算力板保护装置及其温控方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010522726.7 (22)申请日 2020.06.10 (71)申请人 深圳杰微芯片科技有限公司 地址 518000 广东省深圳市坪山区龙田街 道老坑社区锦绣中路9号1栋701-2 (72)发明人 徐伟峰曲振昆田建钊胡习康 (51)Int.Cl. G05D 23/24(2006.01) G01K 7/22(2006.01) G01K 7/18(2006.01) G01K 7/02(2006.01) (54)发明名称 算力板保护装置及其温控方法 (57)摘要 本发明公开。

2、了一种算力板保护装置及其温 控方法， 属于算力板安全技术领域， 包括控制主 板和设置在所述控制主板一侧的铝基底材算力 板， 所述控制主板与算力板电性连接， 所述算力 板上设有若干运算芯片， 每一所述运算芯片一侧 均嵌设有温感元件和MOS开关， 以对运算芯片进 行温度监控及通断控制， 所述算力板设置有运行 区和预备区， 所述运行区内布置有若干已接通及 断开MOS开关的运算芯片， 所述预备区内布置有 若干已断开MOS开关的待运行运算芯片， 所述控 制主板内设MCU微控器， 所述MCU微控器与运算芯 片、 温感元件和MOS开关互连。 本发明解决了算力 板上芯片在运行过程中温度过高而容易烧坏芯 片的情。

3、况， 极大的提高算力板的整体运算效益及 安全性。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 111694386 A 2020.09.22 CN 111694386 A 1.一种算力板保护装置， 其特征在于， 该装置包括控制主板和设置在所述控制主板一 侧的铝基底材算力板， 所述控制主板与算力板电性连接， 所述算力板上设有若干运算芯片， 每一所述运算芯片一侧均嵌设有温感元件和MOS开关， 以对运算芯片进行温度监控及通断 控制， 所述算力板设置有运行区和预备区， 所述运行区内布置有若干已接通MOS开关的运算 芯片及若干已断开MOS开关的运算芯片， 所述预备区内布置有若干已断开MOS开关的待运行 运。

4、算芯片， 所述控制主板内设MCU微控器， 所述MCU微控器与运算芯片、 温感元件和MOS开关 互连。 2.根据权利要求1所述的算力板保护装置， 其特征在于， 所述控制主板控制所述运行区 中运算芯片的MOS开关断开或接通， 以及控制所述预备区中运算芯片的MOS开关接通。 3.根据权利要求2所述的算力板保护装置， 其特征在于， 所述运行区中MOS开关断开的 运算芯片由所述运行区中MOS开关接通的运算芯片补替运行。 4.根据权利要求2所述的算力板保护装置， 其特征在于， 所述运行区中MOS开关断开的 运算芯片由所述预备区中MOS开关接通的运算芯片补替运行。 5.根据权利要求1所述的算力板保护装置， 。

5、其特征在于， 所述运行区中的运算芯片数量 为所述预备区中的运算芯片数量的至少1倍。 6.根据权利要求1所述的算力板保护装置， 其特征在于， 所述温感元件包括铂热电阻温 感元件、 热电偶温感元件或热敏电阻温感元件中的一种。 7.根据权利要求1所述的算力板保护装置， 其特征在于， 所述算力板上的运算芯片为相 同的运算芯片。 8.一种算力板温控方法， 其特征在于， 应用于如上权利要求1-7任意一项所述的算力板 保护装置， 该方法包括： 获取步骤： 获取一算力板及控制主板， 将所述控制主板与算力板电性连接， 所述控制主 板内置MCU微控器； 设置步骤： 在所述算力板上嵌设若干运算芯片， 每一所述运算芯。

6、片一侧均嵌设置温感 元件和MOS开关， 所述算力板包括运算芯片的运行区和预备区； 监测步骤： 利用所述算力板上的每一温感元件监测对应运算芯片在运行过程中产生热 量的温度； 及 控制步骤： 当所述温感元件监测到对应运算芯片的温度超过预设温度值时， 触发所述 MCU微控器控制所述算力板上的MOS开关断开一运算芯片的运行， 及/或接通另一运算芯片 的运行。 9.根据权利要求8所述的算力板温控方法， 其特征在于， 所述设置步骤包括： 所述运行区内布置有若干已接通MOS开关的运算芯片及若干已断开MOS开关的运算芯 片， 所述预备区内布置有若干已断开MOS开关的待运行运算芯片。 10.根据权利要求9所述的。

7、算力板温控方法， 其特征在于， 所述控制步骤包括： 当所述运行区中的某一温感元件监测到对应的运算芯片温度超过第一预设温度值时， 触发所述MCU微控器控制MOS开关断开对应的某一所述运算芯片的运行， 并从所述运行区中 开启另一运算芯片以补替某一所述运算芯片的运行； 当所述运行区中的另一温感元件监测到对应的另一所述运算芯片温度超过第二预设 温度值时， 触发所述MCU微控器控制MOS开关断开对应的另一所述运算芯片的运行， 并从所 权利要求书 1/2 页 2 CN 111694386 A 2 述预备区中开启又一运算芯片以补替另一所述运算芯片的运行， 其中， 所述第二预设温度 值大于第一预设温度值； 及。

8、 当所述预备区中开启运行的又一温感元件监测到对应的又一所述运算芯片的温度超 过第三预设温度值时， 触发所述MCU微控器控制MOS开关锁止又一所述运算芯片的运行， 以 避免算力板烧损， 其中， 所述第三预设温度值大于第二预设温度值。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111694386 A 3 算力板保护装置及其温控方法 技术领域 0001 本发明属于算力板安全技术领域， 尤其涉及一种算力板保护装置及其温控方法。 背景技术 0002 现有算力板结构采用在算力板上设置多个高密度芯片， 以增强算力板的运算速度 及效益， 而芯片在运算过程中会产生大量热量而导致芯片温度升高， 容易使芯片受损， 甚至 是。

9、烧坏， 导致算力板难以正常运行， 极大的影响算力板的整体运算效益及安全性。 发明内容 0003 本发明提供一种算力板保护装置及其温控方法， 解决现有算力板上芯片在运行过 程中温度升高， 容易烧坏芯片， 影响算力板的整体运算效益及安全性。 0004 为实现上述目的， 本发明提供一种算力板保护装置， 该装置包括控制主板和设置 在所述控制主板一侧的铝基底材算力板， 所述控制主板与算力板电性连接， 所述算力板上 设有若干运算芯片， 每一所述运算芯片一侧均嵌设有温感元件和MOS开关， 以对运算芯片进 行温度监控及通断控制， 所述算力板设置有运行区和预备区， 所述运行区内布置有若干已 接通MOS开关的运算。

10、芯片及若干已断开MOS开关的运算芯片， 所述预备区内布置有若干已断 开MOS开关的待运行运算芯片， 所述控制主板内设MCU微控器， 所述MCU微控器与运算芯片、 温感元件和MOS开关互连。 0005 优选地， 所述控制主板控制所述运行区中运算芯片的MOS开关断开或接通， 以及控 制所述预备区中运算芯片的MOS开关接通。 0006 优选地， 所述运行区中MOS开关断开的运算芯片由所述运行区中MOS开关接通的运 算芯片补替运行。 0007 优选地， 所述运行区中MOS开关断开的运算芯片由所述预备区中MOS开关接通的运 算芯片补替运行。 0008 优选地， 所述运行区中的运算芯片数量为所述预备区中的。

11、运算芯片数量的至少1 倍。 0009 优选地， 所述温感元件包括铂热电阻温感元件、 热电偶温感元件或热敏电阻温感 元件中的一种。 0010 优选地， 所述算力板上的运算芯片为相同的运算芯片。 0011 此外， 为实现上述目的， 本发明还提供一种算力板温控方法， 应用于如上任意一项 所述的算力板保护装置， 该方法包括： 0012 获取步骤： 获取一算力板及控制主板， 将所述控制主板与算力板电性连接， 所述控 制主板内置MCU微控器； 0013 设置步骤： 在所述算力板上嵌设若干运算芯片， 每一所述运算芯片一侧均嵌设置 温感元件和MOS开关， 所述算力板包括运算芯片的运行区和预备区； 0014 监。

12、测步骤： 利用所述算力板上的每一温感元件监测对应运算芯片在运行过程中产 说明书 1/6 页 4 CN 111694386 A 4 生热量的温度； 及 0015 控制步骤： 当所述温感元件监测到对应运算芯片的温度超过预设温度值时， 触发 所述MCU微控器控制所述算力板上的MOS开关断开一运算芯片的运行， 及/或接通另一运算 芯片的运行。 0016 优选地， 所述设置步骤包括： 0017 所述运行区内布置有若干已接通MOS开关的运算芯片及若干已断开MOS开关的运 算芯片， 所述预备区内布置有若干已断开MOS开关的待运行运算芯片。 0018 优选地， 所述控制步骤包括： 0019 当所述运行区中的某。

13、一温感元件监测到对应的运算芯片温度超过第一预设温度 值时， 触发所述MCU微控器控制MOS开关断开对应的某一所述运算芯片的运行， 并从所述运 行区中开启另一运算芯片以补替某一所述运算芯片的运行； 0020 当所述运行区中的另一温感元件监测到对应的另一所述运算芯片温度超过第二 预设温度值时， 触发所述MCU微控器控制MOS开关断开对应的另一所述运算芯片的运行， 并 从所述预备区中开启又一运算芯片以补替另一所述运算芯片的运行， 其中， 所述第二预设 温度值大于第一预设温度值； 0021 当所述预备区中开启运行的又一温感元件监测到对应的又一所述运算芯片的温 度超过第三预设温度值时， 触发所述MCU微。

14、控器控制MOS开关锁止又一所述运算芯片的运 行， 以避免算力板烧损， 其中， 所述第三预设温度值大于第二预设温度值。 0022 本发明提供一种算力板保护装置及其温控方法， 通过在算力上设置温感元件用于 监测对应的运算芯片温度， 以触发MCU微控器控制算力板上的MOS开关断开或接通运算芯片 的运行， 解决了算力板上芯片在运行过程中温度过高而容易烧坏芯片的情况， 极大的提高 算力板的整体运算效益及安全性。 0023 为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效， 下面结合附图与具体实施例来对本发 明进行详细说明。 附图说明 0024 图1为本发明算力板保护装置的结构流程图； 0025 图2为本发明算力板保。

15、护装置中算力板的结构示意图； 0026 图3为本发明算力板温控方法较佳实施例的流程图； 0027 附图说明： 1、 控制主板； 101、 MCU微控器； 2、 算力板； 201、 运算芯片； 3、 运行区； 301、 温感元件； 302、 MOS开关； 4、 预备区。 具体实施方式 0028 除非另有定义， 本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技 术人员通常理解的含义相同； 本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的 实施例的目的， 不是旨在于限制本申请； 本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中 的术语 “包括” 和 “具有” 以及它们的任何变形， 意图在于覆盖。

16、不排他的包含。 本申请的说明 书和权利要求书或上述附图中的术语 “第一” 、“第二” 、“某一” 、“又一” 等是用于区别不同对 象， 而不是用于描述特定顺序。 说明书 2/6 页 5 CN 111694386 A 5 0029 在本文中提及 “实施例” 意味着， 结合实施例描述的特定特征、 结构或特性可以包 含在本申请的至少一个实施例中。 在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同 的实施例， 也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。 本领域技术人员显式地和 隐式地理解的是， 本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。 0030 本发明实施例提供了一种算力板保护装置， 参考图1、。

17、 图2所示， 该装置包括控制主 板1和设置在所述控制主板1一侧的铝基底材算力板2， 所述控制主板1与算力板2电性连接， 所述算力板2上设有若干运算芯片201， 每一所述运算芯片201一侧均嵌设有温感元件301和 MOS开关302， 以对运算芯片201进行温度监控及通断控制， 所述算力板2设置有运行区3和预 备区4， 所述运行区3内布置有若干已接通MOS开关302的运算芯片201及若干已断开MOS开关 302的运算芯片201， 所述预备区4内布置有若干已断开MOS开关302的待运行运算芯片201， 所述控制主板1内设MCU微控器101， 所述MCU微控器101与运算芯片201、 温感元件301和。

18、MOS 开关302互连。 0031 本实施例中， 采用一控制主板1与算力板2连接并通电， 控制主板1内设MCU微控器 101， 算力板2采用具有快速散热的铝基底材PCB板， 在算力板2上设置若干个具有高密度、 计 算速率高的结构相同的运算芯片201， 每个运算芯片201一侧均嵌设有温感元件301和MOS开 关302， 温感元件301用于感应对应的运算芯片201在运行过程中产生的热量温度， MOS开关 302用于接通或断开对应的运算芯片201的运行， 通过控制主板1管控算力板2上运算芯片 201温度过高而烧坏算力板2的情形， 能够进一步提升算力板2使用的效益及安全性。 0032 其中， MCU微。

19、控器101是集内存(Memory)、 计数器(Timer)、 A/D转换、 数据传输、 记录 等功能功能于一体， 能够为不同的应用场合做不同组合控制。 诸如手机、 PC外围、 遥控器， 汽 车电子、 工业上的步进马达、 机器手臂的控制等， 都可见到MCU的身影。 0033 MOS开关302俗称场效应管或MOS管， 全称为金属氧化物半导体型场效应管， 英文为 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans istor)。 其原理是通过控制主 板1给到MOS管的电压使电路导通而接通电路， 形成一个开关302作用。 在一般电子电路中， MOS开。

20、关302常用于电路的接通或断开。 0034 具体的， 在算力板2上设置有运行区3和预备区4， 运行区3和预备区4内均包含有若 干个运算芯片201及对应的温感元件301和MOS开关302， 其中， 运行区3内布置有若干已接通 MOS开关302的运算芯片201及若干已断开MOS开关302的运算芯片201， 预备区4内布置有若 干已断开MOS开关302的待运行运算芯片201， 由控制主板1控制所述运行区3中运算芯片201 的MOS开关302断开或接通， 以及控制所述预备区4中运算芯片201的MOS开关302接通。 0035 进一步地， 所述运行区3中MOS开关302断开的运算芯片201由所述运行区3。

21、中MOS开 关302接通的运算芯片201补替运行。 0036 在一个可选实施例中， 若运行区3中的一个运算芯片201在运行过程中温度升高， 由对应的MOS开关302断开的该运算芯片201， 避免运算芯片201因温度过高而影响计算效益 及烧坏运算芯片201， 并且， 控制主板1控制运行区3中的一个MOS开关302接通一运算芯片 201以补替上述温度升高的运算芯片201的运行。 0037 进一步地， 所述运行区3中MOS开关302断开的运算芯片201由所述预备区4中MOS开 关302接通的运算芯片201补替运行。 0038 在另一个可选实施例中， 若运行区3中的一个运算芯片201在运行过程中温度继。

22、续 说明书 3/6 页 6 CN 111694386 A 6 升高， 由对应的MOS开关302断开的该运算芯片201， 且控制主板1控制预备区4中的一个MOS 开关302接通一运算芯片201以补替上述温度继续升高的一运算芯片201的运行。 0039 进一步地， 所述运行区3中的运算芯片201数量为所述预备区4中的运算芯片201数 量的至少1倍。 0040 本实施例中， 为确保算力板2在运行过程中的效益及安全性， 对部署在算力板2上 的运算芯片201的数据进行限制， 该限制包括但不限于运行区3中的运算芯片201数量为预 备区4中的运算芯片201数量的至少1倍。 0041 例如， 算力板2上部署的。

23、运算芯片201总数为50个， 其中， 运行区3部署40个， 预备区 4部署10个。 在运行区3中， 利用控制主板1控制其中的35个MOS开关302接通对应的运算芯片 201的运行， 5个MOS开关302断开对应的运算芯片201以待启动运行； 并且控制主板1控制预 备区4中的10个MOS开关302断开对应的运算芯片201的运行。 0042 进一步地， 所述温感元件301包括铂热电阻温感元件、 热电偶温感元件或热敏电阻 温感元件中的一种， 优选地， 本实施例采用热敏电阻温感元件。 0043 铂热电阻温感元件， 铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基 本原理设计和制作的， 利用铂热电阻。

24、作为感温元件的型号有铠装式、 装配式、 插座式、 端面 热电阻， 适用于温度误差小的行业或者是精密仪器仪表。 0044 热电偶温感元件， 热电偶温感元件主要是通过两根不同的金属材料焊接在一起 的， 主要温度发生改变， 那么两端就会有不同的电势产生， 通过电势的变化来得出相应的温 度变化。 0045 热敏电阻温感元件， 热敏电阻由金属氧化物陶瓷组成， 是低成本、 灵敏度最高的温 感元件。 测温范围:温度范围小-50到200度左右， 体积小， 响应时间快， 广泛应用于很多家用 电器上。 0046 综上， 本发明提供一种算力板保护装置， 通过在算力上设置温感元件301用于监测 对应的运算芯片201温。

25、度， 以及采用MOS开关302断开或接通对应运算芯片201的运行， 使控 制主板1根据温感元件301的温度控制MOS开关302的通断， 以控制运算芯片201的运行或停 止。 即某一运算芯片201温度过高， 控制主板1会控制另一运算芯片201启动运行以补替该温 度过高的运算芯片201的运行， 解决了算力板2上运算芯片201在运行过程中温度过高而容 易烧坏芯片的情况， 确保多个启动的高密度运算芯片201能够不间断的运算， 极大的提高算 力板2的整体运算效益及安全性。 0047 此外， 参考图3所示， 为本发明算力板温控方法较佳实施例的流程图。 为实现上述 目的， 本发明还提供一种算力板温控方法， 。

26、应用于如上任意一项所述的算力板保护装置， 该 方法包括： 0048 S1、 获取一算力板2及控制主板1， 将所述控制主板1与算力板2电性连接， 所述控制 主板1内置MCU微控器101。 0049 MCU微控器101是集内存(Memory)、 计数器(Timer)、 A/D转换、 数据传输、 记录等功 能功能于一体， 能够为不同的应用场合做不同组合控制。 诸如手机、 PC外围、 遥控器， 汽车电 子、 工业上的步进马达、 机器手臂的控制等， 都可见到MCU的身影。 0050 S2、 在所述算力板2上嵌设若干运算芯片201， 每一所述运算芯片201一侧均嵌设置 温感元件301和MOS开关302， 。

27、所述算力板2包括运算芯片201的运行区3和预备区4。 说明书 4/6 页 7 CN 111694386 A 7 0051 温感元件301包括铂热电阻温感元件、 热电偶温感元件或热敏电阻温感元件中的 一种， 优选地， 本实施例采用热敏电阻温感元件。 0052 铂热电阻温感元件， 铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基 本原理设计和制作的， 利用铂热电阻作为感温元件的型号有铠装式、 装配式、 插座式、 端面 热电阻， 适用于温度误差小的行业或者是精密仪器仪表。 0053 热电偶温感元件， 热电偶温感元件主要是通过两根不同的金属材料焊接在一起 的， 主要温度发生改变， 那么两端就会有不。

28、同的电势产生， 通过电势的变化来得出相应的温 度变化。 0054 热敏电阻温感元件， 热敏电阻由金属氧化物陶瓷组成， 是低成本、 灵敏度最高的温 感元件。 测温范围:温度范围小-50到200度左右， 体积小， 响应时间快， 广泛应用于很多家用 电器上。 0055 MOS开关302俗称场效应管或MOS管， 全称为金属氧化物半导体型场效应管， 英文为 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans istor)。 其原理是通过控制主 板1给到MOS管的电压使电路导通而接通电路， 形成一个开关作用。 在一般电子电路中， MOS 开关302常用于。

29、电路的接通或断开。 0056 进一步地， 所述步骤S2包括： 0057 所述运行区3内布置有若干已接通MOS开关302的运算芯片201及若干已断开MOS开 关302的运算芯片201， 所述预备区4内布置有若干已断开MOS开关302的待运行运算芯片 201。 0058 在一个是实施例中， 算力板2上部署的运算芯片201总数为50个， 其中， 运行区3部 署40个， 预备区4部署10个。 在运行区3中， 利用控制主板1控制其中的35个MOS开关302接通 对应的运算芯片201的运行， 5个MOS开关302断开对应的运算芯片201以待启动运行； 在预备 区4中， 控制主板1控制预备区4中的10个MO。

30、S开关302断开对应的运算芯片201的运行。 0059 S3、 利用所述算力板2上的每一温感元件301监测对应运算芯片201在运行过程中 产生热量的温度。 0060 S4、 当所述温感元件301监测到对应运算芯片201的温度超过预设温度值时， 触发 所述MCU微控器101控制所述算力板2上的MOS开关302断开一运算芯片201的运行， 及/或接 通另一运算芯片201的运行。 0061 进一步地， 所述步骤S4包括： 0062 当所述运行区3中的某一温感元件301监测到对应的运算芯片201温度超过第一预 设温度值(例如第一预设温度值为85度)时， 触发所述MCU微控器101控制MOS开关302断。

31、开对 应的某一所述运算芯片201的运行， 并从所述运行区3中开启另一运算芯片201以补替某一 所述运算芯片201的运行； 0063 当所述运行区3中的另一温感元件301监测到对应的另一所述运算芯片201温度超 过第二预设温度值(例如第二预设温度值为96度， 该温度为通常设置临界点)时， 触发所述 MCU微控器101控制MOS开关302断开对应的另一所述运算芯片201的运行， 并从所述预备区4 中开启又一运算芯片201以补替另一所述运算芯片201的运行， 其中， 所述第二预设温度值 大于第一预设温度值； 0064 当所述预备区4中开启运行的又一温感元件301监测到对应的又一所述运算芯片 说明书 。

32、5/6 页 8 CN 111694386 A 8 201的温度超过第三预设温度值(例如第三预设温度值为105度)时， 触发所述MCU微控器101 控制MOS开关302锁止又一所述运算芯片201的运行， 以避免算力板2烧损， 其中， 所述第三预 设温度值大于第二预设温度值。 0065 需要说明的是， 通过实验测试， 当算力板上的运算芯片在运行过程中的温度达到 125度时， 运算芯片会直接烧坏， 则算力板损坏难以正常工作。 0066 接合上述可知， 本发明提供一种算力板温控方法， 先将获取到的一算力板2和内置 MCU微控器101的控制主板1电性连接， 在所述算力板2上嵌设若干运算芯片201， 每一。

33、所述运 算芯片201一侧均嵌设置温感元件301和MOS开关302， 其中， 算力板2包括运算芯片201的运 行区3和预备区4； 利用所述算力板2上的每一温感元件301监测对应运算芯片201在运行过 程中产生热量的温度是否超过预设温度值， 触发所述MCU微控器101控制所述算力板2上的 MOS开关302断开一运算芯片201的运行， 及/或接通另一运算芯片201的运行。 由此， 解决了 算力板2上运算芯片201在运行过程中温度过高而容易烧坏芯片的情况， 确保多个启动的高 密度运算芯片201能够不间断的运算， 极大的提高算力板2的整体运算效益及安全性。 0067 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理， 仅是本发明的优选实施方式。 本 发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明 的保护范围。 本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实 施方式， 这些方式都将落入本发明的保护范围之内。 说明书 6/6 页 9 CN 111694386 A 9 图1 说明书附图 1/3 页 10 CN 111694386 A 10 图2 说明书附图 2/3 页 11 CN 111694386 A 11 图3 说明书附图 3/3 页 12 CN 111694386 A 12 。