，BMC 190包含網路介面194，該網路介面可以根據需要或期望連接到遠端系統管理系統以接收韌體更新。此處，BMC 190接收韌體更新，將更新儲存到與BMC關聯的資料儲存裝置，將韌體更新傳輸到作為韌體更新物件的設備或系統的NV-RAM，從而替換當前運行與設備或系統相關聯的韌體，並重新啟動資訊處理系統，然後設備或系統將使用更新的韌體映像(firmware image)。BMC 190利用各種協議與應用程式介面(application programming interface；API)來指導與控制用於監視與維護系統韌體的過程。用於監視與維護系統固件的協定或API的示例包含與BMC 190關聯的圖形化使用者介面(GUI)GUI、由分散式管理任務組(DMTF)定義的介面(諸如Web服務管理(WS-MAN)介面、管理組件元傳輸協定(MCTP)或鮭介面(Redfish interface))，各種供應商定義的介面(諸如戴爾EMC遠端存取控制器管理員(RACADM)實用程式、戴爾EMC開放管理儲存伺服器管理員(OMSS)實用程式、戴爾EMC開放管理記憶體服務(OMSS)實用程式、或戴爾EMC開放管理部署工具包(DTK)套件)、BIOS設置實用程式(諸如由「F2」引導選項調用)、或根據需要或期望的其它協定或API。
在特定實施方式中，BMC 190被包含在資訊處理系統100的主電路板(諸如，基板、主機板或其任何組合)上，或者被集成到資訊處理系統的另一元件(諸如，晶片組110或其他合適的元件)上，根據需要或期望。這樣，BMC 190可以是資訊處理系統100內的積體電路或晶片組的一部分。BMC190的示例包含集成的戴爾遠端存取控制器(iDRAC)等。BMC 190可以在與資訊處理系統100中其他資源分開的電力平面上運行。因此BMC 190可以在資訊處理系統100的資源關閉時透過網路介面194與管理系統進行通信。在此，資訊可以從管理系統發送到BMC 190，並且該資訊可以儲存在與BMC相關聯的RAM或NV-RAM中。在BMC 190的電源平面掉電之後，儲存在RAM中的資訊可能會丟失，而在NV-RAM中儲存的資訊可以透過BMC的電力平面的掉電/上電循環來保存。
在典型的使用情況下，資訊處理系統100表示企業級處理系統，諸如可以在資料中心或其他計算密集型處理環境中找到的系統。在這裡，系統電力負載可能非常大，不僅在總電力消耗方面，而且在峰值電力需求、快速電力需求位準變化、電力故障容忍度、緊急掉電運行時電壓位準保持與電壓位準變化、與其他動態電力狀態方面。這樣，典型的資訊處理系統包含電力管理系統，以根據需要通信與管理各種電力狀態與更改。用於資訊處理的電力系統可以包含為資訊處理系統提供一個或多個電壓軌的電力供應單元(power supply unit；PSU)，用於管理資訊處理系統CPU特有的要求更高的電力負載的CPU電壓調節器(voltage regulator；VR)以及其他根據需要或期望的邏輯與控制元件。
隨著電力系統對資訊處理系統的需求的增加，資訊處理系統可以採用耦合在PSU與資訊處理系統的各種負載(包含CPU VR)之間的電力輔助單元(power assist unit；PAU)來為負載提供電壓軌支援與峰值需求電流，並且電力輔助單元更靠近負載以提供更乾淨、更快的電壓軌支援與峰值需求電流。特別地，現有解決方案通常將提供較大的PSU，以維持電壓軌位準與電源峰值電流需求， 並且將在負載元件附近提供大量電容器，以確保快速回應負載變化的電力需求。PAU的添加使中間路徑能夠透過提供電力儲存元件與控制邏輯來確保電力穩定性與容量，從而隨著負載的增加將電力儲存元件耦合到電壓軌。然後，當負載減小時，可以對電力儲存元件進行充電以保持為下一次負載增大做好準備。
用於PAU的控制邏輯可以是可編程的，以根據需要或期望提供不同的電壓位準支援與峰值電流支援。例如，資訊處理系統可以包含一個以上的PAU，每個PAU配置為滿足資訊處理系統的負載的不同部分的獨特需求。此外，控制邏輯可以為不同的負載狀況或系統工作狀態提供不同的電壓與電流調節方案。例如，根據需要或期望，PAU可以配置為在負載的需求峰值期間為電源提供支援，在不同的平臺負載狀態下提供不同的調節方案，以在緊急掉電情況下輔助保持電力，在PSU上緩衝電力需求以避免不必要地循環(cycling)閒置/非工作(off-duty)的PSU，以在將PSU從閒置切換到工作(on-duty)時平滑電力轉換，反之亦然，為其他負載狀況或系統工作狀態提供不同的電壓與電流調節方案。而且，控制邏輯可以基於各種系統狀態或狀況來提供不同的充電方案與充電速率。例如，根據需要或期望，PAU可以配置為基於資訊處理系統負載存量(inventory)、基於動態電力消耗與負載狀況、基於硬體限制或管理系統施加的電力上限來提供不同的充電速率。
圖2示出了用於類似於資訊處理系統100的資訊處理系統的電力控制系統200。電力控制系統200包含一個或多個PSU 202、電流監視組合器206、系統電流監視分配器208、一個或多個PAU 210、一個或多個CPU VR 214、複雜可編程邏輯裝置(complex programmable logic device；CPLD)218、內部積體電路(I2C)介面多工器(I2C MUX)220、基板管理控制器(BMC)222、一個或多個CPU 228、一個或多個PCIe適配器230、另一系統電流監視分配器232與一個或多個非揮發性記憶體標準(NVMe)介面234。將理解，電力控制系統200表示資訊處理系統的整 個電力系統的各種監視、管理與控制方面，以及圖2並非旨在示出主題資訊處理系統的實際配電網路。圖3示出了簡化的電力供應系統，如下文進一步描述。
PSU 202表示一種切換電力轉換器設備，其接收輸入電力(通常是交流(AC)電力線輸入)並提供一個或多個輸出電壓軌(通常是直流電力軌)。PSU 202可配置為以各種運行模式運行，諸如待機模式、正常電力模式與恒定電流模式。此外，基於資訊處理系統上制定的各種平臺電力狀態，一個或多個電壓軌可以被通電而其他電力軌被斷電。這樣，PSU 202包含I2C介面，該I2C介面經由I2C MUX 220連接到BMC 222，並且允許將各種狀態與配置資訊傳送到BMC以及從BMC接收各種控制資訊，如下文進一步描述的。另外，PSU 202向電力控制系統200提供各種硬體狀態訊號。此類硬體狀態訊號可以包含各種雙向狀態訊號，諸如由OCW模組204提供的過電流警告(over-current warning；OCW)、電力正常訊號(power-ok signal；POK)、恒定電流(CC)訊號，輸入電壓狀態(input voltage status；Vin_Good)訊號、系統管理匯流排(SMB)警報(SMB_ALERT)訊號或其他根據需要或期望的雙向狀態訊號。如下文進一步描述的，硬體狀態訊號還可包含各種類比訊號，諸如PSU電流位準(PSU_IMON)訊號或其他根據需要或期望的類比訊號。回應於由OCW模組204提供的過電流警告，將SMB_ALERT訊號提供給CPLD 218。
在特定實施方式中，PSU_IMON訊號是電壓位準訊號，諸如其中PSU 202在主電源中提供電流感測電阻器，並且其中PSU_IMON訊號表示感測電阻器兩端的電壓。在另一實施方式中，PSU_IMON訊號是電流位準訊號，諸如其中PSU 202提供電流跟隨器電路，其輸出電流基於主電源的電流。在任一實施方式中，電流監控組合器206被運行以從PSU 202接收PSU電流位準(PSU_IMON)訊號以及從電力控制系統200的一個或多個附加PSU接收其他PSU電流位準訊號，並將PSU電流位準訊號組合為提供系統電流位準(Sys_IMON)訊號。例如，其中 PSU_IMON訊號是電壓位準訊號的情況下，可以提供Sys_IMON訊號作為電壓加法電路的輸出，以使得Sys_IMON電壓與PSU_IMON電壓的總和成比例。在另一示例中，其中PSU_IMON訊號是電流位準訊號的情況下，可以將Sys_IMON訊號提供為電流加法電路的輸出，使得Sys_IMON電流與PSU_IMON電流的總和成比例。將理解的是，在特定的PSU專用於為資訊處理系統的特定部分(例如資訊處理系統的子系統)提供電力的情況下，可以利用類似於電流監視組合器206的電流監視組合器，以根據需要或期望，為資訊處理系統的部分或子系統提供電流位準訊號。注意，Sys_IMON訊號指示由PSU 202與一個或多個附加PSU提供的電流的總量，並且不應與提供給資訊處理系統的負載的總電流相混淆。特別地，如下面進一步描述的，PAU 210可替代地向負載提供電流，或者從PSU 202與一個或多個附加PSU接收電流以對PAU的電力儲存裝置充電。這樣，提供給負載的總電流將大於Sys_IMON訊號指示的電流(當PAU 210向負載提供電流時)，或者小於Sys_IMON訊號指示的電流(當PAU接收電流為電力儲存裝置充電時)。
在典型的資訊處理系統中，CPU VR 214接收Sys_IMON訊號作為當前比例訊號，並且CPU VR基於Sys_IMON訊號調節提供給CPU 226的電力。例如，CPU VR 214可以確定PSU 202向資訊處理系統提供的電力低於完全額定的電力位準，並且作為回應，CPU VR可以增加CPU 226的電壓位準以提高CPU的性能，從而利用更多的PSU 202電力容量。在另一個示例中，CPU VR 214可以確定PSU 202正在以完全額定電力位準或以接近額定電力位準向資訊處理系統提供，作為回應，CPU VR可以降低CPU 226的電壓位準以降低CPU的性能，從而降低PSU 202的利用的電力。在典型情況下，資訊處理系統的儲存裝置(諸如一個或多個雙列直插式儲存模組(DIMM))可以與CPU 226共用一個電力軌，因此Sys_IMON訊號可用於優化儲存裝置的電力消耗。這樣，在電力控制系統200中利用Sys_IMON訊號將資訊處理系統上的電力狀況預先通知CPU VR 214，使得CPU VR可以前瞻性地回應電力狀況以更好地利用PSU202。CPUVR 214提供關於CPU VR的狀態與運行的資訊(CPU_Inf)到CPU 226，使得CPU可以根據該資訊根據需要或期望來調節CPU的處理運行。CPU VR 214進一步包含I2C介面，該I2C介面經由I2C MUX 220連接到BMC 222，並且允許將各種狀態與配置資訊傳送到BMC以及從BMC接收各種控制資訊，如下文進一步描述的。另外，如下文進一步所述，CPU VR 214提供由OCW模組216提供給CPLD 218的過電流警報(ALERT #)。
在本實施方式中，電力控制系統200將Sys_IMON訊號提供給PAU 210、PCIe適配器230、NVMe介面234與資訊處理系統的其他元件，使得PAU、PCIe適配器，可以預先將資訊處理系統上的電力狀況通知NVMe介面與資訊處理系統的其他元件，並且可以前瞻性地回應電力狀況以更好地利用PSU202。但是，因為Sys_IMON訊號是電流比例訊號，因此，Sys_IMON訊號不能直接呈扇形擴散到PAU 210、PCIe適配器230、NVMe介面234與資訊處理系統的其他元件。取而代之的是，將來自電流監視組合器206的Sys_IMON訊號提供給系統電流監視分配器208，以生成Sys-IMON訊號的多個副本。特別地，系統電流監視分配器208將Sys_IMON訊號的各個副本提供給CPU VR 214、PAU 210以及系統電流監視分配器232。此外，系統電流監視分配器232將Sys_IMON訊號的各個副本提供給PCIe適配器230及NVMe介面234。例如，系統電流監控器分離器208與232可以利用電流鏡像電路，該電流鏡像電路基於接收到的電流訊號輸入來產生一個或多個鏡像電流訊號輸出。典型地，CPU VR 214與CPU 226的製造商結合或由CPU 226的製造商提供。因此，與Sys_IMON訊號相關聯的要求通常由CPU的製造商發佈的CPU VR的規範來定義。例如，Sys_IMON訊號可以類似於由一個或多個微處理器製造商發佈的各種規範中所指定的各種系統級電力訊號。在此，接收到Sys_IMON的電力控制系統200的每個設備將被理解為符合特定的CPU VR規範。
CPLD 218表示可編程裝置，該可編程裝置為利用電力控制系統 200的資訊處理系統提供各種邏輯功能。特別地，CPLD 218包含多個通用I/O(GPIO)，並且被程式設計為在GPIO上接收的訊號與GPIO上提供的訊號之間提供各種關係。這樣，CPLD 218被配置為從PSU 202接收SMB_ALERT訊號，從CPU VR 218接收ALERT #訊號，以及從PAU 210接收PAU鄰接電荷位準指示(PAU_Critical_Charge)，如下文進一步描述。如下文進一步所述，CPLD 218進一步配置為向PAU 210提供PAU充電賦能訊號(PAU_Charge_Enable)，向CPU 226提供處理器過熱訊號(PROCHOT #)，並向PCIe適配器230(B30)與NVMe介面234(UI)提供電力制動(BRAKE)訊號。
PCIe適配器230表示包含電力控制系統200的資訊處理系統的一個或多個PCIe根埠和端點設備。在特定實施方式中，Sys_IMON訊號被PCIe適配器230接收作為由Sys_IMON分離器232分離的電流比例訊號。在另一個實施方式中，其中在PCIe適配器230被配置為接收電壓比例訊號的情況下，諸如透過包含將電流比例訊號轉換為電壓比例訊號的方式，將Sys_IMON訊號轉換為電壓比例訊號。無論哪種情況，PCI適配器230都基於Sys_IMON訊號來調節其電力分佈。例如，PCIe適配器230可以確定PSU 202向資訊處理系統提供的電力低於完全額定的電力位準，並且作為回應，PCIe適配器可以提高其性能，從而利用PSU 202的更多電力容量。另一個示例，PCIe適配器230可以確定PSU 202正在以完全額定電力位準或以接近額定電力向資訊處理系統提供資訊，並且作為回應，PCIe適配器可以降低其性能，從而降低了PSU 202的電力利用率。PCIe適配器230進一步包含I2C介面，該I2C介面經由I2C MUX 220連接到BMC 222，並允許將各種狀態與配置資訊傳送到BMC以及從BMC接收各種控制資訊，如下文進一步描述。將理解的是，PCIe適配器230可以表示兩個或更多個PCIe適配器，每個PCIe適配器根據需要或期望從Sys_IMON分離器232接收單獨的Sys_IMON訊號。
NVMe介面234表示包含電力控制系統200的資訊處理系統的一個 或多個非揮發性記憶體(non-volatile memory)控制器。在特定實施例中，NVMe介面234接收Sys_IMON訊號作為由Sys_IMON分離器232分離的電流比例訊號。在另一實施例中，其中在NVMe介面234被配置為接收電壓比例訊號的情況下，諸如透過包含將電流比例訊號轉換為電壓比例訊號的方式，將Sys_IMON訊號轉換為電壓比例訊號。在任一情況下，NVMe介面234均可確定PSU 202向資訊處理系統提供的電力低於完全額定的電力位準，並且作為回應，NVMe介面可提高其性能，從而利用PSU 202的更多電力容量。在另一個示例中，NVMe介面234可以確定PSU 202正在以完全額定電力位準或以接近完全額定電力位準向資訊處理系統提供資訊，並且作為回應，NVMe介面可以降低其性能，從而降低PSU 202的電力利用率。介面230更包含I2C介面，該I2C介面經由I2C MUX 220連接到BMC 222，並允許將各種狀態與配置資訊傳送到BMC以及從BMC接收各種控制資訊，如下文進一步描述的。將理解的是，NVMe介面234可以表示兩個或多個NVMe介面，根據需要或期望，每個介面從Sys_IMON分離器232接收單獨的Sys_IMON訊號。將進一步理解，NVMe介面的I2C介面可與PCIe適配器230的I2C介面共用公共I2C匯流排。此外，將理解，電源管理系統200可包含一個或多個附加子系統，諸如網路介面設備(network interface device；NIC)、儲存適配器或資訊處理系統的另一個子系統，其可以根據需要或期望接收Sys_IMON訊號並相應地調整子系統的性能。
PAU 210是連接於PSU 202與資訊處理系統的負載之間的電源，如下面關於圖3所示與所述，以資訊處理系統的負載提供了更清潔、更快的電壓軌支援與峰值需求電流。PAU 210包含控制邏輯，如下面關於圖3-5所示與所述，以根據需要或期望提供不同的電壓位準支援與峰值電流支援。例如，資訊處理系統可以包含一個以上的PAU，每個PAU配置為滿足資訊處理系統負載不同部分的獨特需求。此外，如下文進一步描述的，控制邏輯可以為不同的負載狀況或系統 工作狀態提供不同的電壓與電流調節方案。例如，PAU 210從Sys_IMON分配器201接收Sys_IMON訊號，並在來自負載的需求尖峰期間提供對電力的支援。PAU 210還接收各種控制、狀態與狀態訊號，此處顯示為(Misc_Control)訊號，並在不同的平臺負載狀態下提供不同的調節方案。PAU 210在緊急掉電情況下輔助保持電力，緩衝PSU 202上的電力需求，以避免不必要地循環閒置的PSU，並在將PSU從閒置/非工作狀態切換到工作狀態時平滑電力轉換，反之亦然。PAU 210根據需要或期望為其他負載狀況或系統工作狀態提供不同的電壓與電流調節方案。而且，PAU 210基於各種系統狀態或狀況提供不同的充電方案與充電速率。例如，PAU 210可以配置為基於資訊處理系統組件的存量以及已知或假定的負載，基於動態電力消耗與負載狀況的測量，以及基於由硬體限制或管理系統施加的電力上限，根據需要或期望，提供不同的充電速率。PAU 210進一步包含I2C介面，該I2C介面經由I2C MUX 220連接到BMC 222，並且允許將各種狀態與配置資訊傳送到BMC以及從BMC接收各種控制資訊，如下文進一步描述的。PAU 210將PAU_Critical_Charge訊號提供給CPLD 218，並從CPLD接收PAU_Charge_Enable訊號。最終，PAU 210包含充電器212，其向BMC 222提供充電狀態指示(PAU_Charge)，如下面進一步描述的。通常，PAU 210以保持PSU 202與一個或多個附加PSU在其額定工作電流的100%下工作的目標進行運行。因此，當PSU全部以100%額定工作電流位準工作時，則當負載狀況增加時，PAU 210運行以向負載提供電流，否則將在峰值電流供應狀況下由PSU提供電流，即，PAU 210運行以提供電流來滿足負載中的尖峰的需求。此外，當PSU全部以100%額定工作電流位準運行時，則當負載狀況降低時，PAU 210工作以從PSU汲取電流以對電力儲存設備充電。因此，在最佳情況下，PSU始終以其額定工作電流位準的100%運行，並且負載需求中的所有電流峰值均由PAU 210提供，而負載需求中的所有電流下降由PAU吸收負載，為儲能設備充電。
I2C MUX 220運行以將來自PSU 204、PAU 210、CPU VR 214、CPU 226、PCIe適配器230與NVMe介面234的I2C匯流排複用到BMC 222的I2C介面。這裡，BMC 222用於監視、管理並透過各種I2C匯流排上的通信來維護PSU 204、PAU 210、CPU VR 214、CPU 226、PCIe適配器230與NVMe介面234的運行。特別地，BMC 222可以包含運行管理代碼以執行BMC之功能的處理器，並且可以進一步包含在管理代碼的指導下使BMC處理器從各種重複任務中卸載的輔助處理器，例如I2C服務常式。將理解的是，I2C匯流排與I2C MUX 220的配置是示例性的，並且利用電力控制系統200的資訊處理系統可以採用與這裡示出的I2C匯流排配置不同的I2C匯流排配置。此外，將理解，根據需要或期望，BMC 222與PSU 204、PAU 210、CPU VR 214、CPU 226、PCIe適配器230與NVMe介面234之間的通信可以經由其他通信標準。例如，BMC 222與CPU 226之間的通信可以透過I2C匯流排傳輸到與CPU通信的平臺控制器中樞(PCH)，或者BMC可以透過平臺環境控制介面(Platform Environment Control Interface；PECI)直接與CPU通信，根據需要或期望。
在運行中，電力控制系統200提供三種機制來控制流向包含電力控制系統的資訊處理系統的負載的電力：如虛線訊號線所示的硬體保護機制，如虛線訊號線所示的快速韌體控制，如實線訊號線所示的緩慢的韌體控制迴路。硬體控制機制是最快的控制機制，主要由CPLD 218控制。此外，硬體控制機制會提供最粗糙的回應，諸如透過對資訊處理系統的運行施加最大節流，從而比快速或慢速韌體控制迴路性能下降的更多。在此，CPLD 218從PSU 202接收SMB_ALERT訊號，從PAU 210接收PAU_Charge_Critical訊號，以及從CPU VR 214接收ALERT #訊號。這些訊號各自提供相應的發送元件處於臨界負載狀態的指示。對於PSU 202與CPU VR 216，臨界負載狀況表示以下事實：PSU或CPU VR處於最大負載，並且無法向其各自的負載提供進一步的電流，從而導致其電力軌 的一個或多個上的電位電壓下降。對於PAU 210，臨界負載狀況(如PAU_Charge_Critical訊號的生效所示)表示以下事實：PAU的電力儲存元件已放電至臨界位準，使得PAU不再能夠向所需的各種電壓軌提供電力。當CPLD 218接收到一個或多個臨界負載狀況訊號時，CPLD將PROCHOT #訊號提供給CPU226。作為回應，CPU 226採取措施降低CPU的電力消耗，諸如透過降低CPU的性能狀態，根據需要或期望，降低CPU的運行頻率或運行電壓，或關閉CPU的內部單元，以降低CPU的負擔。CPLD 218還透過將BRAKE訊號提供給PCIe適配器230與NVMe介面234來響應一個或多個臨界負載狀況訊號。作為回應，PCIe適配器230與NVMe介面234採取行動以降低其電力消耗。CPU，PCIe適配器或設備或NVMe介面為降低其各自的電力消耗而採取的特定步驟在本領域中是已知的，並且超出了本公開的範圍，並且在本文中將不再進行描述，除非本實施方式需要進一步描述。最終，當CPLD 218沒有接收到臨界負載狀況訊號時，CPLD將PAU_Charge_Enable訊號提供給PAU 210以指示電力控制系統200的其他設備都沒有處於臨界負載狀況，並且PAU可以隨機地對其儲存裝置根據需要充電。注意，可以由CPLD 218基於臨界負載狀況的確切條件來提供對PAU 210的控制。例如，如果SMB_ALERT訊號生效，則CPLD 218可以生效BRAKE訊號並且使PROCHOT #無效並且使PAU_Charge_Enable訊號無效，而如果PAU_Charge_Critical訊號生效，則CPLD可以生效BRAKE訊號並且使PROCHOT #訊號無效，但也可以保持PAU_Charge_Enable訊號有效，以允許PAU 210充電。還要注意，其他硬體電力控制訊號可以在典型的資訊處理系統中提供，並且可以組成硬體保護機制的其他功能。例如，特定的架構可以包含用於記憶體組件的MEMHOT #或EVENT #訊號。可以在其他架構上提供其他基於硬體的電力控制訊號，並且根據需要或期望，這樣的訊號將被理解為包含在硬體保護機制中。此外，硬體保護機制與快速與慢速韌體控制迴路之間的區別並不是唯一的。例如， CPLD可以進一步回應於臨界負載條件而運行以向BMC提供中斷，並且BMC可以隨後應用基於特定韌體的控制作為回應。
快速韌體控制迴路包含PSU_IMON訊號與分散式Sys_IMON訊號。這裡，如上所述，CPU VR 214、PCIe適配器230與NVMe介面234回應系統電流位準的變化，如Sys_IMON訊號所示。在特定實施方式中，當系統電流位準超過特定閾值時，PAU 210接收Sys_IMON訊號並運行以向資訊處理系統的負載提供電流。在另一個實施方式中，PAU 210監視特定電壓軌的電壓位準，並且當電壓下降到閾值位準以下時，PAU提供電流以將電壓軌維持在高於閾值位準的電壓位準。應當理解，與基於電壓位準的控制相比，基於系統電流位準的PAU 210的控制可以提供對電壓下降狀況的開始的更快的指示，並且因此可以提供更理想的解決方案。在又一個實施方式中，PAU 210基於系統電流位準與各種電壓軌的電壓位準兩者進行運行。
慢速韌體控制迴路主要由I2C介面組成，BMC 222透過I2C介面運行以監視、管理與維護PSU 202、PAU 210、CPU VR 214、CPU 226、PCIe適配器230與NVMe介面234，以及PAU 210接收的各種控制、狀態與狀態(Misc_Control)訊號。慢速韌體控制環路在不同的平臺負載狀態下提供不同的調節方案，例如在緊急掉電狀況期間，PSU工作/非工作循環，或根據需要或期望的其他負載狀況或系統運行狀態。而且，慢速韌體控制環路根據各種系統狀態或狀況提供不同的PAU充電方案與充電速率。
圖3示出了電力供應系統300，其包含PSU 310與320、負載330、電流參考340、PAU賦能邏輯(PAU enable logic)342與類似於PAU 210的PAU350。PSU310與320每個都包含AC電力饋送，以從電力分配系統接收電力，並運行以向負載330提供一個或多個調節後的輸出電壓(Vbus +)。PSU 310與320還分別提供輸入電力正常(POK)訊號，該訊號表示AC電力饋送的電力良好，指示各個PSU 正在以最大額定電流運行的恒定電流(CC)訊號與指示各個PSU提供的電流量的PSU IMON訊號。在特定實施方式中，由PSU 210與220的GPIO提供CC與POK訊號中的一個或多個。PSU IMON訊號是與各個PSU提供的電流成比例的電流位準訊號。將PSU IMON訊號求和並作為輸入提供給電流參考340，電流參考340提供輸出到PAU 350的Sys_IMON訊號。在特定實施方式中，Sys_IMON訊號是各個PSU IMON訊號的平均值。
PAU賦能邏輯342從PSU 310與320接收POK與CC訊號，並且向PAU 350提供賦能(PAU_Enable)訊號。在特定實施方式中，將POK訊號提供給第一「及」閘(AND-gate)的輸入，CC訊號被提供給第二「及」閘的輸入。第一與第二「及」閘的輸出被提供給第三「及」閘的輸入。第三「及」閘的輸出提供PAU_Enable訊號。因此，在該實施方式中，除非PSU 210與PSU 220都以其各自的CC訊號所指示的全部容量運行，否則PAU_Enable訊號確保PAU 250未被啟動。因此，當PSU 210與220中的一個或兩個未以全部容量運行時，PAU 250將不向負載230提供電流，從而允許由PSU提供來自負載的任何額外需求。此外，除非PSU 210與PSU 220都在其各自的AC電力饋送上接收到良好的電力，否則PAU_Enable訊號確保PAU 250未被啟動。根據需要或期望，可以使用用於提供PAU_Enable訊號的其他機制。
PAU 350包含電力轉換器352、電力儲存元件354與控制器356。電力轉換器352以第一模式運行以從電力儲存元件354接收電力，並且向與PSU 210與220的經調節的電力輸出(Vbus+)並聯的負載330提供經調節的電流，如控制器356所指示的那樣。在第二模式中，電力轉換器352運行以從PSU 210與220的經調節的電力輸出(Vbus+)接收電力以對電力儲存元件354充電。在特定實施方式中，轉換器352表示由來自控制器356的脈寬調製輸入訊號驅動的切換電力供應電路。通常，當PSU_Enable訊號生效時，則控制器356驅動轉換器354基於 Sys_IMON訊號指示的電流位準提供電流。當PSU_Enable訊號無效時，控制器356驅動轉換器354，以將電壓位準維持在或略低於PSU 210與220的經調節的電力輸出(Vbus+)的電壓位準。例如，其中經調節的電力輸出(Vbus+)是12V，則，如果控制器356驅動轉換器354以將電壓位準維持在11.5V，則可以將PAU 250置於第二充電模式。此外，可以基於Sys_IMON訊號的狀態來確定充電速率，使得當Sys_IMON訊號指示負載330所汲取的平均電流較低時，則PAU 250可以處於充電模式的高充電速率狀態，而當Sys_IMON訊號指示負載330所汲取的平均電流較高時，則PAU 250可以處於充電模式的低充電速率狀態。電力儲存元件354表示可再充電電源，諸如根據需要或期望的超級電容器、可再充電電池或另一可再充電電源。在特定實施方式中，控制器356實施為可編程的Sys_IMON閾值。此處，BMC可以透過I2C介面與PAU 350通信，並且可以設置Sys_IMON閾值級別，使得當Sys_IMON訊號高於Sys_IMON閾值時，控制器356切換到向負載330提供經調節的電流的模式。
將注意的是，PSU 210與220通常在兩個或多個電壓軌上以不同的電壓位準提供電力，以向包含電力供應系統300的資訊處理系統的不同子系統提供電力。在特定實施方式中，電力供應系統300針對每個電壓軌包含類似於電流參考340的分離的電流參考，類似於PAU賦能邏輯342的分離的PAU賦能邏輯，以及類似於PAU 350的分離的PAU。在另一個實施方式中，電力供應系統300針對每個電壓軌包含類似於電流參考340的分離的電流參考與類似於PAU賦能邏輯342的分離的PAU賦能邏輯，但是單個PAU包含類似於轉換器354的分離的轉換器與類似於控制器356的分離的控制器。在此，PAU還可以包含與為每個轉換器供電的電力儲存元件354相似的單個電力儲存元件，或者PAU可以包含用於每個轉換器的分離的電力儲存元件。
圖4示出了從判定框402開始的控制電力輔助單元的方法400，其中 確定用於電力控制系統的Sys_IMON訊號指示相關聯的資訊處理系統是否在小於100%的電流位準下運行。如果是這樣，則在判定框402中採用「是」分支，在框404中，電力控制系統的PAU在電壓源模式下運行，並且該方法繼續循環回到判定框402，直到資訊處理系統開始在大於100%的電流位準下運行。在此，在示例性情況下，PAU在11.5V作為電壓源運行，並且PAU可以在電壓源模式下對電力儲存元件充電。當Sys_IMON訊號指示相關聯的資訊處理系統未以小於100%電流位準運行時，即，資訊處理系統以大於100%電流位準運行時，採用判定框402的「否」分支，在判定框406中，確定Sys_IMON訊號指示相關聯的資訊處理系統是否在以大於預定電流位準(此處示出為示例性電流位準的140%)運行。如果不是這樣，則在採用判定框406的「否」分支，判定框410中，確定是否由電力控制系統的PSU給出了計數器超時或OCW指示之一。例如，用於PSU的控制器在從電壓源模式更改之前可以等待5毫秒(ms)，以便允許PSU在接合PAU的運行之前處理較短的峰值負載。如果既沒有計數器超時也沒有給出OCW指示，則採用判定框410的「否」分支，並且該方法繼續循環回到判定框402，直到資訊處理系統開始以大於100%的電流位準運行。
如果計數器超時或給出了OCW指示，則採用判定框410的「是」分支，並且該方法進行至框414，如下文進一步所述。返回到判定框406，如果Sys_IMON訊號指示相關聯的資訊處理系統正在以大於預定電流位準的位準進行運行，則在框408中採取「是」分支，並且在電流源模式下運行PAU，然後，方法進行到判定框412。在判定框412中，確定另一個計時器中是否超時或電壓軌是否下降到閾值電壓位準以下中的一個。如果第二計數器都沒有超時，或者電壓軌也沒有下降到閾值電壓位準以下，則採用判決框412的「否」分支，並且該方法繼續循環回到判決框402，直到資訊處理系統開始以超過電流位準的100%運行。例如，PSU的控制器可以在從高電流源模式更改之前等待5ms，以便允許PAU 在解除PAU的運行與恢復其運行之前處理峰值負載。如果第二計數器超時或者電壓軌下降到閾值電壓位準以下，則採用判定框412的「是」分支，在框414中以當電流源模式運行PAU，並且該方法繼續循環回到判定框402，直到資訊處理系統開始以大於100%的電流位準運行。
在特定實施方式中，類似於電力供應系統300的電力供應系統包含兩個或多個PAU，它們支援公共電壓軌，其中每個PAU物理上位於資訊處理系統的印刷電路板上的特定負載附近。例如，分離的PAU可以專用於資訊處理系統的兩個或多個處理器中的每個處理器。在另一示例中，第一PAU可以專用於資訊處理系統的一個或多個處理器，而第二PAU可以專用於資訊處理系統的其他負載。在任一示例中，分離的PAU可以與它們要支援的特定負載在物理上位於同一位置。在此，每個PAU支持實施不同的控制方案以對各自的電力儲存元件進行充電與放電。例如，用於在每個PAU上提供電流支援的觸發條件(例如賦能訊號條件，Sys_IMON觸發閾值等)可能會有所不同，放電閾值(諸如為了提供電流支援而要維持的最小充電位準)放電率等可能會有所不同。而且，PAU的運行特性可以基於觸發事件或充電環境的類型。例如，基於觸發事件是基於硬體、基於快速韌體控制迴路還是基於慢速韌體控制迴路，放電特性在PAU中可能不同。在另一示例中，基於與放電特性相似的考慮，PAU中的充電特性可能不同。因此，將理解，PAU是可編程的，並且可以根據需要或期望來配置PAU的特定運行特性，以滿足特定資訊處理系統的需求。這樣，將進一步理解，PAU可以包含嵌入式控制器、邏輯狀態機、可程式陣列(programmable array)等，其例如透過資訊處理系統的BMC透過I2C或其他資料介面來提供PAU的可程式性。提供嵌入式控制的特性在本領域中是已知的，並且除非本實施方式需要說明，否則在此將不進一步揭露。
在特定實施方式中，類似於PAU 210與350的PAU提供對電力儲存元件的充電速率的主動控制。例如，透過監視Sys_IMON訊號，PAU可以確定在 系統電流較低時向電力儲存元件提供更多的電荷，而在系統電流較高時向電力儲存元件提供更少的電荷。在另一個示例中，BMC可以基於與Sys_IMON訊號的電流狀態不直接相關的資訊處理系統的條件，透過I2C或其他資料介面配置PAU充電速率。在此，基於資訊處理系統的帶外管理，BMC可能知道改變資訊處理系統的處理負載的基於時間的事件即將發生，因此，BMC可以指示PAU以與僅由Sys_IMON訊號指示的速率不同的速率充電。例如，在將資訊處理系統計畫很快經歷更大的處理負載的情況下，PAU可以被引導以更高的速率充電，將系統電力預算推向更接近最大狀態，以預期更大的處理負載。在另一個示例中，BMC可以調查資訊處理系統各個元件的電力使用情況，並指示PAU根據電力使用情況更改充電速率。在這裡，例如，與資訊處理系統的其他元件相比，BMC可以確定當前用電量的很大一部分是由處理器使用的，因此可以指示PAU以較低的速率為電力儲存元件充電，因為處理器負載更加不可預測。
在特定實施方式中，還基於資訊處理系統的元件的存量來確定PAU的充電速率。在這裡，BMC維護資訊處理系統中各個元件的存量，並進一步維護每個元件的電力預算。然後，BMC將PAU的最大充電速率(CRMax)確定為：CRMax=PAvailable-PBudget 公式1
這裡，PAvailable是可用電力容量，並給出為：PAvailable=Σ CPSU 公式2
其中，Σ CPSU是活動PSU的容量之和。PBudget是資訊處理系統的電力預算，並給出為：PBudget=CPU+記憶體+儲存裝置+風扇+雜項. 公式3
這裡，即使PSU可以基於Sys_IMON訊號確定可以以特定的速率對電力儲存元件進行充電，但是基於存量，PSU仍可以將充電速率保持在最大充電速率CRMax或在最大充電速率CRMax以下。
在另一個實施方式中，還基於對資訊處理系統施加的電力上限來確定PAU的充電速率。這裡，BMC可以基於資料中心熱狀況、工作負載管理狀況等而具有降低資訊處理系統的電力消耗的指示。這樣，BMC可以指示PAU強制執行較低的最大充電速率(CRMax)，以降低至資訊處理系統的總電力消耗。
圖5示出了類似於電力供應系統300的電力供應系統500，並且包含PSU 510、負載520、類似於PAU 350的PAU 530以及充電模組540。PSU510類似於PAU 310與320，包含交流電力饋送，以從電力分配系統接收電力，並向負載520提供一個或多個經調節的輸出電壓軌(Vbus+)。PSU 510還提供一個IMON訊號，該訊號指示PSU向負載520提供的電流量。IMON訊號作為PAU 530的輸入提供。
PAU 530與PAU 350類似地運行，並且包含類似於轉換器352的轉換器532，類似於電力儲存裝置354的電力儲存裝置534以及類似於控制器356的控制器536。轉換器532以第一模式運行以如以下進一步描述的，如控制器536所指示的，從電力儲存元件534接收電力並且向與PSU 510的經調節的電力輸出(Vbus+)並聯地負載520提供經調節的電流。在第二模式中，電力儲存元件534由充電模組540充電。在特定實施方式中，充電模組540表示轉換器532以如上所述從經調節的電力輸出(Vbus+)向電力儲存元件534充電的功能。在另一實施方式中，充電模組540表示升壓轉換器、電池或另一電源，其將電力儲存元件534充電至大於經調節的電力輸出(Vbus+)的電壓位準的電壓以便提供更大的能量容量以提供PAU 530的峰值協助工具。例如，充電模組540可以表示一個升壓轉換器，該升壓轉換器從+12V軌，+3.3V軌接收電力，並將電力儲存元件534上的電壓位準提升到+24V的水平。
如圖所示，轉換器532包含具有由控制器536的輸出控制的閘極的單矽器件533。控制器536包含向矽器件533的閘極提供偏置電壓的升壓模組537。 在低於矽器件533閾值電壓的電壓位準下選擇偏置電壓。將控制器536的中間輸出538加到升壓模組537提供的偏置電壓上，使得轉換器532具有快速導通時間(例如30微秒(μsec)，而沒有偏置電壓的典型開啟時間為120+ μsec)。在特定實施方式中，中間輸出538基於來自PSU 510的IMON訊號而產生，或者可以如以上關於圖3所描述地被提供。在另一個實施方式中，中間輸出538基於經調節的電力軌(Vbus+)的電壓的檢測而產生，如插入件560所示。在特定實施方式中，升壓模組537表示紐扣電池、隔離的轉換器輸出、電荷幫浦(charge pump)輸出等配置為向矽器件533的閘極提供固定偏置的器件。如圖所示，矽器件533表示N型金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOS FET)，控制器536的輸出具有正電壓位準偏置，然而，可以根據需要或期望使用其他電路實施方案。例如，在穩定電力狀態下，根據需要或期望，可能需要使用PMOS FET產生相對較長的延遲。
為了本揭露的目的，資訊處理系統可以包含可運行以計算、分類、處理、傳輸、接收、檢索、發起、切換、儲存、顯示、表明、檢測、記錄、再現、處理、或利用任何形式的資訊、情報或商業資料、科學、控制、娛樂或其他目的的任何工具或工具集合。例如，資訊處理系統可以是個人電腦、膝上型電腦、智慧型電話、平板設備或其他消費電子設備、網路伺服器、網路儲存裝置、交換路由器或其他網路通信設備，或任何其他合適的設備，且尺寸、形狀、性能、功能與價格可能會有所不同。此外，資訊處理系統可以包含用於執行機器可執行代碼的處理資源，例如中央處理單元(CPU)、可程式邏輯陣列(programmable logic array；PLA)、嵌入式設備，諸如片上系統(System-on-a-Chip；SoC))或其他控制邏輯硬體。
資訊處理系統還可包含用於儲存諸如軟體或資料之類的機器可執行代碼的一個或多個電腦可讀介質。資訊處理系統的其他組件可以包含一個或多個可以儲存機器可執行代碼的儲存裝置、一個或多個與外部設備進行通信的 通訊埠以及各種輸入與輸出(I/O)設備(諸如鍵盤、滑鼠與視訊顯示器)。資訊處理系統還可包含一個或多個匯流排，可運行以在各種硬體組件之間傳輸資訊。
根據本揭露的各種實施方式，本文描述的方法可以由電腦系統可執行的軟體程式來實現。此外，在示例性非限制性實施方式中，實現方案可以包含分散式處理、組件/物件分散式處理與並行處理。可選地，虛擬電腦系統處理可以被構造為實現本文描述的方法或功能中的一個或多個。
本揭露內容考慮了一種電腦可讀介質，其包含指令或回應於傳播的訊號而接收並執行指令；以便連接到網路的設備可以透過網路傳送語音、視訊或資料。此外，可以經由網路介面設備在網路上發送或接收指令。
儘管電腦可讀介質被示為單一介質，但是術語「電腦可讀介質」包含單一介質或多種介質，諸如集中式或分散式資料庫，與/或相關聯的儲存一組或多組指令的緩存或伺服器。術語「電腦可讀介質」還應當包含能夠儲存、編碼或攜帶一組指令以供處理器執行或者使電腦系統執行本文揭露的方法中的任何一個或多個的任何介質。在特定的非限制性示例性實施方式中，電腦可讀介質可以包含固態記憶體，諸如儲存一個或多個非揮發性唯讀記憶體的儲存卡或其他封裝產品。
此外，電腦可讀介質可以是隨機存取記憶體或其他揮發性可重寫記憶體。另外，電腦可讀介質可以包含磁光或光學介質，諸如磁片或磁帶或其他儲存裝置，以儲存經由載波訊號(諸如透過傳輸介質傳送的訊號)接收的資訊。電子郵件的數位附檔或其他獨立資訊檔案或檔案集可以被視為等同於有形儲存介質的分佈介質。因此，本揭露被認為包含可以在其中儲存資料或指令的電腦可讀介質或分佈介質以及其他等效物與後繼介質中的任何一個或多個。
儘管以上僅詳細描述了幾個示例性實施方式，但是本領域技術人員將容易理解，在實質上不脫離本揭露的新穎性教導與優點的情況下，可以對示 例性實施方式進行許多修改。
因此，所有這樣的修改旨在被包含在如所附申請專利範圍所限定的本揭露的實施方式的範圍內。在申請專利範圍中，裝置加功能的條款旨在覆蓋本文描述為執行所列舉功能的結構，不僅覆蓋結構上的等同物，而且還覆蓋等同的結構。
500:電力供應系統
510:電力供應單元；PSU
520:負載
530:PAU；電力輔助單元
532:轉換器
533:向矽器件
534:電力儲存裝置
536:控制器
537:升壓模組；升壓元件
538:中間輸出
540:充電模組

Claims (18)

  1. 一種電力輔助之資訊處理系統，包含：電力供應單元，其被配置為向電力軌提供電力以向所述資訊處理系統的負載提供電力，其中所述電力軌於一第一電壓位準操作；以及電力輔助單元，其耦合到所述電力軌，所述電力輔助單元包含：電力儲存元件，其中所述電力儲存元件於高於所述第一電壓位準之一第二電壓位準操作；切換電力供應電路，其包含一半導體裝置，所述半導體裝置用以將來自所述電力儲存元件之電力提供至所述電力軌，該半導體裝置包含閘極；以及控制器，其被配置為接收指示所述負載所需的電力的負載指示並基於所述負載指示提供中間輸出，所述控制器包含升壓元件，以接收所述中間輸出並提供控制器輸出，其中，所述控制器輸出是由偏置元件提供的偏置電壓位準與所述中間輸出之和，其中所述控制器輸出耦合到所述閘極；其中，在所述電力輔助單元在一第一模式時，所述切換電力供應電路回應於所述控制器輸出，將來自所述電力儲存元件在所述第二電壓位準之電力轉換成所述電力軌在所述第一電壓位準之電力；且其中，在所述電力輔助單元在一第二模式時，所述控制器進一步被配置為當所述指示指出所述負載所需的一第一電力時，用以提供在一第一位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第一充電速率來充電所述電力儲存元件，且當所述指示指出所述負載所需的一第二電力時，用以提供在一第二位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第二充電速率來充電所述電力儲存元件，所述第一充電速率係高於所述第二充電速率，且所需的所述第一電力係低於所需的所述第二電力，其中，當所述電力軌之電壓係低於一電壓臨界值時，選擇所述第一模式，且當所述電力軌之電壓係高於所述電壓臨界值時，選擇所述第二模式；以及 充電器，其在所述半導體裝置未將來自所述電力儲存元件之電力提供至所述電力軌時，對所述電力儲存元件充電，其中所述充電器經配置為以高於所述電力軌之電壓之一電壓位準來充電所述電力儲存元件。
  2. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述負載指示表示由所述電力供應單元向所述負載提供的電流位準。
  3. 如請求項2所述之資訊處理系統，其中所述負載指示由所述電力供應單元提供。
  4. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述負載指示表示所述電力軌的電壓位準。
  5. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述半導體裝置包含N型金屬氧化物半導體場效電晶體(NMOS FET)。
  6. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述升壓元件包含電池。
  7. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述升壓元件包含電荷幫浦。
  8. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中，該充電器進一步被配置以所述第二電壓位準對所述電力儲存元件充電。
  9. 如請求項1所述之資訊處理系統，其中所述電力儲存元件包含電容器與可再充電電池中之一者。
  10. 一種用以調節至一資訊處理系統之負載的電力之方法，包含：由所述資訊處理系統的電力供應單元向電力軌提供電力以為所述資訊處理系統的所述負載提供電力，其中所述電力軌於一第一電壓位準操作；將所述資訊處理系統的電力輔助單元的切換電力供應電路耦合到所述電力軌與所述電力輔助單元的電力儲存元件，其中，所述切換電力供應電路經由半導 體裝置耦合到所述電力軌與所述電力儲存元件，其中所述電力儲存元件於高於所述第一電壓位準之一第二電壓位準操作；由所述電力輔助單元接收指示所述負載所要求的電力位準的負載指示；以及由所述電力輔助單元的控制器基於所述負載指示提供中間輸出；透過所述控制器的升壓元件向所述半導體裝置的閘極提供控制器輸出，其中，所述控制器輸出為由偏置元件提供的偏置電壓位準與所述中間輸出之和，其中在所述電力輔助單元在一第一模式時，所述切換電力供應電路回應於所述控制器輸出將來自所述電力儲存元件在所述第二電壓位準之電力轉換成所述電力軌在所述第一電壓位準之電力；由一充電器在所述半導體裝置未將來自所述電力儲存元件之電力提供至所述電力軌時，對所述電力儲存元件充電，其中所述充電器經配置為以高於所述電力軌之電壓之一電壓位準來充電所述電力儲存元件；在所述電力輔助單元在一第二模式時，由所述控制器在所述指示指出所述負載所需的一第一電力時，提供在一第一位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第一充電速率來充電所述電力儲存元件，其中，當所述電力軌之電壓係低於一電壓臨界值時，選擇所述第一模式，且當所述電力軌之電壓係高於所述電壓臨界值時，選擇所述第二模式；由所述控制器在所述指示指出所述負載所需的一第二電力時，提供在一第二位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第二充電速率來充電所述電力儲存元件，所述第一充電速率係高於所述第二充電速率，且所需的所述第一電力係低於所需的所述第二電力。
  11. 如請求項10所述之方法，其中所述負載指示表示由所述電力供應單元向所述負載提供的電流位準。
  12. 如請求項11所述之方法，更包含：由所述電力供應單元提供負載指示。
  13. 如請求項10所述之方法，其中所述負載指示表示所述電力軌的電壓位準。
  14. 如請求項10所述之方法，其中所述半導體裝置包含NMOS FET。
  15. 如請求項10所述之方法，其中所述升壓元件包含電池。
  16. 如請求項10所述之方法，其中所述升壓元件包含電荷幫浦。
  17. 如請求項10所述之方法，更包含：透過資訊處理系統的所述充電器將所述電力儲存元件充電到所述第二電壓位準。
  18. 一種資訊處理系統的電力輔助單元，所述電力輔助單元包含：電力儲存元件；切換電力供應電路，其包含半導體裝置，所述半導體裝置用以將來自所述電力儲存元件的電力提供至來自所述資訊儲存系統的電力供應單元的電力軌，所述半導體裝置包含閘極，其中所述電力軌於一第一電壓位準操作；以及控制器，其被配置為接收指示資訊處理系統的負載所需的電力的負載指示，並基於所述負載指示提供中間輸出，所述控制器包含升壓元件，以接收所述中間輸出並提供控制器輸出，其中所述控制器輸出是由偏置元件提供的偏置電壓位準與所述中間輸出之和，其中所述控制器輸出耦合到所述閘極；其中，所述切換電力供應電路回應於所述控制器輸出，將來自所述電力儲存元件之電力提供給所述電力軌以補充所述電力供應單元，其中，在所述電力輔助單元在一第一模式時，所述電力儲存元件於高於所述第一電壓位準之一第二電壓位準操作；且其中，在所述電力輔助單元在一第二模 式時，所述控制器進一步被配置為當所述指示指出所述負載所需的一第一電力時，用以提供在一第一位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第一充電速率來充電所述電力儲存元件，且當所述指示指出所述負載所需的一第二電力時，用以提供在一第二位準之所述中間輸出以控制所述切換電力供應電路以一第二充電速率來充電所述電力儲存元件，所述第一充電速率係高於所述第二充電速率，且所需的所述第一電力係低於所需的所述第二電力，其中，當所述電力軌之電壓係低於一電壓臨界值時，選擇所述第一模式，且當所述電力軌之電壓係高於所述電壓臨界值時，選擇所述第二模式；以及充電器，其在所述半導體裝置未將來自所述電力儲存元件之電力提供至所述電力軌時，對所述電力儲存元件充電，其中所述充電器經配置為以高於所述電力軌之電壓之一電壓位準來充電所述電力儲存元件。
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