一种应用于高密度gpu的psu以及一种供电系统
阅读说明：本技术 一种应用于高密度gpu的psu以及一种供电系统 (PSU applied to high-density GPU and power supply system ) 是由 滕学军 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本申请公开了的一种应用于高密度GPU的PSU,包括：储能模块、功率开关模块、PWM控制模块,用于当监测到高密度GPU的电流需求增加时,则将AC输入电流调整为第一基准电压；或当监测到高密度GPU的电流需求减少时,则将AC输入电流调整为第二基准电压；功率因素校正模块,用于根据第一基准电压或第二基准电压控制储能模块释放能量或吸收能量,以使功率开关模块以预设电压驱动高密度GPU进行工作。该PSU因为可以根据高密度GPU的电流需求对AC输入电流进行调整,并使得功率开关模块能够以预设电压驱动高密度GPU进行工作,由此就避免了高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障。(The application discloses a PSU who is applied to high density GPU includes: the power supply comprises an energy storage module, a power switch module and a PWM control module, wherein the energy storage module, the power switch module and the PWM control module are used for adjusting AC input current to first reference voltage when the current demand of the high-density GPU is increased; or when the current demand of the high-density GPU is monitored to be reduced, adjusting the AC input current to a second reference voltage; and the power factor correction module is used for controlling the energy storage module to release energy or absorb energy according to the first reference voltage or the second reference voltage so that the power switch module drives the high-density GPU to work at a preset voltage. The PSU can adjust the AC input current according to the current requirement of the high-density GPU, and enables the power switch module to drive the high-density GPU to work with preset voltage, so that the downtime fault caused by the mutual conversion of the performance states of the high-density GPU is avoided.)
技术领域
本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种应用于高密度GPU的PSU以及一种供电系统。
背景技术
随着人工智能技术的飞速发展，人们对于数据中心内机架式服务器的图形处理能力要求越来越高，因此会在有限的机架式服务器机箱空间内集成数量较多的高性能GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)，也即，形成高密度GPU。
请参见图1，图1为现有技术中PSU在对高密度GPU进行供电时的工作原理示意图。在该PSU(Power Supply Unit，电源)中，AC输入电流通过功率因素校正模块和储能模块，将AC输入电流变换至380VDC，380VDC经过功率开关模块变换为高频脉冲AC，其中，功率开关模块由PWM控制模块控制，高频脉冲AC通过初级侧变压器和次级侧变压器变换为低压AC，低压AC被整流成高密度GPU所需要的12VDC供电电压。当高密度GPU的性能状态进行相互转换时，高密度GPU对电流的需求会发生瞬时突变，此时，功率因素校正模块会一直给储能模块提供380V的电压，这样就会导致为高密度GPU供电的PSU输出电压出现暂时性跌落或过冲，并由此触发PSU进行欠电压保护或者是过压保护，在此情况下，就会引发高密度GPU出现宕机故障。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。
由此可见，如何避免高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于高密度GPU的PSU以及一种供电系统，以避免高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障。其具体方案如下：
一种应用于高密度GPU的PSU，包括：
储能模块，用于存储能量或释放能量；
功率开关模块，用于驱动高密度GPU；
PWM控制模块，用于当监测到所述高密度GPU的电流需求增加时，则将所述AC输入电流调整为第一基准电压；或者，当监测到所述高密度GPU的电流需求减少时，则将所述AC输入电流调整为第二基准电压；
功率因素校正模块，用于根据所述第一基准电压或所述第二基准电压控制所述储能模块释放能量或吸收能量，以使所述功率开关模块以预设电压驱动所述高密度GPU进行工作。优选的，所述第一基准电压具体为310V，所述第二基准电压具体为380V。
优选的，还包括：
功率保护模块，用于将所述PWM控制模块所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内。
优选的，所述功率保护模块具体为硬件保护模块。
优选的，所述功率保护模块具体为软件保护模块。
优选的，还包括：
电流控制模块，用于检测所述第一基准电压或所述第二基准电压是否满足预设条件，若否，则利用负反馈对所述PWM控制模块所输出PWM驱动信号的占空比进行调整，以使所述第一基准电压或所述第二基准电压保持恒定。
优选的，所述电流控制模块包括：
看门狗，用于检测所述第一基准电压或所述第二基准电压是否满足所述预设条件。
相应的，本发明还公开了一种供电系统，包括如前述所公开的一种应用于高密度GPU的PSU。
可见，在本发明所提供的应用于高密度GPU的PSU中，因为可以利用PWM控制模块对高密度GPU的电流需求进行实时监测，并根据高密度GPU的电流需求对AC输入电流进行调整，同时通过储能模块的释放能量或吸收能量对PWM控制模块所输出的能量进行缓冲，以使得功率开关模块能够以预设电压驱动高密度GPU进行工作，这样就可以避免PSU的输出电压出现暂时性跌落或者是过冲的现象，由此就避免了高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障。相应的，本申请所提供的一种供电系统同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中PSU在对高密度GPU进行供电时的工作原理示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种应用于高密度GPU的PSU的结构图；
图3为本发明实施例所提供的一种应用于高密度GPU的PSU的工作原理示意图；
图4为本发明实施例所提供的另一种应用于高密度GPU的PSU的结构图；
图5为本发明实施例所提供的又一种应用于高密度GPU的PSU的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图2，图2为本发明实施例所提供的一种应用于高密度GPU的PSU的结构图，该PSU包括：
储能模块11，用于存储能量或释放能量；
功率开关模块12，用于驱动高密度GPU；
PWM控制模块13，用于当监测到高密度GPU的电流需求增加时，则将AC输入电流调整为第一基准电压；或者，当监测到高密度GPU的电流需求减少时，则将AC输入电流调整为第二基准电压；
功率因素校正模块14，用于根据第一基准电压或第二基准电压控制储能模块11释放能量或吸收能量，以使功率开关模块12以预设电压驱动高密度GPU进行工作。
在本实施例中，是提供了一种应用于高密度GPU的PSU，利用该PSU可以避免高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障。请参见图2，图2为本发明实施例所提供的一种应用于高密度GPU的PSU的结构图。其中，当PWM控制模块13监测到高密度GPU的电流需求增加时，PWM控制模块13会将AC输入电流调整为第一基准电压，或者，当PWM控制模块13监测到高密度GPU的电流需求减少时，PWM控制模块13会将AC输入电流调整为第二基准电压。
在此过程中，当高密度GPU的电流突变很大时，PWM控制模块13会将AC输入电流调整为第一基准电压，其中，瞬间突变不够的电流可以通过储能模块11的释放能量来进行续流，而此部分能量又能叠加到功率开关模块12上，以使得PSU的输出电压可以维持在一定的规格之内，由此就使得功率开关模块12能够以预设电压驱动高密度GPU进行工作，这样本申请所提供的PSU就不会出现输出电压发生瞬间跌落的现象。
此外，由于PSU的其它工作模式所需要的功率电压又会远远低于高密度GPU的瞬态高功率峰值需求，所以，当PWM控制模块13监测到高密度GPU的电流需求减少时，PWM控制模块13会将AC输入电流调整为第二基准电压，并通过储能模块11的吸收能量以维持PSU的正常工作模式，这样就可以避免PSU的输出电压出现过冲的现象。需要说明的是，在本实施例中，储能模块11是由储能电容模块和续流电感模块所组成。
请参见图3，图3为本发明实施例所提供的一种应用于高密度GPU的PSU的工作原理示意图。当高密度GPU的电流需求增加时，PWM控制模块13会将AC输入电流调整为第一基准电压，并通过储能模块11将第一基准电压传递给功率开关模块12，当高密度GPU的电流突变很大时，瞬间突变不够的电流就可以从储能模块11提取能量来作为补偿能量对高密度GPU进行续流，当补偿能量和第一基准电压都叠加到初级侧变压器中时，PWM控制模块13会提高功率开关模块12的占空比，以输出更多的能量到次级侧变压器上，经过整流之后，输出电压可以维持在期望的输出电压范围内，而不会产生输出电压的跌落，由此就完成了高密度GPU负载跳变所需要的瞬态续流设计。可以理解的是，由于高密度GPU处于瞬态高功率峰值外，在其它工作模式所需要的功率又会远远低于瞬态高功率峰值需求，因此，当PWM控制模块13监测到高密度GPU的电流需求减少时，PWM控制模块13就会将AC输入电流调整为第二基准电压，并通过储能模块11吸收能量来维持PSU的正常工作。
显然，通过这样的设置方式，就相当于能够根据高密度GPU的电流需求利用PWM控制模块13对AC输入电流进行调整，并同时通过储能模块11的释放能量或吸收能量来对PWM控制模块13所输出的能量进行缓冲，以使得功率开关模块12能够以预设电压驱动高密度GPU进行工作，由此就可以避免PSU的输出电压出现暂时性跌落或者是过冲的现象。
可见，在本实施例所提供的应用于高密度GPU的PSU中，因为可以利用PWM控制模块对高密度GPU的电流需求进行实时监测，并根据高密度GPU的电流需求对AC输入电流进行调整，同时通过储能模块的释放能量或吸收能量对PWM控制模块所输出的能量进行缓冲，以使得功率开关模块能够以预设电压驱动高密度GPU进行工作，这样就可以避免PSU的输出电压出现暂时性跌落或者是过冲的现象，由此就避免了高密度GPU在性能状态相互转换时所出现的宕机故障。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，第一基准电压具体为310V，第二基准电压具体为380V。
经过大量的实践操作发现，当将第一基准电压设置为310V，并将第二基准电压设置为380V时，既可以避免高密度GPU在性能状态相互转换时，PSU输出电压所出现的暂时性跌落或过冲，而且，也能够相对减少对能量资源的浪费量。因此，在本实施例中，是将第一基准电压设置为310V，并将第二基站电压设置为380V，以提高对能量资源的转化率。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图4，图4为本发明实施例所提供的另一种应用于高密度GPU的PSU的结构图。作为一种优选的实施方式，上述一种应用于高密度GPU的PSU还包括：
功率保护模块15，用于将PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内。
可以理解的是，当高密度GPU的所需电流超出PSU的极限设计规格时，高密度GPU的瞬态峰值电流会很容易超过补偿叠加，这样不仅会损坏PSU中的开关功率模块，而且，也会对高密度GPU造成损坏。因此，在本实施例中，为了避免上述情况的发生，还在该应用于高密度GPU的PSU中设置了功率保护模块15，其中，功率保护模块15的作用是用来将PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内，以避免PWM控制模块13因过流而发生的损坏现象。
如图4所示，功率因素校正模块14提供的能量通过PWM控制模块13把补偿叠加的能量传输到功率开关模块12上，然后，经过初级侧变压器、次级侧变压器、低压整流后，传递到高密度GPU上，当高密度GPU发生突变时，PWM控制模块13通过功率保护模块15限制经过PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度，并将PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内，由此就可以达到保护PSU的目的。
作为一种优选的实施方式，功率保护模块15具体为硬件保护模块。
具体的，可以将功率保护模块15设置为硬件保护模块，也即，利用电路模块来将PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内。需要说明的是，由于实现该种功能电路模块的结构形式多种多样，并且，实现此种功能的电路模块为本领域技术人员所熟知的内容，因此，在本实施例中对此种硬件保护模块的结构形式不作具体赘述。
可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以相对保证功率保护模块15在搭建过程中的普适性。
作为一种优选的实施方式，功率保护模块15具体为软件保护模块。
或者，在实际应用中，还可以将功率保护模块15设置为软件保护模块，也即，利用预先所设置好的控制程序来将PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的脉冲宽度限制在预设范围内。显然，通过这样的设置方式，不仅可以相对减少功率保护模块15对PSU的空间占用量，而且，也可以使得功率保护模块15的设置方式更加灵活与多样。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，请参见图5，图5为本发明实施例所提供的又一种应用于高密度GPU的PSU的结构图。作为一种优选的实施方式，上述一种应用于高密度GPU的PSU还包括：
电流控制模块16，用于检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件，若否，则利用负反馈对PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的占空比进行调整，以使第一基准电压或第二基准电压保持恒定。
在实际应用中，高密度GPU从PSU上接收到的电压基本上为恒定的12Vdc电压，但是，随着高密度GPU电流的瞬时突变，PSU的输出电压会出现暂时性地跌落或者是过冲，而PSU输出电压一旦出现暂时性地跌落或者是过冲均会导致PSU触发“误保护”动作，从而导致高度GPU出现宕机的情况。并且，在现有技术当中，PSU的输出电压会经过采样的负反馈与参考电压进行比较之后，才能通过PSU内部的调节机制进行调节，这样就会导致PSU的电压恢复时间较长，鉴于此种情况，我们期望PSU的突变电压能够在较短时间内进行恢复。
所以，在本实施例中，是在PSU中设置了电流控制模块16，其中，电流控制模块16用来检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件，如果电流控制模块16检测到第一基准电压或第二基准电压不满足预设条件，则会利用负反馈对PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的占空比进行调整，以使得第一基准电压或第二基准电压保持恒定。能够想到的是，因为功率因素校正模块14、电流控制模块16、PWM控制模块13以及功率开关模块12会组成闭环反馈回路，所以，通过该闭环反馈回路可以保证PSU的输出电压保持在恒定范围内，并相对缩短PSU输出电压所需要的恢复时间。
具体的，在该闭环反馈回路中，电流控制模块16会实时监测功率因素校正模块14的电流突变情况，同时，会预测功率因素校正模块14的瞬态电流，并会将功率因素校正模块14的瞬态电流与提前导入存储的多种电流波形数据进行对比，以判断PWM控制模块13所输出的第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件，如果不满足预设条件，电流控制模块16会基于预测得到的瞬态电流来控制PWM控制模块13所输出PWM驱动信号的占空比。比如，会通过加大PWM控制模块13输出PWM驱动信号的占空比来增加PSU的输出电压，通过减小PWM控制模块13输出PWM驱动信号的占空比来减少PSU的输出电压，并通过此种设置方式来控制第一基准电压或第二基准电压保持恒定。
作为一种优选的实施方式，电流控制模块16包括：
看门狗，用于检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件。
在本实施例中，是在电流控制模块16中设置看门狗，并利用看门狗来检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件。具体的，在实际操作过程中，是通过看门狗中的时间计数器来检测第一基准电压或第二基准电压是否能够在预设时间内保持预设电压范围，来检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件。
此外，由于看门狗还具有设计成本低廉，工作性能稳定可靠的优点，所以，当利用看门狗来检测第一基准电压或第二基准电压是否满足预设条件时，也可以相对提高电流控制模块16在工作过程中的稳定性与可靠性。
相应的，本发明实施例还公开了一种供电系统，包括如前述所公开的一种应用于高密度GPU的PSU。
本发明实施例所提供的一种供电系统，具有前述所公开的一种应用于高密度GPU的PSU所具有的有益效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种应用于高密度GPU的PSU和一种供电系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。