CN106502362A - 一种四子星服务器的供电装置及其设计方法 - Google Patents

一种四子星服务器的供电装置及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四子星服务器的供电装置的设计方法，具体方法步骤如下：S1、设计电源背板，在电源背板上，将与PSU相连的PSON接地；S2、通过转接线将+12V_PSU传送到硬盘背板端；S3、主板端，设计+12V_PSU热插拔线路，转出P12V_MB_STBY供电，实现主板上的待机设备供电；S4、主板端设计负载开关线路，通过CPLD输出信号使能负载开关的控制芯片，芯片产生信号打开开关管，实现主板上开机电P12V输出，实现主板上开机设备供电；S5、将4个节点主板、2个PSU安装在四子星服务器机箱内。本发明可有效解决因PSU的+12V_STBY_PSU供电能力不足的问题，可提高四子星服务器***供电可靠性。

Description

一种四子星服务器的供电装置及其设计方法
技术领域
本发明涉及服务器供电领域，具体地说是一种四子星服务器的供电装置及其设计方法。
背景技术
通常的服务器结构形态均以2U机箱为主，部署在机房机架上。为提高部署在机房机架上2U空间的服务器的数量，四子星服务器应运而生。即：在2U的空间内部署4个服务器节点，能有效地提高机房的空间利用率。
四子星服务器包含：4个服务器节点、***散热风扇、硬盘模组、电源模块、电源板、***中板6个部分。主板在没有开机前，需要提供待机电压P12V_STBY。由于，四子星节点主板上需要支持OCP网卡，该网卡也需要提供待机供电。这样一来，单块主板静态待机电流在1.6A以上，4个节点的P21V_STBY静态待机电流在6.4A以上。由于四子星服务器属于高密度服务器，空间紧凑，导致PSU（即：power supply unit--四子星服务器***电源）的尺寸受限。
在电源业界，单块PSU上P12V_STBY额定电流为3A，因此，应用在四子星服务器***，为4个服务器节点提供P12V_STBY供电存在供电不够的问题。
附图2为改进前的四子星节点主板供电结构图，PSU为单个节点主板提供待机供电+12V_STBY_PSU和开机供电+12V_PSU。这两组供电通过热插拔单元后，为主板上的待机功能单元提供P12V_STBY,为开机功能单元提供P12V。
这样一来，当4个节点主板同时搭配OCP网卡，在待机状态下，+12V_STBY_PSU的总静态待机电流（约6.4A）会超出PSU的额定值（3A），触发OCP（过流保护），导致***宕机。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种四子星服务器的供电装置及其设计方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，将PSU（即：power supply unit）的PSON控制信号接地，使得PSU在接上市电后，输出+12V_PSU（针对1200W的PSU，+12V_PSU的电流可达到100A，足够满足待机条件下电流的需求）。将+12V_PSU作为四子星***的待机供电。
所述的四子星服务器供电***的设计方法如下：
S1、设计电源背板，在电源背板上，将与PSU相连的PSON接地；
S2、通过转接线将+12V_PSU传送到硬盘背板端；
S3、主板端设计+12V_PSU热插拔线路，转出P12V_MB_STBY供电，实现主板上的待机设备供电；
S4、主板端设计负载开关线路，通过CPLD输出信号使能负载开关的控制芯片，芯片产生信号打开开关管，实现主板上开机电P12V输出，实现主板上开机设备供电；
S5、将四子星节点主板、2个PSU安装在四子星服务器机箱内。
四子星服务器的供电装置结构如下：
PSU0和PSU1两个电源模块给电源背板供电；
电源背板与电源分配板实现P12V连通；
电源分配板完成P12V/P5V_HDD的转换，P5V_HDD单独给硬盘背板供电；
电源背板的P12V直接连通硬盘背板；
硬盘背板给风扇、硬盘及四个节点主板供电。
优选的，所述的四子星节点主板的工作方法如下：
+12V_PSU作为主板输入，经过主板热插拔单元后，产生P12V_MB_STBY；
P12V_MB_STBY分为两路：
第一路给主板上的待机功能单元；
第二路通过CPLD输出信号来控制负载开关输出P12V，给主板上的开机功能单元供电。
优选的，所述的热拔插线路，工作方法如下：
当负载端的电流为I，电流通过电流采样电阻Rsen后，在Rsen两端产生电压Vsen，电压信号Vsen通过差分信号反馈给隔离控制芯片；在节点主板带电插拔时，输入端的瞬间电流会很大，引起Vsen升高，当Vsen超出芯片设定的过流保护电压点时，芯片就会发出控制信号GATE，关闭MOS管，起到保护作用。
优选的，所述的负载开关线路的工作方法为，
通过PSON信号来控制热插拔芯片；
热拔插芯片产生GATE信号，打开负载开关管，实现供电输出；
热拔插芯片连接Css，控制负载开关管的打开快慢。
优选的，所述的待机功能单元，包括OCP网卡、BMC单元、PCH单元、CPLD。
优选的，开机功能单元，包括CPU、内存。
本发明的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法和现有技术相比，通过将四子星服务器***PSU的PSON接地，将产生的+12V_PSU作为节点主板的总输入，将主板上分出的其中一路P12V_MB_STBY为待机功能单元供电，可有效解决因PSU的+12V_STBY_PSU供电能力不足的问题，可提高四子星服务器***供电可靠性；提高产品品质。
附图说明
附图1为四子星服务器供电装置的结构示意图；
附图2为改进前的四子星节点主板供电结构图；
附图3为改进后的四子星节点主板供电结构图；
附图4热插拔线路结构示意图；
附图5负载开关线路结构示意图。
具体实施方式
CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
本发明的设计思路为，将PSU（即：power supply unit）的PSON控制信号接地，使得PSU在接上市电后，输出+12V_PSU（针对1200W的PSU，+12V_PSU的电流可达到100A，足够满足待机条件下电流的需求）。将+12V_PSU作为四子星***的待机供电。在四子星主板端，+12V_PSU经热插拔线路输出，产生主板待机供电P12V_MB_STBY。接着，P12V_MB_STBY作为主板上负载开关的输入。在开机时，主板上的CPLD会发出信号控制负载开关打开，输出主板***供电P12V。
具体的操作方法为：
1）、设计电源背板，在电源背板上，将与PSU相连的PSON接地；
2）、通过转接线将+12V_PSU传送到硬盘背板端；
3）、主板端，设计+12V_PSU热插拔线路，转出P12V_MB_STBY供电，实现主板上的待机设备供电；
4）、主板端设计负载开关线路，通过CPLD输出信号使能负载开关的控制芯片，芯片产生信号打开开关管，实现主板上开机电P12V输出，实现主板上开机设备供电。
5）、将4个节点主板、2个PSU安装在四子星服务器机箱内。
这样，一种四子星服务器的供电装置及其设计方法即可实施完成。
如附图1所示，为四子星服务器***的供电结构图。
P12V\P5V_HDD依次采用实心、空心箭头表示。箭头的方向表示：从供电端至负载端。具体如下：
1）、采用1+1冗余供电方式，PSU0和PSU1两个电源模块与电源板互联。
2）、电源板用来实现P12V连通和P12V/P5V_HDD转换，P5V_HDD单独给硬盘背板供电。
3）、电源板上的P12V连通硬盘背板，风扇、硬盘及4个节点主板在硬盘背板上取电P12V。
如附图3所示，为改进后的四子星节点主板供电结构图。
在PSU端接入市电后，会产生+12V_PSU的输出（以1200W的PSU为例，其额定电流值为100A）可以满足4个搭配OCP网卡节点主板部署在2U机箱内的静态待机电流需求。
在改进后的节点主板上，只有+12V_PSU作为主板输入，经过主板热插拔单元后，产生P12V_MB_STBY（以1200W的PSU为例，其额定电流值也为100A）。
然后，P12V_MB_STBY分为两路。第一路给主板上的待机功能单元（如：OCP网卡、BMC单元、PCH单元、CPLD等）供电。第二路通过CPLD输出信号来控制负载开关输出P12V，给主板上的开机功能单元供电（如：CPU、内存等）。
如附图4所示，为热插拔单元结构示意图。基本原理如下：
当负载端的电流为I，则电流通过电流采样电阻Rsen后，会在Rsen两端产生电压Vsen，该电压信号Vsen通过差分信号反馈给隔离控制芯片。
在节点主板带电插拔时，输入端的瞬间电流会很大，引起Vsen升高，当Vsen超出芯片设定的过流保护电压点时，芯片就会发出控制信号GATE，关闭MOS管。从而，保证线路后端的器件损坏，起到保护作用。
如附图5所示，为负载开关结构示意图。通过PSON信号来控制热插拔芯片，接着，芯片会产生GATE信号来打开负载开关管，实现供电输出，Css为软启动电容，可以控制负载开关管的打开快慢，减小打开瞬间的浪涌电流。
通过将四子星服务器***PSU的PSON接地，将产生的+12V_PSU作为节点主板的总输入，将主板上分出的其中一路P12V_MB_STBY为待机功能单元供电，可有效解决因PSU的+12V_STBY_PSU供电能力不足的问题，可提高四子星服务器***供电可靠性。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (7)

1.一种四子星服务器供电装置的设计方法，其特征在于，所述的四子星服务器供电***的设计方法如下：
S1、设计电源背板，在电源背板上，将与PSU相连的PSON接地；
S2、通过转接线将+12V_PSU传送到硬盘背板端；
S3、主板端设计+12V_PSU热插拔线路，转出P12V_MB_STBY供电，实现主板上的待机设备供电；
S4、主板端设计负载开关线路，通过CPLD输出信号使能负载开关的控制芯片，芯片产生信号打开开关管，实现主板上开机电P12V输出，实现主板上开机设备供电；
S5、将四子星节点主板、2个PSU安装在四子星服务器机箱内。
2.一种四子星服务器的供电装置，其特征在于，四子星服务器的供电装置结构如下：
PSU0和PSU1两个电源模块给电源背板供电；
电源背板与电源分配板实现P12V连通；
电源分配板完成P12V/P5V_HDD的转换，P5V_HDD单独给硬盘背板供电；
电源背板的P12V直接连通硬盘背板；
硬盘背板给风扇、硬盘及四个节点主板供电。
3.根据权利要求1所述的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法，其特征在于，所述的四子星节点主板的工作方法如下：
+12V_PSU作为主板输入，经过主板热插拔单元后，产生P12V_MB_STBY；
P12V_MB_STBY分为两路：
第一路给主板上的待机功能单元；
第二路通过CPLD输出信号来控制负载开关输出P12V，给主板上的开机功能单元供电。
4.根据权利要求1所述的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法，其特征在于，所述的热拔插线路，工作方法如下：
当负载端的电流为I，电流通过电流采样电阻Rsen后，在Rsen两端产生电压Vsen，电压信号Vsen通过差分信号反馈给隔离控制芯片；在节点主板带电插拔时，输入端的瞬间电流会很大，引起Vsen升高，当Vsen超出芯片设定的过流保护电压点时，芯片就会发出控制信号GATE，关闭MOS管，起到保护作用。
5.根据权利要求1所述的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法，其特征在于，所述的负载开关线路的工作方法为，
通过PSON信号来控制热插拔芯片；
热拔插芯片产生GATE信号，打开负载开关管，实现供电输出；
热拔插芯片连接Css，控制负载开关管的打开快慢。
6.根据权利要求3所述的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法，其特征在于，所述的待机功能单元，包括OCP网卡、BMC单元、PCH单元、CPLD。
7.根据权利要求3所述的一种四子星服务器的供电装置及其设计方法，，其特征在于，开机功能单元，包括CPU、内存。
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