峰值电流控制在高端显卡设计中的应用（2） 放大器, 动态, 电源, 高电平, 技术

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4.GPU工作电流感应的硬件电路实现
如图3所示，为了对GPU瞬间大电流变化做出及时反应，电流检测由硬件电路完成。当GPU动态电流超过预定阈值时，硬件电路会产生一个逻辑信号通知软件单元。本技术巧妙地利用电源网络分布电阻来感应在线路中损耗而产生的电压降。我们取电源输出端A点和负载端B点作为电流放大器的输入。当A、B点压降过大时，GPU消耗的电流过大，电压比较器输出一个高电平通知软件及时调整GPU动态模式，降低频率和电压，从而保证GPU及电源均能够正常工作，避免死机。


图3 GPU电流感应的硬件实现框图

5.测试结果
该方案已经应用到某型号GPU产品上，经过调试及性能测试，取得了满意的效果。图4是GPU芯片电流瞬间变化时用示波器所测试得到的波形图。


图4 峰值电流控制技术波形图

图4所示中，通道1为预设电流阈值（约47.7A）；通道2为实际A、B点压降，除以0.1ohm（线路分布阻抗）后表示最大电流约为55.2A；通道3为迟滞比较器输出；通道4为GPU管脚电压波形。当电流超过阈值时，迟滞比较器被触发，产生高电平中断信号。软件开始切换动态工作模式，设置GPU电压VLOAD降低约100mV。当电流减小并小于阈值时，比较器输出低电平，系统回归正常并继续监测。
6.结论
由上分析及测试结果可知，峰值电流控制技术是一种能够合理分配GPU负载，避免系统意外死机的很好的控制机制，可显著提高系统的稳定性和可靠性，可在高性能计算、图形处理芯片设计等领域投入实际应用。