CN101802743A - 电源装置以及电子设备 - Google Patents

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CN101802743A CN200780100676A CN200780100676A CN101802743A CN 101802743 A CN101802743 A CN 101802743A CN 200780100676 A CN200780100676 A CN 200780100676A CN 200780100676 A CN200780100676 A CN 200780100676A CN 101802743 A CN101802743 A CN 101802743A
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古山义人
平原实
三好清司
宫近詠史
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Abstract

本发明在信号处理封装(200_3)中具有：大OBP(221)，其对处理由该信号处理封装(200_3)处理的数据的处理装置整体，提供与该处理装置的处理执行的整体负载大小相应的电力；以及小OBP(222)，其在从该大OBP(221)向上述处理装置供电的供给路径途中，向该处理装置一部分提供与该部分的局部处理执行的负载大小相应的电力，并且提供比上述大OBP(221)的供给电力少的电力。

Description

电源装置以及电子设备
技术领域
本发明涉及向处理装置供电的电源装置以及安装有这种电源装置的电子设备。
背景技术
一直以来，在通信设备及服务器设备等的电子设备中，具有向执行各种处理的IC等供电的电源装置。对于该电源装置，需要始终提供稳定的电力，尤其需要将输出到IC等的输出电压调整为恒定。
图1是向电子设备供电的电源装置的概略结构图。
该图1所示的电源装置10是利用放大器或比较器等的模拟元件来控制对IC等的输出电压的模拟控制方式的电源装置。
在电源装置10中具备：电压检测电路11、误差放大器12、补偿电路13、基准振荡器14、比较器15、开关元件16以及平滑滤波器17等。
首先，在电压检测电路11中，检测在当前时刻从电源装置10向IC等输出的电源输出电压Vout，并将检测出的输出电压Vout传送到误差放大器12。在误差放大器12中对输出电压Vout与基准电压V0之间的差值进行放大后输出，在补偿电路13中，将从误差放大器12输出的放大电压Vg调整为适合比较器15的灵敏度的值。
在基准振荡器14中，按照一定频率来输出锯齿波的电压信号Vp。在比较器15中，将从基准振荡器14发出的锯齿波的电压信号Vp与由补偿电路13调整后的放大电压Vg进行比较，在锯齿波的电压信号Vp小于放大电压Vg的期间，向开关元件16传送“接通”的控制信号，在除此以外的期间，传送“断开”的控制信号。
在开关元件16中，根据从比较器15传送来的控制信号来控制接通/断开，由此调整输入到电源装置10的输入电压Vin的脉冲宽度，在平滑滤波器17中执行平滑处理。结果，从电源装置10向电子设备输出调整了电压值的输出电压Vout。例如，当在电压检测电路11中检测出的输出电压Vout下降时，在误差放大器12中，算出的输出电压Vout与基准电压V0之间的误差变大。结果，锯齿波的电压信号Vp小于放大电压Vg，从比较器15发出的控制信号为“接通”的时间变长，输入电压Vin的脉冲宽度被调整为较长，由此输出电压Vout上升。
在电源装置10中，以如上所述的方式控制为向处理部输出的输出电压恒定。
这里，在电子设备中，构成电子设备的各种部件及IC等分别接受供电而工作。对于这些部件及IC等，其功耗分别根据所分担的处理中负载的多少而变化。在这样的个别负载变动缓和的情况下，可以通过一个电源装置的总体控制，吸收各部件及IC等内的负载变动，使施加给各部件及IC等的电压保持恒定，由此持续地供给所需的电力。但是，对于电子设备中的通信设备及服务器设备等，有时执行通信处理的IC等的负载与通信业务量状态连动而急剧地变动，很难通过一个电源装置的总体控制来吸收这种局部的急剧负载变动。
因此，提出了如下的技术方案：准备多个如上所述的电源装置，在构成电子设备的各种部件及IC等附近分别并排地配置一个以上的各电源装置，通过这些配置在附近的电源装置，来单独控制施加给各种部件及IC等的电压，由此单独地吸收局部的负载变动，单独地维持所需的电力供给(例如，参照专利文献1。)。
专利文献1：美国专利第6646425号说明书
但是，即使利用专利文献1所公开的技术来单独控制施加给各种部件及IC等的电压，也会经常产生下述问题：在与某电源装置的控制对象相邻的部件等中发生了过大的负载变动的情况下，受到该控制对象外的部件中的负载变动的影响，而无法完全维持对自身控制对象的正常电力供给。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够分别对构成电子设备的各种部件及IC等良好地进行供电的电源装置以及安装有这种电源装置的电子设备。
实现上述目的的本发明的电源装置，其特征在于，具有第1供给部，其针对处理数据的处理装置整体，提供与该处理装置的处理执行的整体负载大小相应的电力；以及第2供给部，其在从上述第1供给部向上述处理装置供电的供给路径途中，向该处理装置的一部分提供与该部分的局部处理执行的负载大小相应的电力，并且提供比上述第1供给部的供给电力少的电力。
根据该本发明的电源装置，即使在上述处理装置的局部处理部中产生了可能给对其它处理部的电力控制产生影响的较大负载变动的情况下，该变动的大部分被供给电力相对较大的大容量的上述第1供给部进行的总体电力控制所吸收。由此，抑制容量相对小的上述第2供给部的局部电力控制受到作为该第2供给部的供电对象的处理部以外的处理部的负载变动的影响，可正常地进行各第2供给部的局部电力控制。即，根据本发明的电源装置，能够良好地进行分别对构成电子设备(处理装置)的各种部件及IC等的供电。
这里，在本发明的电源装置中，优选这样的方式，即，“上述处理装置具有各自进行处理的多个处理部，上述第2供给部构成分别与上述多个处理部对应的多个组，该多个组分别向该多个处理部供电，属于不同组的第2供给部彼此间比属于相同组的第2供给部彼此间电结合弱”。
根据该优选方式的电源装置，属于上述不同组的第2供给部彼此间电结合弱，所以进一步抑制了某组的局部电力控制受到从其它组供电的其它处理部中负载变动的影响。
另外，在本发明的电源装置中，优选这样的方式，即，“上述第1供给部和上述第2供给部分别安装在一个基板的正面和背面”。
根据该优选方式的电源装置，可以各自独立地配置上述第1供给部以及上述第2供给部，因此能够在一个基板上配置各供给部，一个供给部的配置不会妨碍另一供给部的配置。
另外，实现上述目的的本发明的电子设备，其特征在于，该电子设备具备电源装置和处理数据的处理装置，该电源装置具有：第1供给部，其针对上述处理装置整体，提供与该处理装置的处理执行的整体负载大小相应的电力；以及第2供给部，其在从上述第1供给部向上述处理装置供电的供给路径途中，向该处理装置的一部分提供与该部分的局部处理执行的负载大小相应的电力，并且提供比上述第1供给部的供给电力少的电力。
根据该本发明的电子设备，能够良好地进行分别对构成该电子设备的各种部件及IC等的供电。
此外，关于本发明的电子设备，在此仅示出了基本方式，但这仅仅是为了避免重复，本发明的电子设备不仅限于上述基本方式，还包含与上述电源装置的各种方式对应的各种方式。
根据本发明，能够获得可良好地进行分别对构成电子设备的各种部件及IC等供电的电源装置、以及安装有这种电源装置的电子设备。
附图说明
图1是向电子设备供电的电源装置的概略结构图。
图2是应用了本发明一实施方式的通信单元的外观立体图。
图3是构成电子电路封装200的保持板210的立体图。
图4是在保持板210上安装有基板220的电子电路封装200的概略图。
图5是图2所示的多个电子电路封装200中的三个电子电路封装200_1、200_2、200_3的概略功能框图。
图6是用于说明信号处理封装200_3中的供电流向的图。
图7是处理电路228、向处理电路228供电的OBP 227以及图5所示的电力控制部226_3的概略结构图。
图8是在基板的同一面上安装有大OBP和小OBP的状态的图。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的实施方式。
图2是应用了本发明一实施方式的通信单元的外观立体图。
该通信单元100相当于本发明所说的电子设备的一例，经由网络进行数据收发，该通信单元100由单元盖101、单元框102、后面板103、和多个电子电路封装200构成，该电子电路封装200收容在被单元盖101、单元框102和后面板103包围的空间内，并执行处理。
在后面板103的内侧设置有用于传送数据及电力的各种连接器(未图示)，这些连接器与分别设置在多个电子电路封装200中的连接器嵌合，由此多个电子电路封装200相互连接。
多个电子电路封装200针对经由网络发送来的通信数据依次执行处理，在接受了前级电子电路封装200中的处理执行后，开始后级电子电路封装200中的处理执行。另外，各电子电路封装200由安装有IC等的基板220(参照图4)和对基板220进行保持的保持板210(参照图3)构成。
图3是构成电子电路封装200的保持板210的立体图，图4是在保持板210上安装有基板220的电子电路封装200的概略图。
在保持板210中具有：用于从图2的单元框102拔出和插入保持板210时手抓握的把持部211；用于对电子电路封装200通电的电源连接器212a；用于防止基板220的挠曲的挠曲防止配件213；以及用于收发各种数据的数据用连接器212b等。
图4示出在保持板210上安装有基板220的状态下的电子电路封装200。图4的部分(a)示出电子电路封装200的俯视图，部分(b)示出电子电路封装200的侧视图，部分(c)示出背面图。
在基板220上具有IC等的多个处理电路，在该图4中省略图示。另外，在基板220中具有：容量相对大的供电源(大OBP)221，其对这些多个处理电路供给相对大的电力；和容量相对小的多个供电源(小OBP)222，在从大OBP 221向各处理电路供电的供给路径途中，该小OBP 222对各处理电路提供相对小的电力。即，向各处理电路供给的电力是来自大OBP 221的电力和来自小OBP 222的电力所共同输出的电力。这里，小OBP 222以在未图示的处理电路附近并排一个以上地配置的方式，如图4的部分(a)所示，在基板220的上表面分散配置，如图4的部分(c)所示，大OBP 221配置在基板220背面的电源连接器212a附近。这里，大OBP 221和小OBP 222分别相当于本发明所说的第1供给部和第2供给部的各一例。
另外在本实施方式中，在基板220的正面和背面分别安装了大OBP221和小OBP 222，因此容量大且尺寸大的大OBP 221、和容量小且尺寸小而数量多的多个小OBP 222适当地配置在基板220上，而不会妨碍相互的配置。
另外，在该基板220上具有未图示的电源层，该电源层中，大OBP 221和多个小OBP 222的输出在电气上相互并联连接，在该电源层上设置有图4的部分(a)所示的槽隙223。这里，在各处理电路的周围配置有向该处理电路供电的一个以上的小OBP 222，并构成组。然后，槽隙223以属于不同组的小OBP 222彼此间比属于相同组的小OBP 222彼此间电结合弱的方式，设置在相互相邻的组之间。
通过将该基板220嵌入保持板210、保持板210的电源连接器212a和数据用连接器2 12b插入基板220，来将基板220安装在保持板210上。此外，通过将保持板210嵌入图2所示的单元框102而与后面板103的连接器连接，来彼此相互连接多个电子电路封装200。
图5是图2所示的多个电子电路封装200中的三个电子电路封装200_1、200_2、200_3的概略功能框图。
此外，在下文中，利用添加在末尾的数字来区别说明分别构成三个电子电路封装200_1、200_2、200_3的各种要素。
图5示出接收经由网络发送来的光数据的光接口封装200_1、将由光接口封装200_1接收到的光数据变换为数字数据的电接口封装200_2以及对由电接口封装200_2变换后的数字数据实施各种信号处理的信号处理封装200_3。在本实施方式中，对图2所示的通信单元100整体通电，该电力被分配给多个电子电路封装200各自的大OBP 221和小OBP 222后，在各电子电路封装200内，从大OBP 22 1向多个处理电路224整体性供电，从各小OBP 222向各处理电路224局部性供电。这些组合了多个处理电路224的结构相当于本发明所说的处理装置的一例。
在电接口封装200_2中具有电流检测电路225_2，该电流检测电路225_2检测在处理执行时流入处理电路224_2的电流值，在信号处理封装200_3中具有电力控制部226_3，该电力控制部226_3取得由电接口封装200_2的电流检测电路225_2检测出的电流值，并根据该取得的电流值来控制大OBP 221_3和小OBP 222_3中的供电。
图6是用于说明信号处理封装200_3中的供电流向的图。此外，在该图6中，为了便于看图而省略了对图5所示的电力控制部226_3和多个处理电路224_3的图示，仅示出大OBP 221_3和多个小OBP 222_3。
在该图6中，图中右侧相当于供电流向的上游侧，左侧相当于下流侧。对于信号处理封装200_3所具备的图5的各处理电路224_3，输入电力的电源端子与该电源层连接，各处理电路224_3从该电源层接受供电。并且，在该电力供给流向的最上游，大OBP 221_3以相对大的电力向该电源层施加电压。各处理电路224_3由于该大OBP 221_3向电源层施加电压，接受电力相对大的供给。
这里，当在处理电路224_3中负载发生变动时，流入该处理电路224_3的电流发生变动，结果，该处理电路224_3的施加电压发生变动。
在本实施方式中，大OBP 221_3通过图5的电力控制部226_3的控制，来控制对电源层施加的电压，以抑制多个处理电路224_3之间施加电压平均值的变动。即，通过这种施加电压的控制，大OBP 221_3提供与信号处理封装200_3中处理执行的整体负载大小相应的电力。但是，由于大OBP 221_3的控制始终是平均的，并且大OBP 221_3的容量较大，因此控制速度慢，对于该大OBP 221_3，有时无法抑制与每个处理电路224_3的负载变动相应的快速电压变动。
因此，应该针对各处理电路224_3局部地抑制这样的快速电压变动，而对各处理电路224_3进行所需的供电，在各处理电路224_3的附近配置对电源层施加电压的容量相对小的小OBP 222_3。各小OBP 222_3控制施加电压，以抑制由供电对象的处理电路224_3中的负载变动而引起的施加电压的变动。这样，各小OBP 222_3的控制是针对每个处理电路224_3的施加电压的控制，并且小OBP 222_3的容量较小，所以控制速度快。因此，可以可靠地抑制大OBP 221_3无法抑制的每个处理电路224_3的快速电压变动，从而维持必要的供电。另一方面，因为容量较小，所以假设在控制对象的处理电路224_3以外的处理电路224_3中存在较大的负载变动，在电源层产生电力的大电压变动时，小OBP 222_3无法正常进行施加电压的控制。但是，对于这种电力的大电压变动，其变动速度较慢，所以可利用大OBP 221_3的控制来充分地抑制。这样，在本实施方式中，通过大OBP 221_3的控制和小OBP 222_3的控制相互补充，将电源层的电压控制为恒定，由此维持针对各处理电路224_3的良好供电。
此外在本实施方式中，如参照图4所说明的那样，在电源层上设置有槽隙223。如上所述，在各处理电路224_3的周围配置有向该处理电路224_3供电的一个以上的小OBP 222并构成组。并且，槽隙223以属于不同组的小OBP 222彼此间比属于相同组的小OBP 222彼此间电结合弱的方式，设置在相邻的组之间。由于该槽隙223，属于不同组的小OBP 222之间的电阻大于属于相同组的小OBP 222之间的电阻，在某组中由被供电的处理电路224_3的负载变动而导致的电源层的电压变动很难传递到其它组，从而容易进行基于小OBP 222的局部电压控制。
接下来，对大OBP 221_3以及小OBP 222_3中的施加电压的控制进行详细说明。其中，对于大OBP 221_3和小OBP 222_3，控制方式本身是相同的，因此以下，对不区分大小的单纯的OBP标注符号“227”，在以下图中示出进行说明。另外，对接受由该OBP 227供电的处理电路标注符号“228”而在下图中示出。
图7是处理电路228、向处理电路228供电的OBP 227以及图5所示的电力控制部226_3的概略结构图。
此外这里，为了简化说明，将处理电路228作为从一个OBP 227接受供电的部件进行说明。
如图7所示，在电力控制部226_3中具有：AD(模拟/数字)变换器311、数字滤波器312、PWM控制电路313、电力控制电路314以及脉冲发生器315，在OBP 227中具有开关元件321以及平滑滤波器322等。
在控制对处理电路228的供电的过程中，基本上与现有的模拟电源装置同样进行反馈处理，即，根据当前时刻之前供给的电力来控制当前时刻之后供给的电力。
首先，在AD转换器311中，检测在当前时刻之前从OBP 227施加到处理电路228的电压，将检测出的电压转换成数字信号，并传送到数字滤波器312。在数字滤波器312中，算出所检测到的电压与预先设定的基准电压的差值，对该差值进行平均化来生成误差信号。这里，关于大OBP，在数字滤波器312中，计算分别针对多个处理电路227检测到的施加电压的平均值，并使用该平均值来生成上述误差信号。
在数字滤波器312中生成的误差信号被传送到PWM控制电路313。
在PMW控制电路313中，根据从脉冲振荡器315发出的脉冲信号和从数字滤波器312传送来的误差信号，生成与从电力控制电路314传送来的控制值对应的脉冲宽度的控制信号，并将所生成的控制信号传送到开关元件321。
在开关元件321中，根据从PWM控制电路313传送的控制信号来控制接通/断开，结果，调整输入电压的脉冲宽度。并且，调整了脉冲宽度的电压通过平滑滤波器322，由此使施加电压平滑化，然后向处理电路228供电。
例如，当施加电压下降时，由数字滤波器312生成的误差信号值变大，在电力控制电路314中生成脉冲宽度较长的控制信号。结果，开关元件321的“接通”时间变长，施加电压上升。通过以上方式，通过反馈控制来调整向处理电路228供给的电力。
此外在本实施方式中，向电力控制电路314传送从前级电接口封装200_2流入该电接口封装200_2的处理电路221_2的电流值。通常，作为处理对象的通信数据量越增加，处理负载越增大，向处理电路流入越大的电流。通过传送流入前级电接口封装200_2的电流值，可以根据该电流值来预测由处理电路228执行的处理负载。
关于电力控制电路314，从电接口封装200_2取得的电流值越大，则越使AD转换器311减小检测电压，所取得的电流值越大，则越使数字滤波器312应用小的基准电压，所取得的电流值越大，则越使PWM控制电路313增大控制信号的脉冲宽度。结果，OBP 227的施加电压上升。
这样，通过本实施方式，根据在当前时刻之前的时刻供给的电力，来调整在当前时刻之后供给的电力(反馈控制)，并且根据前级电接口封装200_2中的处理执行的负载来调整供电(前馈控制)。因此，可以对处理电路稳定地供电，可以减轻由于处理执行的负载增大而导致的不良状况。另外如上所述，在本实施方式中，可以通过容量相对大的大OBP 221_3与容量相对小的小OBP 222_3相互补充，来良好地进行对各处理电路的供电。
此外，在上述中示出了将大OBP和小OBP分别安装在图4所示的基板正面和背面上的例子，但本发明不限于此，这两种OBP也可以如以下所示的方式安装在基板的同一面上。
图8是示出大OBP和小OBP安装在基板同一面上的状况的图。
在该图8中示出将在上表面同时安装有大OBP 421和小OBP 422的基板420嵌入保持板410而构成的电子电路封装400。在该图8的例子中，大OBP 421配置在基板420的中央。并且，未图示的处理电路分散配置在该大OBP 421的周围，仿照该配置，小OBP 422分散配置在大OBP 421的周围。
在该图8的例子中，从大OBP 421向电源层施加电压的施加点也是该电源层中的供电路径的最上游，小OBP 422在该供给路径途中向电源层施加电压。
另外，在该图8的例子中，对相互不同的处理电路供电的多个小OBP422构成组，在电源层中，在相邻的组之间设置有槽隙423，以使属于不同组的小OBP 422彼此间比属于相同组的小OBP 422彼此间电结合弱。
在该图8的例子中，大OBP 421和小OBP 422安装在基板420的同一面上，所以与上述图4的形态相比，配置受到限制，但与图4的方式相同的是，可以通过容量相对大的大OBP 421和容量相对小的小OBP 420相互补充，来良好地进行对各处理电路的供电。
此外在上述中，说明了通过调整经由电源层施加给处理电路的电压的升降来控制向处理电路供给的电力的例子，但本发明所说的第1供给部以及第2供给部也可以通过调整向处理电路供给的电流量来控制对处理电路供给的电力。

Claims (4)

1.一种电源装置，其特征在于，该电源装置具有：
第1供给部，其对处理数据的处理装置整体，提供与该处理装置的处理执行的整体负载大小相应的电力；以及
第2供给部，其在从上述第1供给部向上述处理装置供电的供给路径途中，向该处理装置的一部分提供与该部分的局部处理执行的负载大小相应的电力，并且提供比上述第1供给部的供给电力少的电力。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
上述处理装置具有各自进行处理的多个处理部，
上述第2供给部构成分别与上述多个处理部对应的多个组，该多个组分别向该多个处理部供电，属于不同组的第2供给部彼此间比属于相同组的第2供给部彼此间电结合弱。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，
上述第1供给部和上述第2供给部分别安装在一个基板的正面和背面。
4.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具备电源装置和处理数据的处理装置，该电源装置具有：
第1供给部，其针对上述处理装置整体，提供与该处理装置的处理执行的整体负载大小相应的电力；以及
第2供给部，其在从上述第1供给部向上述处理装置供电的供给路径途中，向该处理装置的一部分提供与该部分的局部处理执行的负载大小相应的电力，并且提供比上述第1供给部的供给电力少的电力。
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