CN103777068A - 功耗检测装置及使用该装置的主机板与风扇控制板 - Google Patents

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Abstract

一种功耗检测装置及使用该装置的主机板与风扇控制板，功耗检测装置适于检测一待测物的功耗，此待测物工作时产生一工作电压。此功耗检测装置包括第一电阻、放大单元、分压单元与处理单元。第一电阻的第一端耦接该待测物，并接收待测物工作时产生的电流。放大单元的第一输入端耦接第一电阻的第二端，放大单元的第二输入端接收工作电压，放大单元的输出端产生放大信号。分压单元接收放大信号，并对放大信号进行分压，以产生分压信号。处理单元接收分压信号，并依据分压信号的电压准位，计算出流经第一电阻的电流，再根据电流和工作电压，计算出待测物的功耗。

Description

功耗检测装置及使用该装置的主机板与风扇控制板
技术领域
本发明涉及一种功耗检测装置，特别涉及一种可提高功耗检测的精确度的功耗检测装置及使用该装置的主机板与风扇控制板。
背景技术
对于目前的伺服器（Server）***来说，已开始需要增加对伺服器***内的各模块的功耗进行检测，以得知各模块的工作状态。其中，功耗检测的项目可以对整个伺服器***进行，也可对单一模块进行，例如主机板、风扇控制板或硬盘等。通过这样对各模块的功耗检测，可以更加安全合理的对伺服器***进行资源的分配。
一般来说，伺服器***是通过读取电源供应单元（Power Supply Unit,PSU）的内部集成电路（Inter-Integrated Circuit,I2C）总线，以计算出并获得伺服器***内各模块的功耗，进而进行后续的相关操作。然而，在伺服器***于高负载（loading）运行的时候，进行各模块的功耗检测，其所检测出的功耗精确度还可以，但是仍没有办法做到完全的精确，有时候功耗检测的误差会达到15%。因此，对于伺服器***内各模块进行功耗检测，仍有改善的地方。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种功耗检测装置与使用其的主机板与风扇控制板，藉以简化电路结构，并提高功耗检测的精确度。
本发明的一种功耗检测装置，适于检测一待测物的功耗，此待测务工作时产生一工作电压。此功耗检测装置包括第一电阻、放大单元、分压单元与处理单元。第一电阻的第一端耦接该待测物，并接收待测物工作时产生的电流。放大单元的第一输入端耦接第一电阻的第二端，放大单元的第二输入端接收工作电压，放大单元的输出端产生放大信号。分压单元耦接放大单元的输出端，用以接收放大信号，并对放大信号进行分压，以产生分压信号。处理单元耦接分压单元，用以接收分压信号，并依据分压信号的准位，计算出流经第一电阻的电流，再根据前述电流和工作电压，计算出待测物的功耗。
在一实施例中，前述分压单元包括第二电阻与第三电阻。第二电阻的第一端耦接放大单元的输出端，用以接收放大信号，第二电阻的第二端输出分压信号。第三电阻的第一端耦接第二电阻的第二端，第三电阻的第二端耦接接地端。
在一实施例中，前述放大单元为运算放大器。
在一实施例中，前述放大单元所输出的放大信号的电压值小于放大单元的工作电压的电压值。
在一实施例中，前述处理单元包括暂存器。此暂存器用以储存待测物的功耗。
本发明的一种包括前述功耗检测装置的主机板。
本发明的一种包括前述功耗检测装置的风扇控制板。
本发明的功耗检测装置及使用其的主机板与风扇控制板，利用第一电阻产生压降，使得放大单元的两输入端之间产生电压差值，且此电压差值经由放大单元放大后进行分压，再利用处理单元依据流经第一电阻的电流及待测物所产生的工作电压，以计算出对应待测物的功耗。如此一来，可简化电路结构，并提高功耗检测的精确度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的伺服器***的示意图；
图2为本发明的功耗检测装置的详细示意图。
其中，附图标记
100    伺服器***
110    主机板
120    风扇控制板
130    机架管理控制器
140    功耗检测装置
210    放大单元
220    分压单元
230    处理单元
240    暂存器
250    待测物
R1    第一电阻
R2    第二电阻
R3    第三电阻
VIN、VCC    工作电压
VA    放大信号
VD    分压信号
I    电流
GND    接地端
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参考图1所示，其为本发明的伺服器***的示意图。伺服器***100可为机柜式（Container）伺服器，而伺服器***100包括主机板（Motherboard）110、风扇控制板（Fan Board）120、机架管理控制器（Rack Management Controller,RMC）130与本发明的功耗检测装置140。
其中，主机板110与风扇控制板120分别配置一个功耗检测装置140，以便对主机板110与风扇控制板120进行功耗检测。也即，当主机板110与风产控制板120开始工作后，主机板110与风扇控制板120所产生的工作电压VIN会输出至与其连接的功耗检测装置140，使得功耗检测装置140可对主机板110与风扇控制板120进行功耗检测，以计算出对应前述工作电压VIN的功耗值，并储存此功耗值。
接着，当功耗检测装置140计算出主机板110以及风扇控制板120的功耗值后，机架管理控制器130可通过读取功耗检测装置140所储存的对应的功耗值，以得知主机板110与风扇控制板120的工作状态与其对应的功耗值，并进行后续的相应操作，例如将主机板的110功率降低或是通过风扇控制板120将风扇的转速降低等。
在图1的实施例中，仅以一个主机板110以及一个风扇控制板120为例，但本发明不限于此，使用者也可视其需求自行调整主机板110以及风扇控制板120的数量，且功耗检测装置140的数量也会对应主机板110以及风扇控制板120的数量而调整，而主机板110或风扇控制板120会各自连接一个功耗检测装置140，以进行相应的功耗检测。
另外，本发明以功耗检测装置140对主机板110或风扇控制板120进行功耗检测为例，但本发明不限于此，功耗检测装置140也可对伺服器***100内其他的元件进行功耗检测。
此外，在一实施例中，功耗检测装置140可拆卸式地设至于主机板110及风扇控制板120上，并例如通过连接端口或总线与主机板110及风扇控制板120耦接。在另一实施例中，功耗检测装置140可直接配置于主机板110及风扇控制板120上。
以下，将进一步说明本发明的功耗检测装置140的内部电路结构及其相应的操作。并且，为了方便说明，将以待测物250来表示主机板110或风扇控制板120。
请参考图2所示，其为本发明的功耗检测装置140的详细示意图。在本实施例中，待测物250（也即主机板110或风扇控制板120）工作时，会产生工作电压VIN。功耗检测装置140包括第一电阻R1、放大单元210、分压单元220与处理单元230。
第一电阻R1的第一端适于耦接待测物250（也即主机板110或风扇控制板120），例如耦接待测物250的一引脚或一接点，用以接收待测物250工作时产生的电流I，也即此电流I会流经第一电阻R1。在本实施例中，第一电阻R1例如为精密电阻。
放大单元210的第一输入端（例如正输入端）耦接第一电阻R1的第二端，放大单元210的第二输入端（例如负输入端）耦接第一电阻R1的第一端，用以接收待测物250所产生的工作电压VIN，放大单元210的输出端产生放大信号VA。
在本实施例中，放大单元210例如为运算放大器（Operation Amplifier,OPA）。并且，放大单元210所输出的放大信号VA的电压值例如小于放大单元210的工作电压VCC的电压值，以增加功耗检测的精确度。
分压单元220耦接放大单元210，用以接收前述的放大信号VA，并对放大信号VA进行分压，以产生分压信号VD。进一步来说，分压单元220包括第二电阻R2与第三电阻R3。第二电阻R2的第一端耦接放大单元210的输出端，用以接收放大信号VA，第二电阻R2的第二端产生分压信号VD。第三电阻R3的第一端耦接第二电阻R2的第二端，第三电阻R3的第二端耦接接地端GND。
处理单元230耦接分压单元220，用以接收前述的分压信号VD，并依据分压信号VD的电压准位，计算出流经第一电阻R1的电流I，再根据此电流I和工作电压VIN，计算出待测物250的功耗。进一步来说，处理单元230包括暂存器240，此暂存器240用以储存待测物250的功耗，以便于机架管理控制器130读取暂存器240所储存的待测物250的功耗，以进行后续的相关操作。
在本实施例中，由于处理单元230的有效输入电压范围有限，因此利用分压单元220对放大信号VA进行分压而产生的分压信号VD，可保证落在处理单元230的有效电压输入范围内，以便进行后续的处理。
另外，为了使电流I变化的检测更加精确，则放大单元230会需要较大的放大系数K，使得第一电阻R1上的压降经过放大单元230放大后（也即第一电阻R1两端的较小的压降乘上较大的放大系数K）能够明显的呈现，以进行后续功耗的计算。因此，本实施例不会采用调节放大单元230的放大系数K，来调整放大信号VA，以增加功耗检测的精确度。
首先，当待测物250开始工作时，待测物250会产生工作电压VIN，并输出至第一电阻R1的第一端与放大单元210的第二输入端（负输入端）。接着，第一电阻R1会流经一电流I并产生一压降，使得放大单元210的第一输入端（正输入端）接收到的电压值为工作电压VIN减去第一电阻R1上的压降，也即VIN-I*R1。
之后，放大单元210对第一输入端与第二输入端所接收到的电压进行运算，以计算出一电压差值（也即第一电阻R1上的压降I*R1），且放大单元210依据其放大系数K，将前述电压差值（第一电阻上的压降）乘上放大系数K后，产生放大信号VA。接着，分压单元220利用第二电阻R2及第三电阻R3对放大信号VA进行分压，以产生分压信号VD。
接着，处理单元230会接收前述分压信号VD，并依据分压信号VD的电压准位以及式(1)与式(2)，计算出流经第一电阻R1的电流I。其中，式(1)及式(2)分别如下所示：
VD=(I*R1*K*R3)/(R2+R3)  (1)
I=VD*(R2+R3)/(R1*K*R3)  (2)
接着，处理单元230再依据电流I及工作电压VIN，以计算出待测物的功耗，也即功耗=工作电压VIN乘上电流I（VIN*I）。并且，处理单元230会进一步将此待测物250的功耗储存于暂存器240，以记录待测物250所对应的功耗。
如此一来，利用本发明的功耗检测装置140对待测物250（即主机板110或风扇控制器120）进行功耗检测，并将放大单元210所输出的放大信号VA的电压值设定小于放大单元210的工作电压VCC的电压值，可将功耗检测的误差降低为3%，以有效提高功耗检测的精确度。
本发明的实施例的功耗检测装置及使用其的主机板与风扇控制板，其利用第一电阻产生压降，使得放大单元的两输入端之间产生电压差值，且此电压差值经由放大单元放大后进行分压，再利用处理单元依据流经第一电阻的电流及待测物所产生的工作电压，计算出对应待测物的功耗。如此一来，可简化电路结构，并提高功耗检测的精确度。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种功耗检测装置，适于检测一待测物的一功耗，该待测物工作时产生一工作电压，其特征在于，该功耗检测装置包括：
一第一电阻，其第一端耦接该待测物，并接收该待测物工作时所产生的一电流；
一放大单元，其第一输入端耦接该第一电阻的第二端，其第二输入端接收该工作电压，其输出端产生一放大信号；
一分压单元，耦接该放大单元的输出端，用以接收该放大信号，并对该放大信号进行分压，以产生一分压信号；以及
一处理单元，耦接该分压单元，用以接收该分压信号，并依据该分压信号的准位，计算出流经该第一电阻的该电流，再根据该电流和该工作电压，计算出该待测物的功耗。
2.根据权利要求1所述的功耗检测装置，其特征在于，该分压单元包括：
一第二电阻，其第一端耦接该放大单元的输出端，用以接收该放大信号，其第二端输出该分压信号；以及
一第三电阻，其第一端耦接该第二电阻的第二端，其第二端耦接接地端。
3.根据权利要求1所述的功耗检测装置，其特征在于，该放大单元为一运算放大器。
4.根据权利要求1所述的功耗检测装置，其特征在于，该放大单元所输出的该放大信号的电压值小于该放大单元的工作电压的电压值。
5.根据权利要求1所述的功耗检测装置，其特征在于，该处理单元包括一暂存器，用以储存该待测物的功耗。
6.一种包括如权利要求1至5的任意一项所述的功耗减测装置的主机板。
7.一种包括如权利要求1至5的任意一项所述的功耗减测装置的风扇控制板。
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