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。该串联供电电路用于对N个待供电单元进行串联供电，每个待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，经由第二电源电压输入端为每个待供电单元分别提供第二电源电压，并且通过N个连接至外部电源的电源单元为同级待供电单元提供第一电源电压。本发明专利技术实施例能够显著提升电源转换效率，降低电路整体供电电流，节省器件的物料成本。

【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，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，在计算机、服务器、显卡或其他集成计算阵列中，在基于CPU/GPU的计算架构下使用这种串联供电架构还存在一些难点。现有的计算架构下，有两个不同电压的主电压源都存在较大的电流，例如VDD和VDDQ，现有的串联供电架构无论是以VDD还是VDDQ作为电源主路径，都无法同时对两个电源路径进行串联供电。这是因为VDD和VDDQ存在固定的电压差，如果两个电压在某一级上电压可以协同，那就意味着在这一级的上一级或下一级两者的电压肯定无法正好配合给芯片供电。因此，有必要设计一种新的优化的串联供电方案，来进一步减少集成电路整体的供电电流，提升电源转换效率，降低电路器件成本。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种串联供电电路、方法及计算设备。根据本专利技术一方面，提出一种串联供电电路，所述串联供电电路包括：N个串联连接的待供电单元，每个待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，第N级待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级待供电单元的接地端连接地，每一级待供电单元的接地端与下一级待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的待供电单元提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。在一些实施方式中，所述第一电源电压大于第二电源电压。在一些实施方式中，所述串联供电电路中相邻的两个待供电单元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单元之间进行信号电平转换。在一些实施方式中，所述电源单元为DC-DC模块。根据本专利技术另一方面，提出一种串联供电电路，所述串联供电电路包括：N个串联连接的第一待供电单元和N个串联连接的第二待供电单元，每个第一待供电单元和第二待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，同一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端并联连接，接地端并联连接，第N级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端连接地，每一级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端分别与下一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个第一待供电单元和第二待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个第一待供电单元和第二待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。在一些实施方式中，所述第一电源电压大于第二电源电压。在一些实施方式中，所述串联供电电路中相邻的两个待供电单元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单元之间进行信号电平转换。在一些实施方式中，所述电源单元为DC-DC模块。根据本专利技术另一方面，提出一种串联供电电路，所述串联供电电路包括：N个串联连接的第一待供电单元和N个第二待供电单元，每个第一待供电单元具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，每个第二待供电单元具有第一电源电压输入端和接地端，同一级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端相连接，第N级第一待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级第一待供电单元的接地端连接地，每一级的第一待供电单元的接地端分别与下一级的第一待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个第一待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个第一待供电单元和第二待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个第一待供电单元和第二待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。在一些实施方式中，所述第一电源电压大于第二电源电压。在一些实施方式中，所述串联供电电路中相邻的两个待供电单元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单元之间进行信号电平转换。在一些实施方式中，所述电源单元为DC-DC模块。根据本专利技术另一方面，提出一种串联供电方法，所述方法包括：将N个待供电单元串联连接，每个待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，第N级待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级待供电单元的接地端连接地，每一级待供电单元的接地端与下一级待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个待供电单元分别提供第二电源电压；将与所述N个待供电单元对应的N个电源单元的输入端连接到外部电源，所述N个电源单元的输出端分别连接到对应的一个待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的待供电单元提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。在一些实施方式中，所述第一电源电压大于第二电源电压。在一些实施方式中，该方法还包括在相邻的两个待供电单元之间分别串联一个电平转换单元，用于在相连接的两个待供电单元之间进行信号电平转换。在一些实施方式中，所述电源单元为DC-DC模块。根据本专利技术另一方面，提出一种串联供电方法，所述方法包括：将N个第一待供电单元和N个第二待供电单元分别串联连接，每个第一待供电单元和第二待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，同一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端并联连接，接地端并联连接，第N级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端连接地，每一级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端分别与下一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第二电源电压；将与所述N个第一待供电单元和第二待供电单元对应的N个电源单元的输入端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路包括：N个串联连接的待供电单元，每个待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，第N级待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级待供电单元的接地端连接地，每一级待供电单元的接地端与下一级待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的待供电单元提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。

【技术特征摘要】
1.一种串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路包括：N个串联连接的待供电单元，每个待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，第N级待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级待供电单元的接地端连接地，每一级待供电单元的接地端与下一级待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的待供电单元提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。2.根据权利要求1所述的串联供电电路，其特征在于，所述第一电源电压大于第二电源电压。3.根据权利要求1或2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单元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单元之间进行信号电平转换。4.根据权利要求1或2所述的串联供电电路，其特征在于，所述电源单元为DC-DC模块。5.一种串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路包括：N个串联连接的第一待供电单元和N个串联连接的第二待供电单元，每个第一待供电单元和第二待供电单元分别具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，同一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端并联连接，接地端并联连接，第N级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端连接地，每一级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端分别与下一级的第一待供电单元和第二待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个第一待供电单元和第二待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个第一待供电单元和第二待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。6.根据权利要求5所述的串联供电电路，其特征在于，所述第一电源电压大于第二电源电压。7.根据权利要求5或6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单元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单元之间进行信号电平转换。8.根据权利要求5或6所述的串联供电电路，其特征在于，所述电源单元为DC-DC模块。9.一种串联供电电路，其特征在于，所述串联供电电路包括：N个串联连接的第一待供电单元和N个第二待供电单元，每个第一待供电单元具有第一电源电压输入端、第二电源电压输入端和接地端，每个第二待供电单元具有第一电源电压输入端和接地端，同一级的第一待供电单元和第二待供电单元的接地端相连接，第N级第一待供电单元的第二电源电压输入端连接第二电源供电端，第1级第一待供电单元的接地端连接地，每一级的第一待供电单元的接地端分别与下一级的第一待供电单元的第二电源电压输入端相连，从而经由第二电源电压输入端为每个第一待供电单元分别提供第二电源电压；与所述N个第一待供电单元和第二待供电单元对应的N个电源单元，所述电源单元的输入端分别连接到外部电源，输出端分别连接到对应的一个第一待供电单元和第二待供电单元的第一电源电压输入端，从而经由第一电源电压输入端为所连接的第一待供电单元和第二待供电单元分别提供第一电源电压，其中，N为大于1的整数。10.根据权利要求9所述的串联供电电路，其特征在于，所述第一电源电压大于第二电源电压。11.根据权利要求9或10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单元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单元之间进行信号电平转换。12.根据权利要求9或10所述的串联供电电路，其特征在于，所述电源单元为DC-DC模块。13.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹桐，王利军，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