CN105334929A - 一种多模态信号背板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信设备和监控设备中的背板，特别涉及一种多模态信号背板。本发明包括背板正面和背板背面，所述背板正面与背板背面分布在同一电路板的两侧，所述背板正面安装有业务板插槽以及电源插槽，业务板插槽上装配有用于传输信号的业务板信号连接器、以及用于传输电流的业务板电源连接器，电源插槽上装配有用于提供电源的电源连接器，业务板信号连接器、业务板电源连接器、电源连接器均穿透所述背板正面与背板背面相连接。本发明完成在一块电路板上兼容多种信号类型的交换，不需要配备专用的业务板和交换业务板，无需担心交换业务板与背板之间的连接器数量增加，由于所有元器件均分布在同一电路板上，所以本发明结构紧凑、体积小、重量轻。

Description

一种多模态信号背板
技术领域
本发明涉及通信设备和监控设备中的背板，特别涉及一种多模态信号背板。
背景技术
在通信和监控领域中，随着通信设备和监控设备种类的增加，数据传输接口类型也越来越多，以监控服务器为例，其与外部数据交互的接口类型包括电源、网络、RS232、RS485、USB等，现有技术中，背板交互的信号接口主要为电源、网络以及PCIE，若要兼容其他的信号类型则必须配备专用的业务板，进行信号类型的转换。
现有技术中背板的交换功能须配置交换业务板，其他业务板通过背板与交换业务板互连才能实现数据互通，导致交换业务板与背板的连接器数量增加，同时也会因为信号接口数量增加导致背板尺寸过大，单独配置的交换业务板占用机箱的卡槽，因此导致设备体积和重量过大，而且现有技术中的背板业务板上电控制都是由业务板内部的电源模块自行完成，这就导致当进行热插拔时业务板的电源插槽已处于通电状态，从而会有当业务板未正确插入时出现短路的风险。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种多模态信号背板，本发明能够兼容多种信号类型的交换，而且具有结构紧凑、体积小、重量轻、可靠性高的特点。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术措施：
一种多模态信号背板，包括背板正面和背板背面，所述背板正面与背板背面分布在同一电路板的两侧，所述背板正面安装有业务板插槽以及电源插槽，所述业务板插槽上装配有用于传输信号的业务板信号连接器、以及用于传输电流的业务板电源连接器，所述电源插槽上装配有用于提供电源的电源连接器，所述业务板信号连接器、业务板电源连接器、电源连接器均穿透所述背板正面与背板背面相连接。
优选的，所述业务板信号连接器包括业务板插槽信号连接器，所述业务板电源连接器包括业务板插槽电源连接器，所述业务板插槽信号连接器的内部的网口信号的引脚、RS232信号的引脚均穿透所述背板正面与背板背面相连接；所述业务板插槽电源连接器穿透所述背板正面与背板背面相连接。
优选的，所述背板背面包括交换机模块、MCU模块以及电源模块，所述交换机模块与所述业务板插槽信号连接器内部的网口信号的引脚之间相连接，所述MCU模块与所述业务板插槽信号连接器内部的RS232信号的引脚之间相连接，所述MCU模块还与所述业务板插槽电源连接器相连接，所述电源模块与电源连接器相连接，电源模块还与交换机模块、MCU模块相连接。
优选的，交换机模块包括如下组成部分：
交换机芯片，用于为所述业务板插槽信号连接器提供网口，所述交换机芯片与外围电路、电源模块相连接；
外围电路，与所述业务板插槽信号连接器内部的网口信号的引脚之间相连接，所述外围电路还与电源模块相连接。
优选的，所述MCU模块包括如下组成部分：
串口扩展电路：与所述业务板插槽信号连接器内部的RS232信号的引脚之间相连接，还与MCU芯片、电源模块相连接；
MCU芯片：用于控制上电控制电路和电源模块、业务板插槽电源连接器之间的通断，所述MCU芯片与上电控制电路、电源模块相连接；
上电控制电路：与所述业务板插槽电源连接器的电源正极端相连接，还与电源模块相连接。
进一步的，所述业务板插槽信号连接器的个数为8个，所述业务板插槽信号连接器内部的针脚互连信号的引脚与其余7个业务板插槽信号连接器内部的针脚互连信号的引脚连接，所述业务板插槽电源连接器的个数也为8个，所述电源连接器的个数为4个。
进一步的，8个所述业务板插槽信号连接器、8个所述业务板插槽电源连接器、以及4个所述电源连接器均与电路板所在的平面垂直。
进一步的，所述上电控制电路包括9个引脚，其中一个引脚通过所述电源模块与电源连接器的电源端相连接，其余8个引脚分别与8个所述业务板插槽电源连接器的电源正极端相连接，所述电源连接器的接地端与8个所述业务板插槽电源连接器的接地端相连接。
进一步的，所述电源模块包括将+12V电源转化为+5V电源的第一DC-DC模块、将+5V电源转化为+3.3V电源的第二DC-DC模块、将+3.3V电源转化为+1.2V电源的第三DC-DC模块，所述第一DC-DC模块、第二DC-DC模块、第三DC-DC模块的电源输入端均连接所述电源连接器的电源输出端，所述第一DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片、外围电路、串口扩展电路、MCU芯片、上电控制电路的+5V电源输入端，第二DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片、外围电路、串口扩展电路、MCU芯片、上电控制电路的+3.3V电源输入端，第三DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片、外围电路、串口扩展电路、MCU芯片、上电控制电路的+1.2V电源输入端。
本发明的有益效果在于：
1)、本发明中的信号背板包括背板正面和背板背面，所述背板正面与背板背面分布在同一电路板的两侧，所述背板正面的业务板插槽上装配有8个业务板信号连接器、8个业务板电源连接器，电源插槽上装配有4个电源连接器，8个业务板信号连接器、8个业务板电源连接器、4个电源连接器均穿透背板正面与背板背面相连接，能够完成在一块电路板上兼容多种信号类型的交换，本发明不需要配备专用的业务板和交换业务板，因此无需担心交换业务板与背板之间的连接器数量增加，由于所有元器件均分布在同一电路板上，所以本发明结构紧凑、体积小、重量轻。
2)、所述MCU芯片用于控制上电控制电路和电源模块、业务板插槽电源连接器之间的通断，背板业务板的上电控制由MCU芯片和电源模块控制，有效降低了电源模块上电过程压力，避免出现电路故障的风险。
附图说明
图1为本发明的背板正面示意图；
图2为本发明的背板背面示意图；
图3为本发明的业务板插槽信号连接器的内部信号组成图；
图4为本发明的上电控制电路引脚分布图；
图5为本发明的上电控制电路引脚的电源连接图。
图中的附图标记含义如下：
10—背板正面20—背板背面100—业务板信号连接器
110—业务板电源连接器101～108—业务板插槽信号连接器
111～118—业务板插槽电源连接器119—电源连接器
200—交换机模块201—交换机芯片202—外围电路
210—MCU模块211—串口扩展电路212—MCU芯片
213—上电控制电路221—电源模块
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1、2所示，一种多模态信号背板，包括背板正面10和背板背面20，所述背板正面10与背板背面20分布在同一电路板的两侧，所述背板正面10安装有业务板插槽以及电源插槽，所述业务板插槽上装配有用于传输信号的业务板信号连接器100、以及用于传输电流的业务板电源连接器110，所述电源插槽上装配有用于提供电源的电源连接器119，所述业务板信号连接器100、业务板电源连接器110、电源连接器119均穿透所述背板正面10与背板背面20相连接。
图1、2所示，所述业务板信号连接器100包括业务板插槽信号连接器101～108，所述业务板电源连接器110包括业务板插槽电源连接器111～118，所述业务板插槽信号连接器101～108的内部的信号包括网口信号、RS485信号、RS232信号以及针脚互连信号，所述网口信号的引脚、RS232信号的引脚均穿透所述背板正面10与背板背面20相连接；所述业务板插槽电源连接器111～118穿透所述背板正面10与背板背面20相连接。
图2所示，所述背板背面20包括交换机模块200、MCU模块210以及电源模块221，所述交换机模块200与所述业务板插槽信号连接器101～108内部的网口信号的引脚之间相连接，所述MCU模块210与所述业务板插槽信号连接器101～108内部的RS232信号的引脚之间相连接，所述MCU模块210还与所述业务板插槽电源连接器111～118相连接，所述电源模块221与电源连接器119相连接，电源模块221还与交换机模块200、MCU模块210相连接。
图2所示，所述交换机模块200包括交换机芯片201和外围电路202，所述交换机芯片201与外围电路202、电源模块221相连接，所述外围电路202与所述业务板插槽信号连接器101～108内部的网口信号的引脚之间相连接，所述外围电路202还与电源模块221相连接。
图2所示，所述MCU模块210包括串口扩展电路211、MCU芯片、上电控制电路213，所述串口扩展电路211与所述业务板插槽信号连接器101～108内部的RS232信号的引脚之间相连接，还与MCU芯片、电源模块221相连接，所述MCU芯片与上电控制电路213、电源模块221相连接，所述上电控制电路213与所述业务板插槽电源连接器111～118的电源正极端相连接，上电控制电路213还与电源模块221相连接。
图1所示，所述业务板插槽信号连接器101～108的个数为8个，所述业务板插槽信号连接器101内部的针脚互连信号的引脚与其余7个业务板插槽信号连接器102～108的针脚互连信号的引脚连接，所述业务板插槽电源连接器111～118的个数也为8个，所述电源连接器119的个数为4个，8个所述业务板插槽信号连接器101～108、8个所述业务板插槽电源连接器111～118、以及4个所述电源连接器119均与电路板所在的平面垂直。
所述电源模块221包括将+12V电源转化为+5V电源的第一DC-DC模块、将+5V电源转化为+3.3V电源的第二DC-DC模块、将+3.3V电源转化为+1.2V电源的第三DC-DC模块，所述第一DC-DC模块、第二DC-DC模块、第三DC-DC模块的电源输入端均连接所述电源连接器119的电源输出端，所述第一DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片201、外围电路202、串口扩展电路211、MCU芯片212、上电控制电路213的+5V电源输入端，第二DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片201、外围电路202、串口扩展电路211、MCU芯片212、上电控制电路213的+3.3V电源输入端，第三DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片201、外围电路202、串口扩展电路211、MCU芯片212、上电控制电路213的+1.2V电源输入端。
图3所示，需要进一步说明的是，所述业务板插槽信号连接器101～108内部的网口信号的引脚包括TX_D1+引脚、TX_D1-引脚、RX_D2+引脚、BI_D3+引脚、BI_D3-引脚、RX_D2-引脚、BI_D4+引脚、BI_D4-引脚、以及隔离地引脚，RS485信号的引脚包括D+引脚、D-引脚、以及隔离地引脚，RS232信号的引脚包括TXD引脚、RXD引脚、以及隔离地引脚，针脚互联信号的引脚包括7排，每排均为正、负、地引脚、以及隔离地引脚。
8个业务板插槽信号连接器101～108的RS485信号的引脚D+引脚、D-引脚均通过PCB走线的方式短接，8个业务板插槽信号连接器101～108的针脚互联信号的引脚接线方式如下：
所述业务板插槽信号连接器101的第一排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器102第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第二排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器103第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第三排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器104第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第四排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器105第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第五排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器106第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第六排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器107第一排引脚的正、负、地相连；
所述业务板插槽信号连接器101的第七排正、负、地引脚分别与所述业务板插槽信号连接器108第一排引脚的正、负、地相连。
如图4、5所示，所述上电控制电路213包括9个引脚，分别为引脚A、引脚P1、引脚P2、引脚P3、引脚P4、引脚P5、引脚P6、引脚P7、引脚P8，所述引脚A通过所述电源模块221与电源连接器119的P12V电源端相连接，引脚P1、引脚P2、引脚P3、引脚P4、引脚P5、引脚P6、引脚P7、引脚P8分别与8个所述业务板插槽电源连接器111～118的电源正极端相连接，所述电源连接器119的接地端与8个所述业务板插槽电源连接器111～118的接地端相连接。

Claims (9)

1.一种多模态信号背板，其特征在于：包括背板正面(10)和背板背面(20)，所述背板正面(10)与背板背面(20)分布在同一电路板的两侧，所述背板正面(10)安装有业务板插槽以及电源插槽，所述业务板插槽上装配有用于传输信号的业务板信号连接器(100)、以及用于传输电流的业务板电源连接器(110)，所述电源插槽上装配有用于提供电源的电源连接器(119)，所述业务板信号连接器(100)、业务板电源连接器(110)、电源连接器(119)均穿透所述背板正面(10)与背板背面(20)相连接。
2.如权利要求1所述的一种多模态信号背板，其特征在于：所述业务板信号连接器(100)包括业务板插槽信号连接器(101)，所述业务板电源连接器(110)包括业务板插槽电源连接器(111)，所述业务板插槽信号连接器(101)的内部的网口信号的引脚、RS232信号的引脚均穿透所述背板正面(10)与背板背面(20)相连接；所述业务板插槽电源连接器(111)穿透所述背板正面(10)与背板背面(20)相连接。
3.如权利要求2所述的一种多模态信号背板，其特征在于：所述背板背面(20)包括交换机模块(200)、MCU模块(210)以及电源模块(221)，所述交换机模块(200)与所述业务板插槽信号连接器(101)内部的网口信号的引脚之间相连接，所述MCU模块(210)与所述业务板插槽信号连接器(101)内部的RS232信号的引脚之间相连接，所述MCU模块(210)还与所述业务板插槽电源连接器(111)相连接，所述电源模块(221)与电源连接器(119)相连接，电源模块(221)还与交换机模块(200)、MCU模块(210)相连接。
4.如权利要求3所述的一种多模态信号背板，其特征在于所述交换机模块(200)包括如下组成部分：
交换机芯片(201)，用于为所述业务板插槽信号连接器(101)提供网口，所述交换机芯片(201)与外围电路(202)、电源模块(221)相连接；
外围电路(202)，与所述业务板插槽信号连接器(101)内部的网口信号的引脚之间相连接，所述外围电路(202)还与电源模块(221)相连接。
5.如权利要求4所述的一种多模态信号背板，其特征在于所述MCU模块(210)包括如下组成部分：
串口扩展电路(211)：与所述业务板插槽信号连接器(101)内部的RS232信号的引脚之间相连接，还与MCU芯片(212)、电源模块(221)相连接；
MCU芯片(212)：用于控制上电控制电路(213)和电源模块(221)、业务板插槽电源连接器(111)之间的通断，所述MCU芯片(212)与上电控制电路(213)、电源模块(221)相连接；
上电控制电路(213)：与所述业务板插槽电源连接器(111)的电源正极端相连接，还与电源模块(221)相连接。
6.如权利要求5所述的一种多模态信号背板，其特征在于：所述业务板插槽信号连接器(101～108)的个数为8个，所述业务板插槽信号连接器(101)内部的针脚互连信号的引脚与其余7个业务板插槽信号连接器(102～108)内部的针脚互连信号的引脚连接，所述业务板插槽电源连接器(111～118)的个数也为8个，所述电源连接器(119)的个数为4个。
7.如权利要求6所述的一种多模态信号背板，其特征在于：8个所述业务板插槽信号连接器(101～108)、8个所述业务板插槽电源连接器(111～118)、以及4个所述电源连接器(119)均与电路板所在的平面垂直。
8.如权利要求6所述的一种多模态信号背板，其特征在于：所述上电控制电路(213)包括9个引脚，其中一个引脚通过所述电源模块(221)与电源连接器(119)的电源端相连接，其余8个引脚分别与8个所述业务板插槽电源连接器(111～118)的电源正极端相连接，所述电源连接器(119)的接地端与8个所述业务板插槽电源连接器(111～118)的接地端相连接。
9.如权利要求5所述的一种多模态信号背板，其特征在于：所述电源模块(221)包括将+12V电源转化为+5V电源的第一DC-DC模块、将+5V电源转化为+3.3V电源的第二DC-DC模块、将+3.3V电源转化为+1.2V电源的第三DC-DC模块，所述第一DC-DC模块、第二DC-DC模块、第三DC-DC模块的电源输入端均连接所述电源连接器(119)的电源输出端，所述第一DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片(201)、外围电路(202)、串口扩展电路(211)、MCU芯片(212)、上电控制电路(213)的+5V电源输入端，第二DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片(201)、外围电路(202)、串口扩展电路(211)、MCU芯片(212)、上电控制电路(213)的+3.3V电源输入端，第三DC-DC模块的电源输出端连接交换机芯片(201)、外围电路(202)、串口扩展电路(211)、MCU芯片(212)、上电控制电路(213)的+1.2V电源输入端。
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