CN101833365A - 一种单板节能装置、方法及单板 - Google Patents

一种单板节能装置、方法及单板 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种单板节能装置，包括：功率计算模块，用于对单板的输入电流进行检测，根据检测到的所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算出单板的实时功率；单板节能控制模块，用于根据所述实时功率确定单板的负载情况，根据所述负载情况，发送电压调整命令；电源调整模块，用于接收所述电压调整命令，根据所述电压调整命令，调整单板的母线电压。相应的本发明实施例还公开了一种单板节能方法和一种单板。通过以上技术方案，根据单板负载调整单板的母线电压，对单板进行节能。

Description

一种单板节能装置、方法及单板
技术领域
本发明涉及通信供电领域，特别涉及一种单板节能装置、方法及单板。
背景技术
半导体技术的飞速发展，推动了通信设备在功能、性能、集成度、成本等方面的不断进步，同时也给通信设备制造商和运营商带来了巨大挑战：设备的硬件复杂度、功耗等越来越高，导致设备的OPEX(operating expenditure，运行成本)越来越高、维护困难，而且机房的配电和散热面临巨大的压力。如何在保障设备正常运行的情况下，降低设备的动态运行功率、降低设备的TCO(Total Cost of Ownership，总拥有成本)，是目前设备制造商迫切要解决的一个难题。
现有技术中有两种常见的对单板实现动态节能的方法。方法一是通过本单板内部的CPU(Center Process Unit，中央处理单元)来控制单板的动态节能。CPU根据本单板的运行情况，判断是否有部分功能模块不需要工作，从而由CPU控制这些不需要工作的功能模块进入休眠或关断状态，从而降低单板的运行功率消耗。当CPU发现需要这些关闭或休眠的功能模块工作时，再通过控制接口使能或激活这些功能模块。方法二主要针对X86类型的CPU。因为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)集成电路的动态功率符合下面的规律：P＝ACV2F，即芯片的动态功率与电容、频率成正比，与电压的二次方成正比。所以可以支持通过DVFS技术来降低CPU本身的运行功率。即CPU软件通过监测自身的业务负载情况，当发现CPU的运行负载比较轻，则可以通过调低自身运行频率、通过VID(VoltageIdentification，电压鉴别)接口调整降低自身的工作电压等方法来降低自身的功率。
这两种节能方法在应用上都存在一些缺陷，方法一的应用受限于单板本身硬件功能的划分，如果某个功能模块关闭后会影响部分业务，则这种方法就只能应用在确认受影响夺得业务未被配置开通的情况。方法二主要是CPU自身的节能方法，而不是针对整个单板，而且要求CPU支持DVFS技术，目前支持DVFS技术的主要是X86类的CPU，而在通信产品中大量应用的嵌入式处理器一般不支持这种技术，应用范围较窄。
另外这两种单板动态节能方法都独立于单板自身的功率检测数据，现有技术中还没有根据单板的功率进行动态节能的方法。
发明内容
本发明实施例提供一种单板节能装置、方法及单板，根据单板的功率对单板的母线电压进行动态调整，对单板进行动态节能。
本发明一个实施例提供一种单板节能装置，包括：
功率计算模块，用于对单板的输入电流进行检测，根据检测到的所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算出单板的实时功率；
单板节能控制模块，用于根据所述实时功确定断单板的负载情况，根据所述负载情况，发送电压调整命令；
电源调整模块，用于接收所述电压调整命令，根据所述电压调整命令，调整单板的母线电压。
本发明一个实施例提供一种单板节能方法，包括：
检测得到单板的输入电流；
根据所述输入电流和预先测量的单板的输入电压，计算单板的实时功率；
根据单板的实时功率确定单板的负载情况，根据所述负载情况对单板的母线电压进行调整。
本发明一个实施例提供一种单板，包括后级电源模块和后级负载，所述后电源模块用于给所述后级负载进行供电，还包括：
直流/直流DC/DC模块，用于将单板的输入电压转化为单板的母线电压；所述单板的母线电压用于给所述后级电源模块进行供电，所述后级电源模块将所述单板的母线电压转化为所述后级负载所需要的电压；
单板节能装置，用于检测得到单板的输入电流，并根据预先测量得到的单板的输入电压计算单板的实时功率；根据单板的实时功率判断单板的负载情况；根据单板的负载情况对所述单板的母线电压进行调整。
本发明实施例通过以上技术方案，对单板的输入电流进行检测，根据检测到的单板输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算出单板的实时功率，根据单板的实时功率确定单板自身的负载情况，并根据单板自身的负载情况，动态的调整单板的母线电压，提高了单板整体的效率，对单板进行动态节能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例提供的单板供电结构示意图；
图2本发明实施例提供的供电效率关系示意图；
图3本发明实施例提供的单板节能装置示意图；
图4本发明实施例提供的单板节能控制模块结构示意图；
图5本发明实施例提供的功率计算模块结构示意图；
图6本发明实施例提供的阻值计算单元结构示意图；
图7本发明实施例提供的电源调整模块结构示意图；
图8本发明实施例提供的电源调整模块结构示意图；
图9本发明实施例提供的单板节能装置示意图；
图10本发明实施例提供的电源关断控制模块结构示意图；
图11本发明实施例提供的单板结构示意图；
图12本发明实施例提供的单板节能方法流程图；
图13本发明实施例提供的单板节能方法流程图；
图14本发明实施例提供的单板节能方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例提供的典型的单板供电架构示意图，图中DC/DC模块(直流/直流电压变化模块)是单板电源模块的一部分，其作用在于将单板的输入电压V转化为适合给后级电源模块供电的电压Vin，为方便描述，我们在本发明以下实施例中将经过DC/DC模块转化的输出电压Vin，即单板电源模块的输出电压，称为单板的母线电压，而这个DC/DC模块称为母线电压前级DC/DC模块，本发明以下实施例中出现的DC/DC模块，如无特别说明，均是指母线电压前级DC/DC模块，也就是单板电源的DC/DC模块。单板的母线电压通过后级电源模块可以变换出单板内后级模块中各个部分需要的各种电压，例如图1中的Vlout、Vnout、Vn+lout、Vn+mout等。
如图2所示，本发明实施例中，根据测试在降低母线电压的情况下，单板母线电压后级的模块的效率可以提高。如图2所示，降低母线电压对母线电压前级DC/DC模块的效率影响非常小，而母线电压后级的模块可以提高效率，所以降低母线电压后单板整体的供电效率提高了，从而实现了节能。
如图2中当DC/DC模块的输出电压为9V，即单板母线电压为9V时，整个单板的供电效率要高于单板母线电压为12V时的整个单板的供电效率。而供电效率提高5％，则可以实现单板节能5％。但是如果在重负载的情况下母线电压也工作在降低后电压，如图2中的9V，则会导致重负载情况下前级DC/DC模块的输出电流过大，容易引起过流和过温保护，所以在重负载情况下需要重新把母线电压调高。
为了进一步阐述本发明实施例提供的单板和单板动态节能的装置和方法，下面结合图3-图11进行详细描述。
如图3所示，本发明实施例提供一种单板节能装置10，对单板进行动态节能。单板节能装置10包括，功率计算模块110，单板节能控制模块120和电源调整模块130；
功率计算模块110，用于对单板的输入电流进行检测，根据检测到的所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算出单板的实时功率；
这里需要说明的是，在现有技术中通常有两种对单板功率的测量方案，一种是通过增加霍尔传感器来检测电流，这种方法由于精度和成本问题，用的比较少。还有一种是精密电阻和ADC(Analog Digital Converter，模数转化器)来检测功率。即利用精密电阻串接在单板母线电压供电回路上，从而把母线电压供电回路的电流量转换为电压量，该小信号电压量通过精密运放放大。放大后的电压送给ADC进行检测，最后处理器模块通过数字接口获取ADC的检测结果并可以计算出本单板的功率，使用精密电阻加ADC的方法检测的精度高，但在单板电流大时，增加的精密电阻热耗大，为满足散热要求需要预留的单板面积比较大，而且因为单板的主供电电流通过了该电阻，存在电阻失效影响单板可靠性的问题。
在本发明实施例中，功率计算模块110是基于单板母线电压供电回路上一段选定的PCB的电压差来计算电流，进而计算单板的功率。由于PCB金属皮存在电阻，从而这段选定的PCB两端存在电压差，将测量得到的这段PCB的电压差除以这段PCB的金属皮电阻就可以得到单板的输入电流，而单板的输入电压可以预先在这段选定的PCB的两个端点中的一个端点测得，一般为两个端点中更靠近单板后级负载的那个端点。获得单板的输入电压和电流后，将它们相乘就可以得到单板的实时功率。
本发明实施例是基于单板母线电压供电回路上的PCB来检测电压，因此本发明实施例在电流大时，不会出现现有技术中精密电阻引起的电阻热耗大等问题，也不会出现电阻失效影响单板可靠性的问题，在一定程度上提高了单板工作的可靠性。
单板节能控制模块120，用于根据单板的实时功率判断单板的负载情况，根据单板的负载情况，向电源调整模块130发送电压调整命令，控制电源调整模块130对单板的母线电压进行调整。
具体来说，单板节能控制模块120读取功率计算模块110计算出的单板的实时功率，将读取的单板的实时功率与预先设定的门限功率进行比较，根据实时功率与预先设定的门限功率的比较情况，确定单板的负载情况，并根据单板的负载情况，控制电源调整模块130对单板的母线电压进行调整，即对单板电源模块的输出电压进行调整，在这里电源模块的输出电压是指母线电压前级DC/DC模块的输出电压。
具体来说，单板节能控制模块120将读取到的单板的实时功率与预先设定的门限功率进行比较，如果单板的实时功率大于门限功率，则确定单板负载为重负载，单板节能控制模块120通过串行控制总线或者并行控制总线控制电源调整模块130，调高单板的母线电压，即通过电源调整模块130将单板的DC/DC模块的输出电压调节端trim端电压调高，从而相应的使DC/DC模块的输出电压得到调高；
如果单板的实时功率小于门限功率，则确定单板负载为轻负载，单板节能控制模块120通过串行控制总线或者并行控制总线控制电源调整模块130，调低单板的母线电压，即通过电源调整模块130将单板的DC/DC模块的trim端电压调低，从而相应的使DC/DC模块的输出电压得到调低，使单板的母线电压得到调低。
电源调整模块130，用于接收单板节能控制模块120发送的电压调整命令，在单板节能模块120的控制下，调整单板的母线电压，即单板电源模块的输出电压。
如图4所示，在一个实施例中，单板节能控制模块120可以包括，负载确定模块1210和调整命令发送模块1220；
负载确定模块1210，用于将图3中功率计算模块110计算出的单板的实时功率与预先设定的门限功率进行比较，若单板的实时功率小于门限功率，则确定单板负载为轻负载；若单板的实时功率大于门限功率，则确定单板负载为重负载；
调整命令发送模块1220，用于根据负载确定模块1210的确定结果发送相应的电压调整命令，若负载确定模块1210确定单板负载为轻负载，发送电压电压调低命令；若负载确定模块1220确定单板负载为重负载，发送电压调高命令。
需要说明的是，在一个实施例中，单板节能控制模块120还可以是一个低功耗的处理器，如51单片机，通过串行控制总线来读取功率计算模块110输出的单板的实时功率。串行控制总线可以是常用的I2C总线、SPI总线等。
需要说明的是，在另一个实施例中，为了避免单板功率在门限功率附近变化，带来的单板节能控制模块120控制单板电压的反复变化，可以在判断单板负载为轻负载时，给门限功率增加一个迟滞功率ΔP，即当单板的实时功率小于门限功率与迟滞功率ΔP的差时，单板节能控制模块120才控制电源调整模块130调低单板的母线电压。
图5为功率计算模块的实现方案及结构示意图，本发明实施例中的功率计算模块110是基于单板母线电压供电回路上一段选定的PCB的电压差来计算单板电流，进而计算单板的功率。本发明实施例中，预先选定的一段PCB的电压差在图5中为单板母线电压供电回路上A点和B点的电压差。图5中选定的A点和B点在单板母线电压供电回路上，单板电流流向为从A点到B点，如图5的箭头方向所示，A点和B点之间的PCB走线是规则的PCB走线，而且这段走线在PCB的内层，在另一个实施例中也可以位于PCB的外层。由于PCB的金属皮存在电阻，从而在A点B点有电压差存在。在本发明实施例中，PCB的金属皮为铜皮，在另一个实施例中也可以为其他金属皮。具体来说：
如图5所示，功率计算模块110可以包括，电压检测单元1100，放大单元1110，模数转化单元1120，阻值计算单元1130和处理器单元1140。
电压检测单元1100，用于测量单板母线电压供电回路上预先选定的一段印刷电路板PCB两端的电压差，所述PCB两端的电压差用于计算单板的输入电流；
如图5所示，电压检测单元1100通过检测单板母线电压供电回路上预先选定的A点和B点之间的电压差，来计算单板的输入电流。
放大单元1110，用于电压检测单元测量出的这段预先选定的PCB的电压差进行放大。
由于A、B两点的电压差通常比较小，例如在几十毫伏级，直接送给模数转化单元1120检测的误差会非常大，所以需要把A、B两点的电压差经过放大单元1110进行放大，放大后的电压差在图5中示为V1。在另一个实施例中放大单元可以为放大器、运算放大器或者集成运算放大器等。
模数转化单元1120，用于将放大单元1110输入的模拟电压值转化为数字值。测量出来的电压值是模拟的，需要转化成数字值才能够显示出来并更加容易处理和存储。在一个实施例中模数转化单元1120可以为ADC。
阻值计算单元1130，用于根据A、B两点的标称的PCB电阻和当前的温度，计算当前温度下的PCB实际电阻值。
由于工作环境的温度并不是恒定不变的，因此PCB的金属皮电阻在实际测量中往往并不是一个恒定值，而是会受到工作环境温度的影响而变化，这种变化会导致最终测量的电流的误差偏大，所以需要根据PCB金属皮电阻随温度变化的情况对当前温度下的PCB电阻进行修正。
根据A、B两点的标称电阻和当前的温度，通过预先测量拟合得到的PCB金属皮电阻随温度变化的拟合方程，可以计算出当前温度下的PCB的实际电阻。
在这里需要说明的是，PCB的标称电阻为在预先设定的标称温度下测量的电阻值，在本实施例中该标称温度为20摄氏度，在另一个实施例中也可以为25摄氏度、30摄氏度以及其他温度值。
处理器单元1140，用于根据模数转化单元1120输出的A、B两点的电压差V1，预先在这段选定的PCB的端点B点测得的单板的输入电压，以及阻值计算单元1130计算出的当前温度下的实际PCB金属皮电阻值，计算出单板的实时功率。可以理解的是，在另一个实施例中也可以在A点测得单板的输入电压，由于通常选择靠近单板的后级负载更近的点来测的单板的输入电压，所以本发明实施例选择在B点对单板的输入电压进行测量。
具体来说，将模数转化单元1120输出的A、B两点的电压差V1除以阻值计算单元1130输出的当前温度下的实际PCB金属皮电阻值，计算出PCB电流值，即单板的输出电流值，并根据单板的电流值和模数转化模块1120输出的B点的电压值V2(即单板的输出电压值)的乘积，计算出单板的实时功率。
进一步如图6所示，阻值计算单元1130可以包括，传感单元1131，存储单元1132和计算单元1133。
传感单元1131，用于测量实际的温度。
存储单元1132，用于存储标称电阻及当前的实际温度。
计算单元1133，用于根据存储单元1132存储的标称电阻及当前的实际温度，通过预先测量拟合得到的PCB金属皮电阻随温度变化的拟合方程，计算出当前温度下的PCB的实际电阻。
在这里需要说明的是，PCB的标称电阻为在预先设定的标称温度下测量的电阻值，在本实施例中该标称温度为20摄氏度，在另一个实施例中也可以为25摄氏度、30摄氏度以及其他温度值。
如图7所示，电源调整模块130可以包括数模转化单元1310和模数转化单元1320；
数模转化单元1310，接收单板节能控制模块120的数字控制信号，即接收单板节能模块120的电压调整命令。根据此数字控制信号调整自身模拟端的输出电压，该输出电压直接反馈到DC/DC模块的Trim端，从而使Trim端的电压得到调整，相应的使DC/DC模块的输出电压，即单板的母线电压得到调整。
也就是说数模转化单元1310接收单板节能控制模块120输入的一个数字量，将这个数字量转换为相应的模拟量，然后将这个模拟量反馈到电源的Trim端，从而对单板母线电压做出调整。
模数转化单元1320，将测量到的单板的母线电压值转化为相应的数字量，并反馈给单板节能模块120。
单板节能模块120接受到模数转化单元1320反馈的数字量后，根据这个数字量判断单板的母线电压是否被调整到了合适的电压值。若没有被调整到合适的电压值，则单板节能模块120继续控制数模转化单元1310对单板的母线电压进行调整。
如图8所示，在另一个实施例中，电源调整模块130可以包括数字电位器1330和模数转化单元1320；
数字电位器1330，用于对单板的母线电压进行分压，将分压后的电压值反馈到DC/DC模块的Trim端。
单板节能控制模块120可以通过控制总线调整数字电位器的可调电阻，从而改变对单板母线电压的分压值，进而改变反馈到DC/DC模块的电压值，相应的改变单板的母线电压值。需要说明的是，在一个实施例中，单板节能控制模块可以通过串行控制总线来控制数字电位器，在另一个实施例中，单板节能控制模块也可以通过并行控制总线来控制数字电位器。
模数转化单元1320，将测量到的单板的母线电压值转化为相应的数字量，并反馈给单板节能模块120。
单板节能模块120接受到模数转化单元1320反馈的数字量后，根据这个数字量判断单板的母线电压是否被调整到了合适的电压值。若没有被调整到合适的电压值，则单板节能模块120继续控制数字电位器1330对单板的母线电压进行调整。
需要说明的是本发明实施例中的DC/DC模块，均是指母线电压前级DC/DC模块。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时功率确定单板的负载情况，当单板负载为轻负载时，调低单板的母线电压；当单板负载为重负载时，为了避免出现过流和过温保护，重新将单板母线电压调高，使单板工作在可靠高效的工作点。根据单板负载的需求，动态调整单板的母线电压，提高了单板整体的效率，实现单板的节能。
如图9所示，本发明另一个实施例中，单板节能控制装置10还可以包括：
电源关断控制模块140，用于在单板不需要工作时，关闭单板的DC/DC模块，给单板下电。
在单板不需要工作时，单板节能控制模块120会发送一个电平信号，该电平信号在另一个实施例中可以为通用的IO信号，用于控制电源关断控制模块对单板进行下电。电源关断控制模块140接收这个电平信号，将电平信号转换为控制DC/DC模块关断的信号，将此关断信号发送给DC/DC模块的使能端，关闭单板的DC/DC模块，切断单板的母线电压从而使单板下电。
由于单板节能控制模块120是通过外部独立的电源供电，在单板下电后，单板节能控制模块120可以继续工作，当需要给单板上电时，单板节能控制模块120控制电源关断控制模块给单板上电。
需要说明的是，在一个实施例中电源关断控制模块140可以为光电耦合器，在另一个实施例中也可以为其它具有光电转换作用的模块或者器件。
如图10所示，在一个实施例中，电源关断控制模块可以为光电耦合器140，该光电耦合器140包括，发光二极管1410和光敏三级管1420；图中的电阻为单板本身的电阻。
单板节能控制模块120通过一个通用的IO信号驱动光电耦合器140的打开和关闭，在光电耦合器140打开的情况下可以通过光电耦合器140控制DC/DC模块的使能端，从而开启DC/DC模块。如果要关闭DC/DC模块，则单板节能控制器通过IO控制信号关断光电耦合器即可。
具体来说，在给单板上电时，IO信号是一个电平信号，和电阻的电压形成一个压差，这样光电耦合器的发光二极管1410就会被导通，然后发光，光敏三级管1420被导通，从而打开DC/DC模块的使能端，开启DC/DC模块，给单板上电。
如果要关闭DC/DC模块，给单板下电，则单板节能控制模块120给光电耦合器140发送一个IO信号，该IO信号是一个电平信号，该电平信号具有一定的电压，在和图10中电阻的电压作用后，使得光电耦合器140中发光二极管1410上的压差不足以使发光二极管1410导通，这样发光二极管1410断开，光源消失，相应的光敏三级管1420也被断开，从而关断DC/DC模块的使能端，关断DC/DC模块，给单板下电。
需要说明的是本发明实施例中的DC/DC模块，均是指母线电压前级DC/DC模块。
可以理解的是，在本实施例中电源关断控制模块140为光电耦合器，在另一个实施例中也可以为其它具有光电转换功能的模块或者器件。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时功率确定单板的负载情况，当单板负载为轻负载时，调低单板的母线电压；当单板负载为重负载时，为了避免出现过流和过温保护，重新将单板母线电压调高，使单板工作在可靠高效的工作点。根据单板负载的需求，动态调整单板的母线电压，提高了单板整体的效率，实现单板的节能，并在单板不需要工作的情况下，关断单板的电源，对单板进行下电来实现进一步的节能。
如图11所示，本发明一个实施例提供一种单板，该单板包含图3-图10提供的单板节能装置，并包括DC/DC模块20，后级电源模块30和后级负载40；
DC/DC模块20，用于将单板的输入电压转化为单板的母线电压；
需要说明的是，本发明实施例中的DC/DC模块与前面实施例提到的DC/DC模块可以为相同。单板的母线电压用于给单板的后级电源模块30进行供电，单板的后级电源模块30将单板的母线电压转化为后级负载40所需要的电压。
单板节能装装置10，用于检测得到单板的输入电压和电流；根据检测得到的单板的输入电压和电流，计算单板的实时功率；根据单板的实时功率确定单板的负载情况；根据单板的负载情况对单板的母线电压进行调整。
当单板节能装置10确定单板负载为轻负载时，则调低单板的母线电压，调低单板的母线电压将使单板的整体的供电效率得到提高，如图2所示，从而实现节能；当单板节能装置确定单板负载为重负载时，为了避免单板的母线电压工作在降低后的电压引起过流和过温保护，此时需要重新将单板母线电压调高，从而使单板工作在相对更加可靠、高效的工作点，动态的实现了节能。
在本发明一个实施例中，单板节能装置10的结构如图3所示，各部分模块的具体结构如图4-8所示，在本发明另一个实施例中，单板节能装置的结构也可以如图9所示，即比图3提供的单板节能装置多了电源关断控制模块140，各部分模块的具体结构如图4，图5，图6，图7，图8和图10所示。各部分模块的具体功能在前面实施例中已经详细描述，在此不再赘述。
需要说明的是本发明实施例中的DC/DC模块，均是指母线电压前级DC/DC模块。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时确定判断单板的负载情况，当单板负载为轻负载时，调低单板的母线电压；当单板负载为重负载时，为了避免出现过流和过温保护，重新将单板母线电压调高，使单板工作在可靠高效的工作点。根据单板负载的需求，动态调整单板的母线电压，提高了单板整体的效率，实现单板的节能，并在单板不需要工作的情况下，关断单板的电源，对单板进行下电来实现进一步的节能。
如图12所示，本发明一个实施例提供一种单板节能方法，包括：
S110，检测得到单板的输入电流；
在单板的母线电压供电回路上，选定一段PCB来测量选定的PCB的电压差。由于PCB的金属皮(一般为铜皮)存在电阻，因此可以根据测量到的PCB的电压差，计算出单板的输入电流，单板的输入电压通过预先选定的电压点测量得到。
S120，根据所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算单板的实时功率；
将单板的输入电流乘以单板的输入电压，可以得到单板的实时功率，单板的输入电压通过预先选定的电压点测量得到。
S130，根据单板的实时功率确定单板的负载情况；
S140，根据单板的负载情况对单板的母线电压进行调整。
上述流程中，步骤S 130中判断单板的负载情况，可以将单板的实时功率与预先设定的门限功率进行比较得到单板的负载情况，从而进一步根据单板的负载情况动态调整单板的母线电压，使单板始终工作在可靠，高效的工作点，从而实现动态节能。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时功率确定单板的负载情况，进一步根据单板的负载情况动态调整单板的母线电压，从而实现动态节能。
如图13所示，本发明一个实施例提供一种单板节能方法，包括：
S210，检测单板的输入电流；
在单板的母线电压供电回路上，选定一段PCB来测量选定的PCB的电压差。由于PCB的金属皮(一般为铜皮)存在电阻，因此可以根据测量到的PCB的电压差，计算出单板的输入电流，单板的输入电压通过预先选定的电压点测量得到。
S220，根据所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算单板的实时功率；
将单板的输入电流乘以单板的输入电压，可以得到单板的实时功率，单板的输入电压通过预先选定的电压点测量得到。
S230～S242，根据单板的实时功率确定单板的负载情况，若单板的实时功率小于预先设定门限功率，则确定单板为轻负载，调低单板的母线电压；若单板的实时功率大于预先设定的门限功率，则确定单板为重负载，调高单板的母线电压。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时功率确定单板的负载情况，动态的调整单板的母线电压，对单板实现了动态节能。
如图14所示，本发明一个实施例提供一种单板节能方法，与图12和图13所提供的单板节能方法不同的是，图14实施例提供的单板节能方法还包括，
S350，在单板不需要工作时，关断单板的电源模块，对单板进行下电。
当单板处于不需要工作的状态，例如单板出现故障，单板没有配置业务时，这时候关断单板的电源模块，给单板下电，使单板在不需要工作时，实现节能。
本发明实施例通过以上技术方案，选取单板母线电压供电回路上一段PCB的电压差来计算电流和单板的实时功率，在电流较大时不会出现热耗过大的现象，不用进行额外的散热；根据单板的实时功率确定单板的负载情况，根据单板的负载情况动态的调整单板的母线电压，对单板实现了动态节能。并在单板不需要工作的情况下，关断单板的电源，对单板进行下电来实现进一步的节能。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种单板节能装置，其特征在于，包括：
功率计算模块，用于对单板的输入电流进行检测，根据检测到的所述输入电流和预先测量得到的单板的输入电压，计算出单板的实时功率；
单板节能控制模块，用于根据所述实时功率确定单板的负载情况，根据所述负载情况，发送电压调整命令；
电源调整模块，用于接收所述电压调整命令，根据所述电压调整命令，调整单板的母线电压。
2.如权利要求1所述的单板节能装置，其特征在于，所述单板节能控制模块包括：
负载确定模块，用于将所述实时功率与预先设定的门限功率进行比较，若所述实时功率小于所述门限功率，则确定单板负载为轻负载；若所述实时功率大于所述门限功率，则确定单板负载为重负载；
调整命令发送模块，用于根据所述负载确定模块的确定结果发送相应的电压调整命令，若所述负载确定模块确定单板负载为轻负载，发送电压调低命令；若所述负载确定模块确定单板负载为重负载，发送电压调高命令。
3.如权利要求1所述的单板节能装置，其特征在于，所述功率计算模块包括：
电压检测单元，用于测量单板母线电压供电回路上预先选定的一段印刷电路板PCB两端的电压差，所述PCB两端的电压差用于计算单板的输入电流；
放大单元，用于对所述PCB的电压差进行放大；
模数转化单元调整，用于将所述放大单元放大后的电压差转化为相应的数字电压值；
阻值计算单元，用于根据所述PCB的标称电阻和当前的温度，通过预先测量得到的拟合方程计算所述PCB的实际电阻值；
处理器单元，用于根据所述数字电压值和所述PCB的实际电阻值计算单所述单板的输入电流，并根据所述输入电流与预先测量得到的单板的输入电压计算单板的实时功率。
4.如权利要求1所述的单板节能装置，其特征在于，所述电源调整模块包括：
数模转化单元，用于接收所述单板节能模块的电压调整命令，将所述电压调整命令转化为相应的模拟量，将所述模拟量反馈到单板电源的直流/直流DC/DC模块的输出电压调节端Trim端，调整所述Trim端的电压，进而调整单板的母线电压；
模数转化单元，用于将测量得到的调整后的所述单板的母线电压转化为相应的数字量，将所述数字量反馈给所述单板节能控制模块，所述单板节能控制模块还用于根据所述数字量，判断所述单板的母线电压是否被调整到需要的值，若所述母线电压没有被调整到需要的值，所述单板节能控制模块继续发送电压调整命令。
5.如权利要求1所述的单板节能装置，其特征在于，所述电源调整模块包括：
数字电位器，用于接收所述单板节能控制模块的电压调整命令，根据所述电压调整命令调整自身的数字可调电阻，所述数字可调电阻用于对单板的母线电压进行分压，并将分压后的电压值反馈到单板电源的DC/DC模块的Trim端，调整所述Trim端的电压，进而调整单板的母线电压；
模数转化单元，用于将测量得到的调整后的所述单板的母线电压转化为相应的数字量，将所述数字量反馈给所述单板节能控制模块，所述单板节能控制模块还用于根据所述数字量，判断所述单板的母线电压是否被调整到需要的值，若所述母线电压没有被调整到需要的值，所述单板节能控制模块继续发送电压调整命令。
6.如权利要求1所述的单板节能装置，其特征在于，所述单板节能控制模块还用于在单板不需要工作时发送电平信号。
7.如权利要求6所述的单板节能装置，其特征在于，所述单板节能装置还包括：
电源关断控制模块，用于在单板不需要工作时，接收所述单板节能控制模块发送的电平信号，将所述电平信号转化为控制单板电源模块关断的信号，关断所述单板的电源模块，给单板下电。
8.如权利要求7所述的单板节能装置，其特征在于，所述电源关断控制模块为光电耦合器。
9.一种单板节能方法，其特征在于，包括：
检测得到单板的输入电流；
根据所述输入电流和预先测量的单板的输入电压，计算单板的实时功率；
根据单板的实时功率确定单板的负载情况，根据所述负载情况对单板的母线电压进行调整。
10.如权利要求9所示的单板节能方法，其特征在于，所述单板的输入电流，在单板母线电压供电回路上预先选定的一段PCB上测得。
11.如权利要求9所示的单板节能方法，其特征在于，所述根据单板的实时功率确定单板的负载情况，根据所述负载情况对单板的母线电压进行调整，包括：
将所述实时功率与预先设定的门限功率进行比较，若所述实时功率小于所述门限功率，则确定单板负载为轻负载，将单板的母线电压调低；
若所述实时功率大于所述门限功率，则确定单板为重负载，将单板的母线电压调高。
12.一种单板，包括后级电源模块和后级负载，所述后电源模块用于给所述后级负载进行供电，其特征在于，还包括：
直流/直流DC/DC模块，用于将单板的输入电压转化为单板的母线电压；所述单板的母线电压用于给所述后级电源模块进行供电，所述后级电源模块将所述单板的母线电压转化为所述后级负载所需要的电压；
单板节能装置，用于检测得到单板的输入电流，并根据预先测量得到的单板的输入电压计算单板的实时功率；根据单板的实时功率判断单板的负载情况；根据单板的负载情况对所述单板的母线电压进行调整。
13.如权利要求12所述的单板，其特征在于，所述单板节能装置具体用于检测得到单板的输入电流，并根据预先测量得到的单板的输入电压计算单板的实时功率；将所述实时功率与预先设定的门限功率进行比较，若所述实时功率小于所述门限功率，则确定单板负载为轻负载，发送电压调低命令；若所述实时功率大于所述门限功率，则确定单板负载为重负载，发送电压调高命令。
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