一种能量调度装置、能量调度方法、供电电路及电子设备与流程

本技术涉及服务器供电，具体涉及一种能量调度装置、能量调度方法、供电电路及电子设备。

背景技术：

1、服务器作为数据中心的核心信息处理单元，其工作负荷随着业务数量的变化而呈现大幅波动。其中，服务器在业务高峰期的实际工作负荷显著大于业务数量正常时的工作负荷，业务高峰期的业务负载被称为峰值负载。

2、随着服务器的处理器相关技术的发展和应用，在处理器的计算能力快速提升的同时，功耗也在不断增加；而处理器的散热能力有限，为了保证处理器工作的可靠性，处理器会检测芯片内部的温升和功耗，限定处理器以峰值工作状态处理业务的时间，此时处理器会出现短时间的峰值过流情况。

3、现有的处理器供电电路为图1所示的两级供电架构，通过前级的电源供应器(power supply unit,psu)负责将外部的输入电压转换成供电母线电压，再由电压调节模块(voltage regulator module,vrm)将该供电母线电压调节为处理器所需电压。基于图1所示的供电电路，在处理器出现峰值电流需求时，psu对应产生的峰值电流容易触发过流保护而导致供电电路断电，因此，现有技术中主要通过提高母线电容的容量或增设新的母线电容以提供足够满足峰值电流需求的能量。

4、然而，母线电容所能够提供的能量，与放电起始电压和放电终止电压的平方差成正比；由于母线同时需要为其他元件供电，其放电的终止电压需要保持在高于某一阈值的水平以避免服务器的高速串行计算机扩展总线标准(peripheral componentinterconnect express,pcie)设备无法正常工作。因此，增加母线电容的数量或提高其容量，所能额外提供的能量有限。而过多的母线电容会挤压电路设计空间。

技术实现思路

1、本技术提供一种能量调度装置、能量调度方法、供电电路及电子设备，用于在不挤压电路设计空间的同时，解决用电元件的峰值电流需求。

2、第一方面，本技术提供一种能量调度装置，该装置包括lc谐振单元、dc/dc电路、储能单元和控制单元；该控制单元与母线连接，该lc谐振单元通过该控制单元与该母线连接，该储能单元通过该dc/dc电路和该控制单元与该母线连接，该母线与供电传输电源向用电元件供电，该储能单元的能量容量大于该lc谐振单元的能量容量。

3、该控制单元用于获取该用电元件的峰值电流需求，并根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

4、本技术中，通过lc谐振单元满足用电元件峰值电流需求中的微秒级响应速度要求，以及通过dc/dc电路和储能单元满足该峰值电流需求中的能量需求，可以在解决用电元件的峰值电流需求的同时，不挤压电路设计空间，实现平滑峰值负载对供电电路的冲击。

5、在一种可能的实现中，该控制单元与该用电元件连接，该控制单元还用于：获取该用电元件发送的峰值电流需求。

6、本技术中，通过用电元件自主发送峰值电流需求的方式，控制单元配合用电元件控制lc谐振单元和/或储能单元进行供电，能够减少由于能量调度装置的响应延迟，从而减少供电传输电源由于瞬时负荷全部峰值电流造成的损耗。

7、在一种可能的实现中，该控制单元还用于：获取该母线的电流，并根据该电流的变化率确定该用电元件的峰值电流需求。

8、本技术中，通过控制单元检测母线电流的变化率获取峰值电流需求的方式，能够获取到无数据处理能力及通信能力的用电元件的峰值电流需求，应用范围更广。

9、在一种可能的实现中，该控制单元具体用于：在该变化率大于等于第一变化率时，控制该lc谐振单元通过该母线向该用电元件供电，该第一变化率为正值；在该变化率小于等于第二变化率时，判断该lc谐振单元的能量是否为零，该第二变化率为负值；在该能量不为零时，控制该lc谐振单元和该储能单元通过该母线共同向该用电元件供电；在该能量为零时，断开该lc谐振单元与该母线的连接，并控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

10、本技术中，通过预设与用电元件的峰值电流对应的变化率阈值，可以在不同的业务峰值时段精准供给不同大小的电流；同时在lc谐振单元对应的业务峰值时段过去，但lc谐振单元仍有能量时，控制该lc谐振单元和该储能单元共同供电，以使得该储能单元在启动的响应时间内保持供电，减少供电传输电源由于瞬时电流过大造成的损耗。

11、在一种可能的实现中，该控制单元具体用于：根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元通过该母线向该用电元件供电；在该lc谐振单元的能量输出完成时，断开该lc谐振单元与该母线的连接。

12、本技术中，在lc谐振单元的能量输出完成时，断开该lc谐振单元与该母线的连接，可以防止供电传输电源的能量分流输入至lc谐振单元，加大该供电传输电源的负荷，从而防止瞬时电流过大对该供电传输电源造成损耗。

13、在一种可能的实现中，该控制单元还用于：在该lc谐振单元的能量输出完成时，根据该峰值电流需求控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

14、本技术中，在该lc谐振单元的能量输出完成时，可以进一步根据峰值电流需求灵活地控制该储能单元是否向该用电元件供电。

15、在一种可能的实现中，该控制单元具体用于：在该母线的电流的变化率小于等于第二变化率时，控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

16、在一种可能的实现中，该控制单元通过该母线与vrm电源连接；该控制单元具体用于：控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该vrm电源向该用电元件供电。

17、本技术中，通过将能量调度装置设置于该vrm电源之前，可以在解决用电元件的峰值电流需求的同时，实现平滑峰值负载对供电传输电源的冲击，减少供电传输电源中相对更大的电流波动，保护供电传输电源，提高系统可靠性。

18、在一种可能的实现中，该控制单元还用于：获取该lc谐振单元和该储能单元的储能状态；当该lc谐振单元的能量低于第一阈值，且该用电元件处于非业务峰值时段时，控制该母线向该lc谐振单元输送能量；当该储能单元的能量低于第二阈值，且该用电元件处于非业务峰值时段时，控制该母线向该储能单元输送能量。

19、本技术中，通过在非业务峰值时段将供电传输电源的能量存储与lc谐振单元和储能单元中，可以很好地利用谷电为用电峰值供电，节约能源。

20、在一种可能的实现中，该峰值电流需求包括第一峰值电流需求和第二峰值电流需求；该第一阈值为根据该第一峰值电流需求对应的峰值电流大小和持续时间设定，该第二阈值为根据该第二峰值电流需求对应的峰值电流大小和持续时间设定。

21、本技术中，可以根据用电元件的峰值电流需求设置相应阈值，使得lc谐振单元和储能单元尽可能地保持能量足以满足该峰值电流需求的状态，尽可能地较少供电传输电源的供电负荷。

22、在一种可能的实现中，该储能单元为超级电容或电池。

23、在一种可能的实现中，该控制单元包括控制器和开关，该控制器连接该开关，该lc谐振单元和该储能单元均通过该开关连接该母线；该控制器用于根据该峰值电流需求，通过该开关控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

24、在一种可能的实现中，该用电元件为处理器。

25、第二方面，本技术提供一种供电电路，该供电电路包括如第一方面中任一该的能量调度装置、psu、vrm和用电元件；该psu通过母线与该vrm连接，该vrm通过该母线与该用电元件连接；该能量调度装置通过该母线与该vrm连接；该psu接收市电后，该psu和该能量调度装置形成第一充电回路，该能量调度装置、该vrm和该用电元件形成第一供电回路；或，该psu、该vrm和该能量调度装置形成充电回路，该能量调度装置和该用电元件形成供电回路。

26、第三方面，本技术提供一种电子设备，该电子设备包括如第二方面该的供电电路。

27、第四方面，本技术提供一种能量调度方法，该能量调度装置包括lc谐振单元、dc/dc电路、储能单元和控制单元；该控制单元与母线连接，该lc谐振单元通过该控制单元与该母线连接，该储能单元通过该dc/dc电路和该控制单元与该母线连接，该母线与供电传输电源向用电元件供电，该储能单元的能量容量大于该lc谐振单元的能量容量；该控制单元获取该用电元件的峰值电流需求；该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

28、在一种可能的实现中，该控制单元与该用电元件连接；该控制单元获取该用电元件的峰值电流需求包括：该控制单元获取该用电元件发送的该峰值电流需求。

29、在一种可能的实现中，该控制单元获取该用电元件的峰值电流需求包括：该控制单元获取该母线的电流，并根据该电流的变化率确定该用电元件的峰值电流需求。

30、在一种可能的实现中，该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：当该变化率大于等于第一变化率时，该控制单元控制该lc谐振单元通过该母线向该用电元件供电，该第一变化率为正值；当该变化率小于等于第二变化率时，该控制单元判断该lc谐振单元的能量是否为零，该第二变化率为负值；若该能量不为零，则该控制单元控制该lc谐振单元和该储能单元通过该母线共同向该用电元件供电；若该能量为零，则该控制单元断开该lc谐振单元与该母线的连接，并控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

31、在一种可能的实现中，该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元通过该母线向该用电元件供电；在该lc谐振单元的能量输出完成时，该控制单元断开该lc谐振单元与该母线的连接。

32、在一种可能的实现中，该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：在该lc谐振单元的能量输出完成时，该控制单元根据该峰值电流需求控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

33、在一种可能的实现中，该控制单元根据该峰值电流需求控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：在该母线的电流的变化率小于等于第二变化率时，该控制单元控制该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

34、在一种可能的实现中，该控制单元通过该母线与vrm电源连接；该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该vrm电源向该用电元件供电。

35、在一种可能的实现中，该方法还包括：该控制单元获取该lc谐振单元和该储能单元的储能状态；当该lc谐振单元的能量低于第一阈值，且该用电元件处于非业务峰值时段时，该控制单元控制该母线向该lc谐振单元输送能量；当该储能单元的能量低于第二阈值，且该用电元件处于该非业务峰值时段时，该控制单元控制该母线向该储能单元输送能量。

36、在一种可能的实现中，该峰值电流需求包括第一峰值电流需求和第二峰值电流需求；该第一阈值为根据该第一峰值电流需求对应的峰值电流大小和持续时间设定，该第二阈值为根据该第二峰值电流需求对应的峰值电流大小和持续时间设定。

37、在一种可能的实现中，该储能单元为超级电容或电池。

38、在一种可能的实现中，该控制单元包括控制器和开关，该控制器连接该开关，该lc谐振单元和该储能单元均通过该开关连接该母线；该控制单元根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电，包括：通过该开关，该控制器根据该峰值电流需求控制该lc谐振单元和/或该储能单元通过该母线向该用电元件供电。

39、在一种可能的实现中，该用电元件为处理器。

40、应理解的是，上述多个方面的实现和有益效果可相互参考。