专利名称：电源供应系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种电源供应系统及方法。
背景技术：
计算机中主板的主要电源，如12V、5V和3. 3V等均由外接的电源供应器来提供。常 见的大型计算机服务器工作站中，电源供应器一般通过子板(Daughter Card)的电源连接 器与主板的电源连接器相连。子板用来作为电源供应器或各种I/O信号的转接板。当主板 有较大电流需求时，经常通过两个以上的电源连接器将电源供应器提供的电流提供给主板 上的各负载，以降低过大的电流通过单一电源连接器所造成的温升。然而，当主板有多个电源连接器时，因各个电源连接器与负载在主板上的相对位 置不同，而电流一般又以最短的路径流至负载，所以造成与负载最近的电源连接器承受过 大的电流，而其余的电源连接器流经的电流过小，从而使得电流过大的电源连接器温升过 高，影响供电质量，甚至烧毁电源连接器或损坏主板。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种使电流均衡流经主板上各电源连接器的电源供应 系统及方法。一种电源供应系统，包括一电源供应器，用于提供一工作电压；一子板，包括一第一 VRM连接器、一第二 VRM连接器、一第一电源连接器及一第二 电源连接器，所述第一 VRM连接器及第二 VRM连接器与所述电源供应器相连以接收所述工 作电压，所述第一 VRM连接器与第一电源连接器通过一第一铜箔相连，所述第二 VRM连接器 与第二电源连接器通过一第二铜箔相连；以及一主板，包括一第三电源连接器、一第四电源连接器以及若干负载，所述第三电源 连接器通过一第三铜箔与第四电源连接器连接，所述第三电源连接器与第四电源连接器分 别与所述子板上的第一电源连接器及第二电源连接器相连以接收所述工作电压，其中，所 述第一铜箔及第二铜箔的等效阻抗的差值等于主板上的第三电源连接器、第四电源连接器 的电位差除以两者输出电流的平均值。一种使用一电源供应器通过一子板给一主板供电的电源供应方法，所述子板包括 一第一 VRM连接器、一第二 VRM连接器、一第一电源连接器及一第二电源连接器，所述主板 包括一第三电源连接器、一第四电源连接器以及若干负载，所述第一 VRM连接器以及第二 VRM连接器与所述电源供应器相连以接收一工作电压，所述主板上第三电源连接器与第四 电源连接器分别与所述子板上的第一电源连接器及第二电源连接器相连以接收所述工作 电压为所述若干负载供电，所述第一 VRM连接器与第一电源连接器通过一第一铜箔相连， 所述第二 VRM连接器与第二电源连接器通过一第二铜箔相连，所述第三电源连接器通过一 第三铜箔与第四电源连接器连接，所述电源供电方法包括
通过模拟仿真提供所述工作电压给所述主板上的第三电源连接器、第四电源连接 器以得到所述第三及第四电源连接器的输出电流；根据所述第三电源连接器、第四电源连接器的输出电流求出平均电流；通过模拟仿真求出所述主板上的第三铜箔的等效阻抗；将所述主板上的第三铜箔的的等效阻抗乘以所述第三电源连接器、第四电源连接 器的输出电流与平均电流的差值，从而求出第三电源连接器、第四电源连接器之间的电压 差；定义所述第三电源连接器的电压值，将所述电源供应器提供的工作电压与所述第 三电源连接器的电压值的差值除以所述平均电流，从而得出所述子板上第一电源连接器与 第一 VRM连接器之间第一铜箔的等效阻抗；以及将所定义的第三电源连接器的电压值减去第三电源连接器、第四电源连接器之间 的电压差求出所述第四电源连接器的电压值，将所述电源供应器提供的工作电压与第四电 源连接器的电压值的差值除以所述平均电流，从而得出所述子板上第二电源连接器与第二 VRM连接器之间第二铜箔的等效阻抗。本发明电源供应系统及方法通过模拟仿真求出主板上各个电源连接器的输出电 流及相互间铜箔的等效阻抗，并定义其中一个电源连接器的电压值，从而通过计算分别求 出子板上的各个电源连接器和与之相连的VRM连接器之间铜箔的等效阻抗，以此设计该子 板使得流经主板上的各电源连接器的电流相等。
图1是本发明电源供应系统的较佳实施方式的方框图。图2是本发明电源供应方法的较佳实施方式的流程图。图3是本发明电源供应系统模拟仿真时的等效电路图。
具体实施例方式下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述请参考图1，本发明电源供应系统100的较佳实施方式包括一电源供应器10、一子 板20以及一主板30。所述子板20包括一第一 VRM(Voltage Regulator Module，电压调整 模块)连接器VRCl、一第二 VRM连接器VRC2、一第一电源连接器PWCl及一第二电源连接器 PWC2。所述主板30包括一第三电源连接器PWC3、一第四电源连接器PWC4及四个负载Li、 L2、L3 禾口 L4。所述子板20通过第一 VRM连接器VRC1、第二 VRM连接器VRC2与所述电源供应器 10相连。所述子板20的第一电源连接器PWC1、第二电源连接器PWC2对应与所述主板30 的第三电源连接器PWC3、第四电源连接器PWC4相连。所述电源供应器10通过第一 VRM连 接器VRC1、二 VRM连接器VRC2、第一电源连接器PWC1、第二电源连接器PWC2、第三电源连接 器PWC3及第四电源连接器PWC4为所述主板30上的负载L1-L4供电。其中，所述子板20上的第一 VRM连接器VRCl通过第一铜箔21与第一电源连接器 PWCl相连，所述第二 VRM连接器VRC2通过第二铜箔22与第二电源连接器PWC2相连。所 述第一铜箔21的等效阻抗为R1，所述第二铜箔22的等效阻抗为R2。所述第三电源连接器PWC3、第四电源连接器PWC4通过第三铜箔31相连，所述第三铜箔31的等效阻抗为RC。本发明通过设定子板20上第一铜箔21的等效阻抗Rl以及第二铜箔22的等效阻 抗R2，使得所述子板20上的第一电源连接器PWCl及第二电源连接器PWC2的输出电流相 等，从而使得流经所述主板30上的第三电源连接器PWC3和第四电源连接器PWC4的电流相 等，避免主板30上的第三电源连接器PWC3与第四电源连接器PWC4流经的电流相差过大。如图2所示，本发明提供一种电源供电方法，该方法以反推的方式详细阐述了如 何得到第一铜箔21及第二铜箔22的等效阻抗Rl及R2的值，从而使得流经所述PWC3及 PWC4的电流相等，所述电源供电方法包括以下步骤。步骤Sl 如图3所示，通过模拟仿真软件模拟所述主板30的第三电源连接器PWC3 及第四电源连接器PW4均加入12V工作电压。本实施方式中，设定负载L1-L4的额定工作 电流均为20. 6A、额定工作电压均为12V。所述电源供应器10提供的工作电压为12V。由此，通过仿真软件可得到此时所述第三电源连接器PWC3的输出电流为Il = 33. 7A，第四电源连接器PWC4的输出电流为12 = 48. 7A。由于必须使得流经所述第三电源 连接器PWC3及第四电源连接器PWC4相等，因此流经所述第三电源连接器PWC3、第四电源连 接器PWC4的电流即为所述第三电源连接器PWC3的输出电流Il和第四电源连接器PWC4的 输出电流12的平均电流I = (11+12)/2 = (33. 7A+48. 7A)/2 = 41. 2k。此时，可得到所述 第三电源连接器PWC3流向所述第四电源连接器PWC4的电流IC = 41. 2-33. 7 = 48. 7-41. 2 =7. 5A。步骤S2 通过模拟仿真软件得到所述第三电源连接器PWC3及第四电源连接器 PWC4之间第三铜箔31的等效阻抗RC = 0. 634422m Ω。因此，所述第三电源连接器PWC3与 所述第四电源连接器PWC4之间的电压差AV = ROIC = O. 634422m Ω 5Α = 4. 758165mV。步骤S3 取所述第三电源连接器PWC3的电压Vl为11. 92V。理论上，所述第三电 源连接器PWC3的电压Vl应该等于负载L1-L4的额定工作电压12V，但由于电源供应器10 提供的工作电压12V经过子板20时会存在电压降，因此，所述第三电源连接器PWC3的实际 电压Vl将会小于12V，本实施方式中，所述第三电源连接器PWC3的电压Vl取11. 92V，其他 实施方式中也可设定其他值。由此，可求得子板20上的第一电源连接器PWCl与第一 VRM 连接器VRCl之间的第一铜箔21的等效阻抗Rl = (12V-V1)/I = (12V-11. 92)/41. 2A = 1. 94175m Ω。步骤S4 所述主板30上第四电源连接器PWC4的电压值V2 = Vl-AV = 11. 92-V 4. 758165mV = 11. 915242V，因此子板 20 上的第二电源 连接器PWC2与第二 VRM连接器VRC2之间第二铜箔22的等效阻抗R2 = (12V-V2)/I= (12V-11. 915242V) /41. 2A = 2. 057234m Ω。如此，将子板20上的第一电源连接器PWCl与VRMl连接器VRCl之间的第一铜箔 21的等效阻抗Rl设定为1. 94175m Ω，将第二电源连接器PWC4与VRM2连接器VRC2之间的 第二铜箔22的等效阻抗R2设定为2. 057234m Ω，可使得流经主板30上的第三电源连接器 PWC3及第四电源连接器PWC4的电流均为41. 2Α。在其他实施方式中，上述电源供应方法的步骤可以调换，而不局限于上述次序。比 如，可以先通过模拟仿真软件得到主板30上第三电源连接器PWC3和第四电源连接器PWC4 之间第三铜箔31的等效阻抗RC，或先设定主板30上第三电源连接器PWC上的电压值VI，然后通过模拟仿真软件得出主板30上第三电源连接器PWC3和第四电源连接器PWC4的输 出电流II、12，最后通过计算求出子板20上第一电源连接器PWCl与第一 VRM连接器VRCl 之间第一铜箔21的等效阻抗Rl以及第二电源连接器PWC2与第二 VRM连接器VRC2之间第 二铜箔22的等效阻抗R2。另外，也可得到子板20上第一铜箔21的等效阻抗Rl与第二铜箔22的等效阻抗 R2的关系为R2-R1 = AV/I,即子板20上第一铜箔21的等效阻抗Rl与第二铜箔22的等 效阻抗R2的差值等于主板30上的电源连接器PWC3、PWC4的电位差除以输出电流11、12的 平均电流I。同时，根据 R2-R1= AV/I = (IC*RC)/I= [I2_(I1+I2)/2]*2RC/(I1+I2)，即当主 板30上第三电源连接器PWC3的电压值Vl取值确定后，通过模拟仿真得到主板30上第三 电源连接器PWC3和第四电源连接器PWC4的输出电流II、12及两者间第三铜箔31的等效 阻抗RC后便可通过上述方法设计子板20。当所述主板30上的电源连接器多于两个时，所述子板20上的电源连接器与VRM 连接器之间铜箔的等效阻抗也可依据上述方法进行设定，使得流经所述主板30上的电源 连接器的电流相等，避免主板30上的某个电源连接器承受过大的电流而使该电源连接器 烧毁或损坏主板。本发明电源供电系统100及方法通过模拟仿真得到主板30上的各个电源连接器 输出电流及相互间铜箔的等效阻抗，并定义其中一个电源连接器的电压值，从而通过计算 分别求出子板20上的各个电源连接器和与之相连的VRM连接器之间铜箔的等效阻抗，以此 设计该子板20使得流经主板30上的各个电源连接器的电流相等。
权利要求
一种电源供应系统，包括一电源供应器，用于提供一工作电压；一子板，包括一第一VRM连接器、一第二VRM连接器、一第一电源连接器及一第二电源连接器，所述第一VRM连接器及第二VRM连接器与所述电源供应器相连以接收所述工作电压，所述第一VRM连接器与第一电源连接器通过一第一铜箔相连，所述第二VRM连接器与第二电源连接器通过一第二铜箔相连；以及一主板，包括一第三电源连接器、一第四电源连接器以及若干负载，所述第三电源连接器通过一第三铜箔与第四电源连接器连接，所述第三电源连接器与第四电源连接器分别与所述子板上的第一电源连接器及第二电源连接器相连以接收所述工作电压，其中，所述第一铜箔及第二铜箔的等效阻抗的差值等于主板上的第三电源连接器、第四电源连接器的电位差除以两者输出电流的平均值。
2.如权利要求1所述的电源供应系统，其特征在于所述主板上的第三电源连接器、第 四电源连接器的电位差等于两者输出电流之一与两者输出电流的平均值的差值乘以第三 铜箔的等效阻抗。
3.如权利要求2所述的电源供应系统，其特征在于所述第三电源连接器、第四电源连 接器的输出电流以及两者间第三铜箔的等效阻抗均通过模拟仿真求出。
4.如权利要求1所述的电源供应系统，其特征在于所述第一铜箔的等效阻抗为 1. 94175m Ω。
5.如权利要求4所述的电源供应系统，其特征在于所述第二铜箔的等效阻抗为 2.057234m Ω。
6.一种使用一电源供应器通过一子板给一主板供电的电源供应方法，所述子板包括一 第一 VRM连接器、一第二 VRM连接器、一第一电源连接器及一第二电源连接器，所述主板包 括一第三电源连接器、一第四电源连接器以及若干负载，所述第一 VRM连接器以及第二 VRM 连接器与所述电源供应器相连以接收一工作电压，所述主板上第三电源连接器与第四电源 连接器分别与所述子板上的第一电源连接器及第二电源连接器相连以接收所述工作电压 为所述若干负载供电，所述第一 VRM连接器与第一电源连接器通过一第一铜箔相连，所述 第二 VRM连接器与第二电源连接器通过一第二铜箔相连，所述第三电源连接器通过一第三 铜箔与第四电源连接器连接，所述电源供电方法包括通过模拟仿真提供所述工作电压给所述主板上的第三电源连接器、第四电源连接器以 得到所述第三及第四电源连接器的输出电流；根据所述第三电源连接器、第四电源连接器的输出电流求出平均电流；通过模拟仿真求出所述主板上的第三铜箔的等效阻抗；将所述主板上的第三铜箔的的等效阻抗乘以所述第三电源连接器、第四电源连接器的 输出电流与平均电流的差值，从而求出第三电源连接器、第四电源连接器之间的电压差；定义所述第三电源连接器的电压值，将所述电源供应器提供的工作电压与所述第三电 源连接器的电压值的差值除以所述平均电流，从而得出所述子板上第一电源连接器与第一 VRM连接器之间第一铜箔的等效阻抗；以及将所定义的第三电源连接器的电压值减去第三电源连接器、第四电源连接器之间的电 压差求出所述第四电源连接器的电压值，将所述电源供应器提供的工作电压与第四电源连接器的电压值的差值除以所述平均电流，从而得出所述子板上第二电源连接器与第二 VRM 连接器之间第二铜箔的等效阻抗。
7.如权利要求6所述的电源供应方法，其特征在于所述第一铜箔的等效阻抗为 1. 94175m Ω。
8.如权利要求7所述的电源供应方法，其特征在于所述第二铜箔的等效阻抗为 2.057234m Ω。
全文摘要
一种电源供应系统包括电源供应器、子板以及主板。所述子板通过第一、第二VRM连接器与电源供应器相连以接收工作电压，并分别通过第一、第二电源连接器与主板的第三、第四电源连接器相连，从而将所述工作电压提供给主板上的若干负载。所述电源供应系统通过模拟仿真求出主板上的第三、第四电源连接器之间铜箔的等效阻抗以及两者的输出电流，然后定义第三电源连接器的电压值，从而通过计算分别求出所述子板上第一VRM连接器与第一电源连接器、第二VRM连接器与第二电源连接器之间铜箔的等效阻抗，使得流经所述主板上第三及第四电源连接器的电流均衡。本发明还提供一种电源供应方法。
文档编号G06F1/26GK101957649SQ20091030454
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者何敦逸, 陈俊仁, 黄宗胜 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司