(57)【要約】      （修正有）【課題】サージ電力の効率的なエネルギー分配のためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】接続された負荷に追加の電力を供給するコンピュータシステム１００は、電源ユニット（ＰＳＵ）１１０と、電源ユニットに接続されたエネルギーストレージユニット１４０と、電源ユニットに接続された入力を有するスイッチと、接続されたシステム負荷１２０に電力を供給する、スイッチの出力及びエネルギーストレージユニットに接続された電力出力と、スイッチを制御し、エネルギーストレージユニットに接続された充電回路を有効及び無効にするように動作するコントローラ１５０と、を備える。【選択図】図１
2020188672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続された負荷に追加の電力を供給するシステムであって、
電源ユニットと、
前記電源ユニットに接続されたエネルギーストレージユニットと、
前記電源ユニットに接続された入力を有するスイッチと、
前記接続された負荷に電力を供給する電力出力であって、前記スイッチの出力及び前記エネルギーストレージユニットに接続された電力出力と、
前記スイッチを制御し、前記エネルギーストレージユニットに接続された充電回路を有効及び無効にするように動作するコントローラと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記スイッチがオンになる充電期間と、ブースト期間と、を提供するように動作し、前記ブースト期間の間、前記スイッチは、前記スイッチがオンの場合に、電力を前記負荷に供給するために前記電源ユニットと前記エネルギーストレージユニットとを接続し、前記スイッチがオフの場合に、電力を前記負荷に供給するために前記エネルギーストレージユニットに接続するように、パルス幅変調信号を介して制御されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記充電回路は、
前記電源ユニットと前記エネルギーストレージユニットとの間に接続されたシャント抵抗器と、
前記エネルギーストレージユニットと前記電力出力との間に接続されたバックコンバータ回路と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記シャント抵抗器を流れる電流を決定するように動作することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記電源ユニットは、前記電源ユニットの最大電流未満の電流に設定されることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
コンピュータシステムにおいて、電力ブーストを負荷に供給する方法であって、
充電期間において、電源ユニットを介して、電力を前記負荷に供給する工程と、
前記充電期間において、前記電源ユニットを介して、エネルギーストレージユニットを充電する工程と、
スイッチを制御して、前記エネルギーストレージユニットと前記負荷との接続を有効及び無効にする工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記ブースト期間の間、前記スイッチは、前記スイッチがオンの場合に、電力を前記負荷に供給するために前記電源ユニットと前記エネルギーストレージユニットとを接続し、前記スイッチがオフの場合に、電力を前記負荷に供給するために前記エネルギーストレージユニットに接続するように、パルス幅変調信号を介して前記スイッチを切り替えることによって制御されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電源ユニットと前記エネルギーストレージユニットとの間にシャント抵抗器が接続されており、前記エネルギーストレージユニットと電力出力との間にバックコンバータ回路が接続されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記電源ユニットは、前記電源ユニットの最大電流未満の電流に設定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
電力ブーストをシステム負荷に供給する回路であって、
電源ユニットと、
前記電源ユニットに接続されたシャント抵抗器と、
前記シャント抵抗器を介して前記電源ユニットに接続されたエネルギーストレージユニットであって、前記電源ユニットによって充電されるエネルギーストレージユニットと、
前記電源ユニットに接続された入力を有するスイッチと、
電力を前記システム負荷に供給する電力出力であって、前記スイッチの出力と前記エネルギーストレージユニットとに接続された電力出力と、
前記エネルギーストレージユニットと前記電力出力との間に接続されたバックコンバータであって、前記エネルギーストレージユニットから前記電力出力への蓄積された電力の放電を可能にするバックコンバータと、
前記スイッチをオンにして電力を前記電力出力に供給する充電期間と、ブースト期間と、を提供するように動作するコントローラであって、前記ブースト期間の間、前記スイッチは、前記スイッチがオンの場合に、電力を前記システム負荷に供給するために前記電源ユニットと前記エネルギーストレージユニットとを接続し、前記スイッチがオフの場合に、電力を前記システム負荷に供給するために前記エネルギーストレージユニットに接続するように、パルス幅変調信号を介して制御される、コントローラと、
を備えることを特徴とする回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コンピューティングデバイス用の電力システムに関する。より具体的には、本発明の態様は、プロセッサ等のコンポーネントのパフォーマンスを高めるためにエネルギーストレージユニットを放電することを可能にするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のアプリケーションサーバは、処理デバイス（例えば、ＣＰＵ）及び専用プロセッサ（例えば、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ））を中心としている。サーバは、複数のＣＰＵ及びＧＰＵチップを有する。このようなサーバの処理能力は、汎用プロセッサ又は専用プロセッサの数と計算能力とに依存する。プロセッサの速度及び性能が向上するにつれて、より多くの電力の需要も増加する。
【０００３】
通常に、ＣＰＵ及びＧＰＵチップは、処理速度及び能力が増加するにつれて、より多くの電力を必要とする。よって、供給される電力が大きくなると、このようなチップのパフォーマンスも高くなる。このようなチップは、最大のパフォーマンスを得るためにピーク電力モードを有するように設計されている。このようなチップでは、ピーク電力モードでない場合、パフォーマンスが低下する場合がある。より低い電力が供給されると、システムの電力バジェット（power budget）を節約することができる。通常、電力バジェットは、システム内の全てのコンポーネントに必要な電力を計算することによって決定される。これにより、システムに適したＰＳＵを選択することができる。通常、電力バジェットは、システムのピーク電力ではなく、システムの最大電力に基づいている。よって、選択された電源ユニット（ＰＳＵ）は、低いパフォーマンスの代償を強いられることが多い。しかし、設計者は、最大パフォーマンスが要求される場合に、より高い電力のＰＳＵを設けて、このようなチップへのピークパワーオン要求（peak power on request）をサポートしてもよい。このような高電力のＰＳＵは、より高価であり、マザーボード上により多くの設置スペース（footprint space）を必要とする。さらに、ピーク処理能力を必要としない期間には、高電力が不要な場合がある。このような場合、高電力のＰＳＵは、十分に活用されていない。
【０００４】
これにより、より高いパフォーマンスを提供するために、プロセッサチップに電力サージ（surge）を提供するシステムが必要である。さらに、ＰＳＵの電力バジェットを節約しながら、プロセッサチップにより大きな電力を供給することができるシステムが必要である。また、パワーブースト（power boost）のためにエネルギーストレージユニット内で小さなキャパシタを使用可能なシステムも必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、サージ電力の効率的なエネルギー分配のためのシステム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示される一例は、接続された負荷に追加の電力を供給するシステムである。システムは、電源ユニット（ＰＳＵ）と、ＰＳＵに接続されたエネルギーストレージユニットと、を含む。スイッチは、ＰＳＵに接続された入力を有する。電力出力は、接続された負荷に電力を供給する。電力出力は、スイッチの出力とエネルギーストレージユニットとに接続されている。コントローラは、スイッチを制御し、エネルギーストレージユニットに接続された充電回路を有効又は無効にするように動作する。
【０００７】
開示される他の例は、コンピュータシステム内の負荷に電力ブーストを供給する方法である。充電期間中、ＰＳＵを介して負荷に電力が供給される。エネルギーストレージユニットは、充電期間において、ＰＳＵを介して充電される。スイッチは、エネルギーストレージユニットの負荷への接続を有効又は無効にするように制御される。
【０００８】
開示される他の例は、システム負荷に電力ブーストを供給する回路である。回路は、ＰＳＵと、ＰＳＵに接続されたシャント抵抗と、を含む。回路は、シャント抵抗を介してＰＳＵに接続されたエネルギーストレージユニットを含む。エネルギーストレージユニットは、ＰＳＵによって充電される。スイッチは、ＰＳＵに接続された入力を有する。電力出力は、電力をシステム負荷に供給する。電力出力は、スイッチの出力とエネルギーストレージユニットとに接続されている。バックコンバータは、エネルギーストレージユニットと電力出力との間に接続されている。バックコンバータは、エネルギーストレージユニットから電力出力へのストレージ電力の放電を可能にする。コントローラは、スイッチをオンにして電力を電力出力に供給する充電期間を提供するように動作する。コントローラは、パルス幅変調信号を介してスイッチが制御されるブースト期間を提供するように動作する。ブースト期間中、パルス幅変調信号は、スイッチがオンの場合に電源をエネルギーストレージユニットに接続して電力を負荷に供給し、スイッチがオフの場合にエネルギーストレージユニットを用いて電力を負荷に供給する。
【０００９】
上記の概要は、本発明のあらゆる実施形態又はあらゆる態様を表すことを意図していない。むしろ、上記の概要は、本明細書に記載されたいくつかの新規な態様及び特徴の例を単に提供するに過ぎない。上記の特徴及び利点と他の特徴及び利点とは、添付の図面及び特許請求の範囲と併せて、本発明を実施するための代表的な実施形態及びモードの以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のシステムは、周期的な電力ブーストを供給して、コンポーネントのパフォーマンスを最大にする。本システムは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いてスイッチを制御して、エネルギーストレージユニットからの電力を周期的に増加させて、ＰＳＵ単独で供給される最大電力よりも大きい電力をコンポーネントに供給する。他の期間において、システムは、エネルギーストレージユニットの充電を可能にする。本システムは、システム負荷に対するＰＳＵのパフォーマンスを維持しながら、ＰＳＵの電力バジェットの節約を可能にする。また、ＰＳＵユーテリティ（utility）は、軽負荷期間（light load period）で維持される。
【００１１】
本開示は、添付の図面を参照して、例示的な実施形態の以下の説明からより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コンポーネント（例えば、プロセッサ等）に電力サージを供給する電力ブーストシステムのブロック図である。
【図２】キャパシタが充電されている場合のコンポーネントへの電力の流れを示す図１のシステムのブロック図である。
【図３】キャパシタがフル充電されている場合に、パフォーマンスを最大化するためのコンポーネントへの電力の流れを示す図１のシステムのブロック図である。
【図４Ａ】図１のコンポーネント用の制御信号と、システム負荷への電力出力信号と、のタイミング図である。
【図４Ｂ】図１のコンポーネント用の制御信号と、システム負荷への電力出力信号と、のタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、様々な変更及び代替形態を受け入れることができる。いくつかの代表的な実施形態は、例として図面に示されており、本明細書で詳細に説明される。しかし、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図していないことを理解されたい。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を包含する。
【００１４】
本発明は、多くの異なる形態で具体化することができる。代表的な実施形態を図面に示し、本明細書で詳細に説明する。本開示は、本発明の原理の一例又は例示であり、本発明の広い態様を、図示した実施形態に限定することを意図していない。その範囲において、例えば、要約、概要及び詳細な説明に開示されているが、特許請求の範囲に明示的に記載されていない要素及び限定は、単独で又は集合的に、黙示、推論又は他の方法によって特許請求の範囲に組み込まれてはならない。本発明を詳細に説明する目的のために、特に否定しない限り、単数形は複数形を含み、その逆もまた同様である。「含む」という用語は、「制限なしに含む」ことを意味している。さらに、例えば、「約」、「殆ど」、「実質的に」、「およそ」等の近似語は、本明細書では、例えば、「〜に」、「〜に近い」、「大体」、「〜の３〜５％の範囲内」、「許容される製造公差内」、又は、これらの任意の論理的組み合わせを意味するものとして用いることができる。
【００１５】
本発明は、周期的な電力ブーストを供給して、コンポーネント（例えば、プロセッサ等）のパフォーマンスを最大化するシステムである。開示されたシステムは、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いてスイッチ（例えば、ＭＯＳＦＥＴ等）を制御して、エネルギーストレージユニットからの電力を周期的に追加して、ＰＳＵ単独で供給される最大電力よりも大きい電力をコンポーネントに供給する。他の期間において、システムは、エネルギーストレージユニットの充電を可能にする。このシステムは、システム負荷に対するＰＳＵのパフォーマンスを維持しながら、ＰＳＵの電力バジェットの節約を可能にする。また、ＰＳＵユーテリティ（utility）は、軽負荷期間（light load period）で維持される。
【００１６】
図１は、周期的に大きい電力を生成する能力を有する例示的なコンピュータシステム１００のブロック図である。コンピュータシステム１００は、電力をコンポーネント（例えば、システム負荷１２０）に供給するＰＳＵ１１０を含む。システム負荷１２０は、コンポーネント（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））又は専用プロセッサ（例えば、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ））とすることができる。システム負荷１２０は、システム負荷１２０に供給される電力に応じて、異なるパフォーマンスレベルで動作することができる。例えば、システム負荷１２０がＧＰＵである場合に、より高い電力レベルが供給されると、ＧＰＵは、より高速な処理を可能にする。
【００１７】
コンピュータシステム１００は、ブースト回路１３０を含む。ブースト回路１３０は、ＰＳＵ１１０の出力に接続されたシャント抵抗器１３２を含む。シャント抵抗器１３２は、ブーストコンバータ１３４及びホットスワップＭＯＳＦＥＴ１３６の入力に接続されている。ブーストコンバータ１３４は、エネルギーストレージユニット１４０に接続されている。この例において、エネルギーストレージユニット１４０は、システム負荷１２０に電力を供給するのに十分な電力を蓄積可能な１つ以上のキャパシタを含む。エネルギーストレージユニット１４０は、ダイオード１４４の一端に接続されたバックコンバータ１４２に接続されている。コントローラ１５０は、シャント抵抗器１３２からの電流を検知し、制御信号をブーストコンバータ１３４と、ホットスワップＭＯＳＦＥＴ１３６の制御入力と、に提供する。シャント抵抗器１３２の電流は、ＰＳＵ１１０の出力電力が最大電力に達したかどうかを判別するために測定される。以下に説明するように、エネルギーストレージユニット１４０の充電サイクル（charging cycle）が完了すると、ＰＳＵ１１０が最大電力に達し、ブーストサイクル（boost cycle）を開始することができる。
【００１８】
ブースト回路１３０は、ＰＳＵ１１０に接続された入力１５２と、システム負荷１２０に接続された出力１５４と、を含む。ダイオード１４４の他端は、出力１５４に接続されており、エネルギーストレージユニット１４０からの追加のブースト電力を供給する。ＭＯＳＦＥＴ１３６の出力は、出力１５４に接続されている。以下に説明するように、ブースト回路１３０は、ＰＳＵ１１０からのエネルギー出力を増加させることなく、システム負荷１２０への電力を周期的にブーストして、パフォーマンスを向上させることができる。
【００１９】
図２は、システム負荷１２０がＰＳＵ１１０の最大電流出力未満を要求する場合の図１のシステム１００を示す図である。この充電状態では、システム負荷１２０が必要とする電流と、エネルギーストレージユニット１４０に充電される電流と、の組み合わせは、ＰＳＵ１１０からの最大電流出力よりも小さい。エネルギーストレージユニット１４０のキャパシタはフル充電に達し、次のピーク電流イベントが発生するまで維持される。
【００２０】
点線２００で示すように、ＰＳＵ１１０からの追加のエネルギーを用いて、エネルギーストレージユニット１４０のキャパシタを充電することができる。ＰＳＵ１１０の出力の一部は、エネルギーストレージユニット１４０を充電するために、シャント抵抗器１３２を介してブーストコンバータ１３４に送られる。コントローラ１５０は、エネルギーストレージユニット１４０が充電されていない場合に、ブーストコンバータ１３４の出力を有効（enable）にする。コントローラ１５０は、システムの電力需要に基づいて、ＰＳＵ１１０と連携して、ブーストコンバータ１３４の出力を調整することができる。例えば、ＰＳＵ１１０の最大電力は８００Ｗであり、エネルギーストレージ充電回路の最大電力は１００Ｗである。システム負荷が４００Ｗの場合、エネルギーストレージ回路は、１００Ｗのフル充電まで充電して停止することができる。このとき、ＰＳＵ１１０は５００Ｗを供給する。システム負荷が７５０Ｗの場合、エネルギーストレージ回路は、このときからフル充電されるまで、最大５０Ｗまで充電される。ＰＳＵ１１０は、このときに８００Ｗを供給することができ、ＰＳＵ１１０が８００Ｗを超える電力を供給すると、コントローラは、エネルギーストレージ回路の充電を停止し、エネルギーストレージ回路が蓄積した電力をシステム電力として利用する。ブーストコンバータ１３４は、有効にされると、エネルギーストレージユニット１４０のキャパシタを充電するための電力を供給する。このモードにおいて、バックコンバータ１４２がコントローラ１５０によってオフに切り替えられ、これにより、電力をダイオード１４４に供給しない。よって、追加の電力は、エネルギーストレージユニット１４０から出力１５４に供給されない。
【００２１】
コントローラ１５０は、充電状態の期間にＭＯＳＦＥＴ１３６をオンにする。よって、ＰＳＵ１１０によって供給された電力は、点線２０２で示すように、ＭＯＳＦＥＴ１３６の１つの入力に送られる。ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンになるので、電力は、ＭＯＳＦＥＴ１３６の他の入力を介して出力１５４に送られ、点線２０４で示すようにシステム負荷１２０に送られる。
【００２２】
図３は、システム負荷１２０が、ＰＳＵ１１０によって通常供給されるよりも多くの電力を必要とする場合の図１のシステム１００を示す図である。このモードでは、システム負荷１２０に必要な電流は、ＰＳＵ１１０の最大電流よりも大きい。これは、システム負荷１２０の最大パフォーマンスがＰＳＵ１１０の最大電流よりも大きい必要がある場合に発生する可能性がある。この場合、ブースト回路１３０は無効（disable）になり、バックコンバータ１４２は、システム負荷１２０に供給されるピーク電力として放電されるエネルギーストレージユニット１４０のキャパシタの出力を接続する。エネルギーストレージユニット１４０からの電力の流れは、点線３００で示されている。これにより、コントローラ１５０は、パルス幅変調信号を供給してＭＯＳＦＥＴ１３６をオン及びオフすることによって、ＭＯＳＦＥＴ１３６を介してＰＳＵ１１０をホットスワップする。よって、ＰＳＵ１１０は、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンの間、一定のレベルでシステム負荷１２０に電力を供給する。ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンの場合、ＰＳＵ１１０からの電力は、点線３０２で示すようにＭＯＳＦＥＴ１３６の入力に流れ、点線３０４で示すようにＭＯＳＦＥＴ１３６の出力から出力１５４に流れる。これにより、最大電力よりも大きい電力がシステム負荷１２０に供給される。ＭＯＳＦＥＴ１３６がオフになると、ＰＳＵ１１０は、出力１５４から切断される。よって、点線３００で示すように、エネルギーストレージユニット１４０のみがシステム負荷１２０に電力供給する。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオフの間、電力は、最大出力から低下する。
【００２３】
エネルギーストレージユニット１４０からのブーストは、キャパシタが放電されるまで継続する。これが発生すると、システム１００は、図２に示す充電モードに戻る。上述したように、充電モードでのシステム負荷電流及び充電電流は、ＰＳＵ１１０からの最大電流よりも小さい。よって、ＰＳＵ１１０は、エネルギーストレージユニット１４０を充電する。これは、次のピーク電流イベントが発生するまで維持される。
【００２４】
図４Ａ及び図４Ｂは、電力ブースト及び充電サイクル中の図１〜図３に示すコンポーネントの信号の電圧図である。図２に関連して上述したように、充電モード中、システム負荷１２０は、ＰＳＵ１１０のみによって給電される。図３に示すように、電力ブーストモード中、システム負荷１２０は、エネルギーストレージユニット１４０単独によって、及び、エネルギーストレージユニット１４０とＰＳＵ１１０との組み合わせによって、交互に給電される。図４Ａ及び図４Ｂは、ＰＳＵ１１０の最大電流を示す第１水平点線４００を含む。第２水平点線４０２は、ＰＳＵ１１０の最大電流の９０％を示している。第３水平点線４０４は、ＰＳＵ１１０の最大電流の１１０％を示している。第４水平点線４０６は、ＰＳＵ１１０の最大電流の１２０％を示している。トレース４１０は、システム負荷１２０に供給される電力の出力を示している。ブーストモード期間である第１期間４１２の間、システム負荷１２０に供給される電力は、ＰＳＵ１１０の最大電流の１１０％までブーストされる。次に、充電モードの期間である第２期間４１４の間、電力は、ＰＳＵ１１０の最大電流の９０％まで減少する。よって、総サイクル期間４１６は、ブースト期間４１２（第１期間）及び充電期間４１４（第２期間）である。
【００２５】
トレース４１０から分かるように、充電期間４１４中に供給される電力は、最大電流の９０％未満である。エネルギーストレージユニット１４０によって供給される追加の電力によって、ブースト期間４１２の間、システム負荷１２０への電力信号は、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオフの場合のＰＳＵ１１０の最大電流の９０％と、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンの場合のＰＳＵ１１０の最大電流の１１０％と、の間で交互になる。トレース４１０の鋸歯状の信号形状は、エネルギーストレージユニット１４０からの周期的なブーストによるものである。よって、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンの間、ＰＳＵ１１０及びエネルギーストレージユニット１４０の両方が電力を供給する。よって、電力は、レベル４０４まで増加し、電流は、ＰＳＵ１１０の最大電流の１１０％である。この時点で、ＭＯＳＦＥＴ１３６はオフにされ、これにより、ＰＳＵ１１０を遮断する。したがって、電力は、エネルギーストレージユニット１４０のみによって供給される。よって、電力レベルは、電流がＰＵＳ１１０の最大電流の９０％であるレベル４０２に達するまで低下する。この時点で、ＭＯＳＦＥＴ１３６は再びオンになる。
【００２６】
コントローラ１５０からＭＯＳＦＥＴ１３６への制御信号は、トレース４２０として示されている。トレース４２０は、充電期間４１４全体を通じてオンであり、これにより、ＰＳＵ１１０からの電力は、図２に示すように、ＭＯＳＦＥＴ１３６を介してシステム負荷１２０に直接供給される。ブースト期間４１２の間、トレース４２０は、コントローラ１５０によって生成されたパルス幅変調制御信号４２２に従って、オンとオフとの間で切り替え（toggled）られる。この場合、図３に示すように、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンの場合、ＰＳＵ１１０及びエネルギーストレージユニット１４０は、電力をシステム負荷１２０に供給し、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオフの場合、エネルギーストレージユニット１４０は、単独で電力をシステム負荷１２０に供給する。
【００２７】
トレース４３０は、エネルギーストレージユニット１４０からの出力電力を示している。充電期間４１４の間、バックコンバータ１４２が非活性化されているので出力電力が０であり、これにより、エネルギーストレージユニット１４０は、電力出力１５４に接続されていない。ブースト期間４１２の間、電力出力は、この例において、ピーク電流の１１０％での低点とピーク電流の９０％での高点との間で振動する。ピーク電流は、調整されてもよい。
【００２８】
トレース４４０は、システム入力電圧を示している。充電期間４１４の間、公称電圧入力は、高レベルである。ブースト期間４１２の間、電圧入力は、低電圧と別のレベルとの間で振動する。これは、ＰＳＵ１１０からのシステム入力経路が非常に小さい定抵抗（constant resistance）（Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｅ  ＋  ＭＯＳＦＥＴ  Ｒｄｓ（ｏｎ））を有するためであり、システム電流Ｉが増加すると、電圧降下（voltage drop）＝Ｉ×Ｒとなる。
【００２９】
トレース４５０は、エネルギーストレージユニット１４０からのキャパシタの放電を示している。充電期間４１４の間、キャパシタは充電されており、よって、放電レベルは０で開始し、レベルがフル充電に達するまで指数関数的に増加する。ブースト期間４１２が発生すると、キャパシタは、電荷がなくなるまで線形で放電を開始する。
【００３０】
電力出力Ｗは、Ｗ＝１／２×Ｃ×Ｖ２として示され、式中、Ｃは、エネルギーストレージユニット１４０のキャパシタのキャパシタンスであり、Ｖは、エネルギーストレージユニット１４０への入力電圧である。例示的なシステム１００の利点は、入力電圧の増加によって、エネルギーストレージユニット１４０によって蓄積される指数関数的に大きなエネルギーが生じることである。例えば、入力電圧が１２Ｖから４８Ｖにブーストされた場合、約１６倍のエネルギーが同じキャパシタンスの入力キャパシタに蓄積される。システム負荷（例えば、ＣＰＵ又はＧＰＵ）が、ＣＰＵ又はＧＰＵへの電力を増加させることでアクティブにされるターボモード（turbo mode）で動作する場合、入力キャパシタは、同じ制限された電源からより多くのエネルギーを供給することができる。よって、システム１００は、短時間でより多くの追加の電流を供給して、ＣＰＵ又はＧＰＵがその時間内にターボモードで動作するのを可能にする。
【００３１】
例えば、ＰＳＵ１１０の電力が８００Ｗであり、ＰＳＵ１１０の出力電圧が１２．２Ｖであり、システム公称入力電圧が１２Ｖである場合、ＰＳＵの電力の１１０％は、８００×１１０％＝８８０Ｗである。よって、ＰＳＵの電力の９０％は、７２０Ｗである。この例では、システムのピーク電力は１０００Ｗであり、システムのピーク電流時間ｔ＝２ｍｓである。システムのピーク電流及びタイミングは、通常、システム負荷（例えば、ＣＰＵ／ＧＰＵ等）によって定義される。よって、ＣＰＵ及びＧＰＵが異なると、ピーク電流及びタイミングも異なる。
【００３２】
この例において、ＭＯＳＦＥＴ１３６に供給されるＰＷＭ制御信号のデューティサイクル（duty cycle）は、２０％がオンであり、８０％がオフである。よって、エネルギーストレージユニット１４０は、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオンになると１２０Ｗを供給する必要があり、ＭＯＳＦＥＴ１３６がオフになると２８０Ｗの電力を供給する必要がある。この例におけるエネルギーストレージユニット１４０の平均電力は、２００Ｗである。ＰＳＵ１１０の平均電力は、８００Ｗである。ブーストコンバータ１３４は、入力電圧を４８Ｖにブーストして、エネルギーストレージユニット１４０のキャパシタを充電するために使用される。
【００３３】
エネルギーストレージユニット１４０に必要なキャパシタンスを決定するプロセスは、以下の通りである。
Ｅｎｅｒｇｙ＝Ｐｏｗｅｒ×ｈｏｌｄｕｐ＿ｔｉｍｅ／１０００
Ｖｃａｐ＿ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ＝１０００×２×Ｅｎｅｒｇｙ／（Ｖｃａｐ２−Ｖｏｕｔ２）
よって、この例では、少なくとも０．３７ｍＦのキャパシタンスが必要である。
【００３４】
比較すると、上記のＭＯＳＦＥＴが用いられない場合、エネルギーストレージユニットは、単独で１０００Ｗの放電電力を処理する必要がある。これは、少なくとも１．８５ｍＦの非常に大きいキャパシタを必要とする。よって、ＭＯＳＦＥＴ１３６を用いた上記のブースト回路は、同じ電力ブーストを供給するために、５倍のキャパシタンスを節約することができる。
【００３５】
本願で使用される「コンポーネント」、「モジュール」、「システム」等の用語は、一般に、コンピュータ関連エンティティ、即ち、ハードウェア（例えば、回路）、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は、１つ以上の特定の機能を有する操作可能な機器に関連するエンティティの何れかを指す。例えば、コンポーネントは、プロセッサ（例えば、デジタル信号プロセッサ等）で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、及び／又は、コンピュータとすることができるが、これらに限定されない。例として、コントローラで実行されるアプリケーション及びコントローラの両方がコンポーネントとなることができる。１つ以上のコンポーネントがプロセス及び／又は実行スレッドに存在してもよく、コンポーネントが１つのコンピュータ上に位置してもよく、及び／又は、２つ以上のコンピュータ間に分布してもよい。さらに、「デバイス」は、特別に設計されたハードウェア、ハードウェアが特定の機能を実行するのを可能にするソフトウェアの実行によって特殊化された汎用ハードウェア、コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェア、又は、これらの組み合わせの形態をとることができる。
【００３６】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態を説明することを目的としており、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用されているように、「一」、「１つの」、「この」という単数形は、文脈が他のことを明確に示さない限り、複数形も含むことが意図されている。さらに、「含む」、「有する」やこれらの変化形が、詳細な説明及び／又は特許請求の範囲に用いられており、このような用語の意味は、「備える」という用語と同様に包括的であることを意図している。
【００３７】
特に定義されない限り、本明細書で使用される用語（技術用語及び科学用語を含む）は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書において定義されるような用語は、関連技術の文脈におけるこれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的に定義されない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味で解釈されない。
【００３８】
本発明の様々な実施形態が説明されているが、これらは、単なる例示であって、これらに限定されないことを理解されたい。本発明の実施形態に基づく様々な変更は、本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない状況下で行うことができる。よって、本発明の広さや範囲は、上述した任意の実施形態によって限定されるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びこれらの均等物に従って定義されるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１００…コンピュータシステム
１１０…ＰＳＵ
１２０…システム負荷
１３０…ブースト回路
１３２…シャント流抵抗器
１３４…ブーストコンバータ
１３６…ＭＯＳＦＥＴ
１４０…エネルギーストレージユニット
１４２…バックコンバータ
１４４…ダイオード
１５０…コントローラ
１５２…入力
１５４…出力
２００…点線
２０２…点線
２０４…点線
３００…点線
３０２…点線
３０４…点線
４００…第１水平点線
４０２…第２水平点線
４０４…第３水平点線
４０６…第４水平点線
４１０…トラック
４１２…ブースト期間
４１４…充電期間
４１６…総サイクル
４２０…トレース
４２２…パルス幅調整制御信号
４３０…トレース
４４０…トレース
４５０…トレース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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