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1、(10)申请公布号 CN 103425098 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103425098 A *CN103425098A* (21)申请号 201310267957.8 (22)申请日 2013.05.02 13/460,954 2012.05.01 US G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 马克西姆综合产品公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 JW坦普利通 SK海灵顿 GS科德拉 PW莱瑟姆二世 SG肯利 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 陈松涛 王英 (54) 发明名称 用于功率变换器的菊花链结构 。
2、(57) 摘要 本发明提供一种用于功率变换器的菊花链结 构。 具体而言， 一种系统， 包括多个电源和控制器。 所述多个电源向负载输出电能。串行总线将所述 多个电源连接成菊花链。该控制器由该串行总线 连接到所述电源中的第一个电源和最后一个电 源。 该控制器经由管理总线接口连接到管理总线。 该控制器经由串行总线监测所述多个电源。该控 制器经由该控制器的该管理总线接口将所述多个 电源的状态信息传送到该管理总线。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 8 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书8页 附图7页。
3、 (10)申请公布号 CN 103425098 A CN 103425098 A *CN103425098A* 1/3 页 2 1. 一种系统， 包括 ： 多个电源， 所述多个电源向负载供电 ； 串行总线， 该串行总线将所述多个电源连接成菊花链 ； 以及 控制器， 该控制器由所述串行总线连接到所述多个电源中的第一个电源和最后一个电 源， 并经由管理总线接口连接到管理总线， 所述控制器经由所述串行总线监测所述多个电 源， 并经由所述控制器的所述管理总线接口将所述多个电源的状态信息传送到所述管理总 线。 2. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述多个电源中的每个电源都经由所述控制器的 所述管理。
4、总线接口与所述管理总线通信。 3. 根据权利要求 1 所述的系统， 进一步包括所述负载， 其中所述控制器与所述负载集 成在一起。 4. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述控制器被集成在所述多个电源中的一个电源 中。 5. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中 ： 所述多个电源中的每一个电源都包括两个串行总线端口 ； 所述控制器包括两个串行总线端口 ； 由所述串行总线将所述控制器的所述两个串行总线端口中的第一个串行总线端口连 接到所述多个电源中的所述第一个电源的所述两个串行总线端口中的第一个串行总线端 口 ； 由所述串行总线将除了所述多个电源中的所述最后一个电源的所述多个电源中的每 一个电。
5、源的所述两个串行总线端口中的第二个串行总线端口连接到所述菊花链中的所述 多个电源中的相邻的电源的所述两个串行总线端口中的第一个串行总线端口 ； 并且 由所述串行总线将所述控制器的所述两个串行总线端口中的第二个串行总线端口连 接到所述多个电源中的所述最后一个电源的所述两个串行总线端口中的第二个串行总线 端口。 6. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述控制器包括排序确定模块， 该排序确定模块 独立于所述菊花链中的所述多个电源的物理连接顺序而经由所述串行总线对所述多个电 源的开和关进行转换。 7. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述控制器包括初始化模块， 该初始化模块经由 所述串行总线将。
6、初始化信号传送至所述多个电源， 并经由所述串行总线接收来自所述多个 电源中的所述最后一个电源的状态信号， 所述状态信号指示所述菊花链中的所述多个电源 的数量。 8. 根据权利要求 7 所述的系统， 其中 ： 所述控制器包括时钟模块， 该时钟模块基于所述菊花链中的所述多个电源的数量确定 所述多个电源的时钟信号的配置， 并经由所述串行总线将所述配置传送给所述多个电源 ； 并且 所述多个电源中的每一个电源都包括配置模块， 该配置模块基于经由所述串行总线而 接收自所述时钟模块的配置对所述多个电源中的相应的一个电源的开关的时钟信号进行 配置。 权 利 要 求 书 CN 103425098 A 2 2/3。
7、 页 3 9. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述控制器包括 ： 初始化模块， 该初始化模块基于经由所述串行总线将第一信号传送至所述多个电源中 的第一个电源和作为响应而经由所述串行总线接收来自所述多个电源中的所述最后一个 电源的第二信号之间的时间差， 来确定超时周期 ； 以及 故障检测模块， 该故障检测模块经由所述串行总线向所述多个电源中的所述第一个电 源传送 ping 信号， 并且如果在传送了所述 ping 信号以后的所述超时周期内没有经由所述 串行总线接收到来自所述多个电源中的所述最后一个电源的对所述 ping 信号的响应， 则 确定所述多个电源中的一个电源有故障。 10. 根据权利。
8、要求 9 所述的系统， 进一步包括 ： 与所述多个电源中的所述一个电源并联连接的备用电源模块， 其中， 如果所述多个电源中的所述一个电源有故障， 则所述故障检测模块通过经由所 述串行总线将控制信号传送至所述多个电源中的所述一个电源和所述备用电源， 来停用所 述多个电源中的所述一个电源并激活所述备用电源。 11. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中所述控制器包括监测模块， 该监测模块 ： 经由所述串行总线监测所述多个电源中的一个电源的输入电压 ； 经由所述串行总线测量所述多个电源中的所述一个电源的占空比 ； 以及 基于所述输入电压和所述占空比来计算所述多个电源中的所述一个电源的输出电压。 12。
9、. 根据权利要求 1 所述的系统， 其中 ： 所述控制器包括初始化模块， 该初始化模块经由所述串行总线将初始化信号传送至所 述多个电源 ； 并且 所述多个电源中的每一个电源都包括配置模块， 该配置模块在所述多个电源中的相应 的一个电源接收到所述初始化信号时为所述多个电源中的所述相应的一个电源分配地址。 13. 一种方法， 包括 ： 从由串行总线连接成菊花链的多个电源向负载供电 ； 使用由所述串行总线连接到所述多个电源中的第一个电源和最后一个电源的控制器 来监测所述多个电源 ； 以及 经由所述控制器的管理总线接口将所述多个电源的状态信息从所述控制器传送到管 理总线。 14. 根据权利要求 13 。
10、所述的方法， 进一步包括独立于所述菊花链中的所述多个电源的 物理连接顺序而经由所述串行总线对所述多个电源进行排序。 15. 根据权利要求 13 所述的方法， 进一步包括经由所述串行总线将初始化信号从所述 控制器传送至所述多个电源， 并经由所述串行总线从所述多个电源中的所述最后一个电源 接收状态信号， 所述状态信号指示所述菊花链中的所述多个电源的数量。 16. 根据权利要求 15 所述的方法， 进一步包括 ： 基于所述菊花链中的所述多个电源的数量确定所述多个电源的时钟信号的配置 ； 经由所述串行总线将所述配置从所述控制器传送至所述多个电源 ； 以及 基于经由所述串行总线而接收自所述控制器的所述配。
11、置对所述多个电源的所述时钟 信号进行配置。 17. 根据权利要求 13 所述的方法， 进一步包括 ： 权 利 要 求 书 CN 103425098 A 3 3/3 页 4 基于经由所述串行总线将第一信号从所述控制器传送至所述多个电源中的第一个电 源和作为响应而经由所述串行总线接收来自所述多个电源中的所述最后一个电源的第二 信号之间的时间差， 来确定超时周期 ； 经由所述串行总线从所述控制器向所述多个电源中的所述第一个电源传送 ping 信 号 ； 以及 如果在传送了所述 ping 信号以后的所述超时周期内没有经由所述串行总线接收到来 自所述多个电源中的所述最后一个电源的对所述 ping 信号的。
12、响应， 则确定所述多个电源 中的一个电源有故障。 18. 根据权利要求 17 所述的方法， 进一步包括， 如果所述多个电源中的所述一个电源 有故障 ： 停用所述多个电源中的所述一个电源 ； 以及 通过经由所述串行总线传送控制信号来启用与所述多个电源中的所述一个电源并联 连接的备用电源。 19. 根据权利要求 13 所述的方法， 进一步包括 ： 经由所述串行总线监测所述多个电源中的一个电源的输入电压 ； 经由所述串行总线测量所述多个电源中的所述一个电源的占空比 ； 以及 基于所述输入电压和所述占空比来计算所述多个电源中的所述一个电源的输出电压。 20. 根据权利要求 13 所述的方法， 其中 ：。
13、 经由所述串行总线将初始化信号从所述控制器传送至所述多个电源 ； 并且 当所述多个电源中的一个电源接收到所述初始化信号时为多个电源中的所述一个电 源分配地址。 权 利 要 求 书 CN 103425098 A 4 1/8 页 5 用于功率变换器的菊花链结构 技术领域 0001 本公开内容一般地涉及电源， 并更具体地涉及使用串行总线监测并控制电源。 背景技术 0002 此处提供的背景技术描述用于一般性地呈现本公开内容的背景。 当前所称的发明 人所做的工作(就该背景技术部分所描述的程度而言)以及在提交的时间点上可能还不具 备作为现有技术的资格的说明书的各方面， 既未被明确地也未被隐含地承认是相对于。
14、本公 开内容的现有技术。 0003 诸如处理器之类的集成电路 (IC) 典型地需要来自多个电源的电能。因为在给定 的设计中有多个处理器 ( 和其他 IC)， 所以在单个印刷电路板 (PCB) 上可以具有多个电源 ( 导轨 )。例如， 在单个 PCB 上电源 ( 导轨 ) 的数量可以有 60 个之多。来自电源的电能通 常需要监测及控制。监测及控制电源典型地包括监测诸如电源的输入 / 输出电压及输入 / 输出电流之类的参数和诸如排序之类的执行功能。对电源排序包括确定怎样接通电源、 中 断电源、 监测、 和重启该电源。排序同时包括故障管理。 0004 一般地， 该监测和控制使用集中化电源控制器、 监。
15、测器、 或排序 IC 来执行。该集 中化控制器可包括现场可编程门阵列 (FPGA)、 可编程逻辑器件 (PLD)、 特定用途集成电路 (ASIC)或微控制器(MCU)中的全部或部分。 该集中化控制器可通过内置集成电路(I2C)或 有时使用电源管理总线 (PMBus) 协议的系统管理总线 (SMBus) 来监测和控制该电源。 0005 与这些系统相关的配线和成本开销导致他们不适用于低成本、 小功率电源。例如 当 FPGA、 PLD 或排序 / 管理 IC 用于在电源子系统中管理各个导轨时， 该系统不可缩放且不 易改变设计。在特定设计中， 一般根据电源导轨的数量来选择每个排序 / 管理 IC。这种。
16、系 统同样需要感测节点横跨印刷电路板 (PCB) 传送信号， 这样易接收噪声并因此发生故障。 发明内容 0006 一种系统， 包括多个电源和控制器。所述多个电源向一个或多个负载负载输出电 能。例如， 该系统可包括向单个负载 (IC) 供电的多个电源或向多个负载 (IC) 供电的单个 电源。串行总线将多个电源连接成菊花链。通过该串行总线将定序器模块连接到所述电源 中的第一个和最后一个。经由管理总线接口将该控制器连接到管理总线。例如， 该管理总 线可包括任何合适的总线， 诸如系统管理总线 (SMBus)、 串行外围设备接口 (SPI) 总线、 或 内置 IC(I2C) 总线。据此， 该管理总线接口。
17、可包括适合所使用的管理总线类型的接口。该 控制器经由该串行总线监测所述多个电源。 该控制器经由该控制器的管理总线接口将所述 多个电源的状态信息传送到该管理总线。 0007 一种方法， 包括从由串行总线连接成菊花链的多个电源模块向负载供电。该方法 进一步包括使用由该串行总线连接到所述电源中的第一个和最后一个的控制器监测所述 多个电源。 该方法进一步包括经由该控制器的管理总线接口将多个电源的状态信息从该控 制器传送到管理总线。 说 明 书 CN 103425098 A 5 2/8 页 6 0008 进一步地， 从下文详细的描述中， 本公开内容的应用范围将变得显而易见。 应该理 解， 详细的描述和具。
18、体的例子仅是出于例示的目的， 并不意在限制本公开内容的范围。 附图说明 0009 从详细的描述和附图中将会更加全面地理解本公开内容， 其中 ： 0010 图 1 是系统的功能框图， 该系统用于监测和控制经由串行总线连接成菊花链的多 个电源 ； 0011 图 2 是图 1 的系统的实例， 其包括不同类型的电源 ； 0012 图 3 是系统的功能框图， 该系统用于监测和控制电源， 其中在该系统的负载中集 成了该系统的定序器模块 ； 0013 图 4 是系统的功能框图， 该系统用于监测和控制电源， 其中在该系统的一个电源 模块中集成了该系统的定序器模块 ； 0014 图 5 是系统的功能框图， 该系。
19、统用于监测和控制电源， 其中该系统的定序器模块 包括多个串行端口 ； 0015 图 6 是图 1 中的系统的定序器模块的功能框图 ； 0016 图 7 是图 1 中的系统的电源模块的功能框图 ； 0017 图 8 是图 6 中的定序器模块的串行总线接口模块的功能框图 ； 0018 图 9 是图 7 中的电源模块的串行总线接口模块的功能框图 ； 以及 0019 图 10 是方法的流程图， 该方法用于监测和控制经串行总线连接成菊花链的电源。 具体实施方式 0020 本公开内容涉及用于监测和控制电源的系统和方法， 其允许通过在多个低成本电 源之间使用菊花链串行总线连接共享单个串行总线， 以将各个电源。
20、链接到集中化控制器。 每个电源称为卫星 (satellite)， 且该集中化控制器称为母舰 (mothership)。该串行总线 的使用使得该系统鲁棒、 免受噪声影响， 并且可缩放。母舰可由数字集成电路 (IC) 来实现， 并且可结合到特定用途集成电路 (ASIC)、 现场可编程门阵列 (FPGA) 等等中。 0021 现在参照图 1 和图 2， 示出了根据本公开内容的用于监测和控制电源的系统 100 的实例。该系统 100 包括多个负载 ICs 和多个电源。该多个负载 IC 可包括处理器 102-1、 102-2 等等 ( 统称为处理器 102)， 专用 IC(ASIC)110、 现场可编程。
21、门阵列 (FPGA)、 和其他负 载 IC114， 其从多个电源 104-1、 104-2、 、 和 104-6( 统称为电源 104) 接收电能。虽然 在该实例中仅示出了 6 个电源， 该系统 100 可包括任何数量的电源。相似地， 处理器 102、 ASIC110、 FPGA112、 和其他负载 IC114 仅是负载 IC 的实例。该负载 IC 可包括更少量的 IC 或可包括诸如存储器 IC 之类的附加 IC。此外， 多个负载 IC 可从单个电源接收电能或单个 负载 IC 可从多个电源接收电能。 0022 该电源104经由串行总线呈菊花链连接到控制器106。 该控制器106连接到SMBus。
22、 上， 并经由 SMBus 接口将该电源模块 104 与 SMBus 相接合。据此， 电源 104 都不需要包括与 该 SMBus 分别通信的接口。仅是举例， 该 SMBus 可使用 PMBus 命令集或 PMBus 协议。贯穿 本公开内容， 该 SMBus 和该 SMBus 接口仅用作管理总线和相应接口的实例。作为替代， 可使 用任何其他类型的管理总线和相应的接口。 该管理总线的实例包括系统管理总线(SMBus)、 说 明 书 CN 103425098 A 6 3/8 页 7 串行外设接口 (SPI) 总线、 或内置 IC(I2C) 总线。该控制器 106 如下所解释的那样监测和 控制电源 。
23、104。 0023 电源 104 可包括不同种类的电源。例如， 在图 2 中， 该电源 104-1 至 104-3 可包括 数字自动补偿直流至直流变换器， 其通过启动时测量外部部件(例如电感、 电容)来自动补 偿。例如， 电源 104-1 至 104-3 可分别提供 3A、 6A、 及 9A 的电流。例如， 电源 104-5 可包括 能够提供从 3A 至 12A 的电流的模拟电源。例如， 电源 104-6 可包括三个能够提供 100mA、 250mA、 及 500mA 的电流的低压差 (LDO) 稳压器。一个或多个电源 104 可包括开关 ( 例如晶 体管 )、 时钟发生器、 及用于产生 PW。
24、M 脉冲以驱动开关的脉宽调制 (PWM) 模块。 0024 当开启系统 100 的电源， 控制器 106 在向负载 IC102 发出上电复位 (POR) 之前可 执行以下功能。例如， 控制器 106 可在菊花链中对电源 104 进行计数。例如， 控制器 106 可 经由该串行总线向菊花链中的第一个电源， 电源 104-1 传送信号。电源 104-1 可执行自检 和经由该串行总线向控制器 106 传送一状态信号。该状态信号指示电源 104-1 的状态 ( 例 如， 电源 104-1 是否通过了自检以及能否正常工作 )。 0025 在一些实施方式中， 电源 104-1 可不向控制器 106 传送状。
25、态信号。作为替代， 电 源 104-1 可在一个信号中包含该状态， 该信号由电源 104-1 经由该串行总线传送给电源 104-2。 0026 在一些实施方式中， 电源 104 可自寻址。例如， 电源 104-1 可在接收到来自控制器 106 的信号之后， 为自己分配一个地址 01。据此， 由电源 104-1 向控制器 106( 和 / 或电源 104-2) 传送的状态信号可包括地址和 / 或电源 104-1 的状态。或者， 由控制器 106 传送的 该信号可向电源104-1分配一地址01。 可以或可以不基于电源104-1是否通过了自检和能 否正常工作来限定该分配。 0027 电源 104-1。
26、 可经由该串行总线将接收自控制器 106 的信号传递 ( 或产生并传送一 信号 ) 给电源 104-2。电源 104-2 可执行自检并经由该串行总线向电源 104-1 传送一状态 信号。电源 104-1 可将从电源 104-2 接收到的状态信号传递给控制器 106。该状态信号可 指示电源 104-2 的状态 ( 例如， 电源 104-2 是否通过了自检和能否正常工作 )。 0028 在一些实施方式中， 电源 104-2 可不向电源 104-1 传送一状态信号。作为替代， 电 源 104-2 可在信号中包括该状态， 该信号由电源 104-2 经由该串行总线传送给电源 104-3。 0029 电源。
27、 104-2 在接收到由电源 104-1 传送的信号后为自己分配一地址 02。据此， 由 电源 104-2 向电源 104-1( 和 / 或电源 104-3) 传送的状态信号可包括电源 104-2 的地址和 状态。或者， 由电源 104-1 传送的该信号可为电源 104-2 分配一地址 02。可以或可以不基 于电源 104-2 是否通过了自检和能否正常工作来限定该分配。 0030 在菊花链中的剩余电源执行该过程。控制器 106 可在接收到来自于菊花链中最后 一个电源的指示所有的电源104通过了自检并能正常工作的状态信号后为系统100产生一 上电复位 (POR)。 0031 控制器106确定在菊。
28、花链中从向电源104-1传送该信号的时间点到接收到来自最 后一个电源的状态信号的时间点之间的合计时间量。为了计数的便利， 该时间可被称为最 大回路时间。基于最大回路时间和从菊花链中的最后一个电源接收到的状态信号， 控制器 106 可执行多种操作。一些操作实例在下面描述。 0032 控制器 106 可确定在菊花链中的电源 104 的数量。控制器 106 可在一开关时钟周 说 明 书 CN 103425098 A 7 4/8 页 8 期中展宽每个电源 104 的开关时钟 ( 例如， 360 /N， 其中 N 电源 104 的数量。) 0033 控制器 106 可基于最大回路时间确定超时周期 (ti。
29、me-out period)， 并使用超时 周期在菊花链中检测开路 ( 例如， 由于不良连接引起的 )。例如， 控制器 106 可设定超时周 期大于或等于最大回路时间。控制器 106 可周期性地贯穿该菊花链传送 ping 信号。如果 在该超时周期终止之前 ( 即， 在最大回路时间之内 )， 没有收到来自在菊花链中最后一个电 源的该 ping 信号， 则控制器 106 可在菊花链中检测出一故障。 0034 在一些实施方式中， 控制器106可确定哪个电源104出现故障， 并在备用电源可用 的情况下激活备用电源。例如， 备用电源可与电源 104 中的一个或多个并联连接。例如， 如 图 1 所示， 备。
30、用电源 104-S1 可与电源 104-2 并联连接。对于主电源来说， 与主电源并联连 接的备用电源是多余的。例如， 备用电源 104-S1 与电源 104-2 是相似的。在一些实施方式 中， 备用电源 104-S1 一直是运行状态， 并提供一个或多个电压。在发生故障时该备用电源 可从服务中移除。在图 1 中示出的仅有一个电源具有备用电源， 附加的电源可具有相应的 备用电源。当上电时， 该备用电源可被检测， 如果相应的主电源通过了自检则其被停用。当 该主电源出现故障时， 该备用电源可被激活。 0035 控制器 106 可执行多个电源管理功能， 包括以一顺序对电源 104 的开或关进行排 序， 。
31、所述顺序与以菊花链形式连接电源104的物理顺序无关。 控制器106还可利用电源104 的地址或部分地址， 来指示高优先级 ( 例如， 故障 )， 以在不需要高速串行总线的情况下使 得遍历 (through) 菊花链的等待时间可以被最小化。在这个实例中， 如果在消息的地址字 段设置一个或多个高优先级比特， 菊花链中后面的电源会忽略接收自电源的该消息， 并将 该消息传递给下一个电源。例如， 为了指示高优先级消息， 可将信息包的第一 N 比特设置为 指示该消息是一条高优先级广播消息。接收到该消息的电源解码该第一 N 比特。如果该消 息是一高优先级消息， 则将该消息传递给下一个电源。 0036 控制器。
32、 106 可远程监测电源 104 的输入电压 (Vin)， 并且可通过该串行总线连接测 量电源 104 的占空比 (D)。控制器 106 还包括内部参考电压 (voltage reference) 或接收 一外部参考电压。该参考电压提供独立于电源 104 产生的电压的电压的测量。控制器 106 可利用关系式 Vout DVin 计算电源 104 的输出电压 (Vout)， 其中 为相应电源的效 率。电源的效率可被表征、 测量、 或基于系统设计和测量假定。基于该信息， 控制器 106 可 以经由 SMBus 向系统监督器提供电源 104 的输出校准电压的独立的测量。 0037 现在参考图3-5，。
33、 示出了系统100的不同实施方式。 例如， 在一些实施方式中， 可不 使用单独的控制器 106。作为替代， 如图 3 所示， 控制器 106 可并入负载 IC102。或者， 如图 4 所示， 电源模块 104 中的一个可实现控制器 106。 0038 在图5中， 控制器106可包括到模块的附加串行总线连接， 所述模块不在包括电源 104 的菊花链中。附加串行总线中的一个或多个可与相应的菊花链相关联， 并可用于与位 于相应菊花链中的多个模块通信。控制器 106 仍然可仅包括一个与 SMBus 通信的接口。例 如， 控制器 106 可经由第一串行总线连接与电源 104 通信 ； 经由第二串行总线连。
34、接与模块 150 通信 ； 以及经由第三串行总线连接与向负载 162 供电的模块 106-1 和 106-2 通信。 0039 每个串行总线连接利用控制器 106 的两个串行总线端口。例如， 第一串行总线连 接利用串行总线端口 P1 和 P2 ； 第二串行总线连接利用串行总线端口 P3 和 P4 ； 等等。在串 行总线连接中的每个模块包括两个串行总线端口。例如， 每个电源 104 包括串行总线端口 说 明 书 CN 103425098 A 8 5/8 页 9 P1 和 P2。在下文， 参考图 8 和 9， 详细描述串行总线端口。 0040 现在参考图 6， 详细示出了控制器 106。控制器 1。
35、06 包括串行总线接口模块 200、 SMBus 接口模块 202、 初始化模块 204、 时钟模块 206、 故障检测模块 208、 监测模块 210、 和排 序确定模块 212。下面将明确定义本文使用的术语 “模块” 。串行总线接口模块 200 经由串 行总线与电源 104 通信。串行总线接口模块 200 可包括多个串行总线端口。每个串行总线 端口可与通过不同的菊花链中的串行总线连接的不同组的模块通信。 0041 SMBus 接口模块 202 与 SMBus 通信。SMBus 接口模块 202 将电源 104 的状态 ( 及经 由串行总线端口连接的模块的状态 ) 经由 SMBus 传送给系。
36、统监督器。SMBus 接口模块 202 解释 PMBus 命令， 并经由串行总线端口与不同的模块通信。据此， 该不同的模块不需要单独 包括 SMBus 接口。 0042 初始化模块 204 遍历每一个串行端口传送初始化信号。该初始化信号被连接到每 个串行端口的第一模块接收。该初始化信号触发该第一模块的自检。该第一模块可向初始 化模块 204 返回该自检的状态及该第一模块的地址。或者， 该第一模块可连同该第一模块 的状态和 / 或地址向菊花链中的第二模块传送初始化信号， 等等， 直到最后一个模块向初 始化模块 204 返回状态信号。在一些实施方式中， 执行自检和传送状态是可选择的。 0043 初。
37、始化模块 204 基于在状态信号中接收的信息确定菊花链中模块的数量。初始化 模块 204 基于初始化信号传送到菊花链中第一模块与接收到来自菊花链中最后一个模块 的状态信号之间的时间， 为该菊花链确定超时周期。初始化模块 204 经由 SMBus 接口模块 202 向系统监督器报告菊花链中该模块的状态。 0044 时钟模块 206 可基于菊花链中电源的数量， 横跨开关时钟周期扩展菊花链中每个 电源的开关时钟相位对准。时钟模块 206 经由串行总线端口向菊花链中的电源传送时钟数 据。 0045 故障检测模块 208 遍历菊花链周期性地传送 ping 消息。在菊花链中的每个模块 将相应模块的地址和/。
38、或状态信息附加到该ping消息中， 并向菊花链中的下一个模块传送 该附加过的 (appended)ping 消息。如果该 ping 消息在超时周期中没有被菊花链中的最后 一个模块返回， 则故障检测模块 208 就会检测到菊花链中的故障。故障检测模块 208 经由 SMBus 接口模块 202 向系统监督器报告该故障， 包括菊花链中故障模块的标识。此外， 该故 障检测模块 208 可通过该串行总线传送控制信号以停用该故障电源， 并且如果与该故障电 源并联连接有备用电源的话， 激活该备用电源。 0046 监测模块 210 监测输入电压 (Vin) 并通过串行总线连接测量菊花链中电源的占空 比 (D。
39、)。监测模块 210 可包括内部参考电压或接收外部参考电压， 其提供了独立于电源产 生的电压的电压的测量。监测模块 210 利用关系式 Vout DVin 计算电源的输出电压 (Vout)， 其中 是相应电源的效率。电源的效率可被表征、 测量、 或基于系统设计和测量假 设。基于该信息， 监测模块 210 经由 SMBus 接口模块 202 向系统监督器提供电源的校正电 压的独立的测量。 0047 排序确定模块 212 以一顺序对电源的开或关进行排序， 所述顺序与以菊花链形式 连接电源的物理顺序无关。排序确定模块 212 也可使用电源的地址或部分地址指示高优先 级 ( 例如， 故障 )， 以在不。
40、需要高速串行总线的情况下， 使得遍历该菊花链的等待时间可以 被最小化。 说 明 书 CN 103425098 A 9 6/8 页 10 0048 现在参考图7， 详细示出了电源104。 电源104包括电源电路250、 串行总线接口模 块 252、 自检模块 254、 状态模块 256、 和配置模块 258。电源电路 250 可提供一种或多种电 压 / 电流。串行总线接口模块 252 经由串行总线与邻近的模块通信。据此， 串行总线接口 模块 252 包括两个串行总线端口。该邻近的模块可包括任意两个电源或一个电源和控制器 106。 0049 当接收到来自控制器 106 的初始化信号后， 自检模块 。
41、254 执行电源电路 250 的自 检。 当接收到来自控制器106的初始化信号后， 配置模块258为电源104分配一地址。 自检 模块 254 向串行总线接口模块 252 返回该自检的结果。串行总线接口模块 252 将电源 104 的状态和地址附加到该初始化信号， 并向邻近的模块传送该附加过的信号。 0050 状态模块 256 向接收自控制器 106 的该 ping 消息附加电源电路 250 的状态。状 态模块 256 也向控制器 106 提供其他数据， 诸如输入 / 输出电压和电流、 和电源电路 250 的 开关的时钟信号的占空比。ping 消息独立于任何其他通信。在正常稳定状态的运行中， 。
42、在 串行总线上不会有流量。这就是使用 ping 消息以使该串行总线通常是待用的， 且仅当周期 性地使用 ping 消息或从 SMBus 接收命令时才被占用的原因。该 ping 消息在需要报告任何 将来可能发生的故障之前测试该待用总线。 由于即使由该串行总线形成的环路失效了该系 统依然能工作， 就没有必要在该串行总线上具有正在行进的流量以检查故障和 / 或正常的 运行。据此， 使用 ping 消息并保持该串行总线通常待用节省了电能。 0051 配置模块 258 根据接收自控制器 106 的信号配置参数， 诸如电源 250 的开关的时 钟信号的占空比。配置模块 258 还可以基于接收自控制器 10。
43、6 的信号激活 / 停用电源 250。 例如， 当电源 250 发生故障时， 配置模块 258 基于接收自控制器 106 的控制信号停用电源 250。当备用的电源 104 并联连接到被确定为发生故障的电源中的一个时， 配置模块 258 基 于接收自控制器 106 的控制信号激活电源 250。 0052 现在参照图 8， 详细示出了控制器 106 的串行总线接口模块 200。串行总线接口模 块 200 包括多个串行总线端口 300-1、 、 和 300-N( 统称为串行总线端口 300)， 其中 N 是大于 1 的整数。每个串行总线端口 300 包括收发器， 其又包括发送器模块和接收器模块。 例。
44、如， 串行总线端口 300-1 包括收发器模块 302-1， 其又包括发送器模块 304-1 和接收器模 块 306-1。串行总线端口 300 可与任何合适的串行总线兼容， 诸如 I2C、 SMBus、 SPI， 等等。 串行总线端口 300 可传送并接收包括信息包的信号。该信息包可包括已调制的、 编码的、 加 密的数据， 等等。 0053 现在参照图 9， 详细示出了电源 104 的串行总线接口模块 252。串行总线接口模块 252 包括两个串行总线端口 350-1 和 350-2( 统称为串行总线端口 350)。每个串行总线端 口 300 包括收发器， 其又包括发送器模块和接收器模块。例如。
45、， 串行总线端口 350-1 包括收 发器模块 352-1， 其又包括发送器模块 354-1 和接收器模块 356-1。串行总线端口 350 可与 任何合适的串行总线兼容， 诸如通用串行总线 I2C、 SMBus、 SPI 等等。串行总线端口 350 可 传送和接收包括信息包的信号。该信息包可包括已调制的、 编码的、 加密的数据， 等等。 0054 现在参照图 10， 示出了根据本公开内容的用于监测和控制电源的方法 400。在 402， 控制器经由串行总线初始化连接成菊花链的多个电源。一个电源接收到该初始化信 号， 为其自身分配地址、 执行自检、 将地址和自检的结果附加到该初始化信号中， 并将。
46、该附 加过的信号传送给下一个电源。菊花链中的剩余电源执行该过程， 且菊花链中的最后一个 说 明 书 CN 103425098 A 10 7/8 页 11 电源传送附加过的信号。 0055 在 404， 控制器确定是否接收到来自菊花链中最后一个电源模式的附加过的信号。 在 406， 如果没有接收到来自菊花链中最后一个电源模式的附加过的信号， 则控制器经由 SMBus 向系统监督器报告故障。例如， 控制器向连接到 SMBus 的远程设备报告该故障。 0056 在 408， 如果接收到来自菊花链中最后一个电源的附加过的信号， 则控制器根据包 含在附加过的信号内的地址确定菊花链中电源的数量。此外， 控。
47、制器横跨一时钟周期扩展 电源的开关时钟， 并确定用于 ping 信号的超时周期。 0057 在 410， 控制器向菊花链中的电源发出 ping 信号。在 412， 控制器基于菊花链中最 后一个电源返回的 ping 是否小于或等于该超时周期， 来确定菊花链中的任意电源是否有 故障。 0058 在 414， 如果菊花链里中的任意电源有故障， 则控制器确定是否有任一备用电源与 该故障电源并联连接。 控制器可根据在初始化时接收自菊花链中最后一个电源模式的附加 过的信号内的地址确定该事项。如果没有备用电源与该故障电源并联连接， 则控制器返回 406。 在416， 如果备用电源与该故障电源并联连接， 则控。
48、制器经由串行总线传送一信号以停 用该故障电源， 并启用该备用电源， 以及控制器返回 410。 0059 在 418， 如果菊花链中的电源没有故障， 则控制器经由串行总线测最电源的占空比 并监测输入电压， 并且基于输入电压和占空比计算电源的输出电压。在 420， 控制器经由 SMBus 向系统监督器报告电源的状态。例如， 控制器向连接到 SMBus 的远程设备报告状态。 0060 前面的描述仅是从本质上进行阐释， 而绝不意在限定本公开内容、 其应用、 或使 用。本公开内容宽泛的教导可以以多种形式实现。因此， 虽然本公开内容包括特殊的实例， 然而本公开内容真正的范围并不如此限定， 因为基于对附图、。
49、 说明书、 和以下的权利要求的 研究， 其他的变形将变得显而易见。 出于清楚性的目的， 在附图中使用相同的附图标记来标 识相似的元件。如本文所用的那样， 用语 A、 B、 和 C 中的至少一个应该被解释为意味着使用 非排斥性的逻辑 OR 的逻辑 (A or B or C)。应当理解， 在不改变本公开内容的原理的情况 下， 在一方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序 ( 或并行 ) 执行。 0061 如本文所用的那样， 术语模块可以指的是部分或包括特定用途集成电路 (ASIC) ； 电子电路 ； 组合逻辑电路 ； 现场可编程门阵列 (FPGA) ； 执行代码的处理器 ( 共享的、 专用 的、 或集群的 ) ； 其他提供上述功能的合适的硬件 ； 或上面这些部分或全部的组合， 例如在 片上系统内。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的存储器 ( 共享的、 专用的、 或集群 的 )。 0062 如上文使用的术语代码， 可包括软件、 固件、 和 / 或微码， 且可以指的是程序、 例 程、 函数、 类、。