一种电源电路和电子装置的制作方法

1.本技术涉及供电技术领域，特别是涉及一种电源电路和电子装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，电子装置的功能越来越强大，其对供电的需求也随之增加，而供电不仅需要配电，同时还需要考虑效率、尺寸、成本和热性能等，因此电子装置的供电是需要深入研究的问题。
3.以图形处理器(graphics processing unit,gpu)为例，随着ai功能在大规模学习及推断应用部署中的采用，复杂功能的asic和gpu在各行各业的应用也越来越广泛，图形处理器性能越来越强大，处理器的算力也日益增强，由此对电源功率的需求也随之增加。因此，供电已经成为限制gpu性能的主要因素之一，如何供电和提高电源效率已成为gpu系统最大的问题。
4.类似gpu的其他电子装置的供电也存在同样的问题。


技术实现要素：

5.本技术主要提供一种电源电路和电子装置，以解决电子设备供电效果不佳和供电效率不高的问题。
6.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种电源电路，包括：控制电路，与外部电源电连接；至少两个第一电压转换电路，均与外部电源和控制电路电连接，并外接用电负荷；其中，至少两个第一电压转换电路并联设置；每一个第一电压转换电路接收外部电源发送的对应的第一电信号和接收控制电路发送的对应的第一控制电信号，基于对应的第一电信号和对应的第一控制电信号输出对应的第二电信号，并将第二电信号输出给用电负荷；其中，第一控制电信号还用于调节输出第二电信号。
7.在一些实施例中，至少两个第一电压转换电路共用一个输出接口。
8.在一些实施例中，每一个第一电压转换电路使用一个单独的输出接口。
9.在一些实施例中，至少两个第一电压转换电路为不同型号的dc-dc电压转换电路，以转换输出不同电压的第二电信号。
10.在一些实施例中，控制电路判断第一电信号超出设定阈值时，发送第二控制信号至第一电压转换电路以使第一电压转换电路断开。
11.在一些实施例中，电源电路包括温度传感器，温度传感器与控制电路耦接；在温度传感器检测到电源电路的温度超过设定温度阈值时，向控制电路发送电信号，以使控制电路向第一电压转换电路发送第三控制信号，以使第一电压转换电路断开。
12.在一些实施例中，电源电路包括连接电路，连接电路与控制器通信连接，以将外部主机发送的控制指令传输至控制电路，以使控制电路生成第一控制电信号。
13.在一些实施例中，控制电路通过iic总线连接外部主机，以接收外部主机发送的控制指令，使控制电路生成所述第一控制电信号。
14.在一些实施例中，电源电路包括第二电压转换电路；第二电压转换电路的输入端连接外部电源，第二电压转换电路的输出端连接控制电路和第一电压转换电路；第二电压转换电路将外部电源发出的第三电信号转换为第一电信号。
15.为解决上述技术问题，本技术采用的另一个技术方案是：提供一种电子装置，电子装置包括电源电路。
16.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术公开了一种电源电路。本技术的电源电路中，每一个第一电压转换电路接收外部电源发送的对应的第一电信号，接收控制电路发送的对应的第一控制电信号，基于对应的第一电信号和对应的第一控制电信号输出对应的第二电信号，实现电压的多路输出，满足用电负荷对多个电压的需求；且每一个第一电压转换电路并联设置，控制电路实现分别对每一个第一电压转换电路进行单独控制，在用电负荷不需要其中一个或多个电压供电时，控制其中一个或多个第一电压转换电路连通或者不连通，从而实现部分电压输出，也能够控制每一个第一电压转换电路的输出电压，满足外接用电负荷不同时期的不同的供电需求，同时减小资源损耗和浪费，提高供电效率。其中，控制电路发送的第一控制电信号，既对每一个第一电压转换电路的输出电压进行控制，又通过补偿的方式，在一定范围内参与调节每一个第一电压转换电路的输出电压，以实现控制每一个第一电压转换电路的电压输出，满足外接用电负荷对不同电压和多个不同电压的供电需求。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
18.图1是本技术提供的一种电源电路一实施例的结构示意图；
19.图2是本技术提供的一种电源电路另一实施例的结构示意图；
20.图3是本技术提供的一种电子设备一实施例的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护的范围。
22.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
23.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能
够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
24.为方便理解，下面以用电负荷是gpu为例进行说明，然而本技术提供的电源电路不限于对gpu进行供电，在其他的实施例中，还可以对供电需求复杂的其他电子设备和装置进行供电。gpu在整个运行过程中，可能需要多个不同电压，且在不同时间不同的运行状态下需要的电压也不相同，因此，gpu的供电设计也就尤为重要，既要满足gpu复杂的供电需求，又能够提高供电效率，减小供电损耗。本技术的电源电路可应用于大型数据中心、自动驾驶汽车、比特币矿机、服务器等有gpu需求的领域，配合gpu实现gpu的电源架构配置。
25.本技术的电源电路可以通过smd(surface mounted devices，表面贴装器件)电子装联工艺集成化，使电源电路体积更小，以减少电源电路占用的空间，且集成后走线变短，能够减小损耗，提高供电效率。其中，smd是smt(surface mount technology，表面贴装技术)元器件中的一种，smt是一种将无引脚或短引线表面组装元器件(简称smc/smd，中文称片状元器件)安装在印制电路板(printed circuit board，pcb)的表面或其它基板的表面上，通过再流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
26.请参阅图1，图1是本技术提供的一种电源电路一实施例的结构示意图。
27.本实施例中的电源电路连接外部电源120和用电负荷130，以将外部电源120电压进行转化输出给用电负荷130，满足用电负荷130的不同供电需求。外部电源120可以给电源电路提供直流电，直流电的电压可以为12v、24v、48v等，电流可以为100a、80a、60a、50a、40a等，此处不做限定。用电负荷130可以为一个或多个，通过此电源电路可以满足一个或多个用电负荷130的供电需求。
28.本实施例中的电源电路包括控制电路111和四个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124。以上四个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124的其中一个或多个可以为不同的型号的转换电路，或者四个均为不同型号的转换电路，能够在控制电路111的控制下将外部电源120提供给的电压转化输出为不同的电压，满足用电负荷130对不同电压的供电需求或者多个不同用电负荷130的供电需求。
29.其中，第一电压转换电路1121、1122、1123、1124可以为dc-dc转换电路，或者说dc-dc转换器，dc-dc转换电路可以将某一电压等级的直流电源变换其他电压等级直流电源，且转换效率高，可以支持大电流，dc-dc转换电路的使用能够使电源电路实现不同电压的大电流输出，提高电源功率，并提高电源效率。dc-dc转换电路按电压等级变换关系分为升压和降压两类，按输入输出关系分为隔离和无隔离两类。
30.控制电路111与外部电源120电连接，接收外部电源120发送的第一电信号。四个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124并联设置，均与连接外部电源120和控制电路111电连接，并外接用电负荷130。第一电压转换电路1121、1122、1123、1124分别接收外部电源120发送的对应的第一电信号，分别接收控制电路111发送的对应的第一控制电信号，基于对应的第一电信号和对应的第一控制电信号输出对应的第二电信号，并将第二电信号输出给用电负荷130，对用电负荷130进行供电；其中，第一控制电信号还用于调节输出第二电信号。第一电压转换电路1121、1122、1123、1124输出的电压可以为24v、12v、3.3v、1.8v、1.5v、1.2v、1.0v、0.8v，电流可以为50a、40a、30a、20a等大电流，通过输出大电流，满足用电负荷130的大功率供电需求。
31.区别于现有技术的情况，本实施例中的电源电路，第一电压转换电路1121、1122、1123、1124分别接收外部电源120发送的对应的第一电信号，接收控制电路111发送的对应的第一控制电信号，基于对应的第一电信号和对应的第一控制电信号输出对应的第二电信号，实现电压的多路输出，满足用电负荷130对多个电压的需求。且第一电压转换电路1121、1122、1123、1124并联设置，控制电路111实现分别对第一电压转换电路1121、1122、1123、1124进行单独控制，在用电负荷130不需要其中一个或多个电压供电时，控制第一电压转换电路1121、1122、1123、1124中的一个或多个连通或者不连通，从而实现部分电压输出，也能够控制每一个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124的输出电压，满足外接用电负荷130不同运行状态时对不同的供电需求，同时减小资源损耗和浪费，提高供电效率。其中，控制电路111发送的第一控制电信号，既对每一个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124的输出电压进行控制，又通过补偿的方式，在一定范围内参与调节每一个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124的输出电压，以实现控制每一个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124的电压输出，满足外接用电负荷130对不同电压和多个不同电压的供电需求。
32.在另一个实施例中，电源电路包括控制电路和至少两个第一电压转换电路，也能实现不同电压多路输出，控制电路可以选择连通其中一路或多路电压输出，给用电负荷供电，且控制电路也能通过补偿的方式在一定范围内调节至少两个第一电压转换电路中每一个第一电压转换电路的输出电压，满足用电负荷对于不同电压的供电需求以及多个电压的供电需求。
33.在一个具体实施例中，电源电路与用电负荷130通过一个输出接口连接，也就是说，第一电压转换电路1121、1122、1123、1124可以共用一个输出接口，以给用电负荷130供电，给用电负荷130提供多种不同的输出电压。在另一个具体实施例中，第一电压转换电路1121、1122、1123、1124分别使用一个单独的输出接口，可以均连接一个用电负荷130，给一个用电负荷130提供多路电压输出，满足用电负荷130对多个电压的供电需求。也可以连接多个用电负荷130，给多个用电负荷130提供一路或多路输出电压。如两个用电负荷130，每个用电负荷130连接2个输出接口，也可以实现对多个用电负荷130输出多路电压，满足多个用电负荷130对多个电压的供电需求。
34.其中，四个第一电压转换电路1121、1122、1123、1124可以采用不同型号的电压转换电路，比如不同型号的dc-dc转换电路，以转换输出不同电压的第二电信号。例如，dc-dc转换电路的型号可以为ltc3729、ltc3731、ltc3717等，此处不进行限定。
35.在本实施例中，电源电路具备过压保护、过流保护以及过温度保护功能。控制电路111与外部电源120连接，接收外部电源120发送的第一电信号，控制电路111判断外部电源120发送的第一电信号是否超出设定阈值，超出设定阈值时，将发送第二控制信号至第一电压转换电路1121、1122、1123、1124以使第一电压转换电路1121、1122、1123、1124断开，从而实现过压和过流保护。其中设定阈值包括电压阈值和电流阈值，当电压或者电流过大，超出阈值时，控制电路111控制第一电压转换电路1121、1122、1123、1124断开，从而断开此路电压输出，以保护用电负荷130，避免过压或过流而导致用电负荷130损坏。
36.本实施例中，电源电路包括温度传感器，温度传感器与控制电路111耦接。在温度传感器检测到电源电路的温度超过设定温度阈值时，向控制电路111发送电信号，以使控制电路111向第一电压转换电路1121、1122、1123、1124发送第三控制信号，以使第一电压转换
电路1121、1122、1123、1124断开，以实现对电源电路的保护，避免温度过高，未及时散热而导致电源电路损坏。还可以对电源电路上的各个子电路均设置温度传感器，例如控制电路111上，每一个电压转换电路1121、1122、1123、1124上均设置对应的温度传感器，在温度传感器超过每个子电路对应的温度阈值时，则断开对应的子电路，如使第一电压转换电路1121、1122、1123、1124断开不工作，以保护电源电路的子电路，避免局部电路温度过高而烧坏，从而导致电源电路损坏而无法给用电负荷130正常供电。
37.请参阅图2，图2是本技术提供的一种电源电路另一实施例的结构示意图。
38.本实施例中的电源电路210连接外部电源220、用电负荷230和外部主机240，接收外部主机240的控制信号，将外部电源220输入的电压进行转换输出给用电负荷230，满足用电负荷230的不同供电需求。外部电源220可以给电源电路210提供直流电，直流电的电压可以为18v～28v，例如直流电的电压可以为20v、22v、24v、25v或26v，电流可以为100a、80a、60a、50a、40a等，此处不做限定。
39.本实施例中的电源电路210包括控制电路211、四个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124和第二电压转换电路213。以上四个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124中的一个或多个可以为不同的型号的转换电路，或者四个均为不同型号的转换电路，能够在控制电路211的控制下将外部电源220提供给的电压转化输出为不同的电压，满足用电负荷230对不同电压的供电需求或者多个不同用电负荷230的供电需求。
40.第二电压转换电路213的输入端连接外部电源220，第二电压转换电路213的输出端连接控制电路211和每一个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124；第二电压转换电路213将外部电源220发出的第三电信号转换为第一电信号，输出给控制电路211和每一个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124。第一电压转换电路2121、2122、2123、2124并联设置，均和第二电压转换电路213及控制电路211电连接，并外接用电负荷230。
41.控制电路211与外部主机240通过连接电路连接，连接电路将外部主机240发送的控制指令传输至控制电路211，以使控制电路211生成第一控制电信号。第一电压转换电路2121、2122、2123、2124分别接收第二电压转换电路213发送的对应的第一电信号，分别接收控制电路211发送的对应的第一控制电信号，基于对应的第一电信号和对应的第一控制电信号输出对应的第二电信号，并将第二电信号输出给用电负荷230，对用电负荷230进行供电；其中，第一控制电信号还用于调节输出第二电信号。
42.在一个具体实施例中，控制电路211可以通过iic总线(inter-integrated circuit，集成电路总线)连接外部主机240，以接收外部主机240发送的控制指令，使控制电路211生成所述第一控制电信号。外部主机240通过iic总线实现对每一路输出电压进行控制，包括控制每一路电压输出断开或者连通，即控制每一个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124的断开或者连通，或者控制和调节每一路的输出电压。iic是一种串行通信总线，使用多主从架构。控制电路211也可以通过smbus(system management bus，系统管理总线)连接外部主机240。smbus是一个系统和电源管理相关的任务控制总线，它大部分基于iic总线规范，可以说为iic具体的某一种。在另一个具体实施例中，控制电路211可以通过无线通信连接外部主机240，控制电路211接收外部主机240发送的无线控制信号，并对每一个第一电压转换电路2121、2122、2123、2124进行控制和调节。控制电路211与外部主机240不同的通信连接方式，可以根据不同的供电环境去选择，满足不同的供电需求。
43.在一个具体实施例中，第一电压转换电路2121、2122、2123、2124的输出电压分别是0.8v、1.0v、1.2v、1.5v。控制电路211通过补偿的方式在一定范围内调节第一电压转换电路2121、2122、2123、2124的输出电压，小电压输出的电压调节范围较小，可能为输出电压
±
0.05的范围内调节，稍大电压输出的调节范围相对大一些，可以为
±
0.5v，比如0.8v的输出电压可以通过控制电路211的调节作用实现0.75v～0.85v的电压输出，1.5v的输出电压可以通过控制电路211的调节作用实现1.0v～2.0v的电压输出。
44.电源电路210每一路输出电压均可在一定范围内调节，满足用电负荷230的不同供电需求的同时，可以用来测试用电负荷230的耐压性能，比如，测试gpu能够耐受的电压范围，调节电压输出，对gpu的运行状态进行监测，在某一定电压范围内，gpu运行状态正常，超出一定的电压阈值，gpu无法正常运行，测试出此款gpu的耐压范围，提供此款gpu最优的供电电压范围。或者可以在一定电压下运行gpu，通过对gpu使用寿命的影响来判断电压值是否为适合此款gpu的电压，逐渐增加或减小，从而测试出适合此款gpu的供电电压范围，通过最佳的供电方案来延长gpu的使用寿命。
45.请参阅图3，图3是本技术提供的一种电子装置一实施例的结构示意图。本实施例中，电子装置30包括电源电路31，电源电路31给整个电子装置30进行供电或者对电子装置30中的某些用电负荷进行供电，电源电路31可提供多路电压和可调电压，满足大功率电子装置中各个用电负荷的用电需求。电子装置30中的主机可以通过iic总线对电源电路31进行控制，控制电源电路31是否输出电压对电子装置30中的用电负荷进行供电，或者调解输出不同电压以满足电子装置30中多个用电负荷不同电压的供电需求。
46.本实施例的电源电路31可以集成为一个电源板，电源电路31中各电路走线短，能够减小损耗，且电源电路31的小型化使其占用电子装置30内的空间较小，能够间接减小电子装置30的体积。
47.在一个具体实施例中，电子装置30可以为包括gpu的设备装置，如大型数据中心、自动驾驶汽车、比特币矿机、服务器等，本电子装置30中的电源电路31配合gpu实现gpu的电源架构配置，满足gpu对大功率和多种不同电压的电源需求，且能提高供电效率，减小能量损耗。在满足用电负荷不同运行状态下的不同供电需求时，还能减小电能损耗，提高供电效率，实现电源电路31的保护功能。
48.以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。