CN213092300U - 一种cpu发热模拟装置及cpu发热模拟测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例公开一种CPU发热模拟装置及CPU发热模拟测试系统，涉及散热技术领域，为丰富CPU发热的装置的调节功耗的方式以及增大功耗的调节范围而发明。CPU发热模拟装置，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；电阻可调模块、采样电路模块分别设于印制电路板上，电阻可调模块、采样电路模块及印制电路板封装在所述封装外壳内；电阻可调模块的第一输入端用于与控制板相连，电阻可调模块的第二输入端用于与电源相连，电阻可调模块的第一输出端与采样电路模块的输入端相连，采样电路模块的输出端接地，采样电路模块还用于与所述控制板相连。本申请适用于指导散热方案设计。

Description

一种CPU发热模拟装置及CPU发热模拟测试系统

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种CPU发热模拟装置及CPU发热模拟测试系统。

背景技术

CPU在运行过程中会产生热量，而产生的热量过大、温度过高会造成CPU的损坏，因此，在CPU研发中，需针对CPU产生的热量，进行CPU封装散热材料的选取以将CPU产生的热量及时散出，并且需对CPU的使用环境的散热能力进行测试，现有技术中，使用模拟CPU发热(功耗)的装置来模拟CPU产品，具体地，模拟CPU发热(功耗)的装置中，利用具有固定阻值的电阻模拟CPU发热点，通过设定不同的外加电源电压值，实现模拟CPU的不同功耗，而如果外部电源电压值有限制，难以使模拟CPU发热的装置达到规定的功耗，并且发热电阻的阻值固定，从而，无法模拟CPU的功耗，这样，使得现有的模拟CPU发热的装置的调节功耗的方式比较单一，而且功耗的调节范围较小。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种CPU发热模拟装置及CPU发热模拟测试系统，不但能够丰富CPU发热的装置的调节功耗的方式，而且能够增大功耗的调节范围。

本申请实施例提供一种CPU发热模拟装置，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；所述电阻可调模块、所述采样电路模块分别设于所述印制电路板上，所述电阻可调模块、所述采样电路模块及所述印制电路板封装在所述封装外壳内；所述电阻可调模块的第一输入端用于与控制板相连，所述电阻可调模块的第二输入端用于与电源相连，所述电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，所述采样电路模块的输出端接地，所述采样电路模块还用于与所述控制板相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电阻可调模块，包括并联布置的第一电阻可调模块和第二电阻可调模块，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块设于所述印制电路板上，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块封装在所述封装外壳内；所述第一电阻可调模块的第一输入端和所述第二电阻可调模块的第一输入端分别用于与所述控制板相连，所述第一电阻可调模块的第二输入端和所述第二电阻可调模块的第二输入端分别用于与所述电源相连，所述第一电阻可调模块的第一输出端和所述第二电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述CPU发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块在所述印制电路板的位置，与所述所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端用于与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端用于与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路模块相连，所述电流反馈信号管脚的另一端用于与所述控制板相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电阻可调模块为功率电路模块，所述功率电路模块的第一输入端用于与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述功率电路模块的第二输入端用于与所述电源相连，所述功率电路模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述功率电路模块，包括：金属- 氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极用于与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极用于与所述电源相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

本申请实施例还提供一种CPU发热模拟测试系统，包括：主板、CPU发热模拟装置、控制板和电源；所述CPU发热模拟装置设于所述主板上；所述CPU发热模拟装置，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；所述电阻可调模块、所述采样电路模块分别设于所述印制电路板上，所述电阻可调模块、所述采样电路模块及所述印制电路板封装在所述封装外壳内；所述电阻可调模块的第一输入端与所述控制板相连，所述电阻可调模块的第二输入端与所述电源相连，所述电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，所述采样电路模块的输出端接地，所述采样电路模块还与所述控制板相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电阻可调模块，包括并联布置的第一电阻可调模块和第二电阻可调模块，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块设于所述印制电路板上，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块封装在所述封装外壳内；所述第一电阻可调模块的第一输入端和所述第二电阻可调模块的第一输入端分别用于与所述控制板相连，所述第一电阻可调模块的第二输入端和所述第二电阻可调模块的第二输入端分别用于与所述电源相连，所述第一电阻可调模块的第一输出端和所述第二电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述CPU发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块在所述印制电路板板的位置，与所述所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路相连，所述电流反馈信号管脚的另一端与所述控制板相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述电阻可调模块为功率电路模块，所述功率电路模块的第一输入端与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述功率电路模块的第二输入端与所述电源相连，所述功率电路模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述功率电路模块，包括：金属- 氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述电源相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述控制板，包括：微控制模块、模数转换模块、数模转换模块、排线接口和USB接口；所述微控制模块通过系统管理总线分别与所述模数转换模块的输出端和所述数模转换模块的输入端相连，所述数模转换模块的输出端与第一运算放大器的输入端相连，所述第一运算放大器输出端连接至所述排线接口上的电阻调节信号端口；所述电阻调节信号端口与所述电阻可调模块的第一输入端相连；所述模数转换模块的输入端与第二运算放大器的输出端相连，所述第二运算放大器的输入端分别连接至所述排线接口上的第一电压反馈信号端口和第二电压反馈信号端口，所述第一电压反馈信号端口与所述采样电路模块的输入端相连，所述第二电压反馈信号端口与所述采样电路模块的输出端相连；所述USB接口的第一端用于与上位机相连，所述USB接口的第二端与所述微控制模块相连。

本申请实施例提供的一种CPU发热模拟装置及CPU发热模拟测试系统，通过电阻可调模块、采样电路模块分别设于印制电路板上，电阻可调模块、采样电路模块及印制电路板封装在所述封装外壳内；电阻可调模块的第一输入端用于与控制板相连，电阻可调模块的第二输入端用于与电源相连，电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，采样电路模块的输出端接地，采样电路模块还用于与控制板相连，可在不改变外加电压的情况下，调节电阻可调模块的电阻，进而调节流过该电阻的电流，以得到不同的功耗，进一步地，还可利用调节电源的输出电压的方式以及通过控制板调节电阻可调模块的电阻的方式，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，且可通过控制板上得到的采样电路模块采集的信号，获得流过电阻可调模块的电流值，进而通过电源电压及电流值计算本实施例的CPU发热模拟装置所模拟的功耗，这样，不但能够丰富模拟CPU发热的装置的调节功耗的方式，而且能够增大功耗的调节范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为TTV模块的结构示意图；

图2为TTV模块的立体图；

图3为TTV模块内部电路原理图；

图4为本申请一实施例的CPU发热模拟装置的结构示意图；

图5为本申请一实施例中的功率电路模块的结构示意图；

图6为本申请一实施例的正面layout图；

图7为本申请一实施例的CPU发热模拟测试系统的结构示意图；

图8为本申请一实施例中的控制板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为TTV模块的结构示意图，图2为TTV模块的立体图，图3为TTV模块内部电路原理图，参见图1-3，在一个实施例中，模拟CPU功耗、进行散热测试的是Intel TTV装置，用来测试使用Intel CPU的服务器系统。

参见图1、图2以及表1、表2，以双发热点CPU为例，在TTV模块的正面有pad，用来外接电源和GND、外接反馈信号；TTV模块内部通过阻值固定的发热电阻来模拟CPU芯片上的发热点，通过外部加不同电压值来实现不同功耗，实现不同发热量(功耗)，如果外部电源电压有限制，难以达到CPU芯片规定电压，这时无法模拟CPU芯片的功耗，基于此，本申请提供一种CPU发热模拟装置，可在不改变电压的情况下，改变模拟装置内部的电阻，达到模拟真实CPU 功耗，进行散热测试的装置，从而不但丰富了模拟CPU发热的装置的调节功耗的方式，而且增大了功耗的调节范围。

表1 TTV装置中pad信号的定义

表2 TTV模块功耗设定定义

图4为本申请一实施例的CPU发热模拟装置的结构示意图，如图4所示，本实施例的CPU发热模拟装置1，可以包括：印制电路板10、电阻可调模块12、采样电路模块14和封装外壳(图中未示出)；电阻可调模块12、采样电路模块14分别设于印制电路板10上，电阻可调模块12、采样电路模块14及印制电路板10封装在封装外壳内；电阻可调模块2的第一输入端用于与控制板相连，电阻可调模块12的第二输入端用于与电源相连，电阻可调模块12的第一输出端与采样电路模块14的输入端相连，采样电路模块14的输出端接地，采样电路模块14还用于与控制板相连。

印制电路板10(PCB，Printed circuit boards)，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。通常说的印刷电路板可指裸板，即没有安装元器件的电路板。

电阻可调模块12，即电阻大小可以调整，电阻可调模块12的发热情况模拟所模拟CPU上的发热点的发热情况。在一个例子中，电阻可调模块12可为变阻器，即可通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的。在另一个例子中，电阻可调模块12可为功率电路模块，功率电路模块的第一输入端用于与控制板上的电阻调节信号端口相连，功率电路模块的第二输入端用于与电源相连，功率电路模块的第一输出端与采样电路模块的输入端相连。

其中的功率电路模块可为具有可变电阻功能的任一电路模块，在一个例子中，功率电路模块，包括：金属-氧化物半导体场效应晶体管，金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极用于与控制板上的电阻调节信号端口相连，金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极用于与电源相连，金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(MOSFET， Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管，MOSFET有3个极，分别为栅极、源极和漏极。MOSFET为具有可变电阻能力的功率器件。

功率电路模拟CPU发热时，为了承载大电流测试，一般功率器件需要多组，具体多少组可根据所模拟的CPU型号电源特性，以及功率电路模块具体采用的功率器件电流能力决定。参见图5，在一个例子中，功率电路模块包括2组并联的MOS管分别为Q1和Q2。

采样电路模块14，可通过采样电路模块14对流过电阻可调模块12的电流进行采样。在一个例子中，采样电路模块14，包括：采样电阻，以图7为例，采样电阻包括采样电阻RS1、采样电阻RS2、采样电阻RS3和采样电阻RS4，所述采样电阻的第一端与所述功率电路模块的第一输出端、还与控制板的端口相连，所述采样电阻的第二端接地，所述采样电阻的第二端还用于与控制板的端口相连。

采样电阻可为小阻值精密电阻，采集采样电阻两端的电压信号VCC_FB_P和 VCC_FB_N，将电压信号连接至控制板上，进而可根据欧姆定律计算出电流值，可进一步地，计算CPU散热模拟装置所加的功耗，即CPU散热模拟装置所模拟的功耗。

封装外壳的材料可为金属材料，在实际使用中，CPU需要散热，上面要压散热器，为了保护CPU，会在CPU的外部加上封装外壳，通常为金属保护壳。

电阻可调模块12的第一输入端用于与控制板相连，控制板可调节电阻可调模块12的电阻值；电阻可调模块12的第二输入端用于与电源相连，电源为电阻可调模块12提供电压；电阻可调模块12的第一输出端与采样电路模块14的输入端相连，可通过采样电路模块14获得流过电阻可调模块12的电流，采样电路模块14还用于与控制板相连，可将采集的、与流过电阻可调模块12的电流相关的量反馈给控制板。

根据欧姆定律，要改变功率，可以调节电流、电压和电阻3个参数中的一个，因此，可调节电压和电阻来改变功率。

本实施例的CPU发热模拟装置的使用：在不调节电阻可调模块的电阻时，调节电源的输出电压，根据欧姆定律，电压变化，对应的电流也变化，即可实现CPU发热模拟装置所加功耗的调节；在电源电压不变时，可通过控制板调节电阻可调模块的电阻，对应得到不同的电流，即可实现CPU发热模拟装置所加功耗的调节。

可使用调节电源的输出电压的方式以及通过控制板调节电阻可调模块的电阻的方式，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，在实际使用时，可先调节电源的输出电压，后通过控制板调节电阻可调模块的电阻，也可先通过控制板调节电阻可调模块的电阻，后调节电源的输出电压，还可以两种方式交替进行。

在一个例子中，可首先调节电源的输出电压，得到对应的CPU发热模拟装置的功耗，但是由于电源的电压有限制，使得通过调节电源的输出电压不能满足要求的功耗时，可再通过控制板调节电阻可调模块的电阻，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，同时把反馈信号接到控制板上，以监控功耗。

可以理解的是，电源的电压有限制，但是电源的供电电流的能力较大的情况下，即可通过控制板调节电阻可调模块的电阻，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求。

本实施例，通过电阻可调模块、采样电路模块分别设于印制电路板上，电阻可调模块、采样电路模块及印制电路板封装在所述封装外壳内；电阻可调模块的第一输入端用于与控制板相连，电阻可调模块的第二输入端用于与电源相连，电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，采样电路模块的输出端接地，采样电路模块还用于与控制板相连，可在不改变外加电压的情况下，调节电阻可调模块的电阻，进而调节流过该电阻的电流，以得到不同的功耗，进一步地，还可利用调节电源的输出电压的方式以及通过控制板调节电阻可调模块的电阻的方式，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，且可通过控制板上得到的采样电路模块采集的信号，获得流过电阻可调模块的电流值，进而通过电源电压及电流值计算本实施例的CPU发热模拟装置所模拟的功耗，这样，不但能够丰富模拟CPU发热的装置的调节功耗的方式，而且能够增大功耗的调节范围，本实施例的实施，可指导CPU封装散热材料的选取以及指导设计封装方案。

在一个例子中，在封装外壳与印制电路板之间填充如硅脂等导热材料，将电阻可调模块12上产生的热量向外部传递，以降低电阻可调模块12的温度。在CPU开发前期，可在本实施例的CPU发热模拟装置中填充多种导热材料，测试各种材料的散热情况，分析得出优选的封装方式，以指导CPU芯片研发生产。在填充封装定型后，指导服务器整机散热系统开发，设计整机散热方案。

为了使CPU发热模拟装置与其所模拟的CPU的布局更加接近，进一步地，使CPU发热模拟装置更加接近模拟所模拟的CPU发热情况，在一个例子中，CPU 发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；电阻可调模块12在印制电路板的位置，与所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置对应。

为了模拟具有两个以上发热点的CPU，在一个例子中，电阻可调模块12，包括并联布置的第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122，第一电阻可调模块20和第二电阻可调模块122设于印制电路板10上，第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122封装在封装外壳内；第一电阻可调模块120的第一输入端和第二电阻可调模块122的第一输入端分别用于与控制板相连，第一电阻可调模块 120的第二输入端和第二电阻可调模块122的第二输入端分别用于与电源相连，第一电阻可调模块120的第一输出端和第二电阻可调模块122的第一输出端与采样电路模块3的输入端相连；优选地，为了更加真实的模拟CPU的发热情况，CPU 发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等，第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122在印制电路板的位置，与所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

参照图6，CPU发热模拟装置的多组功率器件模块模拟实际CPU设计情况，按照所模拟的CPU芯片上的发热点布局放置。以具有4个发热点的CPU芯片为例，分为4块(中间4个长方形竖块)放置，每块可包括2组功率模块，具体可为2组MOSFET 模块。

本申请又一实施例，与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的 CPU发热模拟装置，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端用于与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端用于与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路模块相连，所述电流反馈信号管脚的另一端用于与所述控制板相连。

下面以一具体实施例说明本申请的CPU发热模拟装置调节CPU散热模拟负载板的内阻阻值的原理，具体参见图5。

图5中功率器件包括2组MOS管Q1和Q2，且Q1和Q2并联，RS1、RS2、RS3和RS4 为相互并联的采样电阻，分别于Q1和Q2串联。

CPU发热模拟装置上的电阻调节信号管脚VCC_CTL外接控制板，VCC_CTL在 CPU发热模拟装置上接功率器件MOS管(以N沟道为例)的G栅极，直流电源仪器输出的VCC接MOS管的D漏极，S源极上串接小阻值精密采样电阻到GND，根据 MOSFET特性，Vgs(G栅极与S源极之间的电压)增大时，Rds(D漏极与S源极之间的内阻)会变小，在D漏极上所加VCC不变时，Id(通过D漏极流向S源极，进而通过采样电阻流向GND)变大，这样，通过控制栅极电压，即可控制漏极与源极之间的电阻，即可实现外接直流电源仪器输出电压VCC不变时，可通过VCC_CTL 调节功率器件负载阻值，进而实现CPU散热模拟板上加载功率的改变。

采样电路是通过MOS管S源极与GND间串联的小阻值精密采样电阻，采集电阻两端的电压VCC_FB_P和VCC_FB_N，将采样信号VCC_FB_P和VCC_FB_N接到控制板上，根据欧姆定律可计算出电流值，进一步地，可计算CPU发热模拟装置上所加的功耗。

图7为本申请一实施例的CPU发热模拟测试系统的结构示意图，如图7所示，本实施例的CPU发热模拟测试系统，可以包括：CPU发热模拟装置1、主板2、控制板3和电源4；CPU发热模拟装置1设于主板2上；

参见图4，CPU发热模拟装置1，包括：印制电路板10、电阻可调模块12、采样电路模块14和封装外壳(图中未示出)；电阻可调模块12、采样电路模块14 分别设于印制电路板10上，电阻可调模块12、采样电路模块14及印制电路板10 封装在封装外壳内；电阻可调模块2的第一输入端与控制板相连，电阻可调模块 12的第二输入端与电源相连，电阻可调模块12的第一输出端与采样电路模块14 的输入端相连，采样电路模块14的输出端接地，采样电路模块14还与控制板相连。

印制电路板10(PCB，Printed circuit boards)，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。通常说的印刷电路板可指裸板，即没有安装元器件的电路板。

电阻可调模块12，即电阻大小可以调整，可使用电阻可调模块12的发热情况模拟所模拟CPU的发热点的发热情况。在一个例子中，电阻可调模块12可为变阻器，即可通过改变接入电路部分电阻线的长度来改变电阻的。在另一个例子中，电阻可调模块12可为功率电路模块，功率电路模块的第一输入端与控制板3上的电阻调节信号端口相连，功率电路模块的第二输入端与电源4相连，功率电路模块的第一输出端与采样电路模块14的输入端相连。

其中的功率电路模块可为具有可变电阻功能的任一电路模块，在一个例子中，功率电路模块，包括：金属-氧化物半导体场效应晶体管，金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与控制板上的电阻调节信号端口相连，金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与电源相连，金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

功率电路模拟CPU发热，为了承载大电流测试，一般功率器件需要多组，具体为多少组，可根据所模拟的CPU型号电源特性，以及功率电路模块具体采用的功率器件电流能力决定。参见图2，功率电路模块包括2组并联的MOS管分别为Q1和Q2，以及与Q1和Q2分别对应连接的采样电阻RS1，RS2，RS3，RS4。

采样电路模块14，可通过采样电路模块14对流过电阻可调模块12的电流进行采样。

在一个例子中，采样电路模块14可包括小阻值精密采样电阻，采样电阻可为小阻值电阻，具体可通过采集采样电阻两端的电压信号VCC_FB_P和VCC_FB_ N，将电压信号连接至控制板上，进而根据欧姆定律计算出电流值，可进一步地，计算CPU散热模拟装置所加的功耗，即CPU散热模拟装置所模拟的功耗。

封装外壳的材料可为金属材料，在实际使用中，CPU需要散热，上面要压散热器，为了保护CPU，会在CPU的外部加上封装外壳，通常为金属保护壳。

电阻可调模块12的第一输入端与控制板相连，控制板可调节电阻可调模块 12的电阻值；电阻可调模块12的第二输入端与电源相连，电源为电阻可调模块 12提供电压；电阻可调模块12的第一输出端与采样电路模块14的输入端相连，可通过采样电路模块14获得流过电阻可调模块12的电流，采样电路模块14还与控制板相连，可将采集的、与流过电阻可调模块12的电流相关的量反馈给控制板。

在一个例子中，在封装外壳与印制电路板之间填充如硅脂等导热材料，将电阻可调模块12上产生的热量向外部传递，以降低电阻可调模块12的温度。在CPU开发前期，可在本实施例的CPU发热模拟装置中填充多种导热材料，测试各种材料的散热情况，分析得出优选的封装方式，以指导CPU芯片研发生产。在填充封装定型后，指导服务器整机散热系统开发，设计整机散热方案。

主板2，又叫主机板、系统板或母板。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，它安装在机箱内，是计算机最基本也是最重要的部件之一，主板是计算机硬件系统的核心，也是主机箱内面积最大的一块印刷电路板。主板可为CPU发热模拟装置所模拟的CPU实际应用中使用的主板，CPU 发热模拟装置所模拟的CPU与主板配合使用，完成特定功能。

在主板2上设置CPU芯片座，具体可为CPU Socket，用于安装CPU，本实施例的CPU发热模拟装置1用于模拟CPU，安装于主板的CPU芯片座上。

控制板3，可通过控制信号调节CPU发热模拟装置1的电阻，并接收采样电路模块14采集的信号，以及可对CPU发热模拟装置上所加电流大小进行监控或查看。

电源4可为直流电源仪器，直流电源仪器的输出电压的大小可以调节。

下表为一实施例中控制板3上具有的信号及对应的控制线信号类型。

控制板3用来发送控制信号VCC_CTL，调节CPU发热模拟装置的内阻；另外，可接收采样信号VCC_FB_P和VCC_FB_N，对CPU发热模拟装置上所加电流大小进行监控和查看，并可结合CPU发热模拟装置的内阻值与得到的采样电流值即可计算出CPU发热模拟装置上所加功耗。

参见图8，在本申请一些例子中，控制板3，包括：微控制模块30、模数转换模块31、数模转换模块32、排线接口33和USB接口34；微控制模块30通过系统管理总线分别与模数转换模块31的输出端和数模转换模块32的输入端相连。

数模转换模块32的输出端与第一运算放大器35的输入端相连，第一运算放大器35输出端连接至排线接口33上的电阻调节信号端口；电阻调节信号端口与电阻可调模块12的第一输入端相连；

模数转换模块31的输入端与第二运算放大器36的输出端相连，第二运算放大器36的输入端分别连接至排线接口33上的第一电压反馈信号端口和第二电压反馈信号端口，第一电压反馈信号端口与采样电路模块14的输入端相连，第二电压反馈信号端口与采样电路模块14的输出端相连；USB接口34的第一端用于与上位机相连，USB接口34的第二端与微控制模块30相连。

微控制模块30，又称微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)，可用来实现系统管理总线(SMBus，System Management Bus)与USB接口协议转换。系统管理总线为系统和电源管理这样的任务提供的控制总线，使用SMBus的系统，设备之间发送和接收消息都是通过SMBus，而不是使用单独的控制线，这样可以节省设备的管脚数。

模数转换模块31，又称A/D转换模块，可将模拟信号转化为数字信号，模拟信号只有转化为数字信号后才能用软件进行处理，这些都是通过A/D转换模块来实现的。在一个例子中，第二放大器36接收并放大的反馈信号VCC_FB_P(N)，经模数转换模块31将反馈信号转换为数字信号，再将该数字信号通过SMBus传给 MCU。

数模转换模块32，又称D/A转换模块，可将数字信号转化为模拟信号；可用来将SMBus传来的数字信号转换为模拟信号，再将模拟信号通过第一运算放大器 35放大到可以驱动CPU发热模拟装置的内阻的信号范围。

排线接口33，用于与排线进行连接的接口，排线接口上具有控制板3与CPU 发热模拟装置之间信号传输的端口。

USB接口34可用来与上位机通信，下发上位机命令，接收上传反馈数据。

第一运算放大器35和第二运算放大器36是具有很高放大倍数的电路单元，其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。还可以单芯片的形式存在。

本实施例的CPU发热模拟测试系统的使用：在不调节电阻可调模块的电阻时，调节电源的输出电压，根据欧姆定律，电压变化，对应的电流也变化，即可实现CPU发热模拟装置所加功耗的调节；在电源电压不变时，可通过控制板调节电阻可调模块的电阻，对应得到不同的电流，即可实现CPU发热模拟装置所加功耗的调节，可对主板进行测试，根据实际情况对主板的散热方案进行设计。

可使用调节电源的输出电压的方式以及通过控制板调节电阻可调模块的电阻的方式，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，在实际使用时，可先调节电源的输出电压，后通过控制板调节电阻可调模块的电阻，也可先通过控制板调节电阻可调模块的电阻，后调节电源的输出电压，还可以两种方式交替进行。

在一个例子中，可首先调节电源的输出电压，得到对应的CPU发热模拟装置的功耗，但是由于电源的电压有限制，使得通过调节电源的输出电压不能满足要求的功耗时，可再通过控制板调节电阻可调模块的电阻，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，同时把反馈信号接到控制板上，以监控功耗。

可以理解的是，电源的电压有限制，但是电源的供电电流的能力较大的情况下，即可通过控制板调节电阻可调模块的电阻，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求。

本实施例，通过将CPU发热模拟装置设于所述主板上；所述CPU发热模拟装置，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；所述电阻可调模块、所述采样电路模块分别设于所述印制电路板上，所述电阻可调模块、所述采样电路模块及所述印制电路板封装在所述封装外壳内；所述电阻可调模块的第一输入端与所述控制板相连，所述电阻可调模块的第二输入端与所述电源相连，所述电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，所述采样电路模块的输出端接地，所述采样电路模块还与所述控制板相连，可在不改变外加电压的情况下，调节电阻可调模块的电阻，进而调节流过该电阻的电流，以得到不同的功耗，进一步地，还可利用调节电源的输出电压的方式以及通过控制板调节电阻可调模块的电阻的方式，使CPU发热模拟装置的功耗达到所模拟的CPU功耗的要求，且可通过控制板上得到的采样电路模块采集的信号，获得流过电阻可调模块的电流值，进而通过电源电压及电流值计算CPU 发热模拟装置所模拟的功耗，这样，不但丰富了模拟CPU发热的装置的调节功耗的方式，而且增大了功耗的调节范围，本实施例的实施，可指导主板散热方案的设计，进一步地，可指导服务器整机系统的散热方案的设计。

为了更加真实的模拟所模拟的CPU发热情况，在一个例子中，CPU发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；电阻可调模块12在印制电路板的位置，与所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置对应。

为了模拟具有两个以上发热点的CPU，在一个例子中，电阻可调模块12，包括并联布置的第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122，第一电阻可调模块20和第二电阻可调模块122设于印制电路板10上，第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122封装在封装外壳内；第一电阻可调模块120的第一输入端和第二电阻可调模块122的第一输入端分别用于与控制板相连，第一电阻可调模块 120的第二输入端和第二电阻可调模块122的第二输入端分别用于与电源相连，第一电阻可调模块120的第一输出端和第二电阻可调模块122的第一输出端与采样电路模块3的输入端相连；优选地，为了更加真实的模拟CPU的发热情况，CPU 发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等，第一电阻可调模块120和第二电阻可调模块122在印制电路板的位置，与所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

参照图6，CPU发热模拟装置的多组功率器件模块模拟实际CPU设计情况，按照所模拟的CPU芯片上的发热点布局放置。以具有4个发热点的CPU芯片为例，分为4块(中间4个长方形竖块)放置，每块可包括2组功率模块，具体可为2组mosfet 模块。

本申请又一实施例，与上述实施例基本相同，不同之处在于，本实施例的 CPU发热模拟装置，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端用于与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端用于与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路模块相连，所述电流反馈信号管脚的另一端用于与所述控制板相连。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种CPU发热模拟装置，其特征在于，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；所述电阻可调模块、所述采样电路模块分别设于所述印制电路板上，所述电阻可调模块、所述采样电路模块及所述印制电路板封装在所述封装外壳内；

所述电阻可调模块的第一输入端用于与控制板相连，所述电阻可调模块的第二输入端用于与电源相连，所述电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，所述采样电路模块的输出端接地，所述采样电路模块还用于与所述控制板相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻可调模块，包括并联布置的第一电阻可调模块和第二电阻可调模块，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块设于所述印制电路板上，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块封装在所述封装外壳内；

所述第一电阻可调模块的第一输入端和所述第二电阻可调模块的第一输入端分别用于与所述控制板相连，所述第一电阻可调模块的第二输入端和所述第二电阻可调模块的第二输入端分别用于与所述电源相连，所述第一电阻可调模块的第一输出端和所述第二电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述CPU发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块在所述印制电路板的位置，与所述所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端用于与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端用于与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路模块相连，所述电流反馈信号管脚的另一端用于与所述控制板相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻可调模块为功率电路模块，所述功率电路模块的第一输入端用于与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述功率电路模块的第二输入端用于与所述电源相连，所述功率电路模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述功率电路模块，包括：金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极用于与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极用于与所述电源相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

7.一种CPU发热模拟测试系统，其特征在于，包括：主板、CPU发热模拟装置、控制板和电源；所述CPU发热模拟装置设于所述主板上；

所述CPU发热模拟装置，包括：印制电路板、电阻可调模块、采样电路模块和封装外壳；所述电阻可调模块、所述采样电路模块分别设于所述印制电路板上，所述电阻可调模块、所述采样电路模块及所述印制电路板封装在所述封装外壳内；

所述电阻可调模块的第一输入端与所述控制板相连，所述电阻可调模块的第二输入端与所述电源相连，所述电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连，所述采样电路模块的输出端接地，所述采样电路模块还与所述控制板相连。

8.根据权利要求7所述的模拟测试系统，其特征在于，所述电阻可调模块，包括并联布置的第一电阻可调模块和第二电阻可调模块，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块设于所述印制电路板上，所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块封装在所述封装外壳内；

所述第一电阻可调模块的第一输入端和所述第二电阻可调模块的第一输入端分别用于与所述控制板相连，所述第一电阻可调模块的第二输入端和所述第二电阻可调模块的第二输入端分别用于与所述电源相连，所述第一电阻可调模块的第一输出端和所述第二电阻可调模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

9.根据权利要求8所述的模拟测试系统，其特征在于，所述CPU发热模拟装置的大小与所模拟的CPU大小相等；所述第一电阻可调模块和所述第二电阻可调模块在所述印制电路板板的位置，与所述所模拟的CPU上的发热点在所述所模拟的CPU上的位置分别对应。

10.根据权利要求7所述的模拟测试系统，其特征在于，在所述印制电路板上设有电阻调节信号管脚、电源设置管脚和电流反馈信号管脚，所述电阻调节信号管脚的一端与所述电阻可调模块的第一端相连，所述电阻调节信号管脚的另一端与所述控制板相连，所述电源设置管脚的一端与所述电阻可调模块的第二输入端相连，所述电源设置管脚的另一端与所述电源相连；所述电流反馈信号管脚的一端与所述采样电路相连，所述电流反馈信号管脚的另一端与所述控制板相连。

11.根据权利要求7所述的模拟测试系统，其特征在于，所述电阻可调模块为功率电路模块，所述功率电路模块的第一输入端与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述功率电路模块的第二输入端与所述电源相连，所述功率电路模块的第一输出端与所述采样电路模块的输入端相连。

12.根据权利要求11所述的模拟测试系统，其特征在于，所述功率电路模块，包括：金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述控制板上的电阻调节信号端口相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的漏极与所述电源相连，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管的源极与所述采样电路模块的输入端相连。

13.根据权利要求7所述的模拟测试系统，其特征在于，所述控制板，包括：微控制模块、模数转换模块、数模转换模块、排线接口和USB接口；所述微控制模块通过系统管理总线分别与所述模数转换模块的输出端和所述数模转换模块的输入端相连，

所述数模转换模块的输出端与第一运算放大器的输入端相连，所述第一运算放大器输出端连接至所述排线接口上的电阻调节信号端口；所述电阻调节信号端口与所述电阻可调模块的第一输入端相连；

所述模数转换模块的输入端与第二运算放大器的输出端相连，所述第二运算放大器的输入端分别连接至所述排线接口上的第一电压反馈信号端口和第二电压反馈信号端口，所述第一电压反馈信号端口与所述采样电路模块的输入端相连，所述第二电压反馈信号端口与所述采样电路模块的输出端相连；

所述USB接口的第一端用于与上位机相连，所述USB接口的第二端与所述微控制模块相连。

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