电压监控电路与电压监控方法与流程

本发明涉及一种电压监控电路与电压监控方法，特别是一种应用电阻网络的电压监控电路与电压监控方法。

背景技术：

模拟数字转换器(analogdigitalconverter,adc)是一种常用的电路，主要是用于将模拟信号转换成数字信号。在进行服务器的设计时，经常使用adc电路进行服务器内的各通道的电压监控，或是用以识别不同板卡id电压。以既有的adc电路来说，通常采用集成电路总线(i2c)类型的adc芯片，亦可以采用cpld的差分端口，以利用rc积分原理来设计具有adc功能的转换电路。

然而，若是采用i2c类型的adc芯片，其所需的成本较高，而若是采用cpld的差分端口，依据adc的积分比较器原理所设计的转换电路会受限于rc电路的非线性特性以及cpld端口电位比较器的误差，导致实用的准确度大大地降低。

技术实现要素：

本发明提出一种电压监控电路与电压监控方法，将电阻权重网络与电压比较器结合，并搭配多路切换的架构，进而形成成本低、具有良好稳定性且仅占用少量输出/输入端口资源的电压监控电路。

依据本发明的一实施例公开了一种电压监控电路，包含第一多工器、控制器、电阻网络电路及第一比较电路。第一多工器具有多个输入端、输出端与控制端。第一多工器的每一输入端接收多个第一受测电压之中对应的一个。控制器电性连接第一多工器的控制端。控制器通过第一多工器的控制端控制第一多工器在第一多工器的输出端输出该些第一受测电压其中之一，且控制器产生检测信号。检测信号包含多个电位，控制器具有一部件，用于输出依据控制器的切换指令进行切换的该些电位。电阻网络电路包含多个第一电阻，该些第一电阻的一端连接控制器，用以分别对应接收检测信号的该些电位。电阻网络电路用以依据该些电位的切换以依序产生多个第一参考电压。第一比较电路具有第一输入端、第二输入端与输出端。第一比较电路的第一输入端电性连接第一多工器的输出端，第一比较电路的第二输入端电性连接电阻网络电路。第一比较电路用以依序将该些第一参考电压分别与所输出的第一受测电压进行比较，以依序对应产生多个第一比较结果且依序将该些第一比较结果通过第一比较电路的输出端传送至控制器，据以判断第一受测电压的电压值，其中每一第一比较结果具有电位信息。

依据本发明的一实施例公开的一种电压监控方法，适于电压监控电路。电压监控方法包含以下步骤：依据来自控制器的控制指令，控制多工器输出多个受测电压其中之一。接着，依据来自控制器的切换指令，使控制器所产生的检测信号所包含的多个电位进行切换，以依序重复执行比较程序，以产生多个比较结果，重复执行的次数为k次。接者，依据该些比较结果判断受测电压的电压值。其中所述的比较程序包含以下步骤：当该些电位进行第i次切换时，依据第i次切换的该些电位产生参考电压，k为大于3的整数，i为小于k且大于或等于0的整数。接着，比较所述的参考电压与受测电压。其中，该些电位的切换包含该些电位至少其中之一由高准位切换为低准位或由低准位切换为高准位。

综上所述，在本发明所提出的电压监控电路与电压监控方法中，主要借由多工器的多路切换的架构，搭配电阻权重网络及电压比较电路的组合，使多个电位切换所产生的多个参考电压可通过电压比较电路与受测电压进行比较，而使得电压监控电路的控制器可以依序地量测服务器内多个通道的电压值，从而实现服务器各通道电压量测过程的稳定性，且减少占用控制器的输出/输入端口的资源。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所作的改变和变形，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求书。

附图说明

图1是依据本发明的一实施例所绘示的电压监控电路的电路架构图。

图2是依据本发明的图1实施例所绘示的电压监控电路的细部电路架构图。

图3是依据本发明的另一实施例所绘示的电压监控电路的电路架构图。

图4是依据本发明的一实施例所绘示的电压监控方法的方法流程图。

图5是依据本发明的另一实施例所绘示的电压监控方法的方法流程图。

其中，附图标记：

1、2电压监控电路

10、20第一多工器

12、22控制器

14、24电阻网络电路

16、26第一比较电路

121、221部件

140、240运算器

141～148、241～248第一电阻

149、251第二电阻

16、26第一比较电路

161、261、301比较器

263、303电阻

265、305电容

28第二多工器

30第二比较电路

i101～i108、i201～i208、i281～i288输入端

r1、r2、r3输出端

c1、c2、c3控制端

v1～v8第一受测电压

v9～v16第二受测电压

p1～p8电位

i141、t1第一端

i142、t2第二端

r143第三端

i161、i261、i301第一输入端

i162、i262、i302第二输入端

r163、r263、r303输出端

cnt控制指令

vt检测信号

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及图式，任何本领域普通技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请参照图1，图1是依据本发明的一实施例所绘示的电压监控电路的电路架构图。如图1所示，电压监控电路1包含第一多工器10、控制器12、电阻网络电路14及第一比较电路16。第一多工器10具有多个输入端i101～i108、输出端r1与控制端c1。第一多工器10的每一输入端接收多个第一受测电压v1～v8之中对应的一个。举例来说，输入端i101接收第一受测电压v1、输入端i102接收第一受测电压v2、输入端i103接收第一受测电压v3等，以此类推。于实务上，所述的多个第一受测电压v1～v8来自于服务器中的多个待测通道的电压。控制器12电性连接第一多工器10的控制端c1。控制器12通过第一多工器10的控制端c1控制第一多工器10在输出端r1输出该些第一受测电压v1～v8其中之一。控制器12可产生检测信号vt，且该检测信号vt包含多个电位。在此实施例中，控制器12具有一部件121，其用于输出依据控制器12的切换指令进行切换的该些电位。于实务上，所述的多个电位以高低电位(高电位：1；低电位：0)呈现。在一个实施例中，所述的多个电位的切换包含该些电位至少其中之一由高电位切换为低电位或由低电位切换为高电位。举例来说，控制器12的切换指令可使多个电位由00000000依序切换至11111111。在一个例子中，控制器12可以为复杂可编程逻辑器件(complexprogrammablelogicdevice,cpld)，但本发明不以此为限。

请进一步参照图2，图2是依据本发明的图1实施例所绘示的电压监控电路的细部电路架构图。电阻网络电路14包含多个第一电阻141～148。该些第一电阻141～148的一端均连接至控制器12，用以分别对应接收检测信号vt所包含的该些电位p1～p8。电阻网络电路14用以依据该些电位的切换以依序产生多个第一参考电压。另外，如图2所示，第一比较电路16具有比较器161、电阻163及电容165。第一比较电路16具有第一输入端i161、第二输入端i162与输出端r163。第一比较电路16的第一输入端i161电性连接第一多工器10的输出端r1，第一比较电路16的第二输入端i162电性连接电阻网络电路14。第一比较电路16用以依序将所述的多个第一参考电压分别与输出端r1所输出的第一受测电压进行比较，以依序对应产生多个第一比较结果，且依序将该些第一比较结果通过第一比较电路16的输出端r163传送至控制器12，据以判断输出端r1所输出的第一受测电压的电压值，其中每一第一比较结果具有电位信息。

在一实施例中，如图2所示，电阻网络电路14还包含第二电阻149及运算器140。第二电阻149具有第一端t1与第二端t2。运算器140具有第一端i141、第二端i142与第三端r143。运算器140的第一端i141电性连接该些第一电阻141～148的另一端，运算器140的第二端电性连接第二电阻149的第一端t1以及运算器140的第三端r143，所述的多个第一参考电压由第二电阻149的第二端所输出，其中该些第一电阻141～148的阻值大于第二电阻149的阻值。在一个实际操作的例子中，第二电阻149的阻值可以为300欧姆，而第一电阻141～148的阻值实质上以两倍递增。例如，第一电阻141～148的阻值可分别为1.27千欧姆、2.49千欧姆、4.99千欧姆、10千欧姆、20千欧姆、40.2千欧姆、80.6千欧姆、162千欧姆。前述的阻值仅用以举例说明，本发明并不以此为限。在一实施例中，第一电阻141～148的阻值的范围实质介于1.27千欧姆至162千欧姆。

以一个实际的例子来说明电压监控电路1是如何判断受测电压的电压值，请一并参照表一，表一是依据本发明的一实施例所绘示的电压监控图表。假设电压监控电路1一开始所欲侦测的电压为第一受测电压v1，则控制器12便会通过控制端c1发送一个控制指令cnt至第一多工器10以导通输入端i101与输出端r1的电流路径。此时，第一多工器10便通过输出端r1输出第一受测电压v1至第一比较电路16的第一输入端i161。另一方面，控制器12的部件121输出多个电位p1～p8，其中该些电位p1～p8会随着控制器12的切换指令依序进行切换。更具体来说，电位p1～p8每进行一次切换，便会对应产生一个第一参考电压。而电压监控电路1会将第一受测电压v1与所产生的第一参考电压进行比较，以产生第一比较结果。举例来说，如表一所示，部件121所输出的电位p1～p8的初始状态为00000000，其会对应产生第一参考电压vr_1并输出至第一比较电路16的第二输入端i162。第一参考电压vr_1与第一受测电压v1会通过第一比较电路16进行比较，进而产生第一比较结果l1，而第一比较结果l1会通过输出端r163传送至控制器12。接着，电位p1～p8会依据控制器12的切换指令而切换成00000001，其会对应产生第一参考电压vr_2并输出至第一比较电路16的第二输入端i162。第一参考电压vr_2与第一受测电压v1会通过第一比较电路16进行比较，进而产生第一比较结果l2，而第一比较结果l2会通过输出端r163传送至控制器12。依序类推，控制器12会接收到多个第一比较结果l1～l256，并依据该些第一比较结果l1～l256来判断第一受测电压v1的电压值。

表一

在一实施例中，若相邻的两个第一比较结果的电位信息相异，则控制器12便判断第一受测电压的电压值介于相邻的所述两个第一比较结果所分别对应的两个第一参考电压的电压值之间。以前述表一的例子来说，假设第一比较结果l1～l4的电位信息均保持为低电位，而由第一比较结果l5开始转换成高电位时，也就表示第一受测电压v1的电压值介于第一参考电压vr_4与第一参考电压vr_5的电压值之间。借此，电压监控电路1便可推估第一受测电压v1的电压值。在实际的操作上，当电压监控电路1的控制器12完成第一受测电压v1的电压值的判断后，控制器12可导通第一多工器10中的另一个电流路径，以输出另一第一受测讯号，并利用上述的检测方式判断此另一第一受测电压的电压值。换句话来说，本发明的电压监控电路1利用第一多工器10的多路切换架构，并搭配多电位切换使电阻网络电路14依序输出多个参考电压，用以与受测电压进行比较，以实现服务器中多个通道电压的监控。如此一来，便可以减少占用控制器(例如cpld)的输入/输出端口，且提升监控电压过程中电路运行的稳定性。

请参照图3，图3是依据本发明的另一实施例所绘示的电压监控电路的电路架构图。图3的电压监控电路2包含第一多工器20、第一比较电路26、第二多工器28、第二比较电路30、控制器22及电阻网络电路24。第一多工器20具有多个输入端i201～i208、输出端r2与控制端c2。第一多工器20的每一输入端接收多个第二受测电压v1～v8之中对应的一个。相仿地，第二多工器28具有多个输入端i281～i288、输出端r3与控制端c3。第二多工器28的每一输入端接收多个第二受测电压v9～v16之中对应的一个。控制器22分别电性连接第一多工器20的控制端c2及第二多工器28的控制端c3。控制器22用以通过第一多工器20的控制端c2控制第一多工器20在输出端r2输出该些第二受测电压v1～v8其中之一，且用以通过第二多工器28的控制端c3控制第二多工器28在输出端r3输出该些第二受测电压v9～v16其中之一。控制器22内部的部件221可提供检测信号vt，其包含多个电位p1～p8。电阻网络电路24可依据该些电位p1～p8的切换以依序产生多个第一参考电压及多个第二参考电压。与图2的实施例相仿，第一比较电路26具有比较器261、电阻263及电容265，而第二比较电路30具有比较器301、电阻303及电容305。而电阻网络电路24包含多个第一电阻241～248、第二电阻249、251及运算器240。

第一比较电路26具有第一输入端i261、第二输入端i262与输出端r263。第一比较电路26的第一输入端i261电性连接第一多工器20的输出端r2，第一比较电路26的第二输入端i262电性连接电阻网络电路24。第一比较电路26用以依序将产生的该些第一参考电压分别与所输出的第一受测电压进行比较，以依序对应产生多个第二比较结果且依序将该些第二比较结果通过第一比较电路26的输出端r263传送至控制器22，据以判断第一受测电压的电压值。

第二比较电路30具有第一输入端i301、第二输入端i302与输出端r303。第二比较电路30的第一输入端i301电性连接第二多工器28的输出端r3，第二比较电路30的第二输入端i302电性连接电阻网络电路24，第二比较电路30用以依序将产生的该些第二参考电压分别与所输出的第二受测电压进行比较，以依序对应产生多个第二比较结果且依序将该些第二比较结果通过第二比较电路30的输出端r303传送至控制器22，据以判断第二受测电压的电压值。关于图3的电压监控电路2判断第一受测电压与第二受测电压的电压值的方式于图2的实施例相仿，故于此不再赘述。由于一些服务器内部的线路架构相当复杂，因此相对的有更多通道的电压需要被检测。通过前述本发明所提出的电压监控电路1与电压监控电路2，可以分别检测8路的通道电压与16路的通道电压。而本领域普通技术人员可将前述的电压监控电路的电路架构进一步地扩张应用至32路的通道电压的检测。借此可减少检测电压时所需占用的控制器(例如cpld)的输入/输出端口，也可提升检测电压过程中电路运行的稳定性。

请参照图4，图4是依据本发明的一实施例所绘示的电压监控方法的方法流程图，其适用于图2的电压监控电路。如图2与图4所示，于步骤s401中，电压监控电路1会依据来自控制器12的控制指令cnt，控制第一多工器10输出多个第一受测电压v1～v8其中之一。于步骤s403中，电压监控电路1会依据来自控制器12的切换指令，使控制器12所产生的检测信号vt所包含的多个电位p1～p8进行切换，以依序重复执行比较程序，进而产生多个第一比较结果。于步骤s405中，电压监控电路1依据该些比较结果判断所输出的第一受测电压的电压值。所述的比较程序包含以下两个步骤。步骤一：当该些电位进行第i次切换时，依据该第i次切换的该些电位产生一参考电压，k为大于3的整数，i为小于k且大于或等于0的整数。步骤二：比较所述的参考电压与所输出的受测电压。该些电位p1～p8的切换包含该些电位p1～p8至少其中之一由高电位切换为低电位或由低电位切换为高电位。

具体来说，如前述表一所载，电位p1～p8的初始状态为00000000，其对应产生第一参考电压vr_1。第一参考电压vr_1与第一受测电压v1会通过第一比较电路16进行比较，进而产生第一比较结果l1，并将第一比较结果l1传送至控制器12。接着，电位p1～p8会依据控制器12的切换指令进行第一次切换而转换成00000001，其对应产生第一参考电压vr_2。第一参考电压vr_2与第一受测电压v1会通过第一比较电路16进行比较，进而产生第一比较结果l2，并将第一比较结果l2传送至控制器12。接着，电位p1～p8会依据控制器12的切换指令进行第二次切换而转换成00000010，其对应产生第一参考电压vr_3。第一参考电压vr_3与第一受测电压v1会通过第一比较电路16进行比较，进而产生第一比较结果l3，并将第一比较结果l3传送至控制器12，依序类推。

换句话而言，每一次电位切换所对应产生的第一参考电压会分别通过第一比较电路16与所输出的第一受测电压进行比较，进而产生多个比较结果。在此实施例中，第一比较电路16会输出256个比较结果至控制器12。控制器12再根据该些第一比较结果来判断所输出的第一受测电压的电压值。由于本发明的实施例以八位的电位p1～p8为主，因此总共所进行的电位切换次数系为255次(由00000000依序切换至11111111)。然而，本发明不限于八位的电位。

请参照图5，图5是依据本发明的另一实施例所绘示的电压监控方法的方法流程图。如图5所示，步骤s501与步骤s503与步骤s401与步骤s403相仿，惟差异在于步骤s505中，控制器依据该些比较结果判断受测电压的电压值进一步包含步骤s505a～s505c。于步骤s505a中，控制器判断该些比较结果中相邻的第一比较结果及第二比较结果的电位信息是否相异。当第一比较结果及第二比较结果的电位信息为相异时，于步骤s505b中，控制器判断受测电压的电压值介于该第一比较结果及该第二比较结果所分别对应的两个参考电压的电压值之间。反之，当第一比较结果及第二比较结果的电位信息为相同时，于步骤s505c中，控制器会再进一步判断第二比较结果及第三比较结果的电位信息是否相异，其中第三比较结果与第二比较结果相邻。以前述的表一来说，控制器会依序地判断该些比较结果的电位状态。当相邻的比较结果相同时，例如第一比较结果l3与l4同为低电位，则会进一步地判断下一个比较结果与前一个比较结果的电位状态。当两者电位状态不同时，例如第一比较结果l4与l5分别为低电位与高电位，便可判断受测电压的电压值介于第一参考电压vr_4与vr_5之间。

综合以上所述，于本发明所提出的电压监控电路与电压监控方法中，主要借由多工器的多路切换的架构，搭配电阻权重网络及电压比较电路的组合，使多个电位切换所产生的多个参考电压可通过电压比较电路与受测电压进行比较，而使得电压监控电路的控制器可以依序地量测服务器内多个通道的电压值，从而实现服务器各通道电压量测过程的稳定性，且减少占用控制器的输出/输入端口的资源。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所作的改变和变形，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考所附的权利要求。