CN101642006B - 用于配合具有不同宽度的板的底板 - Google Patents

用于配合具有不同宽度的板的底板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于箱(401)的底板(406、601)，该底板具有插槽(407、504、603)，该插槽具有许多接触点(604、703)，所述接触点被布置为接收被安装在具有特定宽度的电路板组件(408)的后缘的配合插塞(409、501)。这样，在该电路板组件和底板之间建立电接触，其中该插槽被布置以使得在垂直于第一电路板表面(411)和第二电路板表面(412)的方向上实现接触点的行(605)。本发明使得箱被装备成具有不同宽度的电路板组件。本发明还提供具有底板的箱以及如何布置插槽的方法。

Description

用于配合具有不同宽度的板的底板
技术领域
本发明涉及用于电子组件箱(magazine)的底板(backplane)的技术领域。
背景技术
诸如电信系统的电子系统的硬件包括许多电路板组件。基于现在的技术，这些板典型地被安装在具有水平搁板的箱中。图1示出了具有顶搁板102、底搁板103、顶导轨104和底导轨105的箱101以及具有插槽107的底板106。当电路板组件108被插入到箱中时，它被通过顶导轨和底导轨向安装到底板的插槽107引导。电路板组件在其边缘部分具有插塞109。在图1中的放大截面C中更详细地示出了插塞和插槽。导轨相对于底板上的插槽或多个插槽放置，以使得插塞被引导以与插槽配合，因而在电路板组件和底板之间建立电接触。底板包括电接线，以允许箱中的电路板组件之间的通信以及与电信系统的其它部分的通信。
图2示出了如何布置以进一步向插槽引导电路板组件108。插塞201在每一边都具有凸棱(rib)202，其被适配为与插槽204的内侧壁上的相应狭槽203配合。
图3示出了具有垂直插槽条带302的底板301。放大截面A示出了插槽303和连接器引脚304。
遵循诸如VME(反模块欧洲标准卡，versa module eurocard)、cPCI(紧凑的外围部件互连)和ATCA(高级电信计算构架)之类的不同的标准的底板设计传统上已被设计为板之间具有固定的距离，例如，对于VME和cPCI为0.8英寸，对于ATCA为1.2英寸。
最佳的板宽度根据安装在板上的物件以及所需的功率和冷却量而变化。简单的接口板可以仅仅需要10mm的狭槽，CPU(中央处理单元)板可以被装配在15mm的狭槽中，如果使用PMC(外围部件互连夹层卡)适配器的话，则20mm更适当，以及对于具有AMC(高级夹层卡)适配器的板来说，需要25mm。狭槽被定义为特定电路板组件需要的宽度。
当底板的基本板宽度已被决定时，所有的板宽度必须被适配为此值的倍数，并且不管选择什么值，都不会对所有设计都是最佳的。不同的板不能够共存于相同的箱中，除非它们是为相同的基本板宽度而设计的。此基本板宽度此后被称为底板的间距(pitch)。如果为底板选择15mm的间距，则意味着属于具有此底板的箱的所有板不得不具有15的倍数的宽度，即，15、30、45...毫米。
充分小的间距，诸如5mm，可以理论上用来克服此问题，但是在实践中，实施此设计需要的插槽将非常窄，并且到每个可能的板位置的连接数不管是否被使用都将不必要地变大。为了实践的原因，这种解决方案不是有用的。
因此，存在如下需要：在相同的箱内较为灵活地调节使用不同的宽度的电路板组件以便实现可用的箱空间的有效利用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于箱的底板以及用于布置插槽的箱及方法，该底板包括第一底板表面和相对的第二底板表面，该底板在第一底板表面上具有插槽，该插槽具有许多接触点并且被布置为接收配合的插塞，该配合的插塞被安装在电路板组件的后缘，以在该电路板组件和底板之间建立电接触，该电路板组件具有特定宽度并且具有第一电路板表面和相对的第二电路板表面，两个电路板表面都垂直于该底板，这可以解决在相同的箱内方便地容纳具有不同宽度的电路板组件的问题。
此目的是通过将其中的插槽布置成使实现接触点的行垂直于第一电路板表面和第二电路板表面的底板来实现的。
代替将底板插槽放置在平行于电路板表面的条带中，每条条带配合一个板，本构思是将插槽的条带放置为垂直于电路板表面，并且能够以灵活的方式将具有不同宽度的板配合到一条或几条条带中较宽或较窄的部分。每个电路板组件可以沿着板的后缘具有几个插塞，每个插塞与垂直于电路板表面的插槽的条带配合。
对于电信设备，底板可以提供到下列项的连接，例如：
·冗余48V电源
·用于控制和/或有效负载的冗余的10/100/1000Mbps以太网
·用于有效负载的一个或几个冗余的10Gbp s以太网
·IPMI(智能型平台管理接口)该列表不是穷举的。
到不同资源的连接可以以不同的间隔被重复。电源需要在每个基本电路板组件宽度内(即所选择的间距内)都可用，但是对于大多数情况，10Gbps以太网可能被限制在每两个或每三个间距。这是在本发明的范围内的实施决定。对于每个底板必须决定特定的间距，并且该特定间距对于每个底板是固定的。但是，该间距定义基本电路板组件宽度，因此定义用于该电路板组件的可能的最小宽度。如果选择了5mm的间距，则电路板组件可以具有5mm的倍数的宽度或狭槽大小，即5、10、15、20...，以及它们可以在相同的箱内被任意地混合。
不管如何组合不同板型，具有灵活的狭槽大小的底板的箱内的所有可用空间都可以被有效使用。这使得有可能产生具有最小的基础结构开销的小型解决方案，诸如电源、底盘和互连线。如果本发明还给定了从属权利要求的特征中的一个或几个，则可以实现进一步的益处，这些特征例如：
·在垂直于电路板表面的方向上，该接触点之间的距离相等
·插槽中的接触点被实现为凸或凹接触
·在垂直于电路板表面的方向上产生插槽的一条或多条条带，并且在底板的宽度的一部分或沿着底板的全宽度延伸
·用于通信开关板的板位置被分配在该箱的中间
·通信板是根据以太网标准的
·插塞在垂直于电路板表面的每个侧面上具有凸棱，其被适配为与插槽的侧壁的内侧面上的相应狭槽配合
·到电路板组件的电源通过将两行连接器引脚与多条导电材料(例如铜)相连来布置
·IPMI(智能型平台管理接口)连接按照与电源相似的方式被布置。
附图说明
图1示意性地示出了现有技术的箱的透视图；
图2示意性地示出了根据现有技术的具有导向装置的插塞和插槽；
图3示意性地示出了根据现有技术的底板的透视图。
图4示意性地示出了根据本发明的具有底板的箱。
图5示意性地示出了根据本发明的具有导向装置的插塞和插槽。
图6示意性地示出了根据本发明的底板的透视图。
图7示意性地示出了用于向电路板组件配电的布置。
图8示意性地示出了如何分配10/100/1000Mbps以太网连接的例子。
图9示意性地示出了如何实施10Gbps以太网连接的例子。
图10示意性地示出了如何布置底板上的插槽的方法。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明。
在图4中描述了根据本发明的底板，其示出了具有顶搁板402、底搁板403、顶导轨404和底导轨405的箱401以及具有插槽407的底板406。当电路板组件408被插入到箱中时，它被通过顶导轨和底导轨向安装到底板的插槽407引导。电路板组件在其边缘部分具有插塞409。在图4中在放大断面D中更详细地示出了插塞和插槽。导轨与底板上的插槽或多个插槽相对地放置，以使得插塞被引导以与插槽或多个插槽配合，因而在电路板组件和底板之间建立电接触。电路板组件具有第一电路板表面411和相对的第二电路板表面412。例如可以被制造为传统的印刷电路板(PCB)的底板包括电接线，它们在一个或几个层中，以允许箱中的电路板组件之间的通信以及与电信系统的其它部分的通信。底板可以例如由玻璃纤维加固的环氧树脂(epoxy)(诸如FR-4)制成。
图5示出了如何布置以进一步地向插槽504引导电路板组件408。插塞501在每个侧面提供有凸棱502，其被适配为与插槽504的内侧壁处的相应狭槽503配合。
底板406可以在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上具有插槽407的一条或几条条带410。各条条带之间的距离被适配为根据预期应用的需要。条带可以被定位成以插槽的物理设计允许的程度彼此接近。电路板组件的后边缘上的插塞之间的距离必须被设计为适应底板上的插槽位置中。
图6示出了在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上具有条带602的插槽603的底板601。放大断面B示出了在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上的接触点604的行605。在此例子中，接触点被实现为连接器引脚。放大断面B也示出了插槽603，插槽603的短端606和侧壁607和608。底板具有宽度611、第一底板表面609和相对的第二底板表面610。
实际的基本电路板组件宽度或间距可以是5mm。在该说明书中，插槽中的连接器点此后被举例说明为具有连接器引脚，甚至也可以使用凹接触点。在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上，连接器引脚之间的间隔必须被适配该间距。如果间距是5mm，则连接器引脚间隔可以是5/1＝5.0mm，5/2＝2.5mm，5/3＝1.67mm，5/4＝1.25mm，或5/5＝1.0mm。对于电源引脚，预期间隔较宽，对于数据信号，预期间隔较密。在底板上的一个/多个插槽内或一条/多条条带内，在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上，连接器引脚之间的间隔一般相同，即，在这个方向上底板一般具有连接器引脚之间的固定的间隔。在插槽内，在平行于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上连接器引脚之间的间隔一般与在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上的间隔相同，但是也可能不同。在一条插槽内，在平行于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上，连接器引脚之间的距离通常是恒定的，但是也可以根据箱如何装配有不同类型的电路板组件而在插槽与插槽之间有所不同，其中不同类型的电路板组件具有不同类型的插塞。在一条插槽内，连接器引脚的厚度一般相同，但是也可以在行与行之间以及插槽与插槽之间不同。
该箱根据选择的间距具有许多可能的板位置。如果箱具有300mm的有效宽度和5mm的间距，则该箱具有60种可能的板位置。如果该箱仅仅装配有10mm宽度的电路板组件，则该箱可以支持30个板，每个板占据两个位置。
底板一般具有两个多余的预定位置，预留给通信开关板(此后用以太网来举例说明)，以提供箱内的连通性，正如任何其它现代的固定狭槽大小的底板一样。以太网是ATCA标准(高级电信计算体系结构)中所用的公共通信协议。但是，可以使用例如PCI Express(外围组件互连)或RapidlO的其它通信协议。以太网开关板的预先确定的位置根据ATCA标准位于箱的中间。其它标准可以具有其它预先确定的以太网开关板的位置。如果使用具有15mm宽度的以太网板并且底板具有5mm的间距，则每个以太网板将占据箱的三个板位置。
每个位置可以利用唯一的位模式来识别。这可以通过使用许多接地的和不接地的连接器引脚的组合在底板的每个可能的板位置处编码二进制、奇偶校验检查的、数据字来实现，对于每个板位置，数据字都是唯一的。
箱内的每个板应当接收具有与已被使用的板位置的数目有关的信息的输入，该数目从箱的一边开始数起。每个板也应当将关于它自己已经使用哪个板位置的信息转发给下一个板，即，将接收到的数字增加一，或者在使用多于一个板位置的复杂板的情况下可能增加更大的数字。如果底板包含控制总线，诸如IPMI(智能型平台管理接口)，则它可以用于传送此信息。
不使用的板位置应当不需要外部电终端，以及连接信息应当被动地被传递通过这样的狭槽。
电路板组件的机械导轨必须具有与底板间距相同的间隔。当设计这个时应当要特别考虑，从而使得足够的用于冷却的气流能够经过它们。导轨和顶搁板以及底搁板可以例如被穿孔。
图7示出了如何通过将两行701和702的连接器引脚703与宽条704和705的导电材料(例如，铜)连接来方便地布置箱中的电路板组件的电源，每条连接一行连接器引脚。
箱内的内部通信以及外部通信可以被布置成通过例如以太网、PCIExpress(外围部件互连)或者RapidlO。每个电路板组件408一般连接到此处用以太网举例说明的通信装置。一些电路板可以仅仅从底板获得电源，以及外部通信利用电路板组件的前面板处的连接器来布置。为了节省连接器引脚，可以有各种解决方案。这些解决方案基于：不是所有可能的板位置都具有可用的以太网连接。10/100/1000Mbps(每秒百万位)的标准以太网连接在插槽上需要8个接触引脚。具有5mm间距的300mm的箱具有60个板位置。如果以太网连接应当在每个位置都是可用的，则仅仅对于以太网连接，它将需要60×8＝480个连接器引脚。
另一种方式是使用有关板的数目和板的平均宽度连同物理位置一起的信息，并且使用此来在每个位置处从几个可用的连接当中选择一个连接。在这种情况下，所选数目的连接对于整个箱都是可用的，以及只要不是所有的窄板都被安置在一边并且所有的宽板都被安置在另一边，则对于每个使用的板位置，将有可能选择单独的连接。图8示出了13个板位置801-813，每个板位置具有5mm的宽度，即间距为5mm，该图可以被想像成进一步扩展到右边。板位置处的每个正方形814具有8个连接。利用5/4＝1.25mm的连接器引脚距离，引脚可以被布置在两行中，每行4个引脚。这些正方形被布置在由坐标符号815定义的x/y平面中的矩阵中。正方形1/3-4/3可以访问以太网1连接、1/2-4/2可以访问以太网2、1/1-4/1可以访问以太网3等等。如果使用10mm板，则它们每个将需要两个板位置。板nr 1将需要板位置1和2并且可以使用以太网1，板nr 2需要位置3和4并且可以使用以太网连接nr 2等等。板nr 5将使用位置9和10以及以太网5。对于板nr 6，将不存在空闲的以太网连接，如图8可以看见的。板nr 6不得不具有15mm的宽度，才能够获得以太网连接nr 6。这种解决方案将限制以太网连接的灵活性，但是它将节省所需的连接器引脚，并且当混合不同宽度的板时，它将对于最实际的应用具有足够的灵活性。这仅仅是一种可能的解决方案的示例。在本发明的范围内当然可以有许多其它解决方案。
10Gbps(千兆位每秒)以太网可以与10/100/1000Mbps以太网类似地被实施。图9示出了连接到两个相邻位置的相同的10Gbps以太网端口，并且不同宽度的三个板的每一个都使用一个以太网端口。图9也示出了7个板位置901-907，每个位置的宽度是5mm。每个正方形908具有16个连接器引脚，当使用10Gbase CX-4标准时，对于10Gbps需要16个连接器引脚。板no 1具有10mm的宽度，距离909，并且可以使用10G no 1，板2具有15mm的宽度，距离910，并且可以使用10G no 2，板3具有10mm的宽度，距离911，并且可以使用10G no 3等等。(10Gbase-T标准仅仅需要8个连接器引脚但是具有其它限制)
IPMI(智能型平台管理接口)标准定义了一组用于监视系统状态并且管理该系统的公用接口。IPMI是基于多分支I2C(内部集成电路)的体系结构，并且可以容易地按照与上面参考图7所述的电源相同的方式被实施。在这种情况下，导电条可以被制造成更窄，因为需要的电能非常低。
如果预期被设计为在平行于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上用于具有插槽条带的底板的电路板组件与根据本发明的底板一起使用，则这可以通过增加箱的深度并且在电路板组件和底板之间插入适配器来解决。该适配器包含该转换所需的逻辑和机械调节。
图10示意性地示出了在底板上布置1001插槽的方法。插槽被短端接短端地安装1002在侧壁上，其中插槽被排列1003在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上，因而在垂直于第一电路板表面411和第二电路板表面412的方向上产生插槽的至少一条条带。该条带可以沿着底板的全宽度611或者底板的宽度611的一部分延伸。
已经针对电信领域内的应用描述了本发明，但是本发明也可以在计算机领域以及需要底板来连接许多电路板组件的电子学内的任何其它领域内使用。
本发明不局限于上面的实施例，而是可以在所附权利要求书的范围内自由改变。

Claims (25)

1.一种用于电子组件箱(401)的底板(406、601)，该底板包括第一底板表面(609)和相对的第二底板表面(610)，所述底板在第一底板表面(609)上具有插槽(407、504、603)，所述插槽具有许多接触点(604、703)并且被布置为接收被安装在电路板组件(408)的后缘以在该电路板组件和底板之间建立电接触的配合插塞(409、501)，该电路板组件具有特定宽度并且具有第一电路板表面(411)和相对的第二电路板表面(412)，这两个电路板表面都垂直于该底板，并且所述插槽被布置成使得实现接触点的行(605)垂直于第一电路板表面(411)和第二电路板表面(412)，其特征在于，所述插槽(407、504、603)具有开放短端(606)、沿着插槽的每个纵侧面的两个侧壁(607、608)以及侧壁(607、608)之间的至少一行连接器引脚(605)，所述插槽被短端接短端地安装，其侧壁垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)排列，从而在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的方向上产生插槽的至少一条条带(410、602)。
2.根据权利要求1所述的底板，其特征在于，插槽的所述至少一条条带(410、602)沿着所述底板的宽度(611)的一部分或沿着所述底板的全宽度延伸。
3.根据权利要求1或2所述的底板，其特征在于，在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的方向上，所述接触点(604、703)之间的距离相等。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的底板，其特征在于，所述插槽(407、504、603)中的接触点(604、703)被实现为凸接触或接触引脚。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的底板，其特征在于，所述插槽(407、504、603)中的接触点(604、703)被实现为凹接触。
6.根据前述权利要求中任一项所述的底板，其特征在于，所述箱(401)内电路板组件(408)的宽度可以在所选择的间距的倍数的限制内变化，该所选择的间距是所述电路板组件的基本宽度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的底板，其特征在于，两个通信开关板的板位置(801-813、901-907)被分配在所述箱的中间，其中一个是多余的。
8.根据权利要求7所述的底板，其特征在于，所述通信板根据以太网标准被制造。
9.根据前述权利要求中任一项所述的底板，其特征在于，所述插塞(409、501)在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的每个侧面上具有凸棱(502)，所述凸棱(502)被适配为与所述插槽(407、504、603)的侧壁(607、608)的内侧面上的相应狭槽(503)配合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的底板，其特征在于，到电路板组件(408)的电源通过将两行(701)和(702)连接器引脚(604、703)与宽条(704、705)的导电材料相连来布置，每条连接一行连接器引脚。
11.根据权利要求10所述的底板，其特征在于，所述导电材料是铜。
12.根据前述权利要求中任一项所述的底板，其特征在于，到电路板组件(408)的IPMI连接通过将两行(605)连接器引脚(604、703)与多条导电材料相连来布置，每条连接一行连接器引脚。
13.一种具有底板(406、601)的电子组件箱(401)，所述底板包括第一底板表面(609)和相对的第二底板表面(610)，所述底板在第一底板表面(609)上具有插槽(407、504、603)，所述插槽具有许多接触点(604、703)并且被布置为接收被安装在电路板组件(408)的后缘以在该电路板组件和底板之间建立电接触的配合插塞(409、501)，该电路板组件具有特定宽度并且具有第一电路板表面(411)和相对的第二电路板表面(412)，这两个电路板表面都垂直于该底板，并且该所述插槽被布置成使得实现接触点的行(605)垂直于第一电路板表面(411)和第二电路板表面(412)，其特征在于，所述插槽(407、504、603)具有开放短端(606)、沿着插槽的每个纵侧面的两个侧壁(607、608)以及侧壁(607、608)之间的至少一行连接器引脚(605)，所述插槽被短端接短端地安装，其侧壁垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)排列，从而在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的方向上产生插槽的至少一条条带(410、602)。
14.根据权利要求13所述的电子组件箱，其特征在于，插槽的所述至少一条条带(410、602)沿着所述底板的宽度(611)的一部分或沿着所述底板的全宽度延伸。
15.根据权利要求13或14所述的电子组件箱，其特征在于，在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的方向上，所述接触点(604、703)之间的距离相等。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，所述插槽(407、504、603)中的接触点(604、703)被实现为凸接触或接触引脚。
17.根据权利要求13至15中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，所述插槽(407、504、603)中的接触点(604、703)被实现为凹接触。
18.根据前述权利要求13至17中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，箱(401)内电路板组件(408)的宽度可以在所选择的间距的倍数的限制内变化，该所选择的间距是电路板组件的基本宽度。
19.根据前述权利要求13至18中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，两个通信开关板的板位置(801-813、901-907)被分配在该箱的中间，其中一个是多余的。
20.根据权利要求19所述的电子组件箱，其特征在于，该通信板根据以太网标准被制造。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，该插塞(409、501)在每个侧面上具有凸棱(502)，垂直于第一电路板表面(411)和第二电路板表面(412)，其被适配为与插槽(407、504、603)的侧壁(607、608)的内侧面上的相应狭槽(503)接合。
22.根据前述权利要求13至21中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，到电路板组件(408)的电源通过将两行(701)和(702)连接器引脚(604、703)与宽条(704、705)的导电材料相连来配置，每条连接一行连接器引脚。
23.根据权利要求22所述的电子组件箱，其特征在于，所述导电材料是铜。
24.根据前述权利要求13-23中任一项所述的电子组件箱，其特征在于，到电路板组件(408)的IPMI连接通过将两行(605)连接器引脚(604、703)与多条导电材料相连来布置，每条连接一行连接器引脚。
25.一种用于在底板(406、601)上布置(1001)插槽(407、504、603)的方法，其特征在于，所述插槽被短端(606)接短端地安装(1002)，其侧壁(607、608)垂直于(1003)所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)排列，从而在垂直于所述第一电路板表面(411)和所述第二电路板表面(412)的方向上产生插槽的至少一条条带(410、602)，所述插槽沿着所述底板的宽度的一部分或沿着所述底板的全宽度延伸。
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