一种供电设计方法、系统、装置及供电系统与流程

1.本发明涉及供电领域，特别是涉及一种供电设计方法、系统、装置及供电系统。


背景技术：

2.常见的peak power器件有cpu(central processing unit，中央处理器)及gpu(graphics processing unit，图形处理器)等，在其工作过程中，可能会在短时间内达到峰值电流。对于为peak power器件供电的供电模块而言，cpu或gpu(也即用电端)以峰值电流工作时，意味着供电模块需要为cpu或gpu提供一个较大的供电电流。此时，供电电流可能会达到供电模块的过流保护点，从而导致供电模块停止供电，进而peak power器件掉电；或者，由于供电模块需要在一段时间内持续提供一个较大的供电电流，导致供电模块发热较多，可能会达到供电模块的过温保护点，从而导致供电模块停止供电，进而peak power器件掉电。
3.但是，相对于peak power器件而言，短时间内的工作电流达到峰值电流的现象属于正常现象，不需要掉电，且掉电会影响peak power器件的正常工作。因此，提供一种供电设计方法以使peak power器件在短时间内达到峰值电流时不掉电是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种供电设计方法、系统、装置及供电系统，避免使用此供电模块为用电设备供电时，用电设备掉电，提高了用电设备工作的可靠性。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种供电设计方法，应用于供电系统中的处理器，所述供电系统还包括与用电设备连接的供电模块，用于为所述用电设备供电，所述方法包括：
6.根据用户指令控制所述用电设备在预设时间内以峰值电流工作；
7.判断所述用电设备是否掉电；
8.若是，则获取所述用电设备掉电时所述供电模块的输出电流，并基于所述输出电流及所述峰值电流计算使所述用电设备以所述峰值电流工作所述预设时间且不掉电的电容的容值，以使用户基于所述容值对所述供电系统进行设计；
9.所述电容的一端与所述供电模块的输出端连接，所述电容的另一端接地。
10.优选地，判断所述用电设备是否掉电，包括：
11.判断所述供电模块的工作状态是否满足自身停止输出电源的条件。
12.优选地，判断所述供电模块的工作状态是否满足自身停止输出电源的条件，包括：
13.判断所述供电模块的输出电流是否大于预设电流；
14.和/或，判断所述供电模块的工作温度是否大于预设温度。
15.优选地，所述供电系统还包括散热装置，用于为所述供电模块降温；所述预设电流为所述供电模块的安全电流阈值，所述预设温度为所述供电模块的安全温度阈值，所述散
热装置设置为最大档位；
16.判断所述用电设备是否掉电之后，还包括：
17.若所述用电设备未掉电，则控制所述预设电流减小、所述预设温度减小及所述散热装置的档位降低直至所述用电设备掉电；
18.记录所述用电设备掉电时的所述预设电流、所述预设温度及所述散热装置的档位，并相应的作为临界电流、临界温度及临界档位；
19.建立所述峰值电流、所述预设时间、所述临界电流、所述临界温度及所述临界档位的对应关系，以使用户基于所述对应关系为不同的所述用电设备对应的所述峰值电流及所述预设时间设定不同的所述临界电流、所述临界温度及所述临界档位；
20.所述散热装置的档位与所述散热装置的散热能力呈正相关，且与所述散热装置的功耗呈正相关。
21.优选地，根据用户指令控制所述用电设备在预设时间内以峰值电流工作之前，还包括：
22.建立所述用电设备与所述处理器之间的通信。
23.优选地，基于所述输出电流及所述峰值电流计算使所述用电设备以所述峰值电流工作所述预设时间且不掉电的电容的容值，包括：
24.基于所述输出电流及所述峰值电流使用simplis软件进行仿真，计算使所述用电设备以所述峰值电流工作所述预设时间且不掉电的电容的容值。
25.优选地，获取所述用电设备掉电时所述供电模块的输出电流，包括：
26.在所述用电设备上电之后实时获取所述供电模块的输出电流并记录；
27.在所述用电设备掉电后，获取最后记录的输出电流作为所述用电设备掉电时所述供电模块的输出电流。
28.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种供电设计系统，应用于供电系统中的处理器，所述供电系统还包括与用电设备连接的供电模块，用于为所述用电设备供电，所述方法包括：
29.控制单元，用于根据用户指令控制所述用电设备在预设时间内以峰值电流工作；
30.判断单元，用于判断所述用电设备是否掉电；
31.计算单元，用于在所述用电设备掉电时获取所述用电设备掉电时所述供电模块的输出电流，并基于所述输出电流及所述峰值电流计算使所述用电设备以所述峰值电流工作所述预设时间且不掉电的电容的容值，以使用户基于所述容值对所述供电系统进行设计；
32.所述电容的一端与所述供电模块的输出端连接，所述电容的另一端接地。
33.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种供电设计装置，包括：
34.存储器，用于存储计算机程序；
35.处理器，用于在执行所述计算机程序时，实现上述所述的供电设计方法。
36.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种供电系统，包括供电模块及上述所述的供电设计装置。
37.本技术提供了一种供电设计方法、系统、装置及供电系统，先控制用电设备以峰值电流工作预设时间，然后判断用电设备是否掉电，若否，则判定当前的供电模块可以正常为用电设备供电，也即用电设备在工作过程中不会因为预设时间内工作在峰值电流而掉电；
若否，则判定当前的供电模块不能为在预设时间内持续以峰值电流工作的用电设备供电，也即是，用电设备在工作过程中有掉电的风险。为避免用电设备掉电，可以在供电模块的输出端连接不同容值的电容，以分担供电模块的输出电流，因此，计算出电容的容值，用户根据计算出的容值对供电模块进行设计，避免使用此供电模块为用电设备供电时，用电设备掉电，提高了用电设备工作的可靠性。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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发明的一些实施例，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。
39.图1为本发明提供的一种供电设计方法的流程示意图；
40.图2为本发明提供的第一种实验示意图；
41.图3为本发明提供的第二种实验示意图；
42.图4为本发明提供的第三种实验示意图；
43.图5为本发明提供的一种供电设计系统的结构框图；
44.图6为本发明提供的一种供电设计装置的结构框图。
具体实施方式
45.本发明的核心是提供一种供电设计方法、系统、装置及供电系统，避免使用此供电模块为用电设备供电时，用电设备掉电，提高了用电设备工作的可靠性。
46.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
47.请参照图1，图1为本发明提供的一种供电设计方法的流程示意图，该方法应用于供电系统中的处理器，供电系统还包括与用电设备连接的供电模块，用于为用电设备供电，方法包括：
48.s11：根据用户指令控制用电设备在预设时间内以峰值电流工作；
49.s12：判断用电设备是否掉电；
50.s13：若是，则获取用电设备掉电时供电模块的输出电流，并基于输出电流及峰值电流计算使用电设备以峰值电流工作预设时间且不掉电的电容的容值，以使用户基于容值对供电系统进行设计；
51.电容的一端与供电模块的输出端连接，电容的另一端接地。
52.由于部分用电设备允许自身在短时间内工作的峰值电流，例如，peak power器件在达到最高性能时，所消耗的电流波形在一个周期内，通常会达到一定持续时间的peak电流(也即上述中的峰值电流，并不是瞬时peak电流)。而在供电设计中，通常以tdc电流作为负载电流进行设计，上述peak电流却可达tdc(thermal design current，热功耗电流)的2倍及以上，因此，peak电流对供电端保护和散热的影响也需要被考虑。在某一段时间内由于
一直以peak电流工作，可能会触发供电端的过流保护或者过热保护，从而使peak power器件掉电。且用户不希望器件掉电，那么提供一种设计方法以避免用电设备掉电是需要解决的问题。
53.具体的，请参照图2、图3和图4，图2为本发明提供的第一种实验示意图，图3为本发明提供的第二种实验示意图，图4为本发明提供的第三种实验示意图。其中，上述三个图中的波形从上至下依次为：用电设备的电流、供电模块的电压及供电模块的电流。图2中的峰值电流的持续时间为22微秒，可见，供电模块的电压及电流几乎不受影响，图3中峰值电流的持续时间为100微秒，可见，供电模块的输出电压和输出电流产生了轻微的波动，图4中峰值电流的持续时间为1毫秒，可见，供电模块的输出电压和输出电流产生了较大的波动。可见，峰值电流的持续时间稍微大一些就极有可能引起供电模块的输出电压和输出电流的波动，从而可能触发供电模块的过流保护点或过温保护点，导致供电模块停止输出电源，从而用电设备会掉电，从而影响用电设备的正常工作状态。
54.为解决上述技术问题，本技术的设计思路为：可以在设计供电模块时，将供电模块中的过流保护点对应的电流值及过温保护点对应的温度值适应的调高，从而尽可能的不达到用电设备的过流保护点及过温保护点。但是使用这种方式，虽然可以避免用电设备掉电，但是供电模块的输出电流在持续输出一个大电流(却没有达到过流保护点或过温保护点时)，供电模块不会掉电，此时，长期使用大电流工作会增大对供电模块的损害，从而可能会降低供电模块的寿命。因此，本技术中在设计完供电模块(也即设计好标准的过流保护点和过温保护点之后)，可以通过在供电模块的输出端连接一个电容，以避免触发供电模块的过流保护点和过温保护点，从而避免用电设备掉电。
55.其中，在供电模块的输出端连接较小的电容时可能还会引起用电设备在预设时间内以峰值电流工作时的掉电。而连接较大的电容虽然可以避免用电设备掉电，但是成本、体积及面积较高。因此，本技术此时要解决的问题是如何选取的合适容值的电容与供电模块的输出端连接。
56.基于此，本技术在此提供了一种供电设计方法，以计算需要多大容值的电容，从而保证用电设备工作时的可靠性。在设计之前，先进行测试，具体地，先根据用户端的需求使用电设备在预设时间内以峰值电流进行工作(例如，在1毫秒内持续以50a进行工作)。若此时，用电设备没有掉电，则判定当前的供电模块可以正常为用电设备供电，也即用电设备在工作过程中不会因为预设时间内工作在峰值电流而掉电；若用电设备掉电，则判定当前的供电模块不能为在预设时间内持续以峰值电流工作的用电设备供电，也即是，用电设备在工作过程中有掉电的风险。此时，需要在供电模块的输出端连接一个电容，具体电容的容值为根据供电模块的输出电流和峰值电流计算的。电容可以抑制浪涌电流及为用电设备提供部分电流，以减小供电模块的压力。
57.需要说明的是，在设计供电模块的芯片或者板子时，在板子或者芯片上预留不上件的电容的位置，然后在计算出需要使用的电容的容值，然后将对应容值的电容上件至板子上预留的位置上。若供电模块满足需求，则保持电容不上件即可。
58.其中，预设时间和峰值电流为用户根据不同的用电设备需求设定的值，具体地，例如cpu在运行过程中，cpu达到最大性能时，可能会达到50a，且持续时间为1毫秒，此时可以将预设时间设置为不小于1毫秒，峰值电流设置为不小于50a。具体不限于上述举例，根据实
际情况而定。
59.此外，作为一种优选的实施例，基于输出电流及峰值电流计算使用电设备以峰值电流工作预设时间且不掉电的电容的容值，包括：
60.基于输出电流及峰值电流使用simplis软件进行仿真，计算使用电设备以峰值电流工作预设时间且不掉电的电容的容值。
61.其中，在软件中已经预先存储好用电设备及供电模块的基本信息后，直接将输出电流和峰值电流输入至软件中，就可以仿真出所需要的电容的容值。这里提及的基本信息可以但不限于包括用电设备和供电模块的设备参数及初始化参数等，本技术在此不做特别的限定。
62.当然，计算容值的方式可以但不限于使用simplis软件进行仿真，本技术在此不做特别的限定。
63.作为一种优选的实施例，判断用电设备是否掉电，包括：
64.判断供电模块的工作状态是否满足自身停止输出电源的条件。
65.作为一种优选的实施例，判断供电模块的工作状态是否满足自身停止输出电源的条件，包括：
66.判断供电模块的输出电流是否大于预设电流；
67.和/或，判断供电模块的工作温度是否大于预设温度。
68.具体地，本实施例旨在提供一种判断用电设备是否掉电的具体方式，其中，具体通过判断供电模块是否停止输出电源，具体地，也即是判断供电模块的工作状态是否满足自身停止输出电源的条件。若满足，则供电模块停止输出电源，用电设备掉电；若没有满足，则供电模块不会停止输出电源，用电设备不掉电。
69.进一步的，判断供电模块是否满足自身停止输出电源的条件的具体方式为：判断供电模块的输出电流是否大于预设电流，和/或，判断供电模块的工作温度是否大于预设温度；若供电模块的输出电流大于预设电流和/或供电模块的工作温度大于预设温度，则供电模块停止输出电源，对应的，用电设备掉电。
70.其中，本实施例中的预设温度和预设电流是用户提前设置的，可以是供电模块的安全电流阈值和安全温度阈值，也可以是小于安全阈值的电流值和温度值，本技术在此不做特别的限定。
71.综上，本技术中的供电设计方法通过在供电模块的输出端连接不同容值的电容，以分担供电模块的输出电流，避免使用此供电模块为用电设备供电时，用电设备掉电，提高了用电设备工作的可靠性。
72.在上述实施例的基础上：
73.作为一种优选的实施例，供电系统还包括散热装置，用于为供电模块降温；预设电流为供电模块的安全电流阈值，预设温度为供电模块的安全温度阈值，散热装置设置为最大档位；
74.判断用电设备是否掉电之后，还包括：
75.若用电设备未掉电，则控制预设电流减小、预设温度减小及散热装置的档位降低直至用电设备掉电；
76.记录用电设备掉电时的预设电流、预设温度及散热装置的档位，并相应的作为临
界电流、临界温度及临界档位；
77.建立峰值电流、预设时间、临界电流、临界温度及临界档位的对应关系，以使用户基于对应关系为不同的用电设备对应的峰值电流及预设时间设定不同的临界电流、临界温度及临界档位；
78.散热装置的档位与散热装置的散热能力呈正相关，且与散热装置的功耗呈正相关。
79.具体地，在供电模块中包括散热装置时，若在进行测试时，设置的预设温度为安全温度阈值，设置的预设电流为安全电流阈值，且散热装置开至最大档位，此时对应的散热装置所需要的功耗最大，此时若用电设备还是会断电，则使用此供电模块为用电设备供电时，用电设备掉电的可能性很大，对应的进入获取用电设备掉电时供电模块的输出电流，并基于输出电流及峰值电流计算使用电设备以峰值电流工作预设时间且不掉电的电容的容值的步骤。
80.若用电设备没有掉电，则可以下调预设电流、预设温度及降低散热装置的档位，直至用电设备掉电，记录此时峰值电流、预设时间、临界电流、临界温度及临界档位的对应关系，以便于用户针对不同的用电设备，也即是根据不同的预设时间和峰值电流，调节供电模块对应的预设电流、预设温度和散热装置的档位。
81.具体地，下调预设电流、预设温度及降低散热装置的档位，可以避免供电模块工作在大于预设电流且小于安全电流阈值的电流，且避免供电模块的工作温度处于大于预设温度且小于安全温度阈值的电流，从而避免供电模块以较大的电流工作或者以较高的温度工作，此外，降低散热装置的档位可以降低散热装置的功耗，从而起到节能的效果。
82.需要说明的是，本技术中的散热装置可以是单独设置的，独立于散热装置，也可以是与供电模块集成在一起的散热装置，散热装置可以但不限于为风扇。
83.作为一种优选的实施例，根据用户指令控制用电设备在预设时间内以峰值电流工作之前，还包括：
84.建立用电设备与处理器之间的通信。
85.具体地，在根据用户指令控制用电设备在预设时间内以峰值电流工作之前，建立用电设备和处理器之间的通信，其中，建立通信之后，对用电设备和为用电设备供电的供电模块进行初始化，设置初始参数等，搭建与用电设备及供电模块之间的通信环境。
86.其中，对供电模块初始化时可以但不限于将供电模块的预设电流和预设温度设置为最大值。
87.综上，通过本实施例的方式可以完成对用电设备或处理器的初始设置，从而便于对用电设备或供电模块进行测试。
88.作为一种优选的实施例，获取用电设备掉电时供电模块的输出电流，包括：
89.在用电设备上电之后实时获取供电模块的输出电流并记录；
90.在用电设备掉电后，获取最后记录的输出电流作为用电设备掉电时供电模块的输出电流。
91.本实施例旨在提供一种获取用电设备掉电时供电模块的输出电流的具体实现方式，其中，可以是在用电设备上电之后，也即是供电模块开始输出电流时，开始实时获取供电模块的输出电流，在用电设备掉电后，获取最后记录的供电模块的输出电流，将其作为用
电设备掉电时供电模块的输出电流，以便用户根据输出电流计算电容的容值或者记录对应关系。
92.其中，获取供电模块的输出电流的方式可以但不限于为使用电流互感器等。
93.本技术在此不做特别的限定
94.请参照图5，图5为本发明提供的一种供电设计系统的结构框图，该系统应用于供电系统中的处理器，供电系统还包括与用电设备连接的供电模块，用于为用电设备供电，方法包括：
95.控制单元51，用于根据用户指令控制用电设备在预设时间内以峰值电流工作；
96.判断单元52，用于判断用电设备是否掉电；
97.计算单元53，用于在用电设备掉电时获取用电设备掉电时供电模块的输出电流，并基于输出电流及峰值电流计算使用电设备以峰值电流工作预设时间且不掉电的电容的容值，以使用户基于容值对供电系统进行设计；
98.电容的一端与供电模块的输出端连接，电容的另一端接地。
99.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种供电设计系统，对于供电设计系统的介绍请参照上述实施例，本技术在此不再赘述。
100.请参照图6，图6为本发明提供的一种供电设计装置的结构框图，该装置包括：
101.存储器61，用于存储计算机程序；
102.处理器61，用于在执行计算机程序时，实现上述的供电设计方法。
103.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种供电设计装置，对于供电设计装置的介绍请参照上述实施例，本技术在此不再赘述。
104.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种供电系统，包括供电模块及上述所述的供电设计装置。对于供电系统的介绍请参照上述实施例，本技术在此不再赘述。
105.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
106.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
107.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。