CN1270338A - 用于热插式适配卡的计算机电源系统 - Google Patents

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Abstract

在适配卡可以“热插入”I/O总线连接器的一个计算机中,一个串联连接的电阻器和“电压反馈”开关耦合在每个I/O连接器的电源插针和电源输入端口之间,以调节电源输出端口的电压。在电源输入端口和电源输出端口之间连接其电阻大于每个耦合到I/O连接器的电阻器的电阻的另一个电阻器,以便在一旦向所有的I/O连接器提供的电能都被切断时可提供调节电源输出电压的电压反馈。

Description

用于热插式适配卡的计算机电源系统
本发明涉及计算机和其它信息处理系统，具体来说，涉及和热插式适配卡一起使用的电源系统，其中的一个电路平均在有源I/O总线连接器的电源插针处的电压以调节电源输出电压，并且其中从I/O连接器的电源插针到电源输入端口的反馈电压转接成“通“、“断“状态适当次数。
图1是现有技术计算机系统的一个示意图。现在参照这个附图，电源101是一个众所周知的电源，有一个电压输出端口Vout、一个接地端GND、和两个输入端口Vsense+及Vsense-，输入端口用于接收控制输出端口Vout的电压的一个检测电压。电阻器102和具有一个控制输入端103a的串联连接的场效应晶体管(FET)开关103连接到一个公知的I/O总线连接器104的正电源插针104a，一个众所周知的适配卡可以安装到这里。在这个典型的现有技术系统内，通常包括的I/O连接器不止一个，它们和电源101的连接方式和连接器104相似。连接器104的负电源插针104b连接到地。“电流检测”电阻器102的两端连接到一个众所周知的热插式控制器105的两个Isense输入端。电阻器102两端的电压降正比于插入连接器104中的适配卡中流过的电源电流，热插式控制器105利用这个电压降检测“槽”中适配卡的存在，并且提供过电流保护。插针104a处的电源电压连接到热插式控制器105的一个Vsense输入端。热插式控制器105的控制输出端口连接到开关103的控制输入端103a，在一个适配卡插入连接器104之前或从连接器104拨出之前热插式控制器105的控制输出端口连接到开关103的控制输入端103a，并刚好使这个开关断开，而且在这个适配卡插入槽中后热插式控制器105刚好使这个开关接通。
虽然在仅有一个适配卡连到I/O总线上时现有技术的电源系统能够满意地工作，但在该系统中各种I/O连接器的电源插针处的电源电压可能会发生不可接受的变化，特别是在各个适配卡消耗的功率有明显差别的情况下更是如此。电源电压的这些不可接受的变化可能导致偏离理想的或“特定的”电源电压，从一个适配卡到下一个适配卡的电源电压的变化亦是如此。因此，下面描述的本发明用于调节电源电压，使有源I/O连接器的电源插针处的平均电压在“特定的”电压的微小容差的范围之内，并且使任何一个I/O连接器处的电源电压距特定电压的偏差最小。
简言之，本发明是包括一个总线的信息处理系统，具有用于安装一个适配卡的第一连接器，其中第一连接器包括一个电源电压插针。电源有一个输出端口和一个检测电压输入端口，其中检测电压输入端口的电压控制着电源输出端口的电压。一个第一开关耦合在电源输出端口和第一连接器的电源电压插针之间。第一开关包括一个控制端口。第一电阻器耦合在电源输出端口和检测电压输入端口之间，以使第一电阻器可以提供一个反馈到电源的检测电压输入端口的检测电压。第二电阻器，它的第一端耦合到第一连接器的电源插针。一个第二开关耦合在第二电阻器的第二端和电源的检测电压输入端口之间。第二开关也包括一个控制端口。当第二开关接通时，第二电阻器提供反馈到电源的检测电压输入端口的检测电压。控制电路包括耦合到第一开关的控制输入端的第一输出端和耦合到第二开关的控制输入端的第二输出端。控制电路激励第一开关，以便向第一连接器供电，随之将一个适配卡安装到第一连接器上，并且控制电路使第一开关去激，以便在从第一连接器拨出适配卡之前去除来自于第一连接器的电能。控制电路延迟第二开关的激励，一直到第一开关已经激励之后，并且控制电路延迟第一开关的去激，一直到第二开关已经去激之后。
在另一个实施例中，本发明进一步包括一个第二连接器，用于安装另一个适配卡。第二连接器也包括一个电源电压插针。一个第三电阻器具有耦合到第二连接器的电源插针的一个第一端。一个第三开关耦合在第三电阻器的第二端和电源的检测电压输入端口之间。第三开关还包括一个控制端口。当第三开关接通时，第三电阻器提供反馈到电源的检测电压输入端口的检测电压。当第二和第三开关接通时，在电源的检测电压输入端口的检测电压是在第一和第二连接器的电源插针上的电压的平均值的函数。
图1是一个现有技术的计算机系统的示意图，该系统包括一个电源、一个热插式I/O总线、和控制电路，控制电路用于禁止电源加到I/O总线上的一个选定的槽上。
图2是本发明的一个计算机系统的示意图，它包括在I/O连接器处的电源电压检测，其中通过一个控制器使从I/O连接器的电源插针到电源输入端口的反馈电压接通或断开适当的次数。
图3是类似于图1的一个计算机系统的示意图，但对其中来自于两个I/O连接器的电源插针的电压进行平均，然后反馈到电源输入端口。
图2是一个本发明的计算机或其它信息处理系统的示意图，现在参照这个附图，电源101的输出端Vout通过串联连接的电阻器201和FET开关202耦合到一个众所周知的I/O总线连接器203的电源插针203a上。电阻器204和一个串联连接的双向FET开关206把电源插针203a处的电压反馈到电源101的Vsense+输入端。在负电源插针203b，一个类似的串联连接的电阻器205和一个双向开关207把电源插针203b处的电压反馈到电源101的Vsense-输入端。电阻器209耦合电源101的电压输出端Vout返回到Vsense+输入端。类似地，电阻器210耦合电源101的接地端GND返回到Vsense-输入端。优选地，电阻器209和210在100到1000欧姆范围内，而电阻器204和205在1到10欧姆的范围内。不管对于电阻器204、205、209、210选择多大电阻，电阻器209和210的电阻都应该比电阻器204和205的电阻大得多，并且电阻值最好大于100倍左右以上。
在一个适配卡插入I/O连接器之前，或者从I/O连接器拨出适配卡之前，一个众所周知的热插式控制器208使加到I/O连接器的电源断开。通常是通过使用一个手动开关按照众所周知的方式启动这种转接，所说的这个手动开关当处于一个位置时堵住了“I/O“槽；并且当开关处在另一个位置时，允许适配卡插入槽中或从槽中拨出。因此，用户在把一个适配卡插入I/O连接器之前必须“翻转”这个开关，并且在适配卡已经插入槽中后要使开关再次翻转回来。
定时电路208a连接到双向“检测电压“开关206和207的控制输入端206a和207a，这个定时电路208a先使这些开关断开，而后热插式控制器208立即使开关202断开。如果开关206和207不在系统内，即如果直接连接电阻器204和205回到电源101的Vsense输入端，电源插针(例如插针203a)上的电压由于适配卡的电容的存在而逐渐从V+衰减到零。因此，在开关202去激之前检测电压开关206和207的去激的作用是为了防止错误的检测电压在开关202断开后反馈到电源的Vsense输入端。
类似地，在热插式控制器208使开关202接通后，定时电路208a立即使检测电压开关206和207接通。在开关202激励和检测电压开关206、207激励之间的这个延迟只需足够长，就可以使电源插针203a和203b上的电压稳定下来，而后耦合这个检测电压返回到电源101的Vsense输入端。如果在开关202激励和检测电压开关206、207激励之间的这个延迟不存在，一个不稳定的检测电压就可能瞬时反馈到电源的Vsense输入端，在Vout对输出电压产生出乎预料的影响。使用一个众所周知的可编程控制器，就可以用数字方式实施这个定时电路208a，或者可以使用电阻器、电容器、二极管组成的模拟电路来实施这个定时电路。
如以上所述，当开关202断开时，通过开关206和207也使反馈到电源的Vsense输入端的检测电压断开。因此，如果从电路上去掉电阻器209和210，则一旦开关202断开，电源101的Vsense输入端就要一直浮动，同时使电源的输出电压产生不可预料的结果。因此，电阻器209和210在开关202一旦断开时给Vsense输入端提供反馈的“闭合回路”。因为电阻器209和210的电阻值可以选择得比电阻器204和205的电阻值大得多(最好100倍)，所以开关206和207一旦接通，可以忽略电阻器209和210对Vsense电压的影响。
图3是一个I/O连接器的数目大于1的计算机系统的示意图。现在参照附图3，开关301和309类似于图2的开关202，双向检测电压开关304、306、311、和313类似于图2的开关206和207。反馈电阻器303、305、310、312类似于图2的电阻器204和205。热插式控制器307和314类似于图2的控制器208，但还包括定时功能部件208a。和图2不同的是，图3的系统包括的I/O连接器302和308的数目不止一个，因此具有从每个连接器302和308的电源插针(302a、302b、308a、308b)到电源101的Vsense输入端的一个检测电压反馈通路。因此，当两个I/O连接器302和308都有效时(即开关301、309两者都接通时)，电阻器303和310以及电阻器305和312就形成一个电压平均电路，从而使在I/O连接器电源插针处的平均检测电压可以反馈到Vsense输入端，调节电源的输出电压。因此，可以使在电源插针处(例如在302a和308a)的平均电压非常接近“特定电压“，连接器电源插针上的各个单个电压距这个平均电压的变化只是某个很小的正或负的容差。还应该注意的是，图3的系统很容易地扩展成包括大于2个I/O连接器的系统，并且这样的系统也能够平均所有的有效I/O连接器的检测电压，即使在任何时间有效的I/O连接器的数目大于2亦是如此。
还应该注意的是，虽然图2和3的系统表示的是正和负两个检测电压的转接过程，但也可以设计出一个系统，其中切换的只有一个检测电压。例如在图2中，可以省去电阻器205以及开关207，并且将Vsense-线接地。此外，在整个说明书和权利要求书中都使用了术语“适配卡“，这个术语表示：可以安装到一个计算机或其它信息处理系统的一个总线或其它连接器上并且可从中拆下的任何一个子系统。

Claims (3)

1、一种信息处理系统，包括：
一个总线，具有用于安装一个适配卡的第一连接器，第一连接器包括一个电源电压插针；
一个电源，有一个输出端口和一个检测电压输入端口，检测电压输入端口的电压控制着所说电源的输出端口的电压；
一个第一开关，耦合在所说电源的输出端口和第一连接器的电源电压插针之间，所说的第一开关包括一个控制端口；
第一电阻器，耦合在所说电源的输出端口和所说电源的检测电压输入端口之间，以使所说第一电阻器可以提供一个反馈到所说电源的检测电压输入端口的检测电压；
第二电阻器，它的第一端耦合到所说第一连接器的电源插针；
第二开关，耦合在所说第二电阻器的第二端和所说电源的检测电压输入端口之间，所说第二开关也包括一个控制端口，当所说第二开关接通时，第二电阻器提供反馈到所说电源的检测电压输入端口的检测电压；和
控制电路，具有耦合到所说第一开关的控制输入端的第一输出端和耦合到所说第二开关的控制输入端的第二输出端，所说控制电路激励所说第一开关，以便向所说第一连接器供电，随之将一个适配卡安装到所说第一连接器上，并且控制电路使所说第一开关去激，以便在从所说第一连接器拨出适配卡之前去除来自于第一连接器的电能，所说控制电路延迟所说第二开关的激励，一直到所说第一开关已经激励之后，并且所说控制电路延迟所说第一开关的去激，一直到所说第二开关已经去激之后。
2、权利要求1的信息处理系统，其特征在于：进一步包括：
一个第二连接器，用于安装一个适配卡，所说第二连接器包括一个电源电压插针；
一个第三电阻器，具有耦合到所说第二连接器的电源插针的一个第一端；
一个第三开关，耦合在所说第三电阻器的第二端和所说电源的检测电压输入端口之间，所说第三开关包括一个控制端口，当所说第三开关接通时，所说第三电阻器提供反馈到所说电源的检测电压输入端口的检测电压；
从而，当所说第二和第三开关接通时，在所说电源的检测电压输入端口的检测电压是在所说第一和第二连接器的电源插针上的电压的平均值的函数。
3、权利要求1的信息处理系统，其特征在于：
所说第二电阻器的电阻小于所说第一电阻器的电阻；
从而，当所说第二开关接通时，所说电源的检测电压输入端口的检测电压是在所说电源的输出端口的电压乘以一个第一因子再加上电源插针处的电压乘以一个第二因子之和，其中第二因子大于第一因子。
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