技术摘要：
本发明涉及一种用于PCIe设备的大范围功率量测装置，该装置包括一微控制单元、一量测电流单元、一切换器单元及作为来源端与输出端的两组PCIe汇流端口，令该装置可用来源端及输出端的PCIe汇流端口分别连接一测试主机及一待测设备，藉此，供量测该PCIe待测设备于不同电源  全部
背景技术：
电子产品都消耗功率，消耗功率愈低，使用越久。因此，陆续产生许多的省电规格， 例如快速外部连接(peripheral  component  interconnect  express:PCIe)的主动状态电 源管理。若不传送数据，则进入省电模式，以保留电力来增加使用时间。举例而言，非挥发性 内存储存设备(non-volatile  memory  express:NVMe)是优化且高效的可扩充的主机控制 器界面。NVMe的概念是通过PCIe总线来提供直连处理器的传输回路，其最大优点是提供超 低延迟与高带宽的存取。NVMe还有自动功耗管理状态切换和动态能耗管理功能。举例而言， 设备闲置50ms后从PowerState  0切换到PowerState  1。继续闲置，在500ms后，进入 PowerState2(功耗更低)。切换时会有短暂延迟。因此，NVMe在功耗管理上拥有较大优势，这 一点对移动装置来说尤其重要，可显著增加续航能力。 所有电子产品都有输入电压规格，在规定的输入电压范围才能保证工作正确性。 故以PCIe的NVMe设备为例，该设备的电源规格为 3.3V，电压范围为±9％。所以，最高电压 不可超过3.597V，最低电压不可低于3.003V。若超过此范围，则可能有异常现象。同时，PCIe 的电源规格定义工作电流最大为3A，且PCIe的NVMe设备最低的省电模式可到数uW，对应uA。 因此，须有效量测PCIe的NVMe设备于不同状态规格的电源功耗，尤其是在大范围(省电模式 的超小电流及运作模式的大电流)进行量测，使在设计中可准确验证PCIe的NVMe设备于高 效能的电源状态或省电模式的功耗，以确保其工作的正确性。 常见的量测技术有二。其一是串接压降量测方式。电流会在整个回路上的所有电 阻器产生压降。于是，量测受测装置(device  under  test:DUT)的电阻器的电压值。然后，用 模拟数字转换器(analog  to  digital  converter:ADC)把模拟电压值转化成数字信号，并 传送至主机界面并呈现出来。其缺点是量测范围和精准度无法平衡，因为量测时是在线路 上串联一个微电阻，若电阻过大或电流过大，则产生的压降越大，使待测物的电阻器的电压 过低而超出规格，导致待测物工作异常。举例而言，用1Ω且电流范围约1A的电阻器，量测时 电压源端DUT最多会减少1V。若电源的电压为3.3V，则因量测而进入待测物的电压会变成 3.3V-1V＝2.3V，以PCIe的电源标准而言小于3.003V。亦即，待测物的电压小于规定工作电 压。举例而言，用0.1Ω且电流范围约10mA的电阻器，量测时电压落在1mV，量测电压小会使 ADC在取样时因ADC刻度的范围而无法量测变化。 其二是用霍尔效应的线性电流传感器。电流通过载体时产生对应的磁场，以磁场 的变化反转回微小电压来呈现通过的电流大小，并转化成可读取量化的线性数值，如电流 勾表。但一般的电流规格都非常的大且分辨率低，属于大电流的量测。磁场变化大才可被量 测，所以常见的规格落在180到50mV/A，也就是说约1A的电流通过会产生约50到180mV。若须 量测1mA等级，则量测电压须是0.05到0.18mV。刻度的变化非常小，所以一般霍尔传感器的 3 CN 111579864 A 说　明　书 2/5 页 产品都用于大电流低解析的量测，量测到mA等级已经非常困难。 换言之，现有的技术无法进行大范围(包含省电模式的超小电流及高效能模式的 大电流)，尤其是量测PCIe的NVMe设备于不同状态规格的电源功耗。如何解决前述问题，是 业界的重要课题，也是本发明所探讨者。 有鉴于此，本发明基于上述需求与问题深入探讨，并藉由本发明人多年从事相关 开发的经验，而积极寻求解决之道。经不断努力的研究与发展，终于成功的发展出一种用于 PCIe设备的大范围功率量测装置，其能有效解决现有无法有效量测大范围电流所造成的不 便与困扰。
技术实现要素：
因此，本发明的主要目的是在提供一种用于PCIe设备的大范围功率量测装置，能 量测大范围的电流，并量测微小电流，以满足设计中可验证PCIe设备在每个高效能状态或 是省电模式的功耗。 本发明的主要目的是在提供一种用于PCIe设备的大范围功率量测装置，尤其是可 在省电模式下的超小电流及效能模式下大电流的大范围进行量测，以确保该PCIe设备的工 作正确性。 为此，本发明主要是通过下列的技术手段，来具体实现上述的各项目的与效能，该 装置用来供一测试主机量测一PCIe待测设备于不同电源状态下的功率，其包括； 作为来源端与输出端的二组PCIe汇流端口； 一微控制单元，其与作为来源端的PCIe汇流端口形成电气及讯号连接，供选择性 连接该测试主机，用于接受及回复该测试主机传送的指令； 一量测电流单元，其与作为输出端的PCIe汇流端口形成电气及讯号连接，供该测 试设备选择性连接，且该量测电流单元可与微控制单元连接，又该量测电流单元中有连接 该微控制单元的一大电流量测回路及一小电流量测回路，令该量测电流单元可依该微控制 器指令由不同回路进行电流取样量测； 一切换器单元，其与连接测试主机的来源端的PCIe汇流端口连接，该切换器单元 有一对应大电流量测回路的第一切换组件及一对应小电流量测回路的第二切换组件，用于 接受测试主机指令使该切换器单元的第一切换组件、第二切换组件可进行短路及开路的切 换，供对该待测设备予以断电或上电。 进一步的，该PCIe设备可为NVMe设备。 进一步的，该装置的微控制单元有一计时组件、一模拟数字转换组件及一存储元 件，供用该计时组件不断计算、且平均目前模拟数字转换组件的数值，并存放在固定存储元 件的地址，可随时读取电流值。 进一步的，该装置的微控制单元有一电力模块，以提供微控制单元所需的电力。 进一步的，该装置的微控制单元电气连接一指示灯组，供显示不同量测模式的待 测设备电源的上、下电状态。 藉此，通过前述技术手段的具体实现，使本发明能通过来源端及输出端的PCIe汇 流端口分别连接测试主机及待测设备，供用其微控制单元执行指令，而由于量测电流单元 有大、小电流量测回路，使该装置可分别导入对应的取样大、小电流，并接受测试主机的主 4 CN 111579864 A 说　明　书 3/5 页 机指令，以依照预期量测的电流大小，进行切换不同的回路，且接受指令对该待测设备进行 上、下电，供量测该PCIe待测设备于不同电源状态下的功率，尤其可在省电模式下的超小电 流及效能模式下大电流的大范围进行量测，以确保该PCIe设备的工作正确性，而能增加其 附加价值，并能提高其经济效益。 附图说明 图1是本发明用于PCIe设备的大范围功率量测装置的架构示意图，供说明其主要 配置状态。 图2是本发明供用于NVMe设备的不同电源状态下的连接状态及功率规格参考表。 图3是本发明用于NVMe设备中显示两个以上回路的可接受的电流范围图。 图4是本发明用于PCIe设备的大范围功率量测装置于实际运作时的动作示意图， 供说明其量测大电流的状态。 图5是本发明用于PCIe设备的大范围功率量测装置于实际运作时的另一动作示意 图，供说明其量测小电流的状态。 图中各标记对应的名称：10、装置，11、微控制单元，12、计时组件，121、模拟数字转 换组件，122、存储元件，13、电力模块，14、指示灯组，15、量测电流单元，151、大电流量测回 路，152、小电流量测回路，16、切换器单元，161、第一切换组件，162、第二切换组件，18、PCIe 汇流端口，19、PCIe汇流端口，20、测试主机，21、系统管理总线，50、待测设备。