專利名稱：可減少擴(kuò)充子板上復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種電源系統(tǒng)，尤指一種可減少擴(kuò)充子板上復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般而言，電腦的殼體上會預(yù)留一些輸入輸出端口的插槽，如通用序列總線插槽(USB port)，以隨時外接電子裝置。而這些預(yù)留的輸入輸出端口插槽通常會整合于一片擴(kuò)充子板(daughter board)上，擴(kuò)充子板通過纜線(cable)連結(jié)于主機(jī)板(mother board)。
以USB插槽為例，通常電腦的殼體上會有兩個USB插槽，此兩USB插槽所輸出的電壓準(zhǔn)位相同，通常在擴(kuò)充子板上會將此兩USB插槽的電源供應(yīng)以相同的導(dǎo)電板(power plane)或?qū)щ娮呔€(power trace)連接在一起。當(dāng)其中一個USB插槽接有USB電子裝置且該USB電子裝置在運作的狀態(tài)下，如果突然于另一插槽插入一個USB電子裝置，則會使得原本插槽上的USB電子裝置的電壓準(zhǔn)位會有瞬間壓降(droop)的現(xiàn)象。根據(jù)USB 2.0的規(guī)范，此瞬間壓降的幅度不可超過330毫伏特(mV)，以避免仍在運作的USB電子裝置無法繼續(xù)正常運作。
另外，當(dāng)兩個USB電子裝置同時運作時，由于兩個USB電子裝置運作時所造成的負(fù)載(loading)不同，也可能影響彼此之間的電壓準(zhǔn)位。
請參閱圖1與圖2分別為先前技術(shù)中電源系統(tǒng)1、2的示意圖。電源系統(tǒng)1包含一主機(jī)板10、一擴(kuò)充子板30及一纜線20。主機(jī)板10包含一穩(wěn)壓電容12，是耦接于一電壓輸出端口14。擴(kuò)充子板30包含兩電壓輸出端口32、34、一電壓輸入端口31與一片導(dǎo)電板36，電壓輸出端口32、34與電壓輸入端口31同時連接于導(dǎo)電板36。纜線20中僅使用一條電源線(power line)22來連接主機(jī)板10的電壓輸出端口14與擴(kuò)充子板30的電壓輸入端口31。
電源系統(tǒng)2的擴(kuò)充子板30包含一電壓輸入端口33，因此圖2中的纜線20使用了兩條電源線22、24，以分別連接主機(jī)板10的電壓輸出端口14與擴(kuò)充子板30的電壓輸入端口31、33。電壓輸入端口31、33與電壓輸出端口32、34同時連接于導(dǎo)電板36。
由圖1與圖2可得知，如果擴(kuò)充子板30的電壓輸出端口32插有USB電子裝置且在運作的狀態(tài)下，若突然于電壓輸出端口34插入一個USB電子裝置，該插入動作所造成的瞬間壓降現(xiàn)象會如同圖1與圖2中的箭頭所示，直接影響電壓輸出端口32的電壓準(zhǔn)位。雖然主機(jī)板10上有穩(wěn)壓電容12，但在瞬間插入動作時，穩(wěn)壓電容12無法即時補償電壓輸出端口32的瞬間壓降，因為電源線22、24上的電感效應(yīng)(inductance effect)抵消了穩(wěn)壓電容12的作用。
因此先前技術(shù)中的解決措施為增加穩(wěn)壓電容于擴(kuò)充子板30上。請參閱圖3與圖4；圖3與圖4為先前技術(shù)中電源系統(tǒng)3、4的示意圖。電源系統(tǒng)3增設(shè)一個穩(wěn)壓電容35(約22μF)，設(shè)置于電壓輸出端口32、34與電壓輸入端口31、33之間，而電源系統(tǒng)4增設(shè)兩個穩(wěn)壓電容37、39(約220μF)，分別設(shè)置于電壓輸出端口32、34。
請參閱圖5；圖5為圖2至圖4實際測量的瞬間壓降表格。圖2的瞬間壓降幅度不符合USB 2.0規(guī)范，圖3雖然加了一個穩(wěn)壓電容35，但仍不符合USB 2.0規(guī)范，而圖4于電壓輸出端口32、34各設(shè)置穩(wěn)壓電容37、39，瞬間壓降幅度符合USB2.0規(guī)范。然而，增設(shè)的穩(wěn)壓電容越大，成本越高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是揭示一種可減少擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的電源系統(tǒng)，包含一擴(kuò)充子板、一主機(jī)板與復(fù)數(shù)條電源線。該擴(kuò)充子板包含復(fù)數(shù)個電壓輸出端口及復(fù)數(shù)個電壓輸入端口，該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸出端口所輸出的電壓準(zhǔn)位相同，該擴(kuò)充子板的每一電壓輸入端口耦接于該擴(kuò)充子板相對應(yīng)的電壓輸出端口，且該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸入端口不相連接。該主機(jī)板包含一電壓輸出端口，用來對該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸入端口提供電源。每一電源線耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口及該主機(jī)板的電壓輸出端口之間。


圖1至圖4分別為先前技術(shù)中電源系統(tǒng)的示意圖。
圖5為圖2至圖4實際測量的瞬間壓降表格。
圖6與圖7分別為本發(fā)明電源系統(tǒng)的示意圖。
圖8為圖6與圖7實際測量的瞬間壓降表格。
圖9為本發(fā)明電子裝置的示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖6；圖6為本發(fā)明電源系統(tǒng)5的示意圖。不同于先前技術(shù)，電源系統(tǒng)5的擴(kuò)充子板40包含兩電壓輸出端口42、44、兩電壓輸入端口41、43與兩片導(dǎo)電板46、48，電壓輸出端口42與電壓輸入端口41同時連接于導(dǎo)電板46，而電壓輸出端口44與電壓輸入端口43同時連接于導(dǎo)電板48。另外，電源線22、24也分別連接于電壓輸入端口41、43。
若突然將一個USB電子裝置插入于電壓輸出端口42，插入動作所造成的瞬間壓降現(xiàn)象不會直接影響電壓輸出端口44的電壓準(zhǔn)位。因為瞬間壓降的現(xiàn)象會經(jīng)過導(dǎo)電板46、電源線22、穩(wěn)壓電容12、電源線24與導(dǎo)電板48，才到達(dá)電壓輸出端口44，這一連串的路徑可等效于串聯(lián)兩個電感(電源線22、24上的等效電感)與并聯(lián)一個電容(穩(wěn)壓電容12)，瞬間壓降現(xiàn)象會被過濾而變得更小。
如果要得到更好的效果，可以增設(shè)穩(wěn)壓電容于擴(kuò)充子板40上。請參閱圖7；圖7為本發(fā)明另一實施例的電源系統(tǒng)6的示意圖。電源系統(tǒng)6分別于電壓輸出端42、44增設(shè)穩(wěn)壓電容45、47(約220μF)。
請參閱圖8，其為圖6與圖7實際測量的瞬間壓降表格。圖6僅將擴(kuò)充子板40上的電源供應(yīng)路徑分開來，即可大幅降低瞬間壓降的幅度，且符合USB 2.0規(guī)格，圖7中加設(shè)穩(wěn)壓電容45、47，可得到更好的效果，瞬間壓降值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于330毫伏特。
接著，將本發(fā)明的電源系統(tǒng)應(yīng)用于電子裝置中。請參閱圖9；圖9為本發(fā)明電子裝置9的示意圖。電子裝置9包含一中央處理器91，一北橋電路92，一南橋電路93、復(fù)數(shù)個輸出相同電壓大小的連接端口95、96與一屏幕85。中央處理器91、北橋電路92與南橋電路93是設(shè)置于主機(jī)板10上，而連接端口95、96設(shè)置于擴(kuò)充子板40上，連接端口95、96分別包含電壓輸出端口42、44，圖9中纜線20與擴(kuò)充子板40的詳細(xì)圖示，請參閱圖6或圖7。中央處理器91是用來控制電子裝置9的整體運作，北橋電路92是用來控制高速裝置(例如顯示驅(qū)動電路82與存儲器81)以及中央處理器91之間的信號傳輸，屏幕85根據(jù)顯示驅(qū)動電路82所處理后的數(shù)據(jù)，以顯示影像，南橋電路93是用來控制低速裝置(例如光碟機(jī)83與硬碟84)與北橋電路92之間的信號傳輸。使用者可經(jīng)由連接端口95、96(例如USB連接端口或IEEE1394連接端口)來安裝周邊裝置于電子裝置9上。以USB連接端口為例，南橋電路93中會設(shè)置有一USB控制器(USB controller)94，用來控制USB總線上的數(shù)據(jù)傳輸。
當(dāng)電子裝置9的電源啟動(power on)后，電子裝置9會執(zhí)行一開機(jī)程序(power on self test，POST)，然后再載入一作業(yè)系統(tǒng)(operating system，OS)，當(dāng)中央處理器91執(zhí)行該作業(yè)系統(tǒng)時，該作業(yè)系統(tǒng)會依據(jù)電子裝置9中所安裝的硬體元件來載入相對應(yīng)的裝置驅(qū)動程式(device driver)以控制各硬體元件的運作以及提供電源于外接的電子裝置。電源的供應(yīng)方式為本發(fā)明電源系統(tǒng)5、6的方式，于此不再贅述。本發(fā)明的電子裝置9可為一筆記本電腦(notebook computer)、個人電腦(personal computer)或其他具有復(fù)數(shù)個輸出相同電壓大小的連接端口的電子裝置。
另外，當(dāng)兩個USB電子裝置同時插于連接端口95、96并同時運作時，由于擴(kuò)充子板40上的電源供應(yīng)路徑已分開來，因此也可減少兩個USB電子裝置運作時，因負(fù)載不同而互相干擾電壓準(zhǔn)位的問題。
本發(fā)明將擴(kuò)充子板上的復(fù)數(shù)個電源供應(yīng)路徑分開，并且使用復(fù)數(shù)條電源線來分別連接擴(kuò)充子板上分開的電源路徑，通過電源線的有效電感與主機(jī)板上的穩(wěn)壓電容過濾部分的瞬間壓降效應(yīng)。另外，本發(fā)明也可降低兩個USB電子裝置運作時影響彼此之間電壓準(zhǔn)位的問題。本發(fā)明的應(yīng)用層面除了USB，亦可應(yīng)用于如IEEE 1394等任何需輸出相同電壓位準(zhǔn)的擴(kuò)充子板上，導(dǎo)電板的方式也可改為導(dǎo)電走線的方式。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本申請權(quán)利要求范圍所做的等效的變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可減少擴(kuò)充子板上復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的電源系統(tǒng)，包含一擴(kuò)充子板，包含復(fù)數(shù)個電壓輸出端口，其所輸出的電壓準(zhǔn)位相同；及復(fù)數(shù)個電壓輸入端口，每一電壓輸入端口耦接于相對應(yīng)的電壓輸出端口，且該復(fù)數(shù)個電壓輸入端口不相連接；一主機(jī)板，包含一電壓輸出端口，用來對該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸入端口提供電源；及復(fù)數(shù)條電源線，每一電源線耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口及該主機(jī)板的電壓輸出端口之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于每一電壓輸出端口為一通用序列總線端口。
3.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個導(dǎo)電板，每一導(dǎo)電板耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口與電壓輸出端口之間。
4.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個導(dǎo)電走線，每一導(dǎo)電走線耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口與電壓輸出端口之間。
5.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于該主機(jī)板另包含一穩(wěn)壓電容，其耦接于該主機(jī)板的電壓輸出端口。
6.如權(quán)利要求1所述的電源系統(tǒng)，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個穩(wěn)壓電容，每一穩(wěn)壓電容耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸出端口。
7.一種可減少擴(kuò)充子板上復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的電子裝置，包含一擴(kuò)充子板，包含復(fù)數(shù)個電壓輸出端口與復(fù)數(shù)個電壓輸入端口，每一電壓輸出端口所輸出的電壓準(zhǔn)位相同，每一電壓輸入端口耦接于相對應(yīng)的電壓輸出端口，且每一電壓輸入端口不相連接；一主機(jī)板，包含一中央處理器，用以控制該電子裝置的運作；一北橋電路，耦接于該中央處理器，用以控制高速裝置；一南橋電路，耦接于北橋電路與該擴(kuò)充子板，用以控制低速裝置；及一電壓輸出端口，用來對該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸入端口提供電源；及復(fù)數(shù)條電源線，每一電源線耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口及該主機(jī)板的電壓輸出端口之間。
8.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于每一電壓輸出端口為一通用序列總線端口。
9.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個導(dǎo)電板，每一導(dǎo)電板耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口與電壓輸出端口之間。
10.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個導(dǎo)電走線，每一導(dǎo)電走線耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸入端口與電壓輸出端口之間。
11.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該主機(jī)板另包含一穩(wěn)壓電容，其耦接于該主機(jī)板的電壓輸出端口。
12.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該擴(kuò)充子板另包含復(fù)數(shù)個穩(wěn)壓電容，每一穩(wěn)壓電容耦接于該擴(kuò)充子板的相對應(yīng)的電壓輸出端口。
13.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該電子裝置為一筆記本電腦或個人電腦。
14.如權(quán)利要求7所述的電子裝置，其特征在于該北橋電路與該南橋電路是整合于單一芯片中。
全文摘要
電源系統(tǒng)包含一主機(jī)板、一擴(kuò)充子板與一纜線，該主機(jī)板與該擴(kuò)充子板通過該纜線相連接。該擴(kuò)充子板的復(fù)數(shù)個電壓輸出端口輸出相同大小的電壓準(zhǔn)位，將該擴(kuò)充子板上的復(fù)數(shù)個電源供應(yīng)路徑分開，并且于該纜線中使用復(fù)數(shù)條電源線來分別連接該擴(kuò)充子板上分開的電源供應(yīng)路徑，借此降低該擴(kuò)充子板上復(fù)數(shù)個電壓輸出端口相互干擾的問題。
文檔編號G06F1/26GK101017392SQ20061000850
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者俞志強(qiáng), 李金龍 申請人:建碁股份有限公司