[发明专利]功率供应系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率(power)控制系统，尤其涉及控制负载点(point of load,POL)调节器的方法和系统。

背景技术

近年来已努力来改进将功率提供到电子系统的各种专用电路的方法和系统。电子系统，如半导体芯片，对每个电路或电路块(circuit block)经常具有不同的功率供应需求。许多这种电路相对于系统中的其它电路需要相对低的电压但是高的电流。如本领域已知，整个电子系统长距离在高电流下布置低电压是不可取的。为了适应对高电流的需求，电源线制造地更宽，最终消耗大量的芯片和系统有效面积(real estate)。进一步，低电压长电线的阻抗比短电线的阻抗消耗更多的功率，导致不必要的功率损失和系统温度的升高。更进一步，使用集中式(centralized)供电路径使得提供电流或电压以适应负载变化变得困难。

为了解决(accommodate)上述问题，一些功率管理系统已经采用各种分散式功率结构。例如，中级总线电压可分布在整个电子系统,其中各自的负载点(POL)调节器被布置在功率消耗点处。POL调节器可被视为提供局部功率至它们各自的电路的直流-直流(DC/DC)转换器。这样，每个POL调节器将总线电压转换至与它的电路相适应的水平。理想地，POL调节器物理上接近它们各自的供电到其上的电路，从而减少任何线路功率损失以及温度增加问题。因此，低电压-高电流线路在长度上最小化。中级总线电压可使用减少功率损失和芯片有效面积的低电流线路被传送至遍布电子系统的几个POL调节器。

传统的分散式功率供应系统的一个缺点是在不同POL调节器之间缺少通信。如果一个POL调节器发生故障，通常没有方法将该故障通信给其它相似的POL调节器(POL)，以防止它们的故障。

图1示出了一个如美国专利号7,583,487(“487专利”)中描述的示意性功率管理系统，所述功率管理系统试图解决一些前述的问题。图1的系统包括总线控制器102以及多个组120、130、140和150。每个组包括若干POL调节器(例如，组A包括POL调节器122、124和126)。图1中的每组POL调节器被耦合至它自己的OK线(例如组A的137)。这样，对于POL调节器的每个额外组(如120)，在主调解器102和该组之间需要额外的通信线路。主调节器和每个组之间的独立的通信信道物理上限制了可以耦合至主调节器的组的数量-或者至少使系统以及系统的接线复杂。进一步，为了将POL从一个组移动到另一个组，主调节器和每个组之间的独立的通信信道需要POL物理上与一个通信信道分离并重新连接至另一个通信信道。

图2示出了一个如美国专利号7,337,342(“342专利”)中描述的示意性功率管理系统。当功率供应器(power supply)(POL)202、204或206中任一个发生故障时，主控制器(未示出)能够断开所有POL。在“342专利”中，POL202、204和206形成单个序列组，该序列组耦合至单个的上行/下行(UP/DOWN)线路212以及单个的序列连接(Sequence_Link)线路210。额外的POL序列组(未示出)需要它们自己独特的上行/下行线路和序列连接线路。因此，由于每个额外的POL序列组将增加额外的一对线路，故“342专利”与“专利487”具有相似的可扩展性限制以及POL组重新配置性(re-configurability)限制。

图3示出了现有技术通用的功率管理系统。在系统300中，单个的功率供应管理器302控制几个功率供应组(例如，304、306和308)。系统300中的每个组包括一个或多个POL(例如312)，它被硬接线(如314)连接至单个的功率供应管理器302。在系统300的例子中，通信线314、316和318被用于通信组-特定(group-specific)故障以及序列信息。将一个POL从一个组移动到另一个组需要改变接线，这可能使实施复杂。将信息从一个POL组通信到另一个POL组(例如组A到组B)需要单个的功率供应管理器302的协调。

因此，现有技术的系统的可配置性和可扩展性受到限制。将一个POL从一个组移动到另一个组只能通过物理上重新布线完成。而且，可扩展性受到限制是因为单个功率供应管理器302的使用限制了在系统300内能够支持的POL的总数。

鉴于以上，需要提供避免这些问题的管理分布式功率供应的系统和方法。

附图说明