CN110018723A - 一种桌面式一体机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种桌面式一体机，前壳上安装有显示屏以及输入模块；后壳设有衬板；衬板上安装有主板以及散热模组；主板上安装有桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡，供电模块以及相关外围电路；后壳侧部设有与主板连接的接口模块。散热模块采用强迫风冷散热和一体式热管散热模组设计，主板上主要发热器件通过热管将热量传导到机壳侧面的散热鳍片上，通过涡轮风扇将热量排出。提升普通桌面式一体机散热性能，提高运行效率。

Description

一种桌面式一体机

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种桌面式一体机。

背景技术

桌面式一体机，是指一个管理资源并为用户提供一体化服务的计算机系统。桌面式一体机具备承担服务并且保障服务的能力，桌面式一体机的构成包括处理器、硬盘、内存和系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠性的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

目前，目前的一体机由于内部元件设置较为集中，一体机运行时，电气元件集中散发热量，造成热量集中，无法有效的排出。虽然CPU处理器配置了风扇，但是由于周边均设置了电气元件，在CPU处理器风扇周边形势热量集中，风扇吹出的风也为热风，导致无法正常散热，而且其他电气元件也无法有效的散热，导致一体机整体运行速度慢，进而影响了桌面式一体机的使用体验。

而且桌面式一体机在待机状态下散热风扇也需要保持运行状态，对机体内部的电气元件进行持续降温。这样一般需要在整机的供电控制上给散热风扇稳定的供电，并在供电控制上避免波动，持续给散热风扇供电，保证机体在待机时，或者在空闲时，保持一定的散热。

这样如何提升普通桌面式一体机散热性能，提高运行效率是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种桌面式一体机，包括：机壳以及与机壳可拆卸连接的支架；机壳设有相互连接的前壳和后壳；

前壳上安装有显示屏以及输入模块；

后壳设有衬板；

衬板上安装有主板以及散热模组；

主板上安装有桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡，供电模块以及相关外围电路；

后壳侧部设有与主板连接的接口模块。

进一步需要说明的是，供电模块包括：电源接口27，整流变压器，稳压器以及供电控制模块；

电源接口27连接外电源，电源接口27通过整流变压器，稳压器以及供电控制模块给桌面式一体机内部元件供电；

供电控制模块包括：MOS管Q1，电阻R1，开关电源芯片U1，光耦芯片 U2，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电容C1，电容C2，电容C3，电容 C4，电容C5，二极管D1以及MOS管Q3；

电源接口(27)通过整流变压器以及稳压器分别与电阻R1第一端和MOS 管Q1的G极连接；MOS管Q1的D极与桌面式一体机内部用电元件连接；

电阻R18第一端和电阻R20第一端分别接电源；电阻R20第二端通过电容C5与电阻R19第一端连接，电阻R19第二端分别电阻R21第二端和光耦芯片U2二脚连接；电阻R18第二端和电阻R21第一端分别接光耦芯片U2一脚；光耦芯片U2四脚分别接开关电源芯片U1一脚以及通过电阻R12接开关电源芯片U1八脚；

光耦芯片U2三脚，开关电源芯片U1五脚，二脚，电容C1第二端，电容 C2第二端，电容C3第二端，电容C4第二端，电阻R16第二端以及电阻R17 第二端分别接地；

电容C3第一端，电容C2第一端，电阻R11第二端以及开关电源芯片U1 共同连接；电容C1第一端，开关电源芯片U1四脚，电阻R13第一端共同连接；电阻R13第二端接接开关电源芯片U1八脚；电阻R11第一端通过二极管 D1接供电信号输出模块；电容C4第一端分别接开关电源芯片U1三脚和电阻 R15第一端；电阻R15第二端分别接MOS管Q3的S极和电阻R17第一端；开关电源芯片U1六脚通过电阻R14分别接MOS管Q3的G极电阻R16第一端；

MOS管Q3的D极分别与电阻R1第一端和MOS管Q1的G极连接。

进一步需要说明的是，主板上设有背光板，光驱卡扣，光驱插座以及存储载板；存储模块固设在存储载板上；

存储模块包括硬盘以及光驱；

硬盘通过数据线和主板与处理器连接；

光驱卡接在光驱卡扣上，光驱与光驱插座通过数据线连接。

进一步需要说明的是，处理器采用FTA-处理器，处理器集成存储电路、网络接口、USB接口、VGA接口、音频接口及扩展电路；

处理器采用屏蔽线缆连接其他元件，减少内部线缆间的电磁耦合及串扰。

进一步需要说明的是，衬板上设有风道；

散热模组设置在衬板上部，且设置在风道上；

散热模组设有散热鳍片和至少两个涡轮风扇；

桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡，供电模块以及相关外围电路分散的布设在散热模组四周。

进一步需要说明的是，后壳底部安装有喇叭，拾音器以及指示灯；

后壳侧部设有功能按键、复位键和开机按键。

进一步需要说明的是，接口模块包括：太网接口、HDMI接口、VGA接口、 USB.接口、耳机接口和麦克接口；

太网接口、HDMI接口、VGA接口、USB.接口、耳机接口和麦克接口分别设置在后壳侧部。

进一步需要说明的是，显示屏固定于前壳内，通过卡扣与前壳相连；

显示屏通过屏蔽线缆与主板连接；

输入模块包括：指纹读写模块和摄像头，实现数据输入、图像采集及控制操作；

桥片，存储模块，处理器，内存，显卡以及数据卡均采用抗振动冲击能力强的贴片元器件封装。

进一步需要说明的是，支架设有座体，座体上部连接有立管，立管连接有升降杆；立管与升降杆滑动连接，且通过固定销固定；升降杆的顶端连接有固定座；

固定座与升降杆转动连接，且固定座与升降杆之间设有顶丝螺钉；

固定座设有至少安装孔；

机壳通过螺栓与安装孔配合安装在固定座上。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明中，散热模块采用强迫风冷散热和一体式热管散热模组设计，主板上主要发热器件通过热管将热量传导到机壳侧面的散热鳍片上，通过涡轮风扇将热量排出。提升普通桌面式一体机散热性能，提高运行效率。

供电控制模块起到了在外电源波动情况，获取主机上下电过程中，稳定触发MOS管Q1，保证散热风扇供电，保证系统的散热性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为桌面式一体机实施例示意图；

图2为桌面式一体机正面实施例示意图；

图3为桌面式一体机背面实施例示意图；

图4为桌面式一体机侧面实施例示意图；

图5为桌面式一体机实施例示意图；

图6为供电控制模块电路图；

图7为支架实施例示意图。

具体实施方式

本发明提供一种桌面式一体机，如图1至7所示，包括：机壳以及与机壳可拆卸连接的支架17；支架17设有座体31，座体31上部连接有立管32，立管32连接有升降杆33；立管32与升降杆33滑动连接，且通过固定销固定；升降杆33的顶端连接有固定座34；固定座34与升降杆33转动连接，且固定座34与升降杆33之间设有顶丝螺钉；固定座34设有至少安装孔；机壳通过螺栓与安装孔配合安装在固定座34上。这样实现了立管32与升降杆33升降移动，可以调节机壳的设置高度，适应使用需要。

机壳设有相互连接的前壳1和后壳2；前壳1上安装有显示屏18以及输入模块；后壳2设有衬板7；衬板7上安装有主板8以及散热模组13；主板8 上安装有桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡16，供电模块以及相关外围电路；后壳2侧部设有与主板8连接的接口模块28。机壳四角固定有过渡圆角，可对机壳进行有效防护。机壳内部固定显示屏18，上部中间位置是摄像头；显示面板左下角安装有指纹读写模块，可实现数据输入及控制操作。

主板模块CPU采用国产自主研发FT1500A-4处理器，集成了存储电路、接口网络、USB、VGA、音频等及扩展电路等多个功能电路，在满足桌面式一体机数据处理的前提下，充分考虑安全性；内部模块间及对外I/O接口线缆采用屏蔽线缆，减少内部线缆间的电磁耦合及串扰。散热模块采用强迫风冷散热和一体式热管散热模组设计，主板上主要发热器件通过热管将热量传导到机壳侧面的散热鳍片上，通过涡轮风扇将热量排出。机壳底部安装有喇叭，可实现语音输出，语音报读等功能。

供电模块包括：电源接口27，整流变压器，稳压器以及供电控制模块；

电源接口27连接外电源，电源接口27通过整流变压器，稳压器以及供电控制模块给桌面式一体机内部元件供电；

供电控制模块包括：MOS管Q1，电阻R1，开关电源芯片U1，光耦芯片 U2，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电容C1，电容C2，电容C3，电容 C4，电容C5，二极管D1以及MOS管Q3；

电源接口27通过整流变压器以及稳压器分别与电阻R1第一端和MOS管 Q1的G极连接；MOS管Q1的D极与桌面式一体机内部用电元件连接；

电阻R18第一端和电阻R20第一端分别接电源；电阻R20第二端通过电容C5与电阻R19第一端连接，电阻R19第二端分别电阻R21第二端和光耦芯片U2二脚连接；电阻R18第二端和电阻R21第一端分别接光耦芯片U2一脚；光耦芯片U2四脚分别接开关电源芯片U1一脚以及通过电阻R12接开关电源芯片U1八脚；

光耦芯片U2三脚，开关电源芯片U1五脚，二脚，电容C1第二端，电容 C2第二端，电容C3第二端，电容C4第二端，电阻R16第二端以及电阻R17 第二端分别接地；

电容C3第一端，电容C2第一端，电阻R11第二端以及开关电源芯片U1 共同连接；电容C1第一端，开关电源芯片U1四脚，电阻R13第一端共同连接；电阻R13第二端接接开关电源芯片U1八脚；电阻R11第一端通过二极管 D1接供电信号输出模块；电容C4第一端分别接开关电源芯片U1三脚和电阻 R15第一端；电阻R15第二端分别接MOS管Q3的S极和电阻R17第一端；开关电源芯片U1六脚通过电阻R14分别接MOS管Q3的G极电阻R16第一端； MOS管Q3的D极分别与电阻R1第一端和MOS管Q1的G极连接。

这里电源接口27通过整流变压器以及稳压器分别与电阻R1第一端和MOS 管Q1的G极连接；MOS管Q1的D极与桌面式一体机内部散热风扇连接。

散热风扇通过MOS管Q1的通断来进行供电控制。供电控制模块具有振荡器、高增益误差放大、锁存器、推挽输出电路等，具有过压、过流检测保护功能，起到了在外电源波动情况，获取主机上下电过程中，稳定触发MOS管 Q1，保证散热风扇供电，保证系统的散热性能。而且，电阻R18是对电源输出的电流进行限流。电阻R19和电容C5是一个PI环节，对电电源回路进行调节。电容C3和电容C2起到滤波的作用。开关电源芯片U1的八脚输出一个标准的电压，经电阻R16送到光耦芯片U2，为光耦芯片U2的回路提供控制；电阻R17起到电流采样用；电阻R16为MOS管Q3提供一个下拉电阻；电阻 R15和电容C4起到滤波作用，对采样回来的电流信号进行滤波，以免误触发。二极管D1和电阻R11为UC2844提供电源。系统直接控制开关电源芯片U1,开关电源芯片U1输出回路未动作时，占空比一直软启慢慢打开，当输出电压达到要求时，反馈回路动作，关断输出，限制占空比，起到电压环控制。

电源接口27设置在后壳2后部；光耦芯片U2采用PC817；开关电源芯片 U1采用UC2844。

本发明在恶劣环境中也能保持良好性能，在设计时就充分考虑到高低温、振动、冲击、电磁兼容、三防等各方面的内容。合理选择器件，使其满足军用高低温、振动冲击等恶劣环境要求；进行散热设计仿真，选择合理的热设计方案；进行外观设计，符合人体工学。

应当理解，在称某一元件或层在另一元件或层“上”，被“连接”或“耦合”至另一元件或层时，其可能直接在另一元件或层上，被直接连接或耦合至所述另一元件或层，也可能存在中间元件或层。相反，在称某一元件被“直接在”另一元件或层“上”，“直接连接”或“直接耦合”至另一元件或层时，则不存在中间元件或层。所有附图中类似的数字指示类似元件。如这里所用的，术语“和/或”包括相关所列项的一个或多个的任何和所有组合。

在本发明除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的桌面式一体机改变传统机箱+显示器的使用模式，不需要复杂连线，节省办公空间。机壳结构采用整体模具成型设计，充分借鉴便携式计算机的设计思想，主板结构外形依照整机箱体设计，提升空间利用效率。外壳采用高强度工程塑料材质，轻便耐用，前后面板一体成型，配备高强度合金材质支架，稳定可靠，按照军队指定标示、图样和颜色要求，对一体机外观进行针对性设计，体现军队特色。

桌面式一体机的机壳采用高强度工程塑料，内部采用金属钣金固定件，显示屏、主板、光驱、硬盘、电源等主要部件均直接固定在钣金固定件上。机箱背面采用标准VESA接口，安装可调节支架，支架与机箱内部金属固定件相连，具有良好的抗振动性、抗冲击性；支架为金属骨架外敷工程塑料，兼顾美观和强度，为机箱提供可靠的支撑，并可实现升降、俯仰和旋转调节功能，方便使用。在处理器、显卡等高功耗器件间，通过热管和散热基板加速热传导。选用离心风机，选择下入上出的散热风道，实现小空间高散热率的合理设计。

在衬板上布置有主板、硬盘、光驱、数据卡、背光板、摄像头、喇叭、按键、指示灯和散热模组等器件，且主板、背光板等器件均固定在屏蔽罩中，实现电磁屏蔽。后壳上有通风孔，采用下进风上出风的方式，通过鳍片式散热模组实现整机散热，风扇为低噪风扇，可保证环境安静。

显示屏调节采用多功能调节的VESA标准底座，可实现显示屏前后仰角、左右摆角、升降和旋转等四个维度的调节，可满足办公模式、互动模式、娱乐模式和会议模式等多种应用场合。

光驱实现快拆，光驱通过衬板上的滑槽插接到特制的光驱插座上，光驱插座上有固定孔，可固定到衬板上。另外，光驱尾部固定一固定件，并通过后壳的一个螺钉孔进行固定。拆卸光驱时，首先将光驱固定件与后壳的连接螺钉拆掉，然后便可将光驱从衬板的滑槽中抽出。

硬盘和数据卡实现快拆：设计专用载板，用来固定硬盘与数据卡，载板与主板通过连线进行信号交换。并在后壳的相应位置设计一盖板，用来遮挡载板。拆卸硬盘和数据卡时，首先将盖板与后壳的固定螺钉拆掉，然后便可从盖板的位置将载板拆掉，继而将硬盘和数据卡拆掉。

本发明一体式计算机机箱前面板上部中间为摄像头，左下角为指纹识别区域，喇叭位于显示屏下部；开机键、复位键及功能按键放置于机箱右侧面下部，方便操作；另外，在机箱右侧上部放置光驱；对外接口分布在机箱的左侧和后部，其中左侧接口依次为2个USB3.0接口、耳机接口和麦克接口；后部左侧为电源接口，右侧接口依次为以太网接口、HDMI接口、VGA接口和2 个USB3.0接口。本发明是一种基于龙芯处理器的桌面式一体机，对样机进行了试验，试验结果满足GJB151A的要求：适应的环境温度为-25℃至55℃。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种桌面式一体机，其特征在于，包括：机壳以及与机壳可拆卸连接的支架(17)；机壳设有相互连接的前壳(1)和后壳(2)；

前壳(1)上安装有显示屏(18)以及输入模块；

后壳(2)设有衬板(7)；

衬板(7)上安装有主板(8)以及散热模组(13)；

主板(8)上安装有桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡(16)，供电模块以及相关外围电路；

后壳(2)侧部设有与主板(8)连接的接口模块(28)。

2.根据权利要求1所述的桌面式一体机，其特征在于，

供电模块包括：电源接口(27)，整流变压器，稳压器以及供电控制模块；

电源接口(27)连接外电源，电源接口(27)通过整流变压器，稳压器以及供电控制模块给桌面式一体机内部元件供电；

供电控制模块包括：MOS管Q1，电阻R1，开关电源芯片U1，光耦芯片U2，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，二极管D1以及MOS管Q3；

电源接口(27)通过整流变压器以及稳压器分别与电阻R1第一端和MOS管Q1的G极连接；MOS管Q1的D极与桌面式一体机内部用电元件连接；

电阻R18第一端和电阻R20第一端分别接电源；电阻R20第二端通过电容C5与电阻R19第一端连接，电阻R19第二端分别电阻R21第二端和光耦芯片U2二脚连接；电阻R18第二端和电阻R21第一端分别接光耦芯片U2一脚；光耦芯片U2四脚分别接开关电源芯片U1一脚以及通过电阻R12接开关电源芯片U1八脚；

光耦芯片U2三脚，开关电源芯片U1五脚，二脚，电容C1第二端，电容C2第二端，电容C3第二端，电容C4第二端，电阻R16第二端以及电阻R17第二端分别接地；

电容C3第一端，电容C2第一端，电阻R11第二端以及开关电源芯片U1共同连接；电容C1第一端，开关电源芯片U1四脚，电阻R13第一端共同连接；电阻R13第二端接接开关电源芯片U1八脚；电阻R11第一端通过二极管D1接供电信号输出模块；电容C4第一端分别接开关电源芯片U1三脚和电阻R15第一端；电阻R15第二端分别接MOS管Q3的S极和电阻R17第一端；开关电源芯片U1六脚通过电阻R14分别接MOS管Q3的G极电阻R16第一端；

MOS管Q3的D极分别与电阻R1第一端和MOS管Q1的G极连接。

3.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

主板(8)上设有背光板(9)，光驱卡扣(10)，光驱插座(11)以及存储载板(12)；存储模块固设在存储载板(12)上；

存储模块包括硬盘(15)以及光驱(14)；

硬盘(15)通过数据线和主板(8)与处理器连接；

光驱(14)卡接在光驱卡扣(10)上，光驱(14)与光驱插座(11)通过数据线连接。

4.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

处理器采用FT1500A-4处理器，处理器集成存储电路、网络接口、USB接口、VGA接口、音频接口及扩展电路；

处理器采用屏蔽线缆连接其他元件，减少内部线缆间的电磁耦合及串扰。

5.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

衬板(7)上设有风道；

散热模组(13)设置在衬板(7)上部，且设置在风道上；

散热模组(13)设有散热鳍片和至少两个涡轮风扇；

桥片，存储模块，处理器，内存，显卡，数据卡(16)，供电模块以及相关外围电路分散的布设在散热模组(13)四周。

6.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

后壳(2)底部安装有喇叭(5)，拾音器以及指示灯(23)；

后壳(2)侧部设有功能按键(24)、复位键和开机按键(25)。

7.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

接口模块(28)包括：太网接口、HDMI接口、VGA接口、USB3.0接口、耳机接口和麦克接口；

太网接口、HDMI接口、VGA接口、USB3.0接口、耳机接口和麦克接口分别设置在后壳(2)侧部。

8.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

显示屏(18)固定于前壳(1)内，通过卡扣与前壳(1)相连；

显示屏(18)通过屏蔽线缆与主板(8)连接；

输入模块包括：指纹读写模块(21)和摄像头(4)，实现数据输入、图像采集及控制操作；

桥片，存储模块，处理器，内存，显卡以及数据卡(16)均采用抗振动冲击能力强的贴片元器件封装。

9.根据权利要求1或2所述的桌面式一体机，其特征在于，

支架(17)设有座体(31)，座体(31)上部连接有立管(32)，立管(32)连接有升降杆(33)；立管(32)与升降杆(33)滑动连接，且通过固定销固定；升降杆(33)的顶端连接有固定座(34)；

固定座(34)与升降杆(33)转动连接，且固定座(34)与升降杆(33)之间设有顶丝螺钉；

固定座(34)设有至少安装孔；

机壳通过螺栓与安装孔配合安装在固定座(34)上。