一种功耗测量装置的制作方法

1.本发明涉及测量装置技术领域，具体地涉及一种功耗测量装置。


背景技术：

2.随着消费类产品越来越小型化，产品对整个系统的功耗要求越来越高，所以不断降低功耗是产品的一个重要指标。现有的对系统单板、终端单板或芯片进行功耗测量的装置只适用于直流应用场景，无法应用于交流，应用场合较窄，给功耗测量带来不便。


技术实现要素：

3.本发明实施例的目的是提供一种功耗测量装置，通过该功耗测量装置可以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
4.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种功耗测量装置，所述装置包括：转换模块、采样模块、信号放大模块和处理模块；
5.所述转换模块串联在待测电路中，用于将所述待测电路输出的交流电流转换为直流电流；
6.所述采样模块与所述转换模块相连，用于将所述转换模块输出的直流电流转换成直流电压；
7.所述信号放大模块与所述采样模块相连，用于放大所述采样模块两端的直流电压；
8.所述处理模块与所述信号放大模块连接，用于根据所述直流电压和所述信号放大模块的参数，计算所述待测电路的待测功耗。
9.可选的，所述转换模块包括整流桥和滤波电容，所述滤波电容的一端与所述整流桥的输出端子相连，另一端接地。
10.可选的，所述处理模块包括模数转换器和处理器，所述模数转换器用于将所述信号放大模块放大的直流电压转换为数字量；所述处理器用于根据数字量的直流电压和所述信号放大模块的参数计算所述待测电路的待测功耗。
11.可选的，所述模数转换器通过i2c、uart和spi接口中的至少一种与所述处理器进行数据通讯连接。
12.可选的，所述信号放大模块包括电压放大电路和分压网络；所述电压放大电路包括运算放大器和电阻，通过调节所述电阻的阻值改变所述电压放大电路的放大倍数；所述分压网络包括电阻和电容，用于将所述电压放大电路输出的直流电压调整到所述模数转换器的模拟电压输入范围。
13.可选的，所述信号放大模块的参数包括：所述电压放大电路的放大倍数和所述分压网络比例。
14.可选的，根据数字量的直流电压和所述信号放大模块的参数计算所述待测电路的待测功耗，包括：
15.根据数字量的直流电压、电压放大电路的放大倍数和分压网络比例，获得采样电阻两端的直流电压；
16.根据所述采样电阻两端的直流电压和电阻的比值得到通过所述电阻的电流；
17.根据所述电阻的电流和待测电路的电压得到所述待测电路的待测功耗。
18.可选的，所述处理模块还包括上位机，所述上位机通过串口或网口与所述处理器进行数据交互。
19.可选的，所述采样模块包括采样电阻，所述采样电阻为合金采样电阻。
20.可选的，所述采样电阻的阻值根据待测电路设置。
21.通过上述技术方案，无论是交变电压输入、直流输入或直流负压输入，都可以利用转换模块进行处理，实现功耗的测量，应用场合更宽；并且，不管待测电流是大电流还是小电流的情况，只需设置合适的信号放大模块的增益，就可以较为准确的计算出待测目标的功耗，适用性更强。
22.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
24.图1是本发明实施例提供的一种功耗测量装置的结构框图；
25.图2是本发明实施例提供的整流装置和滤波电容的结构图；
26.图3是本发明实施例提供的电压放大电路的结构图；
27.图4是本发明实施例提供的电压放大电路和分压网络的结构图；
28.图5是本发明实施例提供的一种功耗测量装置的结构框图；
29.图6是本发明实施例提供的一种功耗测量装置的结构图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
31.图1是本发明实施例提供的一种功耗测量装置的结构框图。
32.如图1所示，所述功耗测量装置包括：转换模块、采样模块、信号放大模块和处理模块；
33.所述转换模块串联在待测电路中，用于将所述待测电路输出的交流电流转换为直流电流；所述转换模块可以是任何能够将交流电流转换为直流电流的装置，包括但不限于半波整流装置和桥式整流装置。优选的，如图2所示，所述转换模块包括桥式整流装置(整流桥)和滤波电容，所述整流桥可以是集成的成品整流桥也可以由二极管搭建而成；所述滤波电容的一端与所述整流桥的输出端子相连，另一端接地。当交流电流接入整流桥时，电流可以从第一输入端子1经d2流入，经过后级电路后，经d4返回电源，形成闭合回路；同理，电流若从第二输入端子2经d3流入，经过后级电路后，经d1返回电源形成闭合回路，输出脉动波形的电流。由于经过整流桥整流后的电流不够平滑，经过滤波电容修正后，可以尽可能的减
小脉动的直流电流中的交流成分，保留其直流成分，使输出的电流纹波系数降低，波形变得更平滑，从而获得稳定的电压。需要说明的是，当直流电流接入整流桥时，与正半周交流电流经途径相同，此处不再赘述。
34.所述采样模块与所述转换模块相连，用于将转换模块输出的直流电流转换成直流电压。所述采样模块可以是采样电阻；优选的，所述采样电阻可以是合金采样电阻。合金采样电阻具有高功率、低阻值、高可靠性以及极高的稳定性等特点，利用合金采样电阻进行采样可以保证功耗测量的精度。在一个具体实施例中，可以根据实际需要对所述采样电阻的阻值进行调整，当待测电路中的电流较小时，可以选择阻值相对较大的采样电阻，从而提高采样电阻两端的压降；当待测电路的电流较大时，可以选择阻值相对较小的采样电阻，从而获得比较精准的结果，提高测量精度。在另一个具体实施例中，还可以设置多个阻值不同的采样电阻，通过将不同阻值大小的电阻接入电路，可以增大功耗测量装置的电流测量范围，满足更多种类的待测电路中电流的变化情况。需要说明的是，任何满足测量要求的采样电阻的阻值范围均落入本发明的保护范围之内。
35.所述信号放大模块与所述采样模块相连，用于将所述采样模块两端的直流电压放大，以便处理模块采集并识别所述直流电压信号。优选的，所述信号放大模块可以包括电压放大电路。所述电压放大电路可以包括运算放大器和电阻，通过调节所述电阻的阻值改变电压放大电路的放大倍数。在一个具体实施例中，如图3所示，所述电压放大电路由运算放大器u1及其外围电阻r1、r2、r3、r4组成，其中设定r1等于r3，r2等于r4，放大倍数为r4/r3。通过调整r3和r4的阻值，可以改变放大器的增益，故v0等于-r4/r3*(vi
‑‑
vi+)。更优选的，所述信号放大模块可以包括电压放大电路和分压网络。如图4所示，所述分压网络包括电阻和电容，可以将所述电压放大电路输出的电压调整到所述处理模块的模拟电压输入范围。
36.所述处理模块与所述信号放大模块连接，用于根据所述电压和信号放大模块的参数，计算所述待测电路的待测功耗，其中，所述信号放大模块的参数指的是电压放大电路的放大倍数和所述分压网络比例，即：可以根据所述电压、电压放大电路的放大倍数和所述分压网络比例，计算所述待测电路的待测功耗。优选的，所述处理模块可以包括模数转换器和处理器，通过所述模数转换器可以将所述信号放大模块放大的直流电压转换为数字量，处理器可以根据数字量的直流电压和信号放大模块的参数，计算出待测电路的电流，结合已知的输入电压，可以得出待测电路的功耗。具体的：将交流电流转换成直流电流后，采集通入直流电流的采样模块的两端的直流电压并放大；将所述直流电压转换成数字量；根据数字量的直流电压、电压放大电路的放大倍数和分压网络比例，获得采样电阻两端的直流电压，根据采样电阻两端的直流电压和电阻的比值得到通过所述电阻的电流，所述电流和待测电路的电压的乘积即为待测功耗。
37.在一个具体实施例中，所述模数转换器通过i2c、uart和spi接口中的至少一种与所述处理器进行数据通讯连接，所述模数转换器可以包括模数转换芯片、电阻和电容。所述处理器可以是任何具有数据处理能力的器件，例如单片机。在另一个具体实施例中，如图5所示，所述处理模块还可以包括上位机，所述上位机通过串口或网口与所述处理器进行数据交互。本功耗测量装置可以安装在设备内部，将测得的实时功耗上传到上位机，对待测电路的功耗情况进行实时远程监控，也可以设置成可拆卸装置，检测不同设备的功耗。
38.如图6所示，可以将待测电路的交流电流通入整流桥和滤波电容，得到直流电流，
然后电压放大电路和分压网络采集采样电阻r0两端的电压并放大，处理模块可以根据放大的电压、电压放大电路的放大倍数和所述分压网络比例，计算待测功耗，并上传到上位机。无论是交变电压输入、直流输入或直流负压输入，都可以利用本技术的技术方案实现远程监控及读取功耗信息，应用场合更宽；并且，不管是大电流还是小电流情况，只需设置合适的放大电路的增益，均可以较为准确的计算出待测目标的功耗，适用性更强。
39.通过本发明实施例提供的功耗测量方法可以对系统、终端单板或芯片的功耗进行测量，如同步动态随机存储器(synchronous dynamic random access memory，sdram)、中央处理器(central processing unit，cpu)、微处理器(digital singnal processor，dsp)等的功耗测量，同时，该功耗测量方法还可以用在机箱服务器场景，把所述装置集成在刀片电源模块上，可以测量整个系统(机箱)所有单板的功耗。
40.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
41.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
42.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
43.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
44.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
45.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
46.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、
数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
47.还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。