TW201423118A - 功耗檢測裝置及使用其之主機板與風扇控制板 - Google Patents

Abstract

一種功耗檢測裝置，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訊號。分壓單元接收放大訊號，並對放大訊號進行分壓，以產生分壓訊號。處理單元接收分壓訊號，並依據分壓訊號的電壓準位，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。

Description

功耗檢測裝置及使用其之主機板與風扇控制板

一種功耗檢測裝置，特別有關於一種可提高功耗檢測之精確度的功耗檢測裝置及使用其之主機板與風扇控制板。

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之各模組的功耗進行檢測，以得知各模組的工作狀態。其中，功耗檢測的項目可以對整個伺服器系統進行，也可對單一模組進行，例如主機板、風扇控制板或硬碟等。通過這樣對各模組的功耗檢測，可以更加安全合理的對伺服器系統進行資源的分配。

一般來說，伺服器系統是透過讀取電源供應單元(Power Supply Unit,PSU)的內部積體電路(Inter-Integrated Circuit,I2C)匯流排，以計算出並獲得伺服器系統內各模組的功耗，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，進行各模組的功耗檢測，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組進行功耗檢測，仍有改善的地方。

鑒於以上的問題，本揭露在於提供一種功耗檢測裝置與使用其之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。

本揭露之一種功耗檢測裝置，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訊號。分壓單元耦接放大單元的輸出端，用以接收放大訊號，並對放大訊號進行分壓，以產生分壓訊號。處理單元耦接分壓單元，用以接收分壓訊號，並依據分壓訊號的準位，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。

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，用以接收放大訊號，第二電阻的第二端輸出分壓訊號。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。

在一實施例中，前述放大單元為運算放大器。

在一實施例中，前述放大單元所輸出之放大訊號的電壓值小於放大單元之工作電壓的電壓值。

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。

本揭露之一種包括前述功耗檢測裝置的主機板。

本揭露之一種包括前述功耗檢測裝置的風扇控制板。

本揭露之功耗檢測裝置及使用其之主機板與風扇控制板，藉由第一電阻產生壓降，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。

有關本揭露的特徵與實作，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

請參考「第1圖」所示，其係為本揭露之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)110、風扇控制板(Fan Board)120、機架管理控制器(Rack Management Controller,RMC)130與本揭露之功耗檢測裝置140。

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。亦即，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。

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可透過讀取功耗檢測裝置140所儲存之對應的功耗值，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功率降低或是透過風扇控制板120將風扇的轉速降低等。

在「第1圖」之實施例中，僅以一個主機板110以及一個風扇控制板120為例，但本揭露不限於此，使用者亦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的數量亦會對應主機板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。

另外，本揭露以功耗檢測裝置140對主機板110或風扇控制板120進行功耗檢測為例，但本揭露不限於此，功耗檢測裝置140亦可對伺服器系統100內其他的元件進行功耗檢測。

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，並例如透過連接埠或匯流排與主機板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。

以下，將進一步說明本揭露之功耗檢測裝置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。

請參考「第2圖」所示，其為本揭露之功耗檢測裝置140的 詳細示意圖。在本實施例中，待測物250(亦即主機板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。

第一電阻R1的第一端適於耦接待測物250(亦即主機板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，亦即此電流I會流經第一電阻R1。在本實施例中，第一電阻R1例如為精密電阻。

放大單元210的第一輸入端(例如正輸入端)耦接第一電阻R1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R1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的輸出端產生放大訊號VA。

在本實施例中，放大單元210例如為運算放大器(Operation Amplifier,OPA)。並且，放大單元210所輸出之放大訊號VA的電壓值例如小於放大單元210之工作電壓VCC的電壓值，以增加功耗檢測的精確度。

分壓單元220耦接放大單元210，用以接收前述的放大訊號VA，並對放大訊號VA進行分壓，以產生分壓訊號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，用以接收放大訊號VA，第二電阻R2的第二端產生分壓訊號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的第二端耦接接地端GND。

處理單元230耦接分壓單元220，用以接收前述的分壓訊號 VD，並依據分壓訊號VD的電壓準位，計算出流經第一電阻R1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所儲存之待測物250的功耗，以進行後續的相關操作。

在本實施例中，由於處理單元230的有效輸入電壓範圍有限，因此藉由分壓單元220對放大訊號VA進行分壓而產生的分壓訊號VD，可保證落在處理單元230的有效電壓輸入範圍內，以便進行後續的處理。

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R1上的壓降經過放大單元230放大後(亦即第一電阻R1兩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，來調整放大訊號VA，以增加功耗檢測的精確度。

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R1的第一端與放大單元210的第二輸入端(負輸入端)。接著，第一電阻R1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R1上的壓降，亦即VIN-I^＊R1。

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(亦即第一電阻R1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，產生放大訊號VA。接著，分壓單元220利用第二電阻R2及第三電阻R3對放大訊號VA進行分壓，以產生分壓訊號VD。

接著，處理單元230會接收前述分壓訊號VD，並依據分壓訊號VD的電壓準位以及式(1)與式(2)，計算出流經第一電阻R1的電流I。其中，式(1)及式(2)分別如下所示： VD=(I ^＊ R1 ^＊ K ^＊ R3)/(R2+R3) (1)

I=VD ^＊(R2+R3)/(R1 ^＊ K ^＊ R3) (2)

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，亦即功耗=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。

如此一來，藉由本揭露之功耗檢測裝置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所輸出之放大訊號VA的電壓值設定小於放大單元210之工作電壓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。

本揭露之實施例的功耗檢測裝置及使用其之主機板與風扇控制板，其藉由第一電阻產生壓降，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。

雖然本揭露以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習相像技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭露之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧伺服器系統

110‧‧‧主機板

120‧‧‧風扇控制板

130‧‧‧機架管理控制器

140‧‧‧功耗檢測裝置

210‧‧‧放大單元

220‧‧‧分壓單元

230‧‧‧處理單元

240‧‧‧暫存器

250‧‧‧待測物

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

VIN、VCC‧‧‧工作電壓

VA‧‧‧放大訊號

VD‧‧‧分壓訊號

I‧‧‧電流

GND‧‧‧接地端

第1圖為本揭露之伺服器系統的示意圖。

第2圖為本揭露之功耗檢測裝置的詳細示意圖。

130‧‧‧機架管理控制器

140‧‧‧功耗檢測裝置

210‧‧‧放大單元

220‧‧‧分壓單元

230‧‧‧處理單元

240‧‧‧暫存器

250‧‧‧待測物

R1‧‧‧第一電阻

R2‧‧‧第二電阻

R3‧‧‧第三電阻

VIN、VCC‧‧‧工作電壓

VA‧‧‧放大訊號

VD‧‧‧分壓訊號

GND‧‧‧接地端

Claims (7)

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，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訊號；一分壓單元，耦接該放大單元的輸出端，用以接收該放大訊號，並對該放大訊號進行分壓，以產生一分壓訊號；以及一處理單元，耦接該分壓單元，用以接收該分壓訊號，並依據該分壓訊號的準位，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. 如請求項1所述之功耗檢測裝置，其中該分壓單元包括：一第二電阻，其第一端耦接該放大單元的輸出端，用以接收該放大訊號，其第二端輸出該分壓訊號；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. 如請求項1所述之功耗檢測裝置，其中該放大單元為一運算放大器。
4. 如請求項1所述之功耗檢測裝置，其中該放大單元所輸出之該放大訊號的電壓值小於該放大單元之工作電壓的電壓值。
5. 如請求項1所述之功耗檢測裝置，其中該處理單元包括一暫存 器，用以儲存該待測物的功耗。
6. 一種包括如請求項1至5之任一之功耗減測裝置的主機板。
7. 一種包括如請求項1至5之任一之功耗減測裝置的風扇控制板。