GPU供电电路、服务器的制作方法

本技术实施例涉及计算机领域，具体而言，涉及一种gpu供电电路、服务器。

背景技术：

1、人工智能（artificial intelligence，简称为ai） 服务器是指专门用于执行人工智能相关的计算任务的服务器，例如深度学习等。ai 服务器通常需要具备高性能、高并行度、高可扩展性和高能效等特点，以满足大规模数据处理和复杂模型训练的需求。目前图形处理器（graphics processing unit，简称为gpu）成为了ai大模型训练平台的基石，甚至是决定性的算力底座。当前单颗gpu功耗大，已高达700w，而且新一代gpu功率甚至高达100w，同时为满足计算的需求，单个ai服务器内需多颗gpu并行处理，目前单台ai服务器总功率已高达10kw，在进一步满足高效高功率密度特性要求下，对输入电源设计带来很大挑战。同时设计中gpu具备峰值功率处理能力要求，例如单台350w的gpu，12v母线电流29a，以此同时又提出400us/52.5a,50ms/43.8a的短时峰值电流要求，其中400us的峰值电流已达到1.8倍，进一步增加了gpu供电电源设计难度。

2、为了解决gpu的峰值功率要求，目前多数采用增加ai服务器的电源单元（powersupply unit，简称为psu）的数量，同时提升psu电源的峰值输出电流的能力，由psu提供gpu所需的峰值电流。但是该方法导致psu数量多、价格高，同时电源最大峰值电流与实际运行的平均电流相差大，为保证短时间的峰值电流需求，导致psu多数工作在较低负载情况，其输出效率低，发热严重，可靠性低。

3、针对相关技术中，无法较好地为gpu提供所需的峰值电流的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种gpu供电电路、服务器，以至少解决无法较好地为gpu提供所需的峰值电流的问题。

2、根据本技术的一个实施例，提供了一种gpu供电电路，包括：电源单元，供电母线，图形处理器gpu，充放电单元，第一电容；其中，电源单元，与所述供电母线电连接，用于为所述供电母线提供电流；所述gpu，与所述供电母线电连接，用于从所述供电母线获取电流；所述充放电单元的第一端与所述第一电容电连接，所述充放电单元的第二端与所述供电母线电连接，所述充放电单元用于在所述gpu的需求电流值大于目标电流值的情况下，使用所述第一电容中存储的能量为所述供电母线提供电流，所述需求电流值为所述gpu处于正常工作状态下所需的电流值，所述目标电流值为所述电源单元允许提供的最大电流值。

3、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：控制单元；其中，所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于确定所述需求电流值和所述目标电流值的差值，得到第一电流值；控制所述充放电单元使用第一电容中存储的能量为所述供电母线提供所述第一电流值的电流。

4、在一个示例性的实施例中，所述控制单元，还用于在确定所述需求电流值和所述目标电流值的差值，得到第一电流值之后，确定所述供电母线的电压，得到目标电压值；根据所述目标电压值和所述供电母线的稳态电压值确定电流补偿系数；使用所述电流补偿系数更新所述第一电流值。

5、在一个示例性的实施例中，所述控制单元，用于将所述稳态电压值减去所述目标电压值，得到波动电压值；将所述波动电压值除以所述稳态电压值，得到波动比例；根据预设关系确定所述波动比例对应的电流补偿系数，其中，所述预设关系用于指示不同波动比例对应的电流补偿系数。

6、在一个示例性的实施例中，所述充放电单元包括：第一储能电感器、第二电容、第一功率开关管、第二功率开关管；所述第一储能电感器的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一储能电感器的第二端与所述第一功率开关管的正极电连接，所述第一功率开关管的负极与所述供电母线的正极电连接，所述第二功率开关管的正极与所述第一电容的第二端电连接，所述第二功率开关管的负极与所述第一储能电感器的第二端电连接，所述第一电容的第二端与所述供电母线的负极电连接，所述第二电容的第一端与所述供电母线的正极电连接，所述第二电容的第二端与所述供电母线的负极电连接。

7、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：控制单元；其中，所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于在控制所述充放电单元使用所述第一电容中存储的能量为所述供电母线提供电流的过程中，确定所述第一电容的电压，得到第一电压值；以及确定所述供电母线的电压，得到第二电压值；根据所述第一电压值和所述第二电压值确定所述第一功率开关管的导通时长和所述第二功率开关管的导通时长。

8、在一个示例性的实施例中，所述控制单元，用于通过以下公式一和公式二确定所述第一功率开关管的导通时长和所述第二功率开关管的导通时长：

9、t1+t2=t  （公式一）；

10、ug-uc/uc=(t-t1)/t （公式二）；

11、其中，t1为所述第一功率开关管的导通时长，t2为所述第二功率开关管的导通时长，t为所述充放电单元在一个工作周期的工作时长，ug为所述第二电压值，uc为所述第一电压值。

12、在一个示例性的实施例中，所述充放电单元，还用于在所述需求电流值小于所述目标电流值的情况下，使用从所述供电母线获取到的电流为所述第一电容充电。

13、在一个示例性的实施例中，所述充放电单元，还用于使用恒定电流值为所述第一电容充电，直至所述第一电容的电压达到第一预设电压值；分别在n个预设电压值下为所述第一电容充电，直至所述第一电容的电荷量不增加，其中，所述n个预设电压值中的第一个预设电压值为所述第一预设电压值，所述n个预设电压值中的第n个预设电压值为所述第一电容的最大充满电压值，所述n个预设电压值中的第n个预设电压值大于第n-1个预设电压值，n为大于或等于2的正整数。

14、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：控制单元；其中，所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于确定所述供电母线为所述充放电单元提供的第二电流值，以及确定所述第一电容的最大充电电流值；在所述第二电流值大于或等于所述最大充电电流值的情况下，控制所述充放电单元使用所述最大充电电流值为所述第一电容充电；在所述第二电流值小于所述最大充电电流值的情况下，控制所述充放电单元使用所述第二电流值为所述第一电容充电。

15、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：电容充电单元；其中，所述电容充电单元的第一端与所述电源单元电连接，所述电容充电单元的第二端与所述第一电容电连接，所述电容充电单元用于从所述电源单元获取电流；所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于控制所述充放电单元使用所述第二电流值为所述第一电容充电的过程中，在确定预设时间之后控制所述充放电单元使用所述第一电容中存储的能量为所述供电母线提供电流的情况下，确定所述最大充电电流值与所述第二电流值的差值，得到第三电流值；控制所述电容充电单元使用所述第三电流值为所述第一电容充电。

16、在一个示例性的实施例中，所述充放电单元包括：第一储能电感器、第二电容、第一功率开关管、第二功率开关管；所述第一储能电感器的第一端与所述第一电容的第一端电连接，所述第一储能电感器的第二端与所述第一功率开关管的正极电连接，所述第一功率开关管的负极与所述供电母线的正极电连接，所述第二功率开关管的正极与所述第一电容的第二端电连接，所述第二功率开关管的负极与所述第一储能电感器的第二端电连接，所述第一电容的第二端与所述供电母线的负极电连接，所述第二电容的第一端与所述供电母线的正极电连接，所述第二电容的第二端与所述供电母线的负极电连接。

17、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：控制单元；其中，所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于在控制所述充放电单元为所述第一电容充电的过程中，确定所述第一电容的电压，得到第一电压值；以及确定所述供电母线的电压，得到第二电压值；通过以下公式一和公式三确定所述第一功率开关管的导通时长和所述第二功率开关管的导通时长：

18、t1+t2=t   （公式一）；

19、uc/ug=t1/t （公式三）；

20、其中，t1为所述第一功率开关管的导通时长，t2为所述第二功率开关管的导通时长，t为所述充放电单元在一个工作周期的工作时长，ug为所述第二电压值，uc为所述第一电压值。

21、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：电容充电单元，控制单元；其中，所述电容充电单元的第一端与所述电源单元电连接，所述电容充电单元的第二端与所述第一电容电连接，所述电容充电单元用于从所述电源单元获取电流；其中，所述控制单元，与所述充放电单元电连接，用于在控制所述充放电单元使用第一电容中存储的能量为所述供电母线提供电流之前，控制所述电容充电单元为所述第一电容充电，直至所述第一电容的电荷量不增加。

22、在一个示例性的实施例中，所述控制单元，还用于在控制所述电容充电单元为所述第一电容充电的过程中，在确定所述电容充电单元故障的情况下，在所述电源单元为所述供电母线提供电流之后，控制所述充放电单元使用从所述供电母线获取到的电流为所述第一电容充电。

23、在一个示例性的实施例中，所述电容充电单元包括：第三电容、第三功率开关管、第二储能电感器、功率二极管；所述第三功率开关管的负极与所述电源单元的正极电连接、所述第三功率开关管的正极与所述第二储能电感的第一端电连接，所述第二储能电感的第二端与所述第一电容的第一端电连接，所述电源单元的负极与所述第一电容的第二端电连接，所述第三电容的第一端与所述电源单元的正极电连接，所述第三电容的第二端与所述电源单元的负极电连接，所述功率二极管的正极与所述电源单元的负极电连接，所述功率二极管的负极与所述第三功率开关管的正极电连接。

24、在一个示例性的实施例中，所述电容充电单元包括：第三电容、第三功率开关管、第四功率开关管、第二储能电感器；所述第三功率开关管的负极与所述电源单元的正极电连接、所述第三功率开关管的正极与所述第二储能电感的第一端电连接，所述第二储能电感的第二端与所述第一电容的第一端电连接，所述电源单元的负极与所述第一电容的第二端电连接，所述第三电容的第一端与所述电源单元的正极电连接，所述第三电容的第二端与所述电源单元的负极电连接，所述第四功率开关管的正极与所述电源单元的负极电连接，所述第四功率开关管的负极与所述第三功率开关管的正极电连接。

25、在一个示例性的实施例中，所述控制单元，还用于在控制所述电容充电单元为所述第一电容充电的过程中，确定所述第一电容的电压，得到第一电压值；以及确定所述电源单元的电压，得到第三电压值；通过以下公式四和公式五确定所述第三功率开关管的导通时长和所述第三功率开关管的导通时长：

26、t3+t4=t   （公式四）；

27、uc/up=t3/t （公式五）；

28、其中，t3为所述第三功率开关管的导通时长，t4为所述第四功率开关管的导通时长，t为所述电容充电单元在一个工作周期的工作时长，up为所述第三电压值，uc为所述第一电压值。

29、在一个示例性的实施例中，所述gpu供电电路还包括：缓启动和故障隔离单元，其中，所述缓启动和故障隔离单元的第一端与所述电源单元电连接，所述缓启动和故障隔离单元的第二端与所述供电母线电连接；所述缓启动和故障隔离单元，用于根据预设电流增幅为所述供电母线提供电流，并防止所述供电母线出现故障时，所述电源单元出现故障。

30、根据本技术的另一个实施例，还提供了一种服务器，包括上述任意一种gpu供电电路。

31、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种gpu供电方法，包括：检测目标组件的需求电流值，其中，所述需求电流值为所述目标组件处于正常工作状态下所需的电流值；在所述需求电流值大于目标电流值的情况下，通过充放电单元，使用第一电容中存储的能量为所述目标组件的供电母线提供电流，其中，所述目标电流值为电源单元允许提供的最大电流值，所述电源单元为所述目标组件的供电母线提供电流，所述目标组件的电流来源为所述目标组件的供电母线。

32、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种gpu供电装置，包括：检测模块，用于检测目标组件的需求电流值，其中，所述需求电流值为所述目标组件处于正常工作状态下所需的电流值；供电模块，用于在所述需求电流值大于目标电流值的情况下，通过充放电单元，使用第一电容中存储的能量为所述目标组件的供电母线提供电流，其中，所述目标电流值为电源单元允许提供的最大电流值，所述电源单元为所述目标组件的供电母线提供电流，所述目标组件的电流来源为所述目标组件的供电母线。

33、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

34、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

35、根据本技术的又一个实施例，还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项方法实施例中的步骤。

36、通过本技术，提供一种gpu供电电路，gpu供电电路中的电源单元正常为供电母线提供电流，gpu从供电母线获取电流，并在gpu的需求电流值大于电源单元允许提供的最大电流值的情况下，gpu供电电路中的充放电单元使用第一电容中存储的能量为供电母线提供电流，以满足gpu的电流需求，进而可以较好地为gpu提供所需的峰值电流，避免了使用多个psu为gpu供电，解决了无法较好地为gpu提供所需的峰值电流的问题。