一种GPU高精度供电的电源系统及供电实时调节方法与流程
本发明属于gpu电源，尤其涉及一种gpu高精度供电的电源系统及供电实时调节方法。
背景技术：
1、gpu芯片核电源具有电压低和电流较大的特点，尤其是在运行一些ai运算，核电源瞬态变化较大，因此对电源的稳定性和瞬态响应要求非常高，但是现有电源结构很难实现对gpu芯片稳定有效的供电。电源的品质直接影响了gpu芯片硬件系统的稳定，品质差的电源输出电压不稳定或纹波较大，且当负载端电流波动时，负载端电压不能及时调整，会造成负载端的gpu工作电压不稳，使得硬件系统处于不正常供电状态。除此之外，目前gpu供电电压值较小，大多在0.8v～3.3v之间，电压稳定性要求高，电压波动范围在2%-3%之间。但在实际应用场景中由于电路集成度和布局布线等外围因素影响，会对gpu运行产生很大影响，所以需要进行实时动态调节，电源能够及时响应gpu负载端的变化。
2、目前gpu供电电源的方式是通过降压芯片在主电源上进行分压供电，提高供电的上限阈值来应对电源网络中的电压压降，通过外围电路中的阻容匹配来减小输出电源的电源纹波，使用外围焊接电路中电阻阻值来改变输出电压大小。大多数电源没有实时调节供电电压的方式，无法对输出的电源状态进行反馈采集和分析处理。
3、另外，目前在电源供电技术领域也有一些专利公开：如专利号cn201511002863.3，其是解决蓄电池的电压供电的问题，但是与gpu供电网络原理存在巨大差，且该专利只是对蓄电池的电源输出部分接入了一个自动稳压单元，并未对蓄电池内容电压信号的采集以呈现形式做出创造性的改进。又如专利号cn2015104959 47.9公开了一种数字控制的不断电系统ups给多个被保护的负载装置pld，是通过设置的多个电源状态侦测电路对供电源达到监测的目的，并通过监测得到的内容对供电源进行相应的处理，并未涉及供电源采样精度的问题，而且该专利主要目的是对电源供电多负载情况下，起断电保护作用，和gpu供电网络中的应用场景不符合，无法解决gpu实时供电过程中电源稳定性问题。再如专利号cn201410095589.8公开了一种广泛适用于不同的超声检测对超声收发系统的需求的宽范围数字可调输出电压的稳压电源方案，不适应与gpu这类精度要求高、供电范围较小的应用场景，并且也没有通过对电压信息处理以实现实时监测的效果。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种gpu高精度供电的电源系统及供电实时调节方法，旨在解决上述技术问题。
2、本发明采用如下技术方案：
3、一方面，所述gpu高精度供电的电源系统，包括控制台、电压源和电压采集模块，其中所述电压源用于提供供电电压，所述电压采集模块用于采集gpu供电管脚附近的电压，所述控制台用于根据电压源输出电压与gpu管脚电压进行对比，实时反馈调节电压源的供电电压，以避免供电电压波动、输出不稳定情况；
4、其中所述电压源包括串联在外部参考电源和地之间的多个精度单元，还包括与各个精度单元连接的电压叠加电路，所述电压叠加电路输出供电电压；
5、所述精度单元由多个分压电阻串联形成的电阻阵列以及电压选择器，各电阻两端的连接节点均连接至所述通道选择器，所述电压选择器用于从电阻阵列中选择若干个电阻的分压电压输出。
6、进一步的，每个精度单元的电阻阵列中，各电阻阻值相同，不同电阻阵列的电阻阻值不同。
7、进一步的，所述精度单元共有m个，其中第1级至m-1级的精度单元中均有n-1个电阻，第m级的精度单元有n个电阻，且上一级精度单元的一个电阻阻值等于n个下一级电阻的阻值和。
8、进一步的，所述外部参考电源包括通道选择器以及若干路大小不同的外部输入电源，各外部输入电源连接至通道选择器，所述通道选择器选择一路输出。
9、进一步的，m个精度单元中的每个电阻的阻值分别为r1、r2、…、rm，电压源所有的精度单元串联连接的总阻值为，其中，，电压源总阻值，外部参考电源为，第k级精度单元总分压为，第k级精度单元中单个电阻的分压为。
10、进一步的，所述电压叠加电路包括运算放大器，各个电压选择器的输出端通过电阻连接至运算放大器的正极，将各个精度单元输出的供电分压进行叠加，运算放大器的输出端输出的最终供电电压。
11、另一方面，所述供电实时调节方法，采用所述gpu高精度供电的电源系统实现，所述方法包括下述步骤：
12、步骤s1、控制台接收外部设备输入的gpu所需供电电压vx；
13、步骤s2、控制台通过控制通道选择器从外部参考电源中选择最佳的外部输入电源输出；
14、步骤s3、控制台根据电压vx的精度和，确定各精度单元中所需分压电阻的连接位置，以期望电压叠加电路输出的供电电压接近vx，电压叠加电路的实际输出供电电压，其中x1-xm分别为m个精度单元所选择分压电阻的数量；
15、步骤s4、控制台通过电压采集模块读取gpu管脚电压，并结合电压源的实际输出供电电压，若实际输出供电电压超出gpu需供电电压的允许范围或gpu管脚电压波动范围较大，实时调节电源系统供电电压，进行和之间的适配。
16、进一步的，所述步骤s4中，绘制和变化曲线，显示gpu工作时供电电压的波动范围和变化趋势。
17、本发明的有益效果是：本通过数控的方式，针对性设计了电压源的电路结构，实现gpu供电电压的快速调节，提高了数据处理速度；具体的，通过不同的精度单元，实现高精度的gpu供电电压；使用电压采集模块对gpu供电电源中的供电电压进行实时检测，将检测到的电压数据反馈给控制台，优选方案中，在控制台进行实时显示电压曲线，显示电压的波动范围和变化趋势，电源系统通过电压源实际供电电压大小，实时进行gpu供电电压的调节，应对gpu电源网络中功耗的变化，电源压降等情况，增加电压稳定性。
技术特征：
1.一种gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，包括控制台、电压源和电压采集模块，其中所述电压源用于提供供电电压，所述电压采集模块用于采集gpu供电管脚附近的电压，所述控制台用于根据电压源输出电压与gpu管脚电压进行对比，实时反馈调节电压源的供电电压，以避免供电电压波动、输出不稳定情况；
2.如权利要求1所述gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，每个精度单元的电阻阵列中，各电阻阻值相同，不同电阻阵列的电阻阻值不同。
3.如权利要求2所述gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，所述精度单元共有m个，其中第1级至m-1级的精度单元中均有n-1个电阻，第m级的精度单元有n个电阻，且上一级精度单元的一个电阻阻值等于n个下一级电阻的阻值和。
4.如权利要求3所述gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，所述外部参考电源包括通道选择器以及若干路大小不同的外部输入电源，各外部输入电源连接至通道选择器，所述通道选择器选择一路输出。
5.如权利要求4所述gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，m个精度单元中的每个电阻的阻值分别为r1、r2、…、rm，电压源所有的精度单元串联连接的总阻值为，其中，，电压源的总阻值，外部参考电源为，第k级精度单元总分压为，第k级精度单元中单个电阻的分压为。
6.如权利要求5所述gpu高精度供电的电源系统，其特征在于，所述电压叠加电路包括运算放大器，各个电压选择器的输出端通过电阻连接至运算放大器的正极，将各个精度单元输出的供电分压进行叠加，运算放大器的输出端输出的最终供电电压。
7.一种供电实时调节方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述gpu高精度供电的电源系统实现，所述方法包括下述步骤：
8.如权利要求7所述供电实时调节方法，其特征在于，所述步骤s4中，绘制和变化曲线，显示gpu工作时供电电压的波动范围和变化趋势。
技术总结
本发明适用于GPU电源技术领域，提供一种GPU高精度供电的电源系统及供电实时调节方法，包括控制台、电压源和电压采集模块，旨在解决现有电源方案通过手动焊接外围电路中电阻阻值来改变输出电压大小、没有实时调节供电电压的方式、无法对输出的电源状态进行反馈采集和分析处理、电源方案应对GPU功耗变化明显时，稳定性不高等问题。
技术研发人员：胡乔朋,陈浩,高锘冰
受保护的技术使用者：武汉凌久微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23