CN1909299A - 具有集成去耦元件的电源连接器 - Google Patents

Abstract

电源连接器(100)由外壳(102)和安装在该外壳中的电薄片(104)组成。薄片包括在第一侧(162)和第二侧(164)之间具有厚度(T)的介电材料(160)。第二侧与第一侧相对并基本上与第一侧平行。电源迹线(170，172，174)位于薄片的第一侧上，接地迹线(200)位于薄片的第二侧上。电源迹线至少部分与接地迹线重叠，且介电材料的厚度使得电源迹线和接地迹线形成去耦电容器从而减小通过连接器发射的功率波动。

Description

具有集成去耦元件的电源连接器

技术领域

本发明通常涉及电连接器，尤其是涉及减小发射功率中的波动的电源连接器。

背景技术

在一些配电系统中，从集中电源或连接到底板的电源配送电，然后通过电源连接器从电源面发送到子插件板。在一些应用中，电源连接器包括多个典型的厚度是大约两毫米的薄片。能量通过薄片上的迹线(trace)传输。

子插件板包括利用该电源的有源元件。理想的是，电源可以一直输送额定功率。然而，当耗电装置包括开关装置时，变化的负载总是使电源的功率输出发生波动。另外，系统元件例如电线、迹线以及连接器等的电感使得更难避免局部电源面发生电压波动。尤其是，减小电源连接器中的电感本身还在探寻。

当子插件板上的芯片或元件迅速切换时，需要一个能将电源电压保持到子插件板的机械装置。传统的是，与电源波动有关的问题通过使用去耦电容器得到处理以努力防止与元件切换有关的大电压下降。如果电压下降到所需范围以下，元件的切换会受到影响，使得元件不能准确运行。电容器设置在靠近电源连接器的底板上，使得在发生快速切换时，电容器存储一些能量，以后可以从电容器中获得存储的能量使得系统能够努力地保持系统电压。在子插件上也使用电容器来消除电源波动。

通常，在去耦电容器紧紧靠近电源连接器时更有效。去耦电容器可以设置在电源连接器内；然而，这增大了连接器的尺寸和复杂性。希望的是，不使用增大电源连接器的尺寸和复杂性的附加元件可以将去耦效应转移到电源连接器。

根据本发明的电源连接器解决了这个问题。

发明内容

本发明是包括外壳和安装在外壳中的电薄片的电源连接器。该薄片包括在第一侧和第二侧之间具有厚度的介电材料。该第二侧与第一侧相对，并基本上与第一侧平行。电源迹线位于薄片的第一侧上，接地迹线位于薄片的第二侧上。电源迹线至少部分与接地迹线重叠，介电材料的厚度使得电源迹线和接地迹线形成去耦电容，其减小通过连接器传输的功率中的波动。

附图说明

图1是根据本发明的典型实施例形成的电源连接器的透视图。

图2是图1的连接器的分解图。

图3是根据本发明的典型实施例形成的典型薄片的第一侧的侧面视图。

图4是图3中所示的薄片的第二侧的侧面视图。

图5是在图3中沿线5-5截取的薄片的剖视图。

具体实施方式

图1说明根据本发明的典型实施例形成的电源连接器100。电源连接器100设置成减小通过连接器100传输的功率的波动。当仅使用通过连接器100来发射功率所需的材料和元件时，连接器100显示了一些电容器的特征。连接器100将用直角连接器的形式来描述，然而，可以理解，这只是为了说明而不是用来限制。在可替代实施例中，可以使用其它的结构。

连接器100包括外壳102和多个电薄片104。外壳102包括盖部分110和基部部分112。基部112包括多个形成子插件或子插件板界面120的触头114。触头114具有容纳薄片104边缘的弹性上端122(图2)。盖110包括部分覆盖连接器100的匹配末端的上罩130和下罩132。每个薄片104包括底板边缘134，这些边缘结合形成底板连接器界面140。

图2示出的是连接器100的分解图。外壳基部112包括多个槽144。薄片104利用插件边缘连接容纳在槽144中。校准槽146形成在每个槽144的外壳基部112的后壁148。每个薄片104包括容纳在触头114的上端122中的子插件或子插件板边缘150。触头114通过外壳基部112延伸形成子插件板界面120的一部分。薄片104由箭头A所示向下插到槽144中。外壳盖110包括多个接收薄片104的底板边缘134的校准缝154。缝154保持和稳定外壳基部112的槽144中的薄片104。在薄片104安装到外壳基部112后，外壳盖110通过沿箭头B方向将盖110滑动到基部112上而被连接，使得薄片104的底板边缘134通过缝154延伸。

每个薄片104包括平片状的介电材料160，该介电材料具有第一侧162和与第一侧162相对并基本与第一侧162平行的第二侧164。在一个实施例中，薄片104是印刷电路板，介电材料160是如FR4的材料。介电材料160具有厚度T，其厚度分别在第一侧162和第二侧164之间基本一致。在一个典型实施例中，介电材料是印刷电路板。在另外的实施例中，可以采用任何具有足够高的介电常数的绝缘材料。在一个实施例中，底板边缘134和子插件板边缘150基本上相互垂直。然而，在可替代实施例中，希望的是，除成直角以外，边缘134和150可以彼此相互交叉，或者边缘134和150可以是平行的。

图3示出的是薄片104的第一侧162的侧面视图。图4示出的是薄片104的第二侧164的侧面视图。第一侧162包括多个电源迹线170、172、174和接地迹线176。迹线170、172、174和176在沿底板边缘134设置的电源接触器衬垫180、182、184和接地接触器衬垫186与沿子插件板边缘150设置的电源接触器衬垫190、192、194和接地接触器衬垫196之间延伸。触头114(图2)的端部122和沿子插件板边缘150的接触器衬垫190、192、194和196啮合以将每个薄片连接到子插件板界面120。在图3所示的实施例中，显示了三个电源迹线。然而，应该理解，在其它实施例中，可以显示更少或更多的电源迹线。

第二侧164包括单个接地迹线或接地板200。电源迹线170、172、174和第一侧162上的接地迹线176用虚线轮廓示出。通路202通过介电材料160延伸以将接地板200连接到薄片104的第一侧162上的接地迹线176。接地迹线200基本上与薄片104的第一侧162上的电源迹线170、172和174平行。第二侧164在底板边缘134没有接触器衬垫。图3和4中示出的薄片104示例一个实施例，其中设置触头使得只和薄片104的第一侧162连接。在这些应用中，在第一侧162上设置接地迹线176以使底板和子插件板能利用接地参考值。

电源迹线170、172、174至少部分地与接地迹线200重叠。即，在薄片104的第一侧162上的每个电源迹线170、172和174的至少一部分表面在基本上分别垂直于第一侧162和第二侧164的表面的方向与第二侧164上的接地迹线200的部分表面重合。

连接器100通过连接器内低电感的电源-接地耦合装置提供了去耦合的装置，只使用用于通过连接器100传输电力的材料。在耗电元件发生切换时，连接器100用作存储和释放能量的电容器以降低通过连接器100传输的电源中的电压波动。通过在薄片104的一侧162上设置电源迹线170、172和174以及在薄片104的相对侧164上设置接地迹线200并且用介电材料160将电源迹线和接地迹线隔开来获得电容器的性能。实际上，每个薄片104提供了与其整体形成的能量存储装置。选择介电材料160和厚度T来在连接器100中提供可用的电荷存储能力。选择介电材料160和厚度T使得介电材料160的介电常数与厚度T的比例为大约四百或更大。在典型实施例中，介电材料160由具有介电常数大约为4的PCB材料组成，并且形成大约.010英寸或.254mm的厚度T。

每个电源迹线170、172和174在连接器100中形成去耦电容器。连接器100的整个电容为各个电源迹线170、172和174的电容之和。每个电源迹线170、172、174的电容由等式确定：

C＝(A/D)*ε

其中：C是电容，A是电源迹线的表面积，D是介电材料的厚度，以及ε是介电材料的介电常数。

图5示出的是图3中沿线5-5截取的薄片104的横截面。介电材料160具有厚度T，并将电源迹线170、172、174和接地迹线200隔开。介电材料的第一侧162上的接地迹线176通过通路202(图3和4)连接到接地迹线200，所以接地迹线176与接地迹线200具有相同的电势。电源迹线170、172、174具有不同于接地迹线200和176的电势。上述等式中的表面积A表示与接地迹线200平行并重叠接地迹线200的电源迹线170、172、174的表面积。随着电容增加，连接器100的性能得到提高。即，电容增加时，连接器100的能量存储容量也增加。

从上面的等式中可以看出，具有更高的介电常数的更薄的介电层和/或介电材料增加了电容。选择介电材料及其厚度以提供相对高的电容。例如，下述表示出了各种介电厚度(用英寸测量)和介电常数的组合，该组合产生介电常数与厚度的比为400到1。

             厚度              介电常数

             .01               4

             .02               8

             .04               16

             .005              2

在操作中，相应于通过连接器100传输的能量的波动，连接器100中自动产生能量的存储和释放。

上述的实施例提供了电源连接器100，减小了通过连接器100传输的功率的波动。连接器100显示了电容器的一些性能，但只是使用了通过连接器100传输能量所需的材料和元件。连接器100避免了使用连接器100外部的去耦电容器，这样节省了底板和子插件板上的空间。连接器100可以是直角连接器的形式。

Claims (5)

1、电源连接器(100)包括外壳(102)和安装在所述外壳中的电薄片(104)，所述薄片包括在第一侧(162)和第二侧(164)之间具有厚度(T)的介电材料(160)，所述第二侧与所述第一侧相对并基本上与所述第一侧平行，位于所述薄片的所述第一侧上的电源迹线(170，172，174)，以及位于所述薄片的所述第二侧上的接地迹线(200)，所述电源迹线至少部分与所述接地迹线重叠，其中厚度使得所述电源迹线和所述接地迹线形成去耦电容器从而减小通过连接器发射的功率的波动。

2、如权利要求1所述的电源连接器，其中介电材料的厚度不大于大约.254mm(.010英寸)。

3、如权利要求1所述的电源连接器，其中所述第一侧包括接地迹线(176)和多个将所述第一侧上的接地迹线连接到所述第二侧上的接地迹线的通道(202)。

4、如权利要求1所述的电源连接器，其中选择所述介电材料和所述厚度，使得所述介电材料的介电常数与所述厚度之比为大约400比1或更大。

5、如权利要求1所述的电源连接器，其中所述外壳包括基部部分(112)和盖部分(110)，所述基部部分包括校准槽(144)，所述薄片具有在所述校准槽中可以容纳的边缘，以及所述盖部分包括用于容纳和稳定所述薄片的缝(154)。

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