具有省电模式的中间电压总线转换器制造技术

本发明专利技术涉及具有省电模式的中间电压总线转换器。一种DC/DC电压转换器，包括可操作成将第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在第三DC电压轨处的负载传递电流的第二级，传递到负载的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从负载接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到负载的电流的量降低。第一级可操作成响应于由负载发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及中间DC/DC电压总线转换器，特别涉及通过中间DC/DC电压总线转换器进入和退出省电模式。
技术介绍
在数据中心和其他数据密集的应用中为了省电，通常12V的DC分布总线可以由更高的电压总线(例如通常额定48V)替代。在主板上，该更高的分布电压在一个或多个级中逐步降低到CPU(中央处理单元)、存储器和包括在系统中的诸如存储器、图形逻辑、I/O(输入/输出)等的其他电子部件所需的低DC电压。例如，单个DC/DC转换器常规地产生馈送到所有较低电压转换器级的中间总线电压。中间总线电压通常在5V-12V之间并且因此可以使用高可扩展的现有的基础架构。在另一示例中，CPU具有专用的转换器(例如48V到1V)，该转换器可以是单个转换级或串联的两个转换器级以实现电压降低。其他电压轨(例如存储器、图形逻辑等)是由公共中间总线馈送。在又一示例中，所有的电压轨由48V分布总线直接馈送。在这种情况下，可扩展性受到限制并且现有的基础架构的使用不是一种选择。其他架构采用多个中间总线电压以馈送不同的电压轨，对于CPU和一些其他电压轨使用直接转换，利用中间总线给其余的部件供电，或一些它们的组合。在每种情况下，给CPU供电的DC/DC转换器的最终转换级是众所周知的电压调节器。电压调节器将例如12V的中间电压转换成例如1V的CPU电压。CPU使用用于状态、保护和系统优化的协议与电压调节器通信。优化的一部分包括：当CPU进入低功率状态时，指示电压调节器进入操作的省电模式以增加轻负载效率。然而，对于诸如48V系统的更高电压的分布系统，当将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级对在CPU和电压调节器之间的通信不知情时会出现问题，所述电压调节器在中间总线电压和负载电压之间进行转换。例如在48V的系统中，48V到12V转换器级监测它的输出电流并且相应地调整它的操作点(例如活跃的相、脉冲频率调制(PFM)模式等)。然而，如果电压调节器仍然处于最活跃的功率状态，但是48V到12V转换器进入了低功耗模式，则当瞬变发生时，48V到12V转换器级的慢响应可以馈送到CPU电压轨。这种情况会导致CPU挂起，这在高可靠性是必须的服务器中是被禁止的。这个问题已经通过增加将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级的信息而解决。例如，该中间转换器级可以测量它的输出电压和输出电流，并且基于那些测量做出进入省电状态的决定。瞬变事件的检测可能引起中间转换器级通过增加相离开省电状态(如果适用)或者离开脉冲频率调制(PFM)模式并且进入PWM(脉冲宽度调制)模式。然而，为了维持高效率，在诸如48V总线的更高电压分布总线上的转换器比馈送CPU的下游的更低电压调节器通常以更低的频率开关。进一步地，这些更高电压转换器级的滤波器电感以超出一个数量级地显著地大于下游电压调节器的电感。因为这样，它们的响应显著更慢。在最大功率状态下的低电流间隔期间，电压调节器脱离相以节省电量是可能的。多相、高开关频率以及低电感提升快速反应时间以允许电压调节器快速地响应负载瞬变而使CPU电压不经受下冲。然而，上游的更高电压转换器级的响应明显比电压调节器的慢。因此，如果将高分布总线电压转换成中间总线电压的转换器级进入了省电状态而CPU仍然处于最大功率状态，则该中间转换器级的慢响应在中间电压输入到电压调节器上产生下跌，这又传播并且体现为在CPU处的下冲。
技术实现思路
根据DC/DC电压转换器的实施例，DC/DC电压转换器包括可操作成将第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在第三DC电压轨处的负载传递电流的第二级，传递到负载的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从负载接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到负载的电流的量降低。第一级可操作为响应于由负载发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。根据服务器的实施例，服务器包括中央处理单元(CPU)、耦合到CPU的存储器、用于给CPU和存储器供电的DC/DC电压转换器、用于将CPU耦合到存储器和DC/DC电压转换器的通信总线以及耦合到DC/DC电压转换器的DC电压分布总线。DC/DC电压转换器包括可操作成将由DC电压分布总线提供的第一DC电压轨转换成与第一DC电压轨不同的第二DC电压轨的第一级以及可操作成将第二DC电压轨转换成比第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且将电流传递到在第三DC电压轨处的CPU的第二级，传递到CPU的电流的量与第二级的操作设定点对应。第二级可操作成响应于从CPU接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到CPU的电流的量降低。第一级可操作成响应于由CPU发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到第二级的电流的量降低。本领域技术人员在阅读了以下的详细描述并且查看了附图之后将会认识到附加的特征和优点。附图说明附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记指示对应的相似部分。各个图示的实施例的特征可以组合除非它们相互排斥。实施例被描绘在附图中并且在接下来的描述中详细描述。图1图示了DC/DC转换器的实施例的框图，该DC/DC转换器包括用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给负载供电的低总线电压的第二级。图2图示了图1中示出的DC/DC转换器的更详细的框图。图3图示了不同的操作设定点改变的示例，图1和图2中示出的DC/DC转换器的第一级可以响应于由负载发出的命令而做出改变，该命令指示在负载处的功率需求的改变。图4到图6图示了影响图3中示出的每个操作点变量的不同变量。图7图示了服务器的实施例的框图，该服务器包括具有用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给负载供电的低总线电压的第二级的DC/DC转换器。具体实施方式本文中描述的实施例涉及DC/DC转换器，该转换器包括用于将高总线电压转换成中间总线电压的第一级和用于将中间总线电压转换成给诸如CPU的负载供电的低总线电压的第二级。负载使用用于状态、保护和系统优化的协议与DC/DC转换器通信。优化流程的一部分包括：负载指示第二级改变它的操作设定点使得当负载进入低功率状态时，第二级的轻负载效率可以增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/DC电压转换器，包括：第一级，可操作成将第一DC电压轨转换成与所述第一DC电压轨不同的第二DC电压轨；以及第二级，可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC电压轨低的第三DC电压轨并且向在所述第三DC电压轨处的负载传递电流，传递到所述负载的电流的量与所述第二级的操作设定点对应，其中所述第二级可操作成响应于从所述负载接收的命令改变它的操作设定点，使得传递到所述负载的电流的量降低，其中所述第一级可操作成响应于由所述负载发出的命令改变它的操作设定点，使得传递到所述第二级的电流的量降低。

【技术特征摘要】
2014.10.29 US 14/526,8121.一种DC/DC电压转换器，包括：
第一级，可操作成将第一DC电压轨转换成与所述第一DC电压
轨不同的第二DC电压轨；以及
第二级，可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC
电压轨低的第三DC电压轨并且向在所述第三DC电压轨处的负载传
递电流，传递到所述负载的电流的量与所述第二级的操作设定点对
应，
其中所述第二级可操作成响应于从所述负载接收的命令改变它
的操作设定点，使得传递到所述负载的电流的量降低，
其中所述第一级可操作成响应于由所述负载发出的命令改变它
的操作设定点，使得传递到所述第二级的电流的量降低。
2.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
可操作成针对发向所述第二级的命令监测所述第二级和所述负载之
间的通信总线，所述命令指示所述第二级改变它的操作设定点，并且
其中所述第一级可操作成响应于发向所述第二级的所述命令改变它
的操作设定点。
3.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
经由通信总线耦合到所述负载，并且其中所述第一级可操作成响应于
经过所述通信总线接收并且发向所述第一级的命令改变它的操作设
定点。
4.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
可操作成响应于由所述负载发出的命令，通过脱离所述第一级的一个
或多个相改变它的操作设定点，每个相被配置成在所述第二DC电压
轨处输出最大的额定电流。
5.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
可操作成响应于由所述负载发出的命令，通过从脉冲宽度调制操作模
式改变成脉冲频率调制操作模式改变它的操作设定点。
6.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
包括用于提供所述第二DC电压轨的功率晶体管，并且其中所述第一
级可操作成响应于由所述负载发出的命令，通过改变施加到所述功率
晶体管的栅极驱动信号改变它的操作设定点。
7.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
可操作成响应于由所述负载发出的命令，通过改变所述第二DC电压
轨的电平改变它的操作设定点。
8.根据权利要求7所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
可操作成响应于所述第二级由所述负载指示脱离一个或多个相增加
或降低所述第二DC电压轨的所述电平，所述第二级的每个相被配置
成在所述第三DC电压轨处输出最大额定电流。
9.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一级
硬接线有不同的操作设定点选项，每个操作设定点选项与所述第一级
的不同功率模式对应，并且其中所述第一级可操作成选择与由所述负
载发出的命令相关联的所述操作设定点选项。
10.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一
级可操作成通过监测响应于由所述负载发出的不同命令而在所述第
二DC电压轨上的之前活动，形成功率模式行为的历史，并且其中所
述第一级可操作成基于功率模式行为的所述历史确定是否改变它的
操作设定点。
11.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一
级可操作成响应于由所述负载发出的命令根据可以由所述第一级访
问的寄存器设置改变它的操作设定点。
12.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，进一步包括：
第三级，可操作成将所述第二DC电压轨转换成比所述第二DC
电压轨低并且与所述第三DC电压轨不同的第四DC电压轨，并且向
在所述第四DC电压轨处的负载之外的电子部件传递电流，传递到所
述电子部件的电流的量与所述第三级的操作设定点对应，
其中所述第三级可操作成响应于从所述负载接收的命令改变它

\t的操作设定点，使得传递到所述电子部件的电流的量降低，
其中所述第一级可操作成响应于通过所述第二级和所述第三级
接收的命令或响应于从所述负载发送到所述第一级的命令改变它的
操作设定点。
13.根据权利要求1所述的DC/DC电压转换器，其中所述第一
DC电压轨处于48V并且所述第二DC电压轨处于12V。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·奇尔哈特，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT