CN113692120B - 一种电源模块和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电源模块和电子设备，该电源模块包括电源模块主体和固定于电源模块主体的金手指，该金手指与电源模块主体电连接，电源模块通过该金手指与电子设备的母端连接器电连接。上述金手指包括位于同一平面的通流引脚和信号引脚，上述通流引脚用于导通电流，信号引脚用于传导信号。上述信号引脚至少排布成两行，上述至少两行信号引脚沿第一方向排布，每行信号引脚沿第二方向延伸。上述第一方向指的是金手指在使用时的插入方向，第二方向指的是垂直于上述第一方向，且上述第二方向大致为电源模块的宽度方向。本申请的电源模块可以在保证散热效果和信号引脚的数量的情况下，增加通流引脚的通流功率，增加电子设备的功率密度。

Description

一种电源模块和电子设备

本申请要求在2020年5月19日提交中华人民共和国知识产权局、申请号为202010426668.8、发明名称为“一种金手指排布结构和电源模块”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及到一种电源模块和电子设备。

背景技术

随着技术水平的不断提高，计算机系统的处理器、内存和硬盘的功率都逐步提升，则系统功率密度也就越来越高。而计算机系统的电源模块则用于为计算机系统提供电力，随着系统功率密度的提高，对于电源模块的通流功率也就提出了较高的要求。

电源模块通过金手指与接入系统中，而电源模块的金手指包括信号引脚和通流引脚，其中，信号引脚用于传输信号，通流引脚用于传输电流。信号引脚与通流引脚沿电源模块的宽度方向并排设置，在电源模块具有一定的宽度下，通流引脚的宽度难以增加。而通流引脚的宽度直接影响了通流引脚通流功率的大小。

发明内容

本申请提供了一种电源模块和电子设备，以增加通流引脚的通流能力，提高电源模块的功率密度。

第一方面，本申请提供了一种电源模块，该电源模块包括电源模块主体和固定于电源模块主体的金手指，该金手指与电源模块主体电连接，电源模块通过该金手指与电子设备的母端连接器电连接，以将电源模块接入电子设备，用于为电子设备供电。上述金手指包括位于同一平面的通流引脚和信号引脚，上述通流引脚用于导通电流，信号引脚用于传导信号。上述信号引脚至少排布成两行，上述至少两行信号引脚沿第一方向排布，每行信号引脚沿第二方向延伸。上述第一方向指的是金手指在使用时的插入方向，第二方向指的是垂直于上述第一方向且与第一方向位于同一平面的方向，上述第二方向大致为电源模块的宽度方向。本申请信号引脚的数量可以设计的较多，以满足电源模块的控制功能，但是占用的电源模块的金手指的宽度较少，可以提高通流引脚的宽度。此外，由于通流引脚与信号引脚位于同一平面，因此对于散热风的阻挡较少，有利于提高电源模块的散热效果。因此，本方案的电源模块可以在保证散热效果和信号引脚的数量的情况下，增加通流引脚的通流功率，增加电源模块的功率密度。

为了提高电源模块的工作可靠性，上述电源模块主体还包括监测模块，用于监测电源模块完全插入电子设备的母端连接器。信号引脚包括第一引脚和多个第二引脚，其中，第一引脚沿第一方向的长度小于第二引脚沿第一方向的长度。上述第一引脚用于与监测模块的插拔信号线电连接，当上述第一引脚与监测模块的插拔信号线电连接时，认为电源模块完全插入母端连接器，可以开始工作，此时才会启动电源模块。防止电源模块未完全插入时就启动作业，导致电源模块损坏或者损坏设备。由于上述第一引脚沿第一方向的长度小于第二引脚沿第一方向的长度，所以，当第一引脚与监测模块电连接时，基本可以保证电源模块的金手指的所有引脚均与母端连接器连接。

具体设置上述第一引脚时，可以使上述第一引脚位于与电源模块主体相邻的第一行信号引脚中，则将电源模块的金手指插入母端连接器时，第一行信号引脚是最后插入母端连接器的一行信号引脚，则当位于该行的第一引脚插入并与监测模块电连接时，所有的引脚都可以与母端连接器连接，以提高第一引脚工作的可靠性。

一种可能的实现方式中，上述第一引脚与位于同一行的第二引脚，朝向电源主体方向的边缘平齐。该方案中，一方面可以提高第一引脚的可靠性，另一方面还可以简化制备金手指的工艺。

电源模块主体还包括印刷电路板，金手指与印刷电路板电连接，其中，信号引脚与印刷电路板电连接。其中印刷电路板包括至少四层走线，该至少四层走线包括位于印刷电路板表面的表层走线，以及位于印刷电路板内部的内层走线。沿远离电源模块主体的方向，信号引脚分别为第一行信号引脚……第N行信号引脚，N≥2。其中第N行信号引脚与印刷电路板的内层走线电连接。从而防止与第N行信号引脚电连接的走线与第N-1行的信号引脚电连接，还可以防止由于与各个信号引脚电连接的走线位于同一层，导致出现短路的问题，以提高电源模块的可靠性。

为了实现上述内层走线与第N行信号引脚的电连接，可以使印刷电路板具有导电孔，内层走线与第N行信号引脚通过上述导电孔连接。

具体的技术方案中，可以使金手指包括沿远离电源模块主体方向排布的两行信号引脚。既可以减少信号引脚占用的宽度，又可以使信号引脚具有一定的长度，有利于提高信号引脚与母端连接器连接的可靠性。

上述电源模块主体中包括与通流引脚电连接的供电部分，具体包括依次电连接的交流电接口、电磁干扰单元、缓启单元、功率因数校正单元、变压单元和失效隔离单元，通流引脚与失效隔离单元电连接。上述供电部分将从交流电接口提供的交流高压电转换成电子设备需要的直流低压电，再利用通流引脚将直流低压电提供至电子设备，以为电子设备内的器件供电。

上述电源模块主体中还可以包括与信号引脚电连接的控制部分，具体包括依次电连接的辅助电源单元、原边控制单元和副边控制单元，信号引脚与副边控制单元电连接。上述信号引脚用于在电源模块主体与电子设备之间传输控制信号，以实现电源模块的控制功能。

第二方面，本申请还提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一技术方案中的电源模块，以及与上述电源模块的金手指插接的母端连接器，该母端连接器包括沿第一方向排布的至少两行信号触点，信号触点与信号引脚电连接。该方案中，电子设备的电源模块可以在尺寸较小的情况，提供较高的功率，有利于提高电子设备的小型化程度，提高电子设备的集成度。

附图说明

图1为本申请实施例中电子设备的一种结构示意图；

图2为本申请实施例中电源模块的一种结构示意图；

图3为本申请实施例中电源模块的一种局部结构示意图；

图4为本申请实施例中母端连接器与金手指的连接示意图；

图5为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图；

图6为现有技术中电源模块的一种局部结构示意图；

图7为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图；

图8为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图。

附图标记：

1-柜体； 2-电源模块；

21-电源模块主体； 211-交流电接口；

212-电磁干扰单元； 213-缓启单元；

214-功率因数校正单元； 215-变压单元；

216-失效隔离单元； 217-辅助电源单元；

218-原边控制单元； 219-副边控制单元；

22-金手指； 221-信号引脚；

222-通流引脚； 223-预留信号引脚；

224-第一行信号引脚； 225-第N行信号引脚；

226-第一引脚； 227-第二引脚；

3-单板； 31-母端连接器；

311-信号触点； 4-电子部件；

41-监测模块。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

为了方便理解本申请实施例提供的电源模块和电子设备，下面首先介绍一下其应用场景。

本申请实施例提供的电源模块可以应用于任何需要电源模块的电子设备中，电子设备具体可以为计算机设备或者存储设备、无线设备、网络设备等。上述电子设备可以包括柜体、多个设置于柜体内的单板和多个电子部件等，上述电源模块设置于柜体内，用于为柜体内的单板和电子部件等提供电源。上述电源模块具体可以通过金手指与单板的母端连接器连接，以实现电连接。而电源模块除了提供电源以外，还进行一定的信号传递，因此，电源模块的金手指包括信号引脚和通流引脚。上述信号引脚与通流引脚沿电源模块的宽度方向并排设置，在金手指总宽度不变的情况下，电源模块的宽度难以增加，则电源模块的通流功率难以提升，难以满足目前电子设备的功率密度越来越高的需求。

为了解决上述问题，现有技术中采用板对板连接器实现电源模块与单板之间的电连接，但是板对板连接器的成本较高，且体积较大，容易阻挡冷却风口的风量，导致散热效果较差。或者减少信号引脚的数量，导致电源模块控制功能较弱，降低电子设备的整体功能。为此本申请提供了一种电源模块和电子设备，在保证散热效果和信号引脚的数量的情况下，增加通流引脚的通流功率，增加电子设备的功率密度。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

图1为本申请实施例中电子设备的一种结构示意图，请参考图1，该电子设备包括柜体1、电源模块2、多个设置于柜体1内的单板3和多个电子部件4等，上述电源模块2用于为柜体1内的单板3和电子部件4等提供电源。上述单板3具体可以通过母端连接器31与电源模块2的金手指22连接，从而使电源模块2为电子设备内的单板3和电子部件4等提供电源。

图2为本申请实施例中电源模块2的一种结构示意图，请参考图2，电源模块2包括电源模块主体21和与该电源模块主体21固定且电连接的金手指22。其中，金手指22包括通流引脚222和信号引脚221，上述通流引脚222用于将电源传导至电子设备，信号引脚221用于在电源模块主体21与电子设备之间传输控制信号。上述电源模块主体21包括供电部分和控制部分，上述供电部分包括依次连接的交流电接口211、电磁干扰单元212、缓启单元213、功率因数校正单元214、变压单元215和失效隔离单元216。上述交流电接口211与市电连接，上述各个单元将从交流电接口211输入的交流电转换成低压直流电，以供电子设备的单板使用。通流引脚222与电源模块主体21的失效隔离单元216电连接，则可以利用通流引脚222将上述经电源模块主体21转换的电流传导至电子设备，实现电子设备的供电。上述电源模块主体21的控制部分包括依次电连接的辅助电源单元217、原边控制单元218和副边控制单元219，上述辅助电源单元217用于向控制部分提供需要的电流。信号引脚221与副边控制单元219连接，在电源模块主体21与电子设备之间传输控制信号。

上述电源模块主体21的一端与市电连接，另一端与金手指22连接。在电源模块主体21中，交流电经交流电接口输入，经过电源模块主体21的供电部分整流后，可以经金手指22的通流引脚222输出直流电压，例如12V的直流电压或者48V的直流电压等，从而向电子设备提供需要的功率。此外，可以通过金手指22的信号引脚221在电源模块2与电子设备之间传输一定的信号，例如远程控制主路开关信号、告警信号和均流信号等等。

在实际应用中，如图2所示，信号引脚221还可以包括预留信号引脚223，该预留信号引脚223未连接走线，不用于传输信号。有利于实现金手指22制备的归一化，制备统一规格的金手指22。此外，在需要时，还可以根据实际工作需求，对金手指22的信号引脚221进行电连接。

请参考图2结合图3，图3为本申请实施例中电源模块的一种局部结构示意图，金手指22的信号引脚221与通流引脚222位于同一平面，则金手指22不易遮挡电源模块2的散热风口，对于电源模块2的散热效果影响较小。金手指22的信号引脚221沿第一方向X排列成至少两行，上述第一方向X为金手指22在使用时的插入方向，对于常规的电源模块2，也可以理解为金手指22远离电源模块主体21的方向；每行信号引脚221的延伸方向为第二方向Y，对于常规的电源模块2，也可以理解为电源模块2的宽度方向；上述第一方向X与第二方向Y垂直或者大致垂直，且第一方向X与第二方向Y位于同一平面。具体的，沿远离电源模块2本体方向，上述至少两行的信号引脚221依次为第一行信号引脚224……第N行信号引脚225，N≥2。该方案中，通过将信号引脚221设置成至少两行，则相同数量下的信号引脚221，本申请实施例中的信号引脚221沿电源模块2宽度方向的尺寸较小，电源模块2的宽度保持在一定水平时，通流引脚222的宽度可以设计的较大。而本申请信号引脚221的数量可以设计的较多，以满足电源模块2的控制功能，因此可以在保证散热效果和信号引脚221的数量的情况下，增加通流引脚222的通流功率，增加电源模块的功率密度。该方案中，电子设备的电源模块可以在尺寸较小的情况，提供较高的功率，有利于提高电子设备的小型化程度，提高电子设备的集成度。

值得说明的是，本申请技术方案中，电源模块包括的通流引脚的数量不做限制，虽然本申请实施例附图中以电源模块包括两个通流引脚为例。但是本申请电源模块也可以包括三个、四个或者更多的通流引脚。当然，本申请对于信号引脚的数量也不做限制。

采用本申请提供的电源模块的宽度可以为50mm，而功率达到3000W，该方案可以实现电源模块小型化的同时，提高电源模块的功率。

请参考图4，图4为本申请实施例中母端连接器与金手指的连接示意图，与电源模块2的信号引脚221对应，上述母端连接器31包括沿第一方向X排布的至少两行信号触点311，上述信号触点311与信号引脚221电连接。

请参考图5，图5为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图，具体的实施例中，上述电源模块2可以包括两行信号引脚221，当电源模块2包括两行信号引脚221时，可以在较大幅度下减小信号引脚221在第二方向Y占用的宽度，增加通流引脚222的宽度，增加通流引脚222的通流功率。此外，还可以使信号引脚221在第一方向X保持一定的长度，使信号引脚221具有较高的可靠性。

请结合图6，图6为现有技术中电源模块的一种局部结构示意图，电源模块2包括六根信号引脚221的情况下，现有技术按照图6中信号引脚221的排列方式，通流引脚222沿第二方向Y需要占用六个信号引脚221的宽度，尺寸较大，则通流引脚222的宽度难以增强。请参考图5，采用本申请的技术方案，同样包括六根信号引脚221的情况下，信号引脚221沿第一方向X排列为两行，每行沿第二方向Y排布三个信号引脚221，则相当于本申请技术方案中，信号引脚221沿第二方向Y只需占用三个信号引脚221的宽度，则通流引脚222的宽度可以设计的较大。

图7为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图，请参考图7，电源模块主体21包括监测模块41，上述信号引脚221包括第一引脚226和多个第二引脚227，上述第一引脚226用于与监测模块41电连接，监测模块41监测第一引脚226电连接后，认为电源模块2的金手指22完成插接，电源模块2启动，可以与母端连接器31导通。上述第一引脚226沿第一方向X的长度小于第二引脚227沿第一方向X的长度，且第一引脚226位于所在行朝向电源模块主体21方向的一端。则金手指22插入时，位于同一行的第二引脚227已经插入母端连接器31一部分，第一引脚226才进入到母端连接器31，因此，当第一引脚226与母端连接器31连接时，可以保证全部的信号引脚221实现电连接。该方案可以提高电源模块2的可靠性。

请继续参考图7，具体的实施例中，上述第一引脚226位于与电源模块主体21相邻的第一行信号引脚224，上述与电源模块主体21相邻的第一行信号引脚224在插入母端连接器31时，最后进入到母端连接器31。该方案中，当位于第一行的信号引脚224与监测模块电连接时，所有的引脚都插入到了母端连接器，可以提高第一引脚226的可靠性。

图8为本申请实施例中电源模块的另一种局部结构示意图，请参考图8，具体实施例中，上述第一引脚226与位于同一行的第二引脚227，在朝向电源模块主体21方向的边缘平齐。该方案可以使第一引脚226尽量位于靠近电源模块主体21的方向，则当第一引脚226与母端连接器31连接时，可以更加可靠的保证所有的信号引脚221都可以与母端连接器31连接。此外，该方案也有利于简化制备第一引脚226的工艺，包括第一引脚的226的一行所有的信号引脚221朝向电源模块主体21的一侧平齐，该侧对第一引脚226无需做特殊的处理，只需使第一引脚226的另一侧较短即可。

电源模块主体还包括印刷电路板，信号引脚与印刷电路板电连接。具体的，信号引脚与印刷电路板的走线电连接，本申请技术方案中，由于信号引脚在金手指的第二方向占用的宽度较小，则印刷电路板中与信号引脚电连接的走线能够占用的宽度也较小，走线之间容易出现短路问题。此外，第一行信号引脚与印刷电路板相邻，则印刷电路板的走线与第N行信号引脚电连接时，印刷电路板的走线必须要穿过第一行信号引脚所在的区域，由于金手指的尺寸较小，则很容易使与第N行信号引脚电连接的走线与第一行信号引脚电连接，导致信号出现紊乱的问题。本申请实施例中，印刷电路板包括至少四层走线，上述至少四层走线包括表层走线和内层走线，上述表层走线指的是位于印刷电路板的表面的走线，内层走线指的是位于印刷电路板内部的走线。上述第N行信号引脚与印刷电路板的内层走线电连接，内层走线在经过第一行信号引脚所在的区域时，可以与第一行信号引脚以及与第一行信号引脚电连接的走线绝缘，则可以降低印刷电路板的走线难度，电源模块不易出现短路情况，可以提高电源模块的可靠性。

具体的实施例中，为了实现印刷电路板的内层走线与第N行信号引脚的电连接，可以在印刷电路板制备导电孔，该导电孔的两端分别连接上述内层走线和第N行信号引脚，以实现内层走线与第N行信号引脚的电连接。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电源模块，其特征在于，包括电源模块主体和与所述电源模块主体固定且电连接的金手指，其中：

所述金手指包括通流引脚和沿第一方向排布的至少两行信号引脚，所述信号引脚与所述通流引脚位于同一平面，所述第一方向为所述金手指在使用时的插入方向；

所述通流引脚和所述信号引脚沿第二方向排布，且所述通流引脚沿所述第一方向排布成一行；所述第二方向和所述第一方向垂直；

所述电源模块主体包括印刷电路板，所述信号引脚与所述印刷电路板电连接；所述印刷电路板包括至少四层走线，所述至少四层走线包括表层走线和内层走线，沿远离电源模块主体方向所述信号引脚依次为第一行信号引脚……第N行信号引脚，N≥2，所述第N行信号引脚与所述印刷电路板的所述内层走线电连接。

2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块主体包括监测模块，所述信号引脚包括第一引脚和多个第二引脚，所述第一引脚用于与所述监测模块的插拔信号线电连接；所述第一引脚沿第一方向的长度小于所述第二引脚沿所述第一方向的长度，所述第一引脚位于所在行朝向电源模块主体方向的一端。

3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述第一引脚位于与所述电源模块主体相邻的第一行信号引脚。

4.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，所述第一引脚与位于同一行的第二引脚，朝向所述电源模块主体方向的边缘平齐。

5.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，所述印刷电路板具有导电孔，所述内层走线与所述第N行信号引脚通过所述导电孔电连接。

6.根据权利要求1～5任一项所述的电源模块，其特征在于，所述金手指包括沿远离电源模块主体方向排布的两行信号引脚。

7.根据权利要求1～5任一项所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块主体包括依次电连接的交流电接口、电磁干扰单元、缓启单元、功率因数校正单元、变压单元和失效隔离单元，所述通流引脚与所述失效隔离单元电连接。

8.根据权利要求1～5任一项所述的电源模块，其特征在于，所述电源模块主体还包括依次电连接的辅助电源单元、原边控制单元和副边控制单元，所述信号引脚与所述副边控制单元电连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的电源模块和与所述电源模块的金手指插接的母端连接器，所述母端连接器包括沿第一方向排布的至少两行信号触点，所述信号触点与所述信号引脚电连接。