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CN101685333B - 电子设备及其电源连接模组 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备，包括一第一及一第二电源供应器，所述第一及第二电源供应器之间设有一监控电路，所述监控电路用于实时监测所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，以判断所述第一电源供应器当前的输出功率能否满足所述电子设备的用电需求，在所述输出功率不满足所述电子设备的用电需求时，接入所述第二电源供应器输出的电源。上述电子设备根据监测结果对接入的电源供应器的数目进行调整，以达到不必更换电源装置就能满足电子设备不同的用电需求的目的，故既充分利用了资源，又降低了成本。

Description

电子设备及其电源连接模组
技术领域
本发明涉及一种电子设备及其电源连接模组。
背景技术
电源是电子设备(如台式电脑，笔记本电脑，服务器等)的功率部件，电子设备中每个部件的电能都来自于电源，它是保证电子设备硬件正常运作最基本的前提。
现有技术中的电子设备大都采用单一的电源装置为系统提供电源，但随着科技的飞跃发展，电子设备的功能日益强劲，其可接入的外围设备种类和数目不断增多，所消耗的功率亦随之增加，以致使原有的单一电源装置输出的额定功率不能满足电子设备的实际用电需求，此时，用户一般会购置功率更高的新电源装置以替换原有电源装置，原有电源装置则废置不用。这样在电子设备中接入一个新的高功耗外围设备就可能要更换一次电源装置，既浪费了资源，又污染了环境，也造成了成本的增加。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种成本较低的电子设备，使其不必更换电源装置就能满足其不同的用电需求。
还有必要提供一种应用于上述电子设备的电源连接模组。
一种电子设备，包括一第一及一第二电源供应器，所述第一及第二电源供应器之间设有一监控电路，所述监控电路用于实时监测所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，以判断所述第一电源供应器当前的输出功率能否满足所述电子设备的用电需求，在所述输出功率不满足所述电子设备的用电需求时，接入所述第二电源供应器输出的电源，所述监控电路包括一侦测模块、一模/数转换模块、一微控制器及一开关模块，所述侦测模块用于接收所述第一电源供应器的工作电流，并将所述工作电流转换为一电压信号，所述模/数转换模块将所述电压信号进行模数转换后产生一数字信号，所述微控制器根据所述数字信号计算出所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，若所述输出功率大于所述额定功率则开启所述开关模块，以接入所述第二电源供应器输出的电源，所述侦测模块包括一电流检测器，所述电流检测器的第一增益电阻引脚通过一第一电阻与所述第一电源供应器的一电源引脚相连，所述电流检测器的第二增益电阻引脚依次通过一第二电阻及一第三电阻与所述第一电源供应器的所述电源引脚相连，并通过所述第二电阻与所述电子设备的一电源接口相连，所述电流检测器的输出引脚与所述模/数转换模块相连。
一种电源连接模组，包括一背板、一第一及一第二电源供应器，所述背板上设置有两个用于分别连接所述第一及第二电源供应器的输入连接器及一个用于连接一电子设备的电源接口的输出连接器，所述两个输入连接器之间设有一监控电路，所述监控电路用于实时监测所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，以判断所述第一电源供应器当前的输出功率能否满足所述电子设备的用电需求，在所述输出功率不满足所述电子设备的用电需求时，接入所述第二电源供应器输出的电源，所述监控电路包括一侦测模块、一模/数转换模块、一微控制器及一开关模块，所述侦测模块用于接收所述第一电源供应器的工作电流，并将所述工作电流转换为一电压信号，所述模/数转换模块将所述电压信号进行模数转换后产生一数字信号，所述微控制器根据所述数字信号计算出所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，若所述输出功率大于所述额定功率则开启所述开关模块，以接入所述第二电源供应器输出的电源，所述侦测模块包括一电流检测器，所述电流检测器的第一增益电阻引脚通过一第一电阻与所述第一电源供应器的一电源引脚相连，所述电流检测器的第二增益电阻引脚依次通过一第二电阻及一第三电阻与所述第一电源供应器的所述电源引脚相连，并通过所述第二电阻与所述输出连接器的一对应电源引脚相连，所述电流检测器的输出引脚与所述模/数转换模块相连。
上述电子设备及电源连接模组通过在两个电源供应器之间设置一监控电路，用以对所述电子设备的用电需求进行实时监测，再根据监测结果对接入的电源供应器的数目进行及时调整，以达到不必更换电源装置就能满足电子设备不同的用电需求的目的，故既充分利用了资源，又降低了成本。
附图说明
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1是本发明电子设备较佳实施方式的局部示意图。
图2是本发明电源连接模组连接若干电源供应器的电路图。
具体实施方式
请参考图1，本发明电子设备的较佳实施方式包括一电源连接模组100，所述电源连接模组100包括一背板10，所述背板10的一面设有三个输入连接器12-14，所述输入连接器12-14分别用于连接一个电源供应器20-40，所述背板10的另一面设有一输出连接器16，所述输出连接器16用于连接所述电子设备(如台式电脑，笔记本电脑，服务器等)的电源接口(图未示)，以给所述电子设备提供电源。所述电源供应器20-40的构造相同，且均用于将接入的外部电源转换成所述电子设备所需的电源。其中，一个为主电源供应器，其余均为扩充电源供应器，在本实施方式中，所述电源供应器20为主电源供应器，所述电源供应器30和40均为扩充电源供应器。所述背板10为一电路板，其对设置在其上的元件起到电器连接及支撑固定的作用。在其它实施方式中，所述电源供应器的数量可根据实际需要相应地增加或减少，所述背板10上输入连接器的具体数量则可根据电源供应器的数量来设置。
请参考图2，所述背板10中每两个相邻的输入连接器与所述输出连接器16之间均设有一监控电路，用于监测前一电源供应器输出的额定功率能否满足所述电子设备的用电需求，并根据侦测结果来决定是否接入后一电源供应器所提供的电源。每一监控电路包括一侦测模块52、一模/数转换模块54及一开关模块58，且所有监控电路共用一微控制器56。在本实施方式中，仅以所述输入连接器12，13与所述输出连接器16之间的监控电路为例来进行说明。
所述侦测模块52包括一第一电流检测器U1、一第二电流检测器U2及六个电阻R1-R3和R5-R7，所述模/数转换模块54包括一第一模/数转换器U3、一第二模/数转换器U4及两电阻R4和R8，所述开关模块58包括一第一电子开关Q1、一第二电子开关Q2、两电容C1和C2及两二极管D1和D2。其中，所述第一电流检测器U1及第二电流检测器U2均为型号为MAX472的电流检测放大器芯片，所述第一模/数转换器U3及第二模/数转换器U4均为型号为TLC549的8位模数转换器芯片，所述微控制器56为一单片机，所述第一电子开关Q1及第二电子开关Q2均为NMOS场效应管，所述电容C1和C2为滤波电容，所述二极管D1和D2为稳压二极管。其中，电流检测器、模/数转换器及电子开关的数量可根据电源供应器中输出电源的数量相应地增加或减少。在本实施方式中，所述主电源供应器20输出5V及12V两组电源，故电流检测器、模数转换器及电子开关的数量均为两个。
所述电阻R3的一端通过所述输入连接器12与所述主电源供应器20的5V电源引脚相连，还通过所述电阻R1与所述电流检测器U1的第一增益电阻引脚RG1相连，所述电阻R3的另一端与所述输出连接器16的5V电源引脚相连，还通过所述电阻R2与所述电流检测器U1的第二增益电阻引脚RG2相连。所述电阻R7的一端通过所述输入连接器12与所述主电源供应器20的12V电源引脚相连，还通过所述电阻R5与所述电流检测器U2的第一增益电阻引脚RG1相连，所述电阻R7的另一端与所述输出连接器16的12V电源引脚相连，还通过所述电阻R6与所述电流检测器U2的第二增益电阻引脚RG2相连。
所述第一模/数转换器U3的模拟信号输入引脚AI与所述第一电流检测器U1的输出引脚OUT相连，并通过所述电阻R4接地；所述第一模/数转换器U3的负基准电压引脚REF-接地；所述第一模/数转换器U3的正基准电压引脚REF+与所述电阻R3的另一端相连；所述第一模/数转换器U3的数字信号输出引脚DO、片选信号引脚CS及时钟信号引脚SCL分别与所述微控制器56的I/O引脚P1.0、P1.1及P1.2相连。所述第二模/数转换器U4的模拟信号输入引脚AI与所述第二电流检测器U2的输出引脚OUT相连，并通过所述电阻R8接地；所述第二模/数转换器U4的负基准电压引脚REF-接地；所述第二模/数转换器U4的正基准电压引脚REF+与所述电阻R7的另一端相连；所述第二模/数转换器U4的数字信号输出引脚DO、片选信号引脚CS及时钟信号引脚SCL分别与所述微控制器56的I/O引脚P1.3、P1.4及P1.5相连。
所述微控制器56的I/O引脚P1.6及P1.7分别与所述NMOS场效应管Q1及Q2的栅极相连。所述NMOS场效应管Q1的漏极通过所述输入连接器13与所述扩充电源供应器30的5V电源引脚相连，源极与所述输出连接器16的5V电源引脚相连，并与所述二极管D1的阳极相连，还通过所述电容C1接地，所述二极管D1的阴极接地。所述NMOS场效应管Q2的漏极通过所述输入连接器13与所述扩充电源供应器30的12V电源引脚相连，并与所述二极管D2的阳极相连，还通过所述电容C2接地，所述二极管D2的阴极接地。
由电脑电源规范可知，电脑正常工作所需的各种电源(如5V_SB电源、5V_SYS电源及3.3V_SYS电源等)均由5V及12V直流电源经相应电路转换而成，所以只要能了解5V及12V直流电源所消耗功率的状况，就可知晓电源供应器提供的输出功率能否满足电脑的用电需求。当5V及12V直流电源所消耗功率大于其额定功率，说明该电源供应器处于超负荷状态，其提供的输出功率不能满足电脑的用电需求，需要新增扩展电源供应器。
所述第一电流检测器U1用于接收所述输入连接器12的5V电源引脚输出的工作电流，并将所述工作电流转换为一电压信号，所述电压信号的数值与所述工作电流的数值成线性关系。在本较佳实施方式中，所述电压信号的数值与所述工作电流的数值大小相等。所述电压信号被传送入所述第一模/数转换器U3进行模数转换，产生一表示所述电压信号大小的数字信号。由于所述电压信号的数值与所述工作电流的数值大小相等，所以所述数字信号也表示所述输入连接器12的5V电源引脚输出的工作电流的大小。所述第一模/数转换器U3产生的数字信号被传送入所述微控制器56。因为所述主电源供应器输出的5V电源的电压值是恒定的，所述微控制器56通过编程将5V电源的电压值与接收的所述第一模/数转换器U3产生的数字信号相乘即可得到此时所述主电源供应器20输出的5V电源消耗的功率，再将所述5V电源消耗的功率与所述微控制器56中的预设值相比较，所述预设值为5V电源的额定功率，若所述5V电源消耗的功率不大于其额定功率，则说明所述主电源供应器20的5V电源的输出功率已满足电子设备的用电需求，所述微控制器56的引脚P1.6输出低电平信号，所述NMOS场效应管Q1截止；若所述5V电源消耗的功率大于其额定功率，则说明所述主电源供应器20的5V电源的输出功率不能满足电子设备的用电需求，所述微控制器56的引脚P1.6输出高电平信号，所述NMOS场效应管Q1导通，所述扩展电源供应器30的5V电源通过所述输入连接器13及所述NMOS场效应管Q1输出给所述输出连接器16的5V电源引脚。
所述第二电流检测器U2、所述第二模/数转换器U4、所述微控制器56及所述NMOS场效应管Q2配合工作，以实现监测所述主电源供应器20的12V电源的输出功率能否满足电子设备的用电需求，并根据监测结果来决定是否将所述扩展电源供应器30的12V电源接入。其原理及过程与上述工作原理及过程相同，这里不再赘述。
上述电子设备及其电源连接模组通过在所述背板10上设置若干输入连接器，用以连接若干电源供应器，并在每两个输入连接器与所述输出连接器之间设置一监控电路，用以对所述电子设备的用电需求进行实时监测，再根据监测结果对接入电源供应器的数目进行及时调整，以达到不必更换电源装置就能满足电子设备不同的用电需求的目的，故既充分利用了资源，又降低了成本。

Claims (10)

1.一种电子设备，包括一第一及一第二电源供应器，所述第一及第二电源供应器之间设有一监控电路，所述监控电路用于实时监测所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，以判断所述第一电源供应器当前的输出功率能否满足所述电子设备的用电需求，在所述输出功率不满足所述电子设备的用电需求时，接入所述第二电源供应器输出的电源，所述监控电路包括一侦测模块、一模/数转换模块、一微控制器及一开关模块，所述侦测模块用于接收所述第一电源供应器的工作电流，并将所述工作电流转换为一电压信号，所述模/数转换模块将所述电压信号进行模数转换后产生一数字信号，所述微控制器根据所述数字信号计算出所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，若所述输出功率大于所述额定功率则开启所述开关模块，以接入所述第二电源供应器输出的电源，所述侦测模块包括一电流检测器，所述电流检测器的第一增益电阻引脚通过一第一电阻与所述第一电源供应器的一电源引脚相连，所述电流检测器的第二增益电阻引脚依次通过一第二电阻及一第三电阻与所述第一电源供应器的所述电源引脚相连，并通过所述第二电阻与所述电子设备的一电源接口相连，所述电流检测器的输出引脚与所述模/数转换模块相连。
2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述模/数转换模块包括一模/数转换器，所述模/数转换器的模拟信号输入引脚与所述电流检测器的输出引脚相连，并通过一第四电阻接地，所述模/数转换器的负基准电压引脚接地，所述模/数转换器的正基准电压引脚与所述第二电阻及第三电阻之间的节点相连，所述模/数转换器的数字信号输出引脚、片选信号引脚及时钟信号引脚分别与所述微控制器的一个I/O引脚相连。
3.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于：所述开关模块包括一电子开关，所述电子开关的第一端与所述微控制器的一I/O引脚相连，所述电子开关的第二端与所述第二电源供应器的一电源引脚相连，所述电子开关的第三端与所述电源接口相连，当所述第一电源供应器的输出功率大于所述额定功率时，所述电子开关导通使所述开关模块开启。
4.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于：所述电子开关的第三端还与一二极管的阳极相连，并通过一电容接地，所述二极管的阴极接地。
5.如权利要求3或4所述的电子设备，其特征在于：所述电子开关为一NMOS场效应管，其第一、第二和第三端分别为栅极、漏极和源极。
6.一种电源连接模组，包括一背板、一第一及一第二电源供应器，所述背板上设置有两个用于分别连接所述第一及第二电源供应器的输入连接器及一个用于连接一电子设备的电源接口的输出连接器，所述两个输入连接器之间设有一监控电路，所述监控电路用于实时监测所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，以判断所述第一电源供应器当前的输出功率能否满足所述电子设备的用电需求，在所述输出功率不满足所述电子设备的用电需求时，接入所述第二电源供应器输出的电源，所述监控电路包括一侦测模块、一模/数转换模块、一微控制器及一开关模块，所述侦测模块用于接收所述第一电源供应器的工作电流，并将所述工作电流转换为一电压信号，所述模/数转换模块将所述电压信号进行模数转换后产生一数字信号，所述微控制器根据所述数字信号计算出所述第一电源供应器的输出功率，并将所述输出功率与所述第一电源供应器的额定功率相比较，若所述输出功率大于所述额定功率则开启所述开关模块，以接入所述第二电源供应器输出的电源，所述侦测模块包括一电流检测器，所述电流检测器的第一增益电阻引脚通过一第一电阻与所述第一电源供应器的一电源引脚相连，所述电流检测器的第二增益电阻引脚依次通过一第二电阻及一第三电阻与所述第一电源供应器的所述电源引脚相连，并通过所述第二电阻与所述输出连接器的一对应电源引脚相连，所述电流检测器的输出引脚与所述模/数转换模块相连。
7.如权利要求6所述的电源连接模组，其特征在于：所述模/数转换模块包括一模/数转换器，所述模/数转换器的模拟信号输入引脚与所述电流检测器的输出引脚相连，并通过一第四电阻接地，所述模/数转换器的负基准电压引脚接地，所述模/数转换器的正基准电压引脚与所述第二电阻及第三电阻之间的节点相连，所述模/数转换器的数字信号输出引脚、片选信号引脚及时钟信号引脚分别与所述微控制器的一个I/O引脚相连。
8.如权利要求6所述的电源连接模组，其特征在于：所述开关模块包括一电子开关，所述电子开关的第一端与所述微控制器的一I/O引脚相连，所述电子开关的第二端与所述第二电源供应器的一电源引脚相连，所述电子开关的第三端与所述输出连接器的电源引脚相连，当所述第一电源供应器的输出功率大于所述额定功率时，所述电子开关导通使所述开关模块开启。
9.如权利要求8所述的电源连接模组，其特征在于：所述电子开关的第三端还与一二极管的阳极相连，并通过一电容接地，所述二极管的阴极接地。
10.如权利要求8或9所述的电源连接模组，其特征在于：所述电子开关为一NMOS场效应管，其第一、第二和第三端分别为栅极、漏极和源极。
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