[发明专利]动态调节谐振功率转换器

说明书

本公开的实施例涉及动态调节谐振功率转换器。根据一种配置，功率系统包括谐振功率转换器、监控器资源和控制器。在操作期间，谐振功率转换器将输入电压转换为输出电压。监控器资源监测输入电压的大小。控制器根据输入电压的大小动态地控制谐振功率转换器的对应的谐振频率和谐振功率转换器中的开关的开关频率。

背景技术

与众所周知的具有集成的电压调节模块的CPU相比，用于人工智能(AI)芯片的常规CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)和处理器需要更高的电流并且具有非常高的动态负载曲线，并且在明显更低的电源电压下操作。

随着相应的VRM(电压调节模块)功率级的功耗增加和输入电压降低，在整个主板上提供12V电压的经典架构已达到其局限性。现代超大规模数据中心架构通常在48V DC上操作，由中央电源在整个相应的机架上进行分配。某些现代处理器以0.9V输入电压操作，并且具有线性的板上电压调节器以调节它们的多芯片解决方案中单独的核芯的电源电压。

发明内容

本公开包括观察到常规功率转换器(诸如，中间总线转换器)患有缺陷。例如，当输入电压被维持在狭窄的输入电压范围内时，某些功率转换器(诸如那些应用相对较低或没有调节的功率转换器)将非常有效。但是，功率转换器通常必须被设计为适应大范围的输入电压。如果在狭窄的输入电压范围之外没有足够的调节，则输出电压的幅度会落在期望的狭窄输出电压范围之外。

本文的实施例提供了在大范围的输入电压之上经由谐振功率转换器生成输出电压的新颖且改进的效率。

更具体地，本文所述的功率系统包括谐振功率转换器、监控器资源和控制器。在操作期间，谐振功率转换器接收输入电压并且将其转换为输出电压。监控器资源监控输入电压的大小。控制器根据输入电压的大小控制由谐振功率转换器提供的相应的增益，以将输入电压转换为输出电压。

如本文所述，根据输入电压的大小来调节由谐振功率转换器提供的增益，提供了从输入电压到输出电压的更有效的转换。例如，在大多数情况下，谐振功率转换器在大约期望平均值或狭窄输入电压范围的输入电压范围内操作。本文的实施例包括当在输入电压驻留在狭窄或正常电压范围时的条件期间，控制谐振功率转换器以高效模式操作。当输入电压的幅度落在正常范围之外时，如果谐振功率转换器以针对狭窄输入电压范围实现的相同增益模式操作，则输出电压将发生偏差。在一个实施例中，尽管在狭窄范围之外效率更低，但是控制器以更高的增益模式操作谐振功率转换器，以将输出电压的幅度维持在期望范围内。

注意，控制器可以被配置为控制谐振功率转换器的任何合适的一个或多个控制参数，以将输出电压的大小维持在期望的范围内。例如，在另外的实施例中，控制器根据输入电压的大小动态地控制谐振功率转换器中的开关的开关频率。控制器还根据输入电压的大小动态地控制谐振功率转换器的对应的谐振频率的大小。如本文所述，与谐振功率转换器相关联的开关频率和谐振频率的动态控制将输出电压的大小维持在期望的电压范围内。

本文的一个实施例包括产生映射信息。映射信息提供了输入电压的大小与施加到谐振功率转换器中的开关的开关频率的设置之间的映射。经由映射信息，控制器将输入电压的大小映射到开关频率值。然后，控制器将识别的控制开关的开关频率设置为该开关频率值。

附加地或备选地，本文的另外的实施例包括为多个输入电压范围中的每个电压输入范围分配不同的谐振频率设置。例如，本文的实施例包括将输入电压范围(输入电压可以驻留在输入电压范围中)划分为多个输入电压范围；并且将相应的谐振频率设置分配到多个输入电压范围中的每个输入电压范围。本文中的另外的实施例可以包括实现迟滞，以根据控制器是增大还是减谐振频率设置来从一个谐振频率设置切换到另一个谐振频率设置。在一个实施例中，期望避免当在将改变谐振频率设置的输入电压下操作时系统在两个值之间恒定跳变。