[发明专利]具有省电模式的中间电压总线转换器

说明书

本发明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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容