電子設備及其電源連接模組的製作方法

2023-05-27 10:43:01

專利名稱：電子設備及其電源連接模組的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電子設備及其電源連接模組。
背景技術：
電源是電子設備(如桌上型電腦，筆記本電腦，伺服器等)的功率部件，電子設備中每個 部件的電能都來自於電源，它是保證電子設備硬體正常運作最基本的前提。
現有技術中的電子設備大都採用單一的電源裝置為系統提供電源，但隨著科技的飛躍發 展，電子設備的功能日益強勁，其可接入的外圍設備種類和數目不斷增多，所消耗的功率亦 隨之增加，以致使原有的單一電源裝置輸出的額定功率不能滿足電子設備的實際用電需求， 此時，用戶一般會購置功率更高的新電源裝置以替換原有電源裝置，原有電源裝置則廢置不 用。這樣在電子設備中接入一個新的高功耗外圍設備就可能要更換一次電源裝置，既浪費了 資源，又汙染了環境，也造成了成本的增加。

發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種成本較低的電子設備，使其不必更換電源裝置就能滿足 其不同的用電需求。
還有必要提供一種應用於上述電子設備的電源連接模組。
一種電子設備，包括一第一及一第二電源供應器，所述第一及第二電源供應器之間設有 一監控電路，所述監控電路用於實時監測所述第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功 率與所述第一電源供應器的額定功率相比較，以判斷所述第一電源供應器當前的輸出功率能 否滿足所述電子設備的用電需求，在所述輸出功率不滿足所述電子設備的用電需求時，接入 所述第二電源供應器輸出的電源。
一種電源連接模組，包括一背板、 一第一及一第二電源供應器，所述背板上設置有兩個 用於分別連接所述第一及第二電源供應器的輸入連接器及一個用於連接一 電子設備的電源接 口的輸出連接器，所述兩個輸入連接器之間設有一監控電路，所述監控電路用於實時監測所 述第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供應器的額定功率相比較 ，以判斷所述第一電源供應器當前的輸出功率能否滿足所述電子設備的用電需求，在所述輸 出功率不滿足所述電子設備的用電需求時，接入所述第二電源供應器輸出的電源。
上述電子設備及電源連接模組通過在兩個電源供應器之間設置一監控電路，用以對所述電子設備的用電需求進行實時監測，再根據監測結果對接入的電源供應器的數目進行及時調 整，以達到不必更換電源裝置就能滿足電子設備不同的用電需求的目的，故既充分利用了資 源，又降低了成本。


下面結合附圖及較佳實施方式對本發明作進一步詳細描述 圖l是本發明電子設備較佳實施方式的局部示意圖。 圖2是本發明電源連接模組連接若干電源供應器的電路圖。
具體實施例方式
請參考圖i，本發明電子設備的較佳實施方式包括一電源連接模組ioo，所述電源連接模
組100包括一背板10，所述背板10的一面設有三個輸入連接器12-14，所述輸入連接器12-14 分別用於連接一個電源供應器20-40，所述背板10的另一面設有一輸出連接器16，所述輸出 連接器16用於連接所述電子設備(如桌上型電腦，筆記本電腦，伺服器等)的電源接口(圖未 示)，以給所述電子設備提供電源。所述電源供應器20-40的構造相同，且均用於將接入的外 部電源轉換成所述電子設備所需的電源。其中， 一個為主電源供應器，其餘均為擴充電源供 應器，在本實施方式中，所述電源供應器20為主電源供應器，所述電源供應器30和40均為擴 充電源供應器。所述背板10為一電路板，其對設置在其上的元件起到電器連接及支撐固定的 作用。在其它實施方式中，所述電源供應器的數量可根據實際需要相應地增加或減少，所述 背板10上輸入連接器的具體數量則可根據電源供應器的數量來設置。
請參考圖2，所述背板10中每兩個相鄰的輸入連接器與所述輸出連接器16之間均設有一 監控電路，用於監測前一電源供應器輸出的額定功率能否滿足所述電子設備的用電需求，並 根據偵測結果來決定是否接入後一電源供應器所提供的電源。每一監控電路包括一偵測模塊 52、 一模/數轉換模塊54及一開關模塊58，且所有監控電路共用一微控制器56。在本實施方 式中，僅以所述輸入連接器12， 13與所述輸出連接器16之間的監控電路為例來進行說明。
所述偵測模塊52包括一第一電流檢測器U1、 一第二電流檢測器U2及六個電阻R1-R3和 R5-R7，所述模/數轉換模塊54包括一第一模/數轉換器U3、 一第二模/數轉換器U4及兩電阻 R4和R8，所述開關模塊58包括一第一電子開關Q1、 一第二電子開關Q2、兩電容C1和C2及兩二 極管D1和D2。其中，所述第一電流檢測器U1及第二電流檢測器U2均為型號為MAX472的電流檢 測放大器晶片，所述第一模/數轉換器U3及第二模/數轉換器U4均為型號為TLC549的8位模數 轉換器晶片，所述微控制器56為一單片機，所述第一電子開關Q1及第二電子開關Q2均為NM0S 場效應管，所述電容C1和C2為濾波電容，所述二極體D1和D2為穩壓二極體。其中，電流檢測
6器、模/數轉換器及電子開關的數量可根據電源供應器中輸出電源的數量相應地增加或減少 。在本實施方式中，所述主電源供應器20輸出5V及12V兩組電源，故電流檢測器、模數轉 換器及電子開關的數量均為兩個。
所述電阻R3的一端通過所述輸入連接器12與所述主電源供應器20的5V電源引腳相連，還 通過所述電阻R1與所述電流檢測器U1的第一增益電阻引腳RG1相連，所述電阻R3的另一端與 所述輸出連接器16的5V電源引腳相連，還通過所述電阻R2與所述電流檢測器U1的第二增益電 阻弓1腳RG2相連。所述電阻R7的一端通過所述輸入連接器12與所述主電源供應器20的12V電源 引腳相連，還通過所述電阻R5與所述電流檢測器U2的第一增益電阻引腳RG1相連，所述電阻 R7的另一端與所述輸出連接器16的12V電源引腳相連，還通過所述電阻R6與所述電流檢測器 U2的第二增益電阻引腳RG2相連。
所述第一模/數轉換器U3的模擬信號輸入引腳AI與所述第一電流檢測器Ul的輸出引腳 OUT相連，並通過所述電阻R4接地；所述第一模/數轉換器U3的負基準電壓引腳REF-接地；所 述第一模/數轉換器U3的正基準電壓引腳REF+與所述電阻R3的另一端相連；所述第一模/數轉 換器U3的數位訊號輸出引腳D0、片選信號引腳CS及時鐘信號引腳SCL分別與所述微控制器56 的I/0引腳P1.0、 Pl. 1及P1.2相連。所述第二模/數轉換器U4的模擬信號輸入引腳AI與所述第 二電流檢測器U2的輸出引腳0UT相連，並通過所述電阻R8接地；所述第二模/數轉換器U4的負 基準電壓引腳REF-接地；所述第二模/數轉換器U4的正基準電壓引腳REF+與所述電阻R7的另 一端相連；所述第二模/數轉換器U4的數位訊號輸出引腳D0、片選信號引腳CS及時鐘信號引 腳SCL分別與所述微控制器56的I/0引腳P1. 3、 Pl. 4及P1. 5相連。
所述微控制器56的I/0引腳P1. 6及P1. 7分別與所述NM0S場效應管Q1及Q2的柵極相連。所 述NM0S場效應管Q1的漏極通過所述輸入連接器13與所述擴充電源供應器30的5V電源引腳相連 ，源極與所述輸出連接器16的5V電源引腳相連，並與所述二極體D1的陽極相連，還通過所述 電容C1接地，所述二極體D1的陰極接地。所述NM0S場效應管Q2的漏極通過所述輸入連接器 13與所述擴充電源供應器30的12V電源引腳相連，並與所述二極體D2的陽極相連，還通過所 述電容C2接地，所述二極體D2的陰極接地。
由電腦電源規範可知，電腦正常工作所需的各種電源(如5V—SB電源、5V—SYS電源及 3.3V—SYS電源等)均由5V及12V直流電源經相應電路轉換而成，所以只要能了解5V及12V直流 電源所消耗功率的狀況，就可知曉電源供應器提供的輸出功率能否滿足電腦的用電需求。當 5V及12V直流電源所消耗功率大於其額定功率，說明該電源供應器處於超負荷狀態，其提供 的輸出功率不能滿足電腦的用電需求，需要新增擴展電源供應器。所述第一電流檢測器U1用於接收所述輸入連接器12的5V電源引腳輸出的工作電流，並將 所述工作電流轉換為一 電壓信號，所述電壓信號的數值與所述工作電流的數值成線性關係 。在本較佳實施方式中，所述電壓信號的數值與所述工作電流的數值大小相等。所述電壓信 號被傳送入所述第一模/數轉換器U3進行模數轉換，產生一表示所述電壓信號大小的數字信 號。由於所述電壓信號的數值與所述工作電流的數值大小相等，所以所述數位訊號也表示所 述輸入連接器12的5V電源引腳輸出的工作電流的大小。所述第一模/數轉換器U3產生的數字 信號被傳送入所述微控制器56。因為所述主電源供應器輸出的5V電源的電壓值是恆定的，所 述微控制器56通過編程將5V電源的電壓值與接收的所述第一模/數轉換器U3產生的數位訊號 相乘即可得到此時所述主電源供應器20輸出的5V電源消耗的功率，再將所述5V電源消耗的功 率與所述微控制器56中的預設值相比較，所述預設值為5V電源的額定功率，若所述5V電源消 耗的功率不大於其額定功率，則說明所述主電源供應器20的5V電源的輸出功率已滿足電子設 備的用電需求，所述微控制器56的引腳P1.6輸出低電平信號，所述NM0S場效應管Q1截止；若 所述5V電源消耗的功率大於其額定功率，則說明所述主電源供應器20的5V電源的輸出功率不 能滿足電子設備的用電需求，所述微控制器56的引腳P1.6輸出高電平信號，所述NMOS場效應 管Q1導通，所述擴展電源供應器30的5V電源通過所述輸入連接器13及所述NM0S場效應管Q1輸 出給所述輸出連接器16的5V電源引腳。
所述第二電流檢測器U2、所述第二模/數轉換器U4、所述微控制器56及所述NM0S場效應 管Q2配合工作，以實現監測所述主電源供應器20的12V電源的輸出功率能否滿足電子設備的 用電需求，並根據監測結果來決定是否將所述擴展電源供應器30的12V電源接入。其原理及 過程與上述工作原理及過程相同，這裡不再贅述。
上述電子設備及其電源連接模組通過在所述背板10上設置若干輸入連接器，用以連接若 乾電源供應器，並在每兩個輸入連接器與所述輸出連接器之間設置一監控電路，用以對所述 電子設備的用電需求進行實時監測，再根據監測結果對接入電源供應器的數目進行及時調整 ，以達到不必更換電源裝置就能滿足電子設備不同的用電需求的目的，故既充分利用了資源 ，又降低了成本。
8
權利要求
1.一種電子設備，包括一第一及一第二電源供應器，所述第一及第二電源供應器之間設有一監控電路，所述監控電路用於實時監測所述第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供應器的額定功率相比較，以判斷所述第一電源供應器當前的輸出功率能否滿足所述電子設備的用電需求，在所述輸出功率不滿足所述電子設備的用電需求時，接入所述第二電源供應器輸出的電源。
2 如權利要求l所述的電子設備，其特徵在於所述監控電路包括 一偵測模塊、 一模/數轉換模塊、 一微控制器及一開關模塊，所述偵測模塊用於接收所述第 一電源供應器的工作電流，並將所述工作電流轉換為一電壓信號，所述模/數轉換模塊將所 述電壓信號進行模數轉換後產生一數位訊號，所述微控制器根據所述數位訊號計算出所述第 一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供應器的額定功率相比較，若 所述輸出功率大於所述額定功率則開啟所述開關模塊，以接入所述第二電源供應器輸出的電 源。
3 如權利要求2所述的電子設備，其特徵在於所述偵測模塊包括 一電流檢測器，所述電流檢測器的第一增益電阻引腳通過一第一 電阻與所述第一 電源供應器 的一 電源引腳相連，所述電流檢測器的第二增益電阻引腳依次通過一第二電阻及一第三電阻 與所述第一 電源供應器的所述電源引腳相連，並通過所述第二電阻與所述電子設備的一 電源 接口相連，所述電流檢測器的輸出引腳與所述模/數轉換模塊相連。
4 如權利要求3所述的電子設備，其特徵在於所述模/數轉換模塊 包括一模/數轉換器，所述模/數轉換器的模擬信號輸入引腳與所述電流檢測器的輸出引腳相 連，並通過一第四電阻接地，所述模/數轉換器的負基準電壓引腳接地，所述模/數轉換器的 正基準電壓引腳與所述第二電阻及第三電阻之間的節點相連，所述模/數轉換器的數位訊號輸出引腳、片選信號引腳及時鐘信號引腳分別與所述微控制器的一個i/o引腳相連。
5 如權利要求3所述的電子設備，其特徵在於所述開關模塊包括一電子開關，所述電子開關的第一端與所述微控制器的一i/o引腳相連，所述電子開關的第二端與所述第二電源供應器的一電源引腳相連，所述電子開關的第三端與所述電源接口相連 ，當所述第一電源供應器的輸出功率大於所述額定功率時，所述電子開關導通使所述開關模 塊開啟。
6.如權利要求5所述的電子設備，其特徵在於所述電子開關的第三端還與一二極體的陽極相連，並通過一電容接地，所述二極體的陰極接地。
7.如權利要求5或6所述的電子設備，其特徵在於所述電子開關為 一NMOS場效應管，其第一、第二和第三端分別為柵極、漏極和源極。
8. 一種電源連接模組，包括一背板、 一第一及一第二電源供應器， 所述背板上設置有兩個用於分別連接所述第一及第二電源供應器的輸入連接器及一個用於連 接一電子設備的電源接口的輸出連接器，所述兩個輸入連接器之間設有一監控電路，所述監 控電路用於實時監測所述第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供 應器的額定功率相比較，以判斷所述第一電源供應器當前的輸出功率能否滿足所述電子設備 的用電需求，在所述輸出功率不滿足所述電子設備的用電需求時，接入所述第二電源供應器 輸出的電源。
9.如權利要求8所述的電源連接模組，其特徵在於所述監控電路包 括一偵測模塊、 一模/數轉換模塊、 一微控制器及一開關模塊，所述偵測模塊用於接收所述 第一電源供應器的工作電流，並將所述工作電流轉換為一電壓信號，所述模/數轉換模塊將 所述電壓信號進行模數轉換後產生一數位訊號，所述微控制器根據所述數位訊號計算出所述 第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供應器的額定功率相比較， 若所述輸出功率大於所述額定功率則開啟所述開關模塊，以接入所述第二電源供應器輸出的 電源。
10.如權利要求9所述的電源連接模組，其特徵在於所述偵測模塊包括一電流檢測器，所述電流檢測器的第一增益電阻引腳通過一第一電阻與所述第一電源供 應器的一電源引腳相連，所述電流檢測器的第二增益電阻引腳依次通過一第二電阻及一第三 電阻與所述第一電源供應器的所述電源引腳相連，並通過所述第二電阻與所述輸出連接器的 一對應電源引腳相連，所述電流檢測器的輸出弓1腳與所述模/數轉換模塊相連。
11.如權利要求10所述的電源連接模組，其特徵在於所述模/數轉換模塊包括一模/數轉換器，所述模/數轉換器的模擬信號輸入引腳與所述電流檢測器的輸出 引腳相連，並通過一第四電阻接地，所述模/數轉換器的負基準電壓引腳接地，所述模/數轉 換器的正基準電壓引腳與所述第二電阻及第三電阻之間的節點相連，所述模/數轉換器的數位訊號輸出引腳、片選信號引腳及時鐘信號引腳分別與所述微控制器的一個i/o引腳相連。
12.如權利要求9所述的電源連接模組，其特徵在於所述開關模塊包括一電子開關，所述電子開關的第一端與所述微控制器的一i/o引腳相連，所述電子開關的第二端與所述第二電源供應器的一電源引腳相連，所述電子開關的第三端與所述輸出連接 器的電源引腳相連，當所述第一電源供應器的輸出功率大於所述額定功率時，所述電子開關 導通使所述開關模塊開啟。
13.如權利要求12所述的電源連接模組，其特徵在於所述電子開關的第三端還與一二極體的陽極相連，並通過一電容接地，所述二極體的陰極接地。
14.如權利要求12或13所述的電源連接模組，其特徵在於所述電子 開關為一NMOS場效應管，其第一、第二和第三端分別為柵極、漏極和源極。
全文摘要
一種電子設備，包括一第一及一第二電源供應器，所述第一及第二電源供應器之間設有一監控電路，所述監控電路用於實時監測所述第一電源供應器的輸出功率，並將所述輸出功率與所述第一電源供應器的額定功率相比較，以判斷所述第一電源供應器當前的輸出功率能否滿足所述電子設備的用電需求，在所述輸出功率不滿足所述電子設備的用電需求時，接入所述第二電源供應器輸出的電源。上述電子設備根據監測結果對接入的電源供應器的數目進行調整，以達到不必更換電源裝置就能滿足電子設備不同的用電需求的目的，故既充分利用了資源，又降低了成本。
文檔編號G06F1/28GK101685333SQ200810304679
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月25日 優先權日2008年9月25日
發明者葉振興, 陳曉竹 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司