CN111642056B - 电源模块 - Google Patents

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Abstract

一种电源模块，包括电路板、设置在所述电路板上的开关切换芯片、开关电路、滤波电路、第一开关、第二开关及控制单元。所述电路板还设置有电源覆铜区、第一接地覆铜区及第二接地覆铜区。当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述电压输出端被禁用时，所述控制单元控制所述第一开关断开、所述第二开关导通，以使得所述电源覆铜区电连接至所述第二接地覆铜区，当所述电压输出端被使能时，所述控制单元控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，以使得所述电压输出端输出电压。上述电源模块，可通过改变布设的铜箔路径，降低所产生噪声及电磁干扰。

Description

电源模块
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种可改变电路板铜箔路径的电源模块。
背景技术
现有的电子设备很多都采用开关电源进行供电，开关电源具有高转换效率，且因为开关电源工作频率高，可以使用小尺寸、轻重量的变压器，进而使得开关电源的尺寸较小，重量也会比较轻。由于开关电源内部的晶体管会频繁切换，可能会产生噪声及电磁干扰影响其他元器件工作。在电路板布局上，开关电源的输入、输出及接地都是依据设计者的线路图去铺铜布线，当完成元器件安装后，开关电源所产生噪声及电磁干扰将会被固化。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电源模块，其可通过改变布设的铜箔路径，降低所产生噪声及电磁干扰。
本发明一实施方式提供一种电源模块，应用于一电子设备，所述电源模块包括电路板、设置在所述电路板上的开关切换芯片、开关电路及滤波电路，所述开关电路电连接于第一电压输入端及所述开关切换芯片，所述滤波电路电连接于电压输出端，所述电路板还设置有电源覆铜区、第一接地覆铜区及第二接地覆铜区，所述开关电路电连接于所述第一接地覆铜区，所述滤波电路电连接于所述第二接地覆铜区，所述电压输出端电连接于所述电源覆铜区。所述电源模块还包括：第一开关，所述第一开关的第一端电连接于所述滤波电路，所述第一开关的第二端电连接于所述电压输出端；第二开关，所述第二开关的第一端电连接于所述电压输出端，所述第二开关的第二端电连接于所述第二接地覆铜区；及控制单元，电连接于所述第一开关的控制端及所述第二开关的控制端，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述电压输出端被禁用时，所述控制单元控制所述第一开关断开、所述第二开关导通，以使得所述电源覆铜区电连接至所述第二接地覆铜区，当所述电压输出端被使能时，所述控制单元控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，以使得所述电压输出端输出电压。
优选地，所述滤波电路包括电感及电容，所述电感的一端电连接于所述开关电路，所述电感的另一端电连接于所述第一开关的第一端，所述电容的一端电连接于所述电感的另一端，所述电容的另一端电连接于所述第二接地覆铜区。
优选地，所述电源模块还包括：
第三开关，所述第三开关的第一端电连接于所述开关电路，所述第三开关的第二端电连接于第二电压输入端，所述第三开关的控制端电连接于所述控制单元；及
第四开关，所述第四开关的第一端电连接于所述第三开关的第一端，所述第四开关的第二端电连接于所述第一电压输入端，所述第四开关的控制端电连接于所述控制单元；
当所述电子设备处于S0～S2中的任意一状态时，所述控制单元控制所述第三开关断开、所述第四开关导通，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态时，所述控制单元控制所述第三开关导通、所述第四开关断开。
优选地，所述第一电压输入端的电压为19V，所述第二电压输入端的电压为12V。
优选地，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述第二电压输入端为可用状态时，所述控制单元控制所述第三开关导通、所述第四开关断开，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述第二电压输入端为不可以用状态时，所述控制单元控制所述第三开关断开、所述第四开关导通。
优选地，所述电源模块还包括第五开关，所述第五开关的第一端电连接于所述第一接地覆铜区，所述第五开关的第二端电连接于所述第二接地覆铜区，所述第五开关的控制端电连接于所述控制单元；当所述电子设备的EMI超过限值或者所述电子设备的高速信号品质不满足预设要求时，所述控制单元控制所述第五开关导通。
优选地，所述控制单元为以下的任意一种：中央处理器、微控制器、可编程逻辑器件、ARM处理器。
与现有技术相比，上述电源模块，通过增加多个开关来来根据电子设备的当前状态改变布设的铜箔路径或者改变输入电压，可实现降低所产生噪声及电磁干扰，提高电压转换效率及及其附近的信号品质。
附图说明
图1是本发明一实施方式中的电源模块的运用环境图。
图2是本发明一实施方式中的电源模块的结构图。
图3是本发明一实施方式中的功能组件的功能模块图。
图4是本发明一实施方式中的功能组件的电路图。
主要元件符号说明
具体实施方式
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
请参阅图1-2，本发明一实施方式提供一种电源模块100，可以运用在电子设备200中，所述电子设备200可以是电脑、服务器、交换机等设备。
所述电源模块100包括电路板101及设置在所述电路板101上的功能组件102。所述电路板101还设置有电源覆铜区110、第一接地覆铜区112及第二接地覆铜区114。
需要说明的是，在图2中，以功能组件102设置在所述电路板101的上表面，所述电源覆铜区110、所述第一接地覆铜区112及所述第二接地覆铜区114设置在所述电路板101的下表面为例进行说明，但并不对此进行限定。可以理解的是，比如，功能组件102包含的元器件可以同时设置在所述电路板101的上表面及下表面，所述电源覆铜区110、所述第一接地覆铜区112或者所述第二接地覆铜区114也可以设置在所述电路板101的上表面。
请同时参阅图3，在一实施方式中，所述功能组件102包括开关切换芯片10、开关电路20、滤波电路30、第一开关SW1、第二开关SW2及控制单元40。所述开关电路20电连接于第一电压输入端VIN1及所述开关切换芯片10，所述开关电路20用于接收所述第一电压输入端VIN1的输入电压并对其进行电压变换，所述开关切换芯片10用于控制所述开关电路20导通与断开，以实现对所述第一电压输入端VIN1的输入电压进行电压变换。所述滤波电路30电连接于所述开关电路20及电压输出端VOUT，所述滤波电路30用于对开关电路20输出的电压进行滤波，所述电压输出端VOUT用于输出经过所述滤波电路30滤波后的电压。
所述开关电路20电连接于所述第一接地覆铜区112，所述开关电路20通过所述第一接地覆铜区112接地。所述滤波电路30电连接于所述第二接地覆铜区114，所述滤波电路30通过所述第二接地覆铜区114接地。所述电压输出端VOUT电连接于所述电源覆铜区110。所述第一开关SW1的第一端电连接于所述滤波电路30，所述第一开关SW1的第二端电连接于所述电压输出端VOUT，所述第一开关SW1的控制端电连接于所述控制单元40。所述第二开关SW2的第一端电连接于所述电压输出端VOUT，所述第二开关SW2的第二端电连接于所述第二接地覆铜区114，所述第二开关SW2的控制端电连接于所述控制单元40。
当所述电子设备200处于S3～S5(ACPI电源管理状态)中的任意一状态且所述电压输出端VOUT被禁用时，所述控制单元40控制所述第一开关SW1断开、所述第二开关SW2导通，以使得所述电源覆铜区110电连接至所述第二接地覆铜区114，可提高电源模块100的散热效果及其附近其他功能模块的信号品质。当所述电压输出端VOUT被使能时，所述控制单元40控制所述第一开关SW1导通、所述第二开关SW2断开，以使得所述电压输出端VOUT可输出电压。
在一实施方式中，所述控制单元40可以是所述电子设备200中具有信号处理或控制功能的芯片。比如，所述控制单元40可以为以下的任意一种：中央处理器、微控制器、可编程逻辑器件、ARM处理器。
在一实施方式中，所述功能组件102还包括第三开关SW3及第四开关SW4。所述第三开关SW3的第一端电连接于所述开关电路20，所述第三开关SW3的第二端电连接于第二电压输入端VIN2，所述第三开关SW3的控制端电连接于所述控制单元40。所述第四开关SW4的第一端电连接于所述开关电路20与所述第三开关SW3的公共端，所述第四开关SW4的第二端电连接于所述第一电压输入端VIN1，所述第四开关SW4的控制端电连接于所述控制单元40。
在一实施方式中，所述第一电压输入端VIN1的电压为19V，所述第二电压输入端VIN2的电压为12V。当所述电子设备200处于S0～S2(ACPI电源管理状态)中的任意一状态时，所述控制单元40控制所述第三开关SW3断开、所述第四开关SW4导通，所述开关电路20对第一电压输入端VIN1输入的19V电压进行电压变换。当所述电子设备200处于S3～S5中的任意一状态时，所述控制单元40控制所述第三开关SW3导通、所述第四开关SW4断开，所述开关电路20对第二电压输入端VIN2输入的12V电压进行电压变换。本发明的电源模块100可以根据电子设备200所处的不同状态，通过所述第三开关SW3及所述第四开关SW4适时进行输入电压切换，可以提高电源输出效率。
可以理解的是，当所述电子设备200处于S3～S5中的任意一状态，但所述第二电压输入端VIN2为不可以用状态(无电压输出或者未接入第二电压输入端VIN2)时，为了使得所述电压输出端VOUT有电压输出，所述控制单元40控制所述第三开关SW3断开、所述第四开关SW4导通，所述开关电路20对第一电压输入端VIN1输入的19V电压进行电压变换。
在一实施方式中，所述功能组件102还包括第五开关SW5。所述第五开关SW5的第一端电连接于所述第一接地覆铜区112，所述第五开关SW5的第二端电连接于所述第二接地覆铜区114，所述第五开关的控制端电连接于所述控制单元40。当所述电子设备200的EMI超过限值或者所述电子设备200的高速信号品质不满足预设要求时，所述控制单元40控制所述第五开关SW5导通，以降低EMI值或者提升高速信号品质。
请同时参阅图4，为本发明一实施方式的功能组件102的电路图。
所述开关切换芯片10为降压控制器U1。所述开关电路20包括第一变换开关Q1及第二变换开关Q2，所述第一变换开关Q1的第一端电连接于所述第三开关SW3的第一端及所述第四开关SW4的第一端，所述第一变换开关Q1的第二端电连接于所述第二变换开关Q2的第一端，所述第一变换开关Q1的控制端电连接于所述降压控制器U1的第一信号端UG，所述第二变换开关Q2的第二端接地(通过第一接地覆铜区112接地)，所述第二变换开关Q2的控制端电连接于所述降压控制器U1的第二信号端DG。
所述滤波电路30包括电感L及电容C，所述电感L的一端电连接于所述第一变换开关Q1的第二端、所述第二变换开关Q2的第一端及所述降压控制器U1的第三信号端LX，所述电感L的另一端电连接于所述第一开关SW1的第一端及所述电容C的第一端，所述电容C的另一端接地(通过第二接地覆铜区114接地)。所述第一开关SW1的第二端电连接于所述电压输出端VOUT及所述第二开关SW2的第一端，所述第二开关SW2的第二端电连接于所述电容C的另一端。所述第三开关SW3的第二端电连接于第二电压输入端VIN2，所述第四开关SW4的第二端电连接于第一电压输入端VIN1。所述第五开关SW5的第一端电连接于所述第二变换开关Q2的第二端，所述第五开关SW5的第二端电连接于所述电容C的另一端。所述控制单元40包括控制芯片U2，所述控制芯片U2的第一至第五信号端Ctrl1～Ctrl5一一对应电连接于所述第一至第五开关SW1～SW5的控制端。
在一实施方式中，所述第一变换开关Q1的第二端及所述第二变换开关Q2可以是场效应晶体管。所述第一至第五开关SW1～SW5可以是三极管、场效应晶体管、或电子开关组件。
上述电源模块，通过增加多个开关来来根据电子设备的当前状态改变布设的铜箔路径或者改变输入电压，可实现降低所产生噪声及电磁干扰，提高电压转换效率及及其附近的信号品质。
对本领域的技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明所公开的范围。

Claims (7)

1.一种电源模块，应用于一电子设备，所述电源模块包括电路板、设置在所述电路板上的开关切换芯片、开关电路及滤波电路，所述开关电路电连接于第一电压输入端及所述开关切换芯片，所述滤波电路电连接于电压输出端，所述电路板还设置有电源覆铜区、第一接地覆铜区及第二接地覆铜区，所述开关电路电连接于所述第一接地覆铜区，所述滤波电路电连接于所述第二接地覆铜区，所述电压输出端电连接于所述电源覆铜区，其特征在于，所述电源模块还包括：
第一开关，所述第一开关的第一端电连接于所述滤波电路，所述第一开关的第二端电连接于所述电压输出端；
第二开关，所述第二开关的第一端电连接于所述电压输出端，所述第二开关的第二端电连接于所述第二接地覆铜区；及
控制单元，电连接于所述第一开关的控制端及所述第二开关的控制端，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述电压输出端被禁用时，所述控制单元控制所述第一开关断开、所述第二开关导通，以使得所述电源覆铜区电连接至所述第二接地覆铜区，当所述电压输出端被使能时，所述控制单元控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，以使得所述电压输出端输出电压，其中电子设备状态S0～S5为ACPI电源管理状态。
2.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述滤波电路包括电感及电容，所述电感的一端电连接于所述开关电路，所述电感的另一端电连接于所述第一开关的第一端，所述电容的一端电连接于所述电感的另一端，所述电容的另一端电连接于所述第二接地覆铜区。
3.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括：
第三开关，所述第三开关的第一端电连接于所述开关电路，所述第三开关的第二端电连接于第二电压输入端，所述第三开关的控制端电连接于所述控制单元；及
第四开关，所述第四开关的第一端电连接于所述第三开关的第一端，所述第四开关的第二端电连接于所述第一电压输入端，所述第四开关的控制端电连接于所述控制单元；
当所述电子设备处于S0～S2中的任意一状态时，所述控制单元控制所述第三开关断开、所述第四开关导通，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态时，所述控制单元控制所述第三开关导通、所述第四开关断开。
4.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于，所述第一电压输入端的电压为19V，所述第二电压输入端的电压为12V。
5.如权利要求3所述的电源模块，其特征在于，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述第二电压输入端为可用状态时，所述控制单元控制所述第三开关导通、所述第四开关断开，当所述电子设备处于S3～S5中的任意一状态且所述第二电压输入端为不可以用状态时，所述控制单元控制所述第三开关断开、所述第四开关导通。
6.如权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块还包括第五开关，所述第五开关的第一端电连接于所述第一接地覆铜区，所述第五开关的第二端电连接于所述第二接地覆铜区，所述第五开关的控制端电连接于所述控制单元；当所述电子设备的EMI超过限值或者所述电子设备的高速信号品质不满足预设要求时，所述控制单元控制所述第五开关导通。
7.如权利要求6所述的电源模块，其特征在于，所述控制单元为以下的任意一种：中央处理器、微控制器、可编程逻辑器件、ARM处理器。
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