功耗檢測裝置及使用該裝置的主機板與風扇控制板的製作方法
2023-10-18 03:28:29 1
功耗檢測裝置及使用該裝置的主機板與風扇控制板的製作方法
【專利摘要】一種功耗檢測裝置及使用該裝置的主機板與風扇控制板，功耗檢測裝置適於檢測一待測物的功耗，此待測物工作時產生一工作電壓。此功耗檢測裝置包括第一電阻、放大單元、分壓單元與處理單元。第一電阻的第一端耦接該待測物，並接收待測物工作時產生的電流。放大單元的第一輸入端耦接第一電阻的第二端，放大單元的第二輸入端接收工作電壓，放大單元的輸出端產生放大信號。分壓單元接收放大信號，並對放大信號進行分壓，以產生分壓信號。處理單元接收分壓信號，並依據分壓信號的電壓準位，計算出流經第一電阻的電流，再根據電流和工作電壓，計算出待測物的功耗。
【專利說明】功耗檢測裝置及使用該裝置的主機板與風扇控制板
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種功耗檢測裝置，特別涉及一種可提高功耗檢測的精確度的功耗檢測裝置及使用該裝置的主機板與風扇控制板。
【背景技術】
[0002]對於目前的伺服器(Server)系統來說，已開始需要增加對伺服器系統內的各模塊的功耗進行檢測，以得知各模塊的工作狀態。其中，功耗檢測的項目可以對整個伺服器系統進行，也可對單一模塊進行，例如主機板、風扇控制板或硬碟等。通過這樣對各模塊的功耗檢測，可以更加安全合理的對伺服器系統進行資源的分配。
[0003]一般來說,伺服器系統是通過讀取電源供應單元(Power Supply Unit，PSU)的內部集成電路(Inter-1ntegrated Circuit, I2C)總線，以計算出並獲得伺服器系統內各模塊的功耗，進而進行後續的相關操作。然而，在伺服器系統於高負載(loading)運行的時候，進行各模塊的功耗檢測，其所檢測出的功耗精確度還可以，但是仍沒有辦法做到完全的精確，有時候功耗檢測的誤差會達到15%。因此，對於伺服器系統內各模塊進行功耗檢測，仍有改善的地方。
【發明內容】
[0004]鑑於以上的問題，本發明的目的在於提供一種功耗檢測裝置與使用其的主機板與風扇控制板，藉以簡化電路結構，並提高功耗檢測的精確度。
[0005]本發明的一種功耗檢測裝置，適於檢測一待測物的功耗，此待測務工作時產生一工作電壓。此功耗檢測裝置包括第一電阻、放大單元、分壓單元與處理單元。第一電阻的第一端耦接該待測物，並接收待測物工作時產生的電流。放大單元的第一輸入端耦接第一電阻的第二端，放大單元的第二輸入端接收工作電壓，放大單元的輸出端產生放大信號。分壓單元耦接放大單元的輸出端，用以接收放大信號，並對放大信號進行分壓，以產生分壓信號。處理單元耦接分壓單元，用以接收分壓信號，並依據分壓信號的準位，計算出流經第一電阻的電流，再根據前述電流和工作電壓，計算出待測物的功耗。
[0006]在一實施例中，前述分壓單元包括第二電阻與第三電阻。第二電阻的第一端耦接放大單元的輸出端，用以接收放大信號，第二電阻的第二端輸出分壓信號。第三電阻的第一端耦接第二電阻的第二端，第三電阻的第二端耦接接地端。
[0007]在一實施例中，前述放大單元為運算放大器。
[0008]在一實施例中，前述放大單元所輸出的放大信號的電壓值小於放大單元的工作電壓的電壓值。
[0009]在一實施例中，前述處理單元包括暫存器。此暫存器用以儲存待測物的功耗。
[0010]本發明的一種包括前述功耗檢測裝置的主機板。
[0011]本發明的一種包括前述功耗檢測裝置的風扇控制板。
[0012]本發明的功耗檢測裝置及使用其的主機板與風扇控制板，利用第一電阻產生壓降，使得放大單元的兩輸入端之間產生電壓差值，且此電壓差值經由放大單元放大後進行分壓，再利用處理單元依據流經第一電阻的電流及待測物所產生的工作電壓，以計算出對應待測物的功耗。如此一來，可簡化電路結構，並提高功耗檢測的精確度。
[0013]以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的伺服器系統的示意圖；
[0015]圖2為本發明的功耗檢測裝置的詳細示意圖。
[0016]其中，附圖標記
[0017]100 伺服器系統
[0018]110 主機板
[0019]120 風扇控制板
[0020]130 機架管理控制器
[0021]140 功耗檢測裝置
[0022]210 放大單元
[0023]220 分壓單元
[0024]230 處理單元
[0025]240 暫存器
[0026]250 待測物
[0027]Rl 第一電阻
[0028]R2 第二電阻
[0029]R3 第三電阻
[0030]VIN, VCC 工作電壓
[0031]VA 放大信號
[0032]VD 分壓信號
[0033]I 電流
[0034]GND 接地端
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作具體的描述:
[0036]請參考圖1所示，其為本發明的伺服器系統的示意圖。伺服器系統100可為機櫃式(Container)伺服器,而伺服器系統100包括主機板(Motherboard)llO、風扇控制板(FanBoard) 120、機架管理控制器(Rack Management Controller, RMC) 130與本發明的功耗檢測裝置140。
[0037]其中，主機板110與風扇控制板120分別配置一個功耗檢測裝置140，以便對主機板110與風扇控制板120進行功耗檢測。也即，當主機板110與風產控制板120開始工作後，主機板110與風扇控制板120所產生的工作電壓VIN會輸出至與其連接的功耗檢測裝置140，使得功耗檢測裝置140可對主機板110與風扇控制板120進行功耗檢測，以計算出對應前述工作電壓VIN的功耗值，並儲存此功耗值。[0038]接著，當功耗檢測裝置140計算出主機板110以及風扇控制板120的功耗值後，機架管理控制器130可通過讀取功耗檢測裝置140所儲存的對應的功耗值，以得知主機板110與風扇控制板120的工作狀態與其對應的功耗值，並進行後續的相應操作，例如將主機板的110功率降低或是通過風扇控制板120將風扇的轉速降低等。
[0039]在圖1的實施例中，僅以一個主機板110以及一個風扇控制板120為例，但本發明不限於此，使用者也可視其需求自行調整主機板110以及風扇控制板120的數量，且功耗檢測裝置140的數量也會對應主機板110以及風扇控制板120的數量而調整，而主機板110或風扇控制板120會各自連接一個功耗檢測裝置140，以進行相應的功耗檢測。
[0040]另外，本發明以功耗檢測裝置140對主機板110或風扇控制板120進行功耗檢測為例，但本發明不限於此，功耗檢測裝置140也可對伺服器系統100內其他的元件進行功耗檢測。
[0041]此外，在一實施例中，功耗檢測裝置140可拆卸式地設至於主機板110及風扇控制板120上，並例如通過連接埠或總線與主機板110及風扇控制板120耦接。在另一實施例中，功耗檢測裝置140可直接配置於主機板110及風扇控制板120上。
[0042]以下，將進一步說明本發明的功耗檢測裝置140的內部電路結構及其相應的操作。並且，為了方便說明，將以待測物250來表示主機板110或風扇控制板120。
[0043]請參考圖2所示，其為本發明的功耗檢測裝置140的詳細示意圖。在本實施例中，待測物250 (也即主機板110或風 扇控制板120)工作時，會產生工作電壓VIN。功耗檢測裝置140包括第一電阻R1、放大單元210、分壓單元220與處理單元230。
[0044]第一電阻Rl的第一端適於耦接待測物250 (也即主機板110或風扇控制板120)，例如耦接待測物250的一引腳或一接點，用以接收待測物250工作時產生的電流I，也即此電流I會流經第一電阻Rl。在本實施例中，第一電阻Rl例如為精密電阻。
[0045]放大單元210的第一輸入端(例如正輸入端)耦接第一電阻Rl的第二端，放大單元210的第二輸入端(例如負輸入端)耦接第一電阻Rl的第一端，用以接收待測物250所產生的工作電壓VIN，放大單元210的輸出端產生放大信號VA。
[0046]在本實施例中，放大單元210例如為運算放大器(Operation Amplif ier, 0PA)。並且，放大單元210所輸出的放大信號VA的電壓值例如小於放大單元210的工作電壓VCC的電壓值，以增加功耗檢測的精確度。
[0047]分壓單元220耦接放大單元210，用以接收前述的放大信號VA，並對放大信號VA進行分壓，以產生分壓信號VD。進一步來說，分壓單元220包括第二電阻R2與第三電阻R3。第二電阻R2的第一端耦接放大單元210的輸出端，用以接收放大信號VA，第二電阻R2的第二端產生分壓信號VD。第三電阻R3的第一端耦接第二電阻R2的第二端，第三電阻R3的第二端稱接接地端GND。
[0048]處理單元230耦接分壓單元220，用以接收前述的分壓信號VD，並依據分壓信號VD的電壓準位，計算出流經第一電阻Rl的電流I，再根據此電流I和工作電壓VIN，計算出待測物250的功耗。進一步來說，處理單元230包括暫存器240，此暫存器240用以儲存待測物250的功耗，以便於機架管理控制器130讀取暫存器240所儲存的待測物250的功耗，以進行後續的相關操作。
[0049]在本實施例中，由於處理單元230的有效輸入電壓範圍有限，因此利用分壓單元220對放大信號VA進行分壓而產生的分壓信號VD,可保證落在處理單兀230的有效電壓輸入範圍內，以便進行後續的處理。
[0050]另外，為了使電流I變化的檢測更加精確，則放大單元230會需要較大的放大係數K，使得第一電阻Rl上的壓降經過放大單元230放大後(也即第一電阻Rl兩端的較小的壓降乘上較大的放大係數K)能夠明顯的呈現，以進行後續功耗的計算。因此，本實施例不會採用調節放大單元230的放大係數K，來調整放大信號VA，以增加功耗檢測的精確度。
[0051 ] 首先，當待測物250開始工作時，待測物250會產生工作電壓VIN，並輸出至第一電阻Rl的第一端與放大單兀210的第二輸入端(負輸入端)。接著，第一電阻Rl會流經一電流I並產生一壓降，使得放大單元210的第一輸入端(正輸入端)接收到的電壓值為工作電壓VIN減去第一電阻Rl上的壓降，也即VIN-1*R1。
[0052]之後，放大單元210對第一輸入端與第二輸入端所接收到的電壓進行運算，以計算出一電壓差值(也即第一電阻Rl上的壓降I*R1)，且放大單元210依據其放大係數K，將前述電壓差值(第一電阻上的壓降)乘上放大係數K後，產生放大信號VA。接著，分壓單元220利用第二電阻R2及第三電阻R3對放大信號VA進行分壓，以產生分壓信號VD。
[0053]接著，處理單元230會接收前述分壓信號VD，並依據分壓信號VD的電壓準位以及式⑴與式⑵，計算出流經第一電阻Rl的電流I。其中，式⑴及式⑵分別如下所示:
[0054]VD=(I*R1*K*R3)/(R2+R3) (I)
[0055]I=VD*(R2+R3)/(R1*K*R3) (2)
[0056]接著，處理單元230再依據電流I及工作電壓VIN，以計算出待測物的功耗，也即功耗=工作電壓VIN乘上電流I(VIN*I)。並且，處理單元230會進一步將此待測物250的功耗儲存於暫存器240，以記錄待測物250所對應的功耗。
[0057]如此一來，利用本發明的功耗檢測裝置140對待測物250(即主機板110或風扇控制器120)進行功耗檢測，並將放大單元210所輸出的放大信號VA的電壓值設定小於放大單元210的工作電壓VCC的電壓值，可將功耗檢測的誤差降低為3%，以有效提高功耗檢測的精確度。
[0058]本發明的實施例的功耗檢測裝置及使用其的主機板與風扇控制板，其利用第一電阻產生壓降，使得放大單元的兩輸入端之間產生電壓差值，且此電壓差值經由放大單元放大後進行分壓，再利用處理單元依據流經第一電阻的電流及待測物所產生的工作電壓，計算出對應待測物的功耗。如此一來，可簡化電路結構，並提高功耗檢測的精確度。
[0059]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種功耗檢測裝置，適於檢測一待測物的一功耗，該待測物工作時產生一工作電壓，其特徵在於，該功耗檢測裝置包括: 一第一電阻，其第一端耦接該待測物，並接收該待測物工作時所產生的一電流； 一放大單元，其第一輸入端耦接該第一電阻的第二端，其第二輸入端接收該工作電壓，其輸出端產生一放大信號； 一分壓單元，耦接該放大單元的輸出端，用以接收該放大信號，並對該放大信號進行分壓，以產生一分壓信號；以及 一處理單元，耦接該分壓單元，用以接收該分壓信號，並依據該分壓信號的準位，計算出流經該第一電阻的該電流，再根據該電流和該工作電壓，計算出該待測物的功耗。
2.根據權利要求1所述的功耗檢測裝置，其特徵在於，該分壓單元包括: 一第二電阻，其第一端耦接該放大單元的輸出端，用以接收該放大信號，其第二端輸出該分壓信號；以及 一第三電阻，其第一端耦接該第二電阻的第二端，其第二端耦接接地端。
3.根據權利要求1所述的功耗檢測裝置，其特徵在於，該放大單元為一運算放大器。
4.根據權利要求1所述的功耗檢測裝置，其特徵在於，該放大單元所輸出的該放大信號的電壓值小於該放大單兀的工作電壓的電壓值。
5.根據權利要求1所述的功耗檢測裝置，其特徵在於，該處理單元包括一暫存器，用以儲存該待測物的功耗。
6.一種包括如權利要求1至5的任意一項所述的功耗減測裝置的主機板。
7.一種包括如權利要求1至5的任意一項所述的功耗減測裝置的風扇控制板。
【文檔編號】G01R21/06GK103777068SQ201210414113
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月25日 優先權日:2012年10月25日
【發明者】褚方傑 申請人:英業達科技有限公司, 英業達股份有限公司