串联供电电路、方法及计算设备技术

本发明专利技术实施例公开了一种串联供电电路、方法及计算设备。该串联供电电路对至少两组待供电芯片组进行主工作电压的串联供电，同时利用串联芯片路径中主工作电压的电压差为芯片中辅助功能部件进行分压供电，并且通过电压钳制电路将芯片组之间主工作电压稳定在固定值。本发明专利技术实施例既保证了在每个芯片上的工作电压一致性，增加了芯片工作性能，同时提高了电源转换效率，简化了电源供电线路，节省了器件成本。

【技术实现步骤摘要】
串联供电电路、方法及计算设备
本专利技术涉及集成电路芯片的电源供电技术，特别是涉及一种串联供电电路、方法及计算设备。
技术介绍
随着云计算和服务器级别的大规模计算持续快速发展，以及全球对环境保护和节能意识的提升，能源使用效率变成了在硬件计算体系里一个非常重要的指标。目前基于大规模集成电路的计算设备采用传统并联电源架构存在电流过大、能源使用效率低等显著缺点，并且增加了芯片电路设计的要求和生产设计的成本。随着半导体工艺的发展，集成电路(IC)芯片的工作电源电压越来越低，工作电流越来越大，为了最大化电源的转换效率，现有技术在印刷电路板(PCB)上开始采取芯片串联的供电方式，即多组芯片采用相互串联的方式，在电源输入端和接地端之间形成多级串联的电压域。这种串联供电架构可以有效地减小电路整体供电电流，提高电源转换效率，并且可以降低电源转换部分电路器件的成本。但是，现有的IC芯片使用这种串联供电架构还存在一些问题。一方面，现有的串联供电电路将外部电源电压VCC经过DC-DC电源模块转换为输出电压VDD给串联的IC芯片供电，但是每个芯片的内阻并不是完全一致的，每个芯片的内阻不同会导致供给每个芯片的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联供电电路，其特征在于，包括：至少两组串联连接的芯片组，每个芯片组均包括m个串联的待供电芯片，每个待供电芯片具有主工作电压输入端、辅助工作电压输入端和接地端，所述至少两组串联连接的芯片组在DC‑DC电源输出端和地之间进行串联供电，DC‑DC电源输入端连接外部供电端，DC‑DC电源输出端连接最高级待供电芯片的主工作电压输入端，每一级待供电芯片的接地端与下一级待供电芯片的主工作电压输入端相连，从而经由主工作电压输入端为每一级待供电芯片分别提供主工作电压；与每一级待供电芯片对应设置的辅助电源单元，每一级辅助电源单元的接地端分别连接至同级的待供电芯片的接地端，每一级辅助电源单元的输出端连接至同级...

【技术特征摘要】
1.一种串联供电电路，其特征在于，包括：至少两组串联连接的芯片组，每个芯片组均包括m个串联的待供电芯片，每个待供电芯片具有主工作电压输入端、辅助工作电压输入端和接地端，所述至少两组串联连接的芯片组在DC-DC电源输出端和地之间进行串联供电，DC-DC电源输入端连接外部供电端，DC-DC电源输出端连接最高级待供电芯片的主工作电压输入端，每一级待供电芯片的接地端与下一级待供电芯片的主工作电压输入端相连，从而经由主工作电压输入端为每一级待供电芯片分别提供主工作电压；与每一级待供电芯片对应设置的辅助电源单元，每一级辅助电源单元的接地端分别连接至同级的待供电芯片的接地端，每一级辅助电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的辅助工作电压输入端，其中至少一级辅助电源单元的输入端连接至外部供电端进行供电，其余各级辅助电源单元的输入端依次连接至从最高级待供电芯片往下的相应级数的待供电芯片的主工作电压输入端，从而经由辅助工作电压输入端为所连接的待供电芯片提供辅助工作电压。2.根据权利要求1所述的串联供电电路，其特征在于，在DC-DC电源输出端和地之间连接有电压钳制电路，所述电压钳制电路包括至少一个电压输出端，所述电压输出端分别连接至相邻芯片组之间的主工作电压输入端，为所述相邻芯片组之间的主工作电压输入端提供相应的固定电压；其中m为大于或等于1的整数。3.根据权利要求1所述的串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路还包括升压电路，所述升压电路的输入端连接至外部供电端，输出端连接至与所述最高级待供电芯片对应的辅助电源单元的输入端。4.根据权利要求1所述的串联供电电路，其特征在于，每个待供电芯片的辅助工作电压输入端包括I/O电压输入端和PLL电压输入端，每一级辅助电源单元分别包括I/O电源单元和PLL电源单元，所述I/O电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的I/O电压输入端，所述PLL电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的PLL电压输入端；所述I/O电源单元和PLL电源单元的接地端分别连接至同级的待供电芯片的接地端，其中至少一级I/O电源单元和PLL电源单元的输入端连接至外部供电端进行供电，其余各级I/O电源单元和PLL电源单元的输入端依次连接至从最高级待供电芯片往下的相应级数的待供电芯片的主工作电压输入端，从而分别经由I/O电压输入端和PLL电压输入端为所连接的待供电芯片提供I/O电压和PLL电压。5.根据权利要求2所述的串联供电电路，其特征在于，所述电压钳制电路包括电压转换模块、电压衰减模块、可编程控制模块和驱动模块，所述电压转换模块用于将所述DC-DC电源输出端的输入电压转换为至少一个输出电压，所述电压衰减模块用于接收所述输入电压和所述至少一个输出电压，分别进行降压后输入所述可编程控制模块；所述可编程控制模块用于对所述至少一个输出电压进行偏差检测，并输出PWM信号；所述驱动模块用于根据所述PWM信号控制所述电压转换模块输出的至少一个输出电压为固定电压。6.根据权利要求4所述的串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路中相邻的两个待供电芯片之间分别串联一个电平转换单元，所述电平转换单元用于在相连接的两个待供电芯片之间进行信号电平转换。7.一种串联供电电路，其特征在于，包括：至少两组串联连接的芯片组，每个芯片组均包括至少两列并联的待供电芯片，每列待供电芯片包括m个串联的待供电芯片，每个待供电芯片具有主工作电压输入端、辅助工作电压输入端和接地端，所述至少两组串联连接的芯片组在DC-DC电源输出端和地之间进行串联供电，同级待供电芯片的主工作电压输入端和接地端分别相连接，DC-DC电源输入端连接外部供电端，DC-DC电源输出端连接最高级待供电芯片的主工作电压输入端，每一级待供电芯片的接地端与下一级待供电芯片的主工作电压输入端相连，从而经由主工作电压输入端为每一级待供电芯片分别提供主工作电压；与每一级待供电芯片对应设置的辅助电源单元，每一级辅助电源单元的接地端分别连接至同级的待供电芯片的接地端，每一级辅助电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的辅助工作电压输入端，其中至少一级辅助电源单元的输入端连接至外部供电端进行供电，其余各级辅助电源单元的输入端依次连接至从最高级待供电芯片往下的相应级数的待供电芯片的主工作电压输入端，从而经由辅助工作电压输入端为所连接的待供电芯片提供辅助工作电压。8.根据权利要求7所述的串联供电电路，其特征在于，在DC-DC电源输出端和地之间连接有电压钳制电路，所述电压钳制电路包括至少一个电压输出端，所述电压输出端分别连接至相邻芯片组之间的主工作电压输入端，为所述相邻芯片组之间的主工作电压输入端提供相应的固定电压；其中m为大于或等于1的整数。9.根据权利要求7所述的串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路还包括升压电路，所述升压电路的输入端连接至外部供电端，输出端连接至与所述最高级待供电芯片对应的辅助电源单元的输入端。10.根据权利要求7所述的串联供电电路，其特征在于，每个待供电芯片的辅助工作电压输入端包括I/O电压输入端和PLL电压输入端，每一级辅助电源单元分别包括I/O电源单元和PLL电源单元，所述I/O电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的I/O电压输入端，所述PLL电源单元的输出端连接至同级的待供电芯片的PLL电压输入端；所述I/O电源单元和PLL电源单元的接地端分别连接至同级的待供电芯片的接地端，其中至少一级I/O电源单元和PLL电源单元的输入端连接至外部供电端进行供电，其余各级I/O电源单元和PLL电源单元的输入端依次连接至从最高级待供电芯片往下的相应级数的待供电芯片的主工作电压输入端，从而分别经由I/O电压输入端和PLL电压输入端为所连接的待供电芯片提供I/O电压和PLL电压。11.根据权利要求7所述的串联供电电路，其特征在于，所述电压钳制电路包括电压转换模块、电压衰减模块、可编程控制模块和驱动模块，所述电压转换模块用于将所述DC-DC电源输出端的输入电压转换为至少一个输出电压，所述电压衰减模块用于接收所述输入电压和所述至少一个输出电压，分别进行降压后输入所述可编程控制模块；所述可编程控制模块用于对所述至少一个输出电压进行偏差检测，并输出PWM信号；所述驱动模块用于根据所述PWM信号控制所述电压转换模块输出的至少一个输出电压为固定电压。12.根据权利要求11所述的串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路中相邻的两个待供电芯片之间分别串联一个电平转换单元，所述电平转换单元用于在相连接的两个待供电芯片之间进行信号电平转换。13.一种串联供电方法，用于为至少两...

【专利技术属性】
技术研发人员：常鑫，陈文杰，詹克团，
申请(专利权)人：北京比特大陆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11