CN107239114A - 一种atx主板实现高密度可靠扩展的方法 - Google Patents

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姜良斌
孙永升
陈乃阔
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Abstract

本发明公开一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，涉及主板扩展领域；设置独立于主板的PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展；利用本发明方法创新性的将ATX主板上的PCI扩展部分功能独立划分，形成扩展板，在保证母板功能丰富性的同时，实现了扩展的灵活性；开创性地将PCI/PCIE扩展卡固定形式由垂直与于母板形式转变为平行于母板，满足了轻薄化机箱设计时的扩展性；利用CPCIE连接器的高速可靠性保证扩展卡与CPU的互联。

Description

一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法
技术领域
本发明公开一种主板实现扩展的方法，涉及主板扩展领域，具体地说是一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法。
背景技术
ATX主板形式根据尺寸大小分为标准ATX、mATX、ITX及mITX四种，通常尺寸越大，主板性能越高，附带的PCI、PCIE插槽越多，可扩展性也越强；相反的，尺寸越小，扩展槽位越少，尤其当主板尺寸缩小到ITX级别，仅能预留1至2个扩展位，另外，传统PCI插槽方向垂直于主板，导致整机机箱厚度受PCI扩展卡高度限制，限制了其轻薄化的发展。
目前用户对计算机主板产品尺寸、厚薄、多功能发展要求越来越高，尤其对小尺寸、高扩展性的主板的需求越来越高。本发明提出了一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，可以在机箱采用mATX、ITX及mITX时，设置PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在其上的PCI/PCIE扩展卡成平行于ATX母板的方式叠层放置，实现高密度、高可靠扩展。
因此提高扩展性的设计具有重要意义。同时也要兼具可靠性、可维修性等产品设计的基本要求。
发明内容
本发明提供一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，在兼具可靠性、可维修性等产品设计的基本要求同时，提高ATX主板的高密度及扩展可靠性。
本发明提供一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，提出的具体方案是：
一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，设置独立于主板的PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展。
所述主板原来实现扩展功能的区域设置对外功能接口。
所述主板上CPCIE连接器不靠近电源插座。
所述PCI/PCIE扩展背板上不止一个CPCIE连接器，其中靠近主板CPU的CPCIE连接器，传输高速信号，靠近桥片的CPCIE连接器，混合传输电信号和数据信号。
所述PCI/PCIE扩展背板的高度由其上的扩展槽数量决定。
所述扩展槽数量多于3个时，相应增加CPCIE连接器数量。
一种PCI/PCIE扩展背板，设有CPCIE连接器，用于与主板垂直插接，使安装在所述PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展。
所述PCI/PCIE扩展背板不止一个CPCIE连接器，其中靠近主板CPU的CPCIE连接器，传输高速信号，靠近桥片的CPCIE连接器，混合传输电信号和数据信号。
一种PCI/PCIE扩展坞，包括权利要求6或7所述的背板，扩展盒、扩展背板固定件、PCI扩展卡、PCIE扩展卡，扩展卡紧固件
扩展背板固定件与扩展盒紧固连接形成扩展坞的主框架，扩展背板固定在扩展背板固定件上，PCI扩展卡、PCIE扩展卡前部与扩展盒固定，中间插接在扩展背板相应扩展槽中，后部被扩展卡紧固件紧固压紧。
所述扩展卡紧固件包括弹性板卡压件、铜柱、板卡压条，
PCI扩展卡、PCIE扩展卡插接在弹性板卡压件中，弹性板卡压件与铜柱一端连接，铜柱另一端伸出扩展盒，由板卡压条紧固。
本发明的有益之处是：
本发明提供一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，设置独立于主板的PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展；利用本发明方法创新性的将ATX主板上的PCI扩展部分功能独立划分，形成扩展板，在保证母板功能丰富性的同时，实现了扩展的灵活性；开创性地将PCI/PCIE扩展卡固定形式由垂直与于母板形式转变为平行于母板，满足了轻薄化机箱设计时的扩展性；利用CPCIE连接器的高速可靠性保证扩展卡与CPU的互联。
同时，本发明还提供一种PCI/PCIE扩展背板和一种PCI/PCIE扩展坞，与本发明方法属于一个发明的总的构思，完成将ATX主板上的PCI扩展部分功能独立划分，在保证母板功能丰富性的同时，实现了扩展的灵活性；开创性地将PCI/PCIE扩展卡固定形式由垂直与于母板形式转变为平行于母板，满足了轻薄化机箱设计时的扩展性。
附图说明
图1本发明主板原理框图；
图2本发明扩展背板原理框图；
图3本发明主板布局示意图；
图4本发明扩展背板布局图；
图5本发明扩展坞垂直剖面结构示意图。
附图标记：101、SATA转接件，102、CPU，103、电源插座，104、内存，105、SATA座、106、USB连接器，107、LVDS连接器，108、DVI/VGA连接器，109、DVI/VGA座，110、桥片，111、BIOS座，112、串口座，113、音频/麦克座，114、IO扩展连接器，115、主板CPCIE连接器，116、mSATA座；
201、PCI插槽，202、PCIE插槽，203、CPCIE连接器；
301、扩展盒，302、扩展背板固定件，303、扩展背板，304、PCI卡1，305、PCI卡2,306、PCIE卡，307、扩展坞风扇，308、板卡压件，309、铜柱，310、板卡压条。
具体实施方式
结合附图及具体实施，进一步解释说明本发明的技术方案。
利用本发明方法，设置独立于主板的PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展。
其中主板以PCH Q77为基础，进行改造，主板原理图参见图1。
主板的布局为，参看图3，图中方向以展示为准，CPU102、桥片110、内存104居于主板偏左侧位置，CPU102在桥片110上方，内存104在CPU 102左侧，主板上的CPCIE连接器115高速信号侧与CPU102右上方相邻，主板上设置两个的CPCIE连接器115，CPCIE连接器115电信号侧与桥片110右下方相邻，CPCIE连接器115将主板大致分为左右两侧，左侧主要实现控制、计算、交换等主要功能，右侧主要为电源、板载扩展、功能接口等功能，其中主板左上边还设置SATA转接件101，左上角设置电源插座103，左边设置SATA座105，左下角设置USB连接器106，左下边设置LVDS连接器107、DVI/VGA连接器108、DVI/VGA座109、BIOS座111，右下边设置串口座112，右下角设置音频/麦克座113，右边设置IO扩展连接器114，mSATA座116。
PCI/PCIE扩展背板的原理图参见图2，布局图，参看图4，其中PCI/PCIE扩展背板设置两个PCI插槽201，一个PCIE插槽202，PCI插槽201在PCIE插槽202上方，设置两个CPCIE连接器203与主板CPCIE连接器115位置相应。靠近CPU的CPCIE连接器全部为高速信号，主要为PCIE信号，靠近桥片的CPCIE连接器混合传输电信号和数据信号，数据信号主要为PCI信号。
实际使用时，扩展卡首先插入扩展背板的扩展槽中，扩展背板再与主板插接。
上述PCI/PCIE扩展背板的高度，可通过改边扩展槽的数量，增加或者减少，并且在扩展槽数量多于3个时，由于数据信号路数的增加，最好增加连接器数量。
为提高整机可维修性和装配性，对扩展背板和扩展卡进行组合设计，本发明还提供一种PCI/PCIE扩展坞，包括PCI/PCIE扩展背板303、扩展盒301、扩展背板固定件302、PCI扩展卡304与305、PCIE扩展卡306、扩展卡紧固件，
其中扩展背板固定件302与扩展盒301紧固连接形成扩展坞的主框架，PCI/PCIE扩展背板303插接固定在扩展背板固定件302上，PCI扩展卡304与305、PCIE扩展卡306的前中部插接在扩展背板303相应扩展槽中，后部被扩展卡紧固件紧固压紧，扩展卡紧固件包括弹性板卡压件308、铜柱309、板卡压条310，
PCI扩展卡304与305、PCIE扩展卡306插接在弹性板卡压件308中，弹性板卡压件308与铜柱309一端固定连接，铜柱309另一端带有螺纹伸出扩展盒301，与板卡压条310上的螺纹配合紧固。而弹性板卡压件308自带弹性，控制一定的变形量可以保证一定的预紧力，同时又不过压，实现扩展卡固定的同时，保证了扩展连接的可靠性。
上述PCI/PCIE扩展坞，为保证扩展坞的散热性能，配备了独立风扇307，可由扩展背板301供电。
整机安装扩展卡时，首先将扩展卡固定于扩展坞内，之后扩展背板接入主板上的CPCIE连接器，扩展坞整体可再同主板固定架紧固，当扩展卡数量需求改变时，只需要对应地调整扩展背板、扩展背板固定件的高度和扩展槽数量，使其保持一致，且需满足整机内主板、扩展板等相对布局一致的需求即可。
应用本发明方法测试中，1U上架计算机可实现扩展1块PCI/PCIE卡、2U计算机实现3块扩展卡，4U计算机最高可扩展6块，满足了轻薄化机箱的扩展要求，同时解决了1U、2U高度计算机目前无法直接扩展PCI/PCIE卡的问题。同时，通常扩展卡的高度约为100mm，厚度方向所需空间却近20mm，因而采用扩展卡平行于主板的方式能够使用不同机箱厚度的需求，并能大大提高扩展密度，如普通4U计算机大母板扩展槽数量最多可达到5~6块，而采用横向叠层布置时，mITX主板扩展数量也能达到此值。

Claims (10)

1.一种ATX主板实现高密度可靠扩展的方法，其特征是设置独立于主板的PCI/PCIE扩展背板，PCI/PCIE扩展背板通过CPCIE连接器垂直与主板插接，使安装在PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述主板原来实现扩展功能的区域设置对外功能接口。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述主板上CPCIE连接器不靠近电源插座。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述PCI/PCIE扩展背板上不止一个CPCIE连接器，其中靠近主板CPU的CPCIE连接器，传输高速信号，靠近桥片的CPCIE连接器，混合传输电信号和数据信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述PCI/PCIE扩展背板的高度由其上的扩展槽数量决定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是所述扩展槽数量多于3个时，相应增加CPCIE连接器数量。
7.一种PCI/PCIE扩展背板，其特征是设有CPCIE连接器，用于与主板垂直插接，使安装在所述PCI/PCIE扩展背板中的PCI/PCIE扩展卡平行于主板，形成叠层放置，实现扩展。
8.根据权利要求7所述的背板，其特征是所述PCI/PCIE扩展背板不止一个CPCIE连接器，其中靠近主板CPU的CPCIE连接器，传输高速信号，靠近桥片的CPCIE连接器，混合传输电信号和数据信号。
9.一种PCI/PCIE扩展坞，其特征是包括权利要求6或7所述的背板，扩展盒、扩展背板固定件、PCI扩展卡、PCIE扩展卡，扩展卡紧固件
扩展背板固定件与扩展盒紧固连接形成扩展坞的主框架，扩展背板固定在扩展背板固定件上，PCI扩展卡、PCIE扩展卡前部与扩展盒固定，中间插接在扩展背板相应扩展槽中，后部被扩展卡紧固件紧固压紧。
10.根据权利要求9所述的扩展坞，其特征是所述扩展卡紧固件包括弹性板卡压件、铜柱、板卡压条，
PCI扩展卡、PCIE扩展卡插接在弹性板卡压件中，弹性板卡压件与铜柱一端连接，铜柱另一端伸出扩展盒，由板卡压条紧固。
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