DE102016104870A1

DE102016104870A1 - Computer-Mainboard, Spannungsversorgungsmodul sowie Verfahren zur Spannungsversorgung eines solchen Computer-Mainboards

Info

Publication number: DE102016104870A1
Application number: DE102016104870.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Finsinger
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Current assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: US10353448B2; US20170269660A1; DE102016104870B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Computer-Mainboard (1) aufweisend: – eine Steuerlogik (2) zum Steuern der Spannungsversorgung des Computer-Mainboards (1), sowie – einen Anschlussstecker (3) zum Entgegennehmen wenigstens einer für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC), einer Hilfsspannung (Vin_ext_DC) und eines Überwachungssignals (Vin_ext_OK), welches das Vorliegen einer externen Versorgungsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) anzeigt, die eine vorbestimmte Spezifikation aufweist. Die Steuerlogik (2) ist eingerichtet über den Anschlussstecker (3) das Überwachungssignal (Vin_ext_OK) zu erkennen und nach Erkennen des Überwachungssignals (Vin_ext_OK) ein erstes Steuersignal (EN_REG_EB#) zu erzeugen und über den Anschlussstecker (3) nach außen auszugeben, so dass in Abhängigkeit davon eine externe Spannungsversorgungsvorrichtung (5) aktiviert werden kann zum Bereitstellen der wenigstens einen für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) aus der vorliegenden externen Versorgungsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC). Ferner werden ein Spannungsversorgungsmodul (4) sowie ein Verfahren zur Spannungsversorgung eines solchen Computer-Mainboards (1) beschrieben

Description

Die Erfindung betrifft ein Computer-Mainboard zum bestimmungsgemäßen Betrieb eines Computers sowie ein Spannungsversorgungsmodul zur Spannungsversorgung eines solchen Computer-Mainboards. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Spannungsversorgung eines solchen Computer-Mainboards.
Herkömmliche Computer-Mainboards können nur mit einer speziell dafür vorgegebenen und eingerichteten Spannungsversorgung versorgt werden. Eine Spannungsversorgung umfasst im Wesentlichen eine Versorgung über speziell konzipierte Netzteile. Eine gängige Spannungsversorgung sieht die Versorgung über ein ATX-Netzteil in einem ATX-Betrieb gemäß dem ATX-Standard (Advanced Technology Extended) vor, wobei das ATX-Netzteil an den auf dem Computer-Mainboard vorhandenen ATX-Anschlussstecker angeschlossen wird. Hierbei kann das Computer-Mainboard über mehrere vorgegebene Versorgungsspannungen, insbesondere +/–12 V, +/–5 V und +3,3 V, versorgt werden. Ein derartiges Spannungsversorgungskonzept findet beispielsweise in Desktop-Computern Anwendung.
Eine andere Möglichkeit der Spannungsversorgung eines Computer-Mainboards sieht eine Versorgung über eine einzige Versorgungsspannung vor (so genannter Single-Betrieb). Hier ist beispielsweise eine Versorgung über eine Versorgungsspannung von +12 V denkbar. Eine Versorgung im Single-Betrieb kann entweder über ein ATX-Netzteil oder über ein proprietäres Netzteil erfolgen. Ein derartiges Single-Betrieb-Spannungsversorgungskonzept findet beispielsweise in tragbaren Computern, wie zum Beispiel Notebooks oder Tabletts, Anwendung.
Zur Unterscheidung verschiedener Möglichkeiten der Spannungsversorgung können Computer-Mainboards mit einem Spannungsversorgungskonzept ausgestattet sein, das eine geeignete Erkennungs- oder Steuerlogik umfasst. Dadurch ist es beispielsweise bereits möglich, das Computer-Mainboard entweder in einem ATX-Betrieb oder in einem Single-Betrieb der oben erläuterten Art zu betreiben. Eine derartige Flexibilität hat den Vorteil, dass ein Computer-Mainboard eines vorgegebenen Typs mit verschiedenen Spannungsversorgungen betrieben werden kann, ohne verschiedene Typen von Computer-Mainboards für verschiedene Spannungsversorgungen vorhalten zu müssen. Dies erleichtert sowohl die Konzeption flexibler Computersysteme als auch die Reaktion auf bestimmte Kundenwünsche.
Ein Nachteil der bisher eingesetzten Spannungsversorgungen eines Computer-Mainboards besteht jedoch weiterhin darin, dass der Einsatzbereich eines entsprechenden Computer-Mainboards auf speziell eingerichtete Spannungsversorgungen eingeschränkt bleibt, bei denen sichergestellt ist, dass sie einen Betrieb des Computer-Mainboards gemäß standardisierten Vorgaben ermöglichen und die für das Computer-Mainboard vorgegebene(n) Versorgungsspannung(en) liefern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Spannungsversorgungskonzept für ein Computer-Mainboard zu schaffen, das einen erweiterten und dennoch sicheren Einsatzbereich gängiger Computer-Mainboards ermöglicht, ohne strukturell weitgreifende Änderungen am Computer-Mainboard vornehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein Computer-Mainboard nach Anspruch 1 gelöst.
Das Computer-Mainboard weist bestimmungsgemäße Komponenten zum Betrieb eines Computers auf. Ferner ist auf dem Computer-Mainboard eine Steuerlogik zum Steuern der Spannungsversorgung des Computer-Mainboards eingerichtet. Das Computer-Mainboard weist einen Anschlussstecker auf zum Entgegennehmen wenigstens einer für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung und einer Hilfsspannung.
Ferner ist der Anschlussstecker eingerichtet zum Entgegennehmen eines Überwachungssignals. Das Überwachungssignal ist ein von der Versorgungsspannung und der Hilfsspannung getrenntes, separates Signal. Das Überwachungssignal zeigt das Vorliegen einer externen Versorgungsspannung an, die eine vorbestimmte Spezifikation aufweist. Die vorbestimmte Spezifikation kann definieren, dass die Eingangsspannung von der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung abweicht, z.B. in ihrem Betrag höher oder niedriger ist und/oder eine Wechselspannung vorbestimmter Frequenz ist. Alternativ kann die Spezifikation lediglich definieren, dass die Eingangsspannung der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung entspricht, jedoch einem speziellen Spannungsversorgungskonzept entstammt.
Die Steuerlogik ist eingerichtet über den Anschlussstecker das Überwachungssignal zu erkennen und nach Erkennen des Überwachungssignals ein erstes Steuersignal zu erzeugen und über den Anschlussstecker nach außen auszugeben. In Abhängigkeit davon kann eine externe Spannungsversorgungsvorrichtung aktiviert werden zum Bereitstellen der wenigstens einen für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung aus der vorliegenden externen Versorgungsspannung.
Ein derartiges Computer-Mainboard hat den Vorteil, dass dessen Einsatzbereich auf verschiedenste Spannungsversorgungen erweiterbar ist. Neben gängigen Spannungsversorgungen (zum Beispiel ATX-Betrieb oder Single-Betrieb), die speziell eingerichtet sind vorgegebene Versorgungsspannungen gemäß standardisierten Vorgaben zur Verfügung zu stellen, kann das Computer-Mainboard auch weitere Spannungsversorgungen gemäß abweichenden Spezifikationen zu dessen Betrieb berücksichtigen.
Vermittels der Steuerlogik kann das am Anschlussstecker entgegengenommene Überwachungssignal erkannt werden, welches der Steuerlogik das Vorliegen einer vorbestimmten Spezifikation einer externen Versorgungsspannung bzw. einer externen Spannungsversorgung an sich anzeigt, welche von herkömmlichen standardisierten Vorgaben abweichen, aber dennoch einen Betrieb des Computer-Mainboards ermöglichen. Die Steuerlogik kann dadurch das Betriebsverhalten des Computer-Mainboards auf einen Betrieb vermittels einer vorliegenden externen Spannungsversorgung einstellen, welche in ihrer Spezifikation von herkömmlichen Spannungsversorgungen abweicht.
Aufgrund der Funktionalität des ersten Steuersignals der Steuerlogik, welches in Abhängigkeit des Erkennens des Überwachungssignals erzeugt wird, kann eine Aktivierung einer Spannungsversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung aus der externen Versorgungsspannung gesteuert werden. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Bereitstellung einer Versorgungsspannung (z.B. Spannungswandlung und Übertragung) und letztendlich ein Betrieb des Computer-Mainboards nur erlaubt sind, wenn die vorliegende Spezifikation der externen Spannungsversorgung einen fehlerfreien Betrieb des Computer-Mainboards ermöglicht. Dies verhindert, dass das Computer-Mainboard durch Anschließen an eine nicht-betriebskonforme Spannungsversorgung Schaden nimmt. Ferner stellt dies auch einen Schutz der externen Spannungsversorgung vor Überlastung sicher.
In einer Ausführungsform ist der Anschlussstecker als ATX-Netzteilstecker gemäß dem ATX-Standard ausgeführt. Auf diese Weise kann für das hier dargestellte Spannungsversorgungskonzept ein herkömmlich vorgesehener, standardisierter Anschlussstecker auf dem Computer-Mainboard verwendet werden, ohne einen speziellen (ggf. proprietären) Anschlussstecker vorsehen zu müssen oder weitreichendere Modifikationen am Computer-Mainboard vornehmen zu müssen. Einem Hersteller entsprechender Computer-Mainboards ist dabei freigestellt, ein Computer-Mainboard mit einem ATX-konformen Anschlussstecker zu bestücken, bei dem sämtliche Anschlusspins gemäß dem ATX-Standard eingerichtet sind, oder das Computer-Mainboard mit einem ATX-konformen Anschlussstecker zu bestücken, bei dem nur ein Teil seiner Anschlusspins die hier beschriebenen Signale führen und ein anderer Teil seiner Anschlusspins anderweitig oder nicht belegt ist.
Vorteilhaft ist der Anschlussstecker eingerichtet die wenigstens eine für das Computer-Mainboard vorgegebene Versorgungsspannung, die Hilfsspannung und das Überwachungssignal an unterschiedlichen ATX-Anschlüssen entgegenzunehmen.
In der Ausführungsform des Anschlusssteckers gemäß dem ATX-Standard ist der Anschlussstecker konfiguriert die Hilfsspannung an einem vorbestimmten Hilfsspannungsanschluss entgegenzunehmen, der gemäß dem ATX-Standard zur Einspeisung einer ATX-(Haupt-)Versorgungsspannung auf eine Versorgungsleitung des Computer-Mainboards eingerichtet ist. Insbesondere unterscheidet sich diese ATX-(Haupt-)Versorgungsspannung von einer ATX-Standby-Spannung. Beispielsweise kann der hier definierte vorbestimmte Hilfsspannungsanschluss ein Anschluss sein, der gemäß dem ATX-Standard normalerweise zur Einspeisung von –12 VDC eingerichtet ist. Ein Anschluss, der gemäß dem ATX-Standard zur Einspeisung einer Hilfsspannung +5V AUX vorgesehen ist (gemäß der ATX-Spezifikation als Pin Nr. 9 definiert) wird bei dem hier dargestellten Konzept nicht benötigt. Dieser kann z.B. einer Funktion während eines herkömmlichen ATX-Betriebs vorbehalten bleiben. Auf diese Weise kann für das hier dargestellte Spannungsversorgungskonzept eine Hilfsspannung an einem Anschluss des Anschlusssteckers bereitgestellt werden, ohne eine zusätzlich mögliche Spezifikation des Computer-Mainboards für einen herkömmlichen ATX-Betrieb negativ oder schadhaft zu beeinflussen.
In einer Ausführungsform weist die Steuerlogik einen Hilfsspannungseingang auf, vermittels dem die Steuerlogik durch die am Anschlussstecker entgegengenommene Hilfsspannung betreibbar ist. Somit ist die Steuerlogik des Computer-Mainboards unabhängig von einer sonstigen dem Computer-Mainboard bereitgestellten Versorgungsspannung betreibbar, um zum Beispiel das Vorliegen des Überwachungssignals zu detektieren. Nachdem die letztgenannten Maßnahme zumindest in bestimmten Situationen vor dem eigentlichen Aktivieren einer externen Spannungsversorgungsvorrichtung zum Bereitstellen der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannungen durchgeführt wird, ist die über den Anschlussstecker entgegengenommene Hilfsspannung sinnvoll bzw. notwendig, um die Steuerlogik unabhängig von einer durch das Computer-Mainboard selbst bereitgestellten Hilfsenergie (zum Beispiel eine Batterie) von extern betreiben zu können. Es ist denkbar die Steuerlogik ausschließlich über die am Anschlussstecker entgegengenommene Hilfsspannung zu betreiben.
In einer Ausführungsform weist das Computer-Mainboard eine Schutzschaltung auf, die mit folgenden Komponenten verschaltet ist:

– am Anschlussstecker mit dem vorbestimmten Hilfsspannungsanschluss,
– mit dem Hilfsspannungseingang der Steuerlogik sowie
– mit der Versorgungsleitung des Computer-Mainboards.

Dabei ist die Schutzschaltung eingerichtet in Abhängigkeit von der gewählten Spannungsversorgungsoption am vorbestimmten Hilfsspannungsanschluss des Anschlusssteckers (entweder beschriebene Hilfsspannung oder ATX-(Haupt-) Versorgungsspannung) sowohl die Versorgungsleitung des Computer-Mainboards als auch den Hilfsspannungseingang der Steuerlogik abzusichern. Durch das Einrichten der Schutzschaltung ist es möglich, das Computer-Mainboard über einen einzigen Anschlussstecker alternativ entweder in einem herkömmlichen ATX-Betrieb oder gemäß dem hier dargestellten Spannungsversorgungskonzept zu betreiben. Die Schutzschaltung verhindert in dem jeweiligen Fall eine negative oder schadhafter Beeinflussung der entsprechenden internen Anschlüsse, Versorgungsleitungen und elektronischen Bauelemente, welche in dem vorliegenden Betriebszustand unter Umständen nicht verwendet werden oder eine abweichende Funktion erfüllen.
In der Ausführungsform gemäß dem ATX-Standard ist der Anschlussstecker konfiguriert das Überwachungssignal an einem vorbestimmten Überwachungsanschluss entgegenzunehmen, der gemäß dem ATX-Standard herkömmlich zur Einspeisung eines Power Ok-Signals (PWR_OK) eines ATX-Netzteils eingerichtet ist. Ein solcher PWR_OK-Anschluss (gemäß der ATX-Spezifikation als Pin Nr. 8 definiert) dient gemäß dem ATX-Standard zum Übertragen eines Signals, das das Erreichen eines Zustands zum Bereitstellen der spezifizierten Onboard-Versorgungsspannungen, insbesondere +12 V, +5 V und +3,3 V und wenn vorhanden –12 V und –5 V, durch ein ATX-Netzteil signalisiert.
Gemäß dem hier dargestellten Spannungsversorgungskonzept wird dieser PWR_OK-Anschluss des Anschlusssteckers in seiner Funktion abgewandelt. Hier dient er zum Übertragen des Überwachungssignals an die Steuerlogik. Dies ist deswegen konfliktfrei möglich, weil das hier erläuterte Überwachungssignal an die Steuerlogik übertragen wird, bevor eine Spannungsversorgungsvorrichtung der externen Spannungsversorgung überhaupt aktiv ist, während ein herkömmliches PWR_OK-Signal gemäß dem ATX-Standard erst übertragen wird, wenn die Spannungsversorgungsvorrichtung (insbesondere die Spannungswandlervorrichtung) eines entsprechenden ATX-Netzteils bereits aktiv ist.
In der Ausführungsform gemäß dem ATX-Standard ist der Anschlussstecker konfiguriert das erste Steuersignal an einem vorbestimmten Steueranschluss auszugeben, der gemäß dem ATX-Standard zur Ausgabe eines ATX-Steuersignals (PS_ON#) zum Einschalten eines ATX-Netzteils eingerichtet ist. Auf diese Weise kann bei dem hier dargestellten Spannungsversorgungskonzept auf einen Steueranschluss zurückgriffen werden, der beim ATX-Standard ebenfalls als Steueranschluss fungiert. Dies vereinfacht die Implementierung.
In einer Ausführungsform weist das Computer-Mainboard eine Steuersignal-Schaltung auf, die mit folgenden Komponenten verschaltet ist:

– mit einem Ausgang der Steuerlogik zur Erzeugung des ersten Steuersignals,
– mit einer Steuerleitung des Computer-Mainboards, an welcher ein zweites Steuersignals bereitstellbar ist, sowie
– am Anschlussstecker mit dem vorbestimmten Steueranschluss.

Dabei ist die Steuersignal-Schaltung eingerichtet das vermittels der Steuerlogik erzeugte erste Steuersignal am vorbestimmten Steueranschluss des Anschlusssteckers auszugeben und das darauffolgend an der Steuerleitung des Computer-Mainboards bereitgestellte zweite Steuersignal derart umzuwandeln, dass das zweite Steuersignal keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals am vorbestimmten Steueranschluss des Anschlusssteckers hat.
Die derart eingerichtete Steuersignal-Schaltung ermöglicht bei dem hier dargestellten Spannungsversorgungskonzept die Beibehaltung von Steuersignalen des Computer-Mainboards (insbesondere des zweiten Steuersignals), welche gemäß einer vorbestimmten Spezifikation eingerichtet sind, ohne dass diese Steuersignale den dargestellten Prozess beeinflussen. Somit wirken sich diese Steuersignale des Computer-Mainboards nicht störend auf das hier erläuterte Spannungsversorgungskonzept aus. Dennoch ist es nicht erforderlich, weiterführende Modifikationen der Signalerzeugung und -weiterleitung im Computer-Mainboard vornehmen zu müssen. Das hat den Vorteil, dass das Computer-Mainboard gemäß einer vorgegebenen Spezifikation (zum Beispiel gemäß einem herkömmlichen ATX-Betrieb) arbeiten kann, obwohl zur Spannungsversorgung das hier erläuterte Spannungsversorgungskonzept verwendet wird.
Das zweite Steuersignal des Computer-Mainboards kann zum Beispiel ein ATX-Steuersignal sein, mittels dessen das Computer-Mainboard ein ATX-Netzteil herkömmlich anweist, eine Spannungswandlung zu aktivieren, d.h. das ATX-Netzteil einzuschalten. Ein derartiges ATX-Steuersignal ist als PS_ON#-Signal gemäß Pin Nr. 16 der ATX-Spezifikation bekannt.
Die Steuersignal-Schaltung wandelt gemäß der oben erläuterten Art und Weise dieses ATX-Steuersignal des Computer-Mainboards derart um, dass das ATX-Steuersignal keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals am vorbestimmten Steueranschluss des Anschlusssteckers hat. Denn gemäß den obigen Erläuterungen bewirkt bereits das erste Steuersignal der Steuerlogik eine Aktivierung einer externen Spannungsversorgungsvorrichtung. Ein zusätzliches ATX-Steuersignal (PS_ON#) des Computer-Mainboards zum Einschalten eines ATX-Netzteils ist demnach überflüssig. Trotzdem muss das Betriebsverhalten des Computer-Mainboards in dieser Hinsicht nicht an das spezielle Spannungsversorgungskonzept der hier erläuterten Art angepasst werden. Vielmehr kann sich dieses Spannungsversorgungskonzept dem Computer-Mainboard während seines Betriebs praktisch derart darstellen, als würde das Computer-Mainboard in einem ATX-Betrieb oder einem Single-Betrieb laufen. Somit hat das Spannungsversorgungskonzept generell keine negativen Auswirkungen auf den Betrieb des ansonsten herkömmlich konfigurierten Computer-Mainboards.
In einer Ausführungsform ist die Steuerlogik ferner eingerichtet ein über einen Anschluss des Anschlusssteckers eingespeistes ATX-Standby-Spannungssignal (das sich vorteilhaft von dem oben erläuterten Überwachungssignal unterscheidet) gemäß dem ATX-Standard zu erkennen und bei Erkennen des ATX-Standby-Spannungssignals einen ATX-Betrieb des Computer-Mainboards gemäß dem ATX-Standard zu veranlassen. Das ATX-Standby-Spannungssignal kann ein +5 V AUX Signal sein, das gemäß der ATX-Spezifikation an Pin Nr. 9 des Anschlusssteckers definiert ist.
Die Steuerlogik ist vorteilhaft ferner eingerichtet bei Nichterkennen (Nichtvorliegen) des ATX-Standby-Spannungssignals einen Betrieb des Computer-Mainboards zu veranlassen, der sich von einem ATX-Betrieb unterscheidet. Ein solcher Betrieb kann entweder ein Betrieb gemäß dem hier dargestellten Spannungsversorgungskonzept (Steuerlogik erkennt oben erläutertes Überwachungssignal) oder z.B. ein Betrieb über eine einzelne Versorgungsspannung (Single-Betrieb, vgl. obige Erläuterungen) sein. In letzterem Fall liegt das oben erläuterte Überwachungssignal nicht vor bzw. erkennt die Steuerlogik dieses nicht. Optional kann die Steuerlogik aber ggf. das Vorliegen der einzelnen Versorgungsspannung im Single-Betrieb erkennen.
Somit sind im Grunde folgende drei Betriebsarten möglich:

1) Ein Erkennen des oben erläuterten Überwachungssignals durch die Steuerlogik vor der Inbetriebnahme des Computer-Mainboards führt zum Erzeugen des ersten Steuersignals durch die Steuerlogik, welches wiederum zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung aus einer externen Versorgungsspannung gemäß dem hier erläuterten Spannungsversorgungskonzept führt; hierbei wird die Steuerlogik vorteilhaft bereits über die oben erläuterte Hilfsspannung betrieben;
2) Ein Erkennen des ATX-Standby-Spannungssignals gemäß dem ATX-Standard (siehe obige Erläuterungen) durch die Steuerlogik vor der Inbetriebnahme des Computer-Mainboards führt zu einem ATX-Betrieb; hierbei wird die Steuerlogik vorteilhaft über diese ATX-Standby-Spannung betrieben;
3) Nichterkennen des ATX-Standby-Spannungssignals und Nichterkennen des unter 1) dargestellten Überwachungssignals sowie optional Erkennen einer einzelnen Versorgungsspannung für einen Single-Betrieb durch die Steuerlogik führt zu einem Single-Betrieb; hierbei kann die Steuerlogik vorteilhaft über die einzelne Versorgungsspannung mitversorgt werden; alternativ ist denkbar, die Steuerlogik über eine aus der einzelnen Versorgungsspannung erzeugte Hilfsspannung zu versorgen.

Die obige Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Spannungsversorgungsmodul nach Anspruch 10 gelöst.
Das Spannungsversorgungsmodul ist zur Spannungsversorgung eines Computer-Mainboards der oben erläuterten Art eingerichtet und weist auf:

– eine Hauptspannungsversorgung zum Bereitstellen einer für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung aus einer externen Eingangsspannung,
– einen Hilfsspannungswandler zur Wandlung der externen Eingangsspannung in eine Hilfsspannung, sowie
– einen Netzteilstecker zum elektrischen Zusammenwirken mit dem Anschlussstecker am Computer-Mainboard zur Versorgung des Computer-Mainboards mit der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung bzw. der Hilfsspannung.

Das Spannungsversorgungsmodul ist dazu eingerichtet am Netzteilstecker der Steuerlogik des Computer-Mainboards ein Überwachungssignal bereitzustellen, welches anzeigt, dass die externe Eingangsspannung eine vorbestimmte Spezifikation aufweist. Das Überwachungssignal ist ein von der externen Eingangsspannung und der Hilfsspannung getrenntes Signal.
Das Überwachungssignal stellt am Netzteilstecker die Information bereit, dass die externe Eingangsspannung eine vorbestimmte, spezielle Spezifikation aufweist. Diese spezielle Spezifikation unterscheidet sich insbesondere von einer ATX-Spezifikation eines Netzteils gemäß dem ATX-Standard. Dies zeigt der Steuerlogik im Mainboard an, dass ein spezielles Spannungsversorgungskonzept vorliegt, welches das Computer-Mainboard nutzen kann. Gleichzeitig wird vorteilhaft verhindert, dass eine Versorgungsspannung an das Computer-Mainboard gegeben wird, welche das Computer-Mainboard nicht verarbeiten kann oder durch die das Computer-Mainboard sogar Schaden nehmen kann.
In einer Ausführungsform ist die Hauptspannungsversorgung ein Hauptspannungswandler, der eingerichtet ist zum Wandeln der externen Eingangsspannung in die für das Computer-Mainboard vorgegebene Versorgungsspannung. Die externe Eingangsspannung kann dabei höher oder niedriger als die für das Computer-Mainboard vorgegebene Versorgungsspannung sein. Je nachdem kann der Hauptspannungswandler dann als Tiefsetz- oder Hochsetzsteller eingerichtet sein. Alternativ kann die Hauptspannungsversorgung auch lediglich ein Schaltelement (Schalter) zum Schalten einer externen Versorgungsleitung sein, so dass dem Computer-Mainboard die externe Eingangsspannung unmittelbar als Versorgungsspannung bereitgestellt werden kann.
In einer Ausführungsform des Spannungsversorgungsmoduls ist der Netzteilstecker als ATX-Netzteilstecker gemäß dem ATX-Standard ausgeführt. Der Netzteilstecker ist eingerichtet die wenigstens eine für das Computer-Mainboard vorgegebene Versorgungsspannung, die Hilfsspannung und das Überwachungssignal an unterschiedlichen Anschlüssen auszugeben.
Es ist denkbar, den Netzteilstecker des Spannungsversorgungsmoduls unmittelbar mit dem Anschlussstecker am Computer-Mainboard zu verbinden, d.h. beide Stecker unmittelbar mechanisch und elektrisch zusammenzustecken. Alternativ ist auch denkbar, den Netzteilstecker des Spannungsversorgungsmoduls per Kabel mit dem Anschlussstecker des Computer-Mainboards zu verbinden. Das Spannungsversorgungsmodul kann als sogenanntes Erweiterungsboard für das Computer-Mainboard eingerichtet sein, vermittels dessen das Computer-Mainboard an das hier dargestellte Spannungsversorgungskonzept anpassbar ist.
In einer Ausführungsform weist das Spannungsversorgungsmodul eine Überwachungsschaltung zur Überwachung der externen Eingangsspannung auf, wobei die Überwachungsschaltung eingerichtet ist das Überwachungssignal zu erzeugen, wenn die externe Eingangsspannung die vorbestimmte Spezifikation aufweist. Das Überwachungssignal wird umgekehrt nicht erzeugt, wenn die externe Eingangsspannung die vorbestimmte Spezifikation nicht aufweist. Die vorbestimmte Spezifikation kann z.B. durch einen vorbestimmten Spannungsbereich der Eingangsspannung definiert sein. Dieser Spannungsbereich kann kundenspezifisch vorgegeben sein. Allgemein kann die Spezifikation auch dadurch definiert sein, dass die Eingangsspannung von der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung abweicht. Alternativ kann die Spezifikation lediglich definieren, dass die Eingangsspannung der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung entspricht, jedoch einem speziellen Spannungsversorgungskonzept entstammt. Andere Parameter können die Spezifikation alternativ oder ergänzend bestimmten.
In einer Ausführungsform des Spannungsversorgungsmoduls ist die Hauptspannungsversorgung eingerichtet über ein von der Steuerlogik des Computer-Mainboards bereitgestelltes Steuersignal aktiviert bzw. deaktiviert zu werden. Das bedeutet, dass die Steuerlogik des Computer-Mainboards, wie oben im Zusammenhang mit dem Computer-Mainboard erläutert, die Hauptspannungsversorgung des Spannungsversorgungsmoduls aktivieren kann, wenn die durch das Spannungsversorgungsmodul bereitgestellte alternative Spannungsversorgung für den Betrieb des Computer-Mainboards herangezogen werden soll. Umgekehrt kann die Steuerlogik des Computer-Mainboards eine Versorgung desselben untersagen, wenn die durch das Spannungsversorgungsmodul bereitgestellte Spannungsversorgung nicht den vorgegebenen Kriterien, d.h. der vorgegebenen Spezifikation, genügt.
Die obige Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt durch ein Verfahren nach Anspruch 15 zur Spannungsversorgung eines Computer-Mainboards vermittels wenigstens einer für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung gelöst, die durch ein Spannungsversorgungsmodul aus einer externen Eingangsspannung bereitgestellt wird.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

– Bereitstellen einer Hilfsspannung aus der externen Eingangsspannung durch das Spannungsversorgungsmodul zum Betreiben einer Steuerlogik des Computer-Mainboards,
– Bereitstellen eines Überwachungssignals durch das Spannungsversorgungsmodul, wobei das Überwachungssignal anzeigt, dass die externe Eingangsspannung eine vorbestimmte Spezifikation aufweist,
– Erkennen des Überwachungssignals durch die Steuerlogik des Computer-Mainboards,
– Erzeugen eines erstes Steuersignal durch die Steuerlogik des Computer-Mainboards nach Erkennen des Überwachungssignals,
– Ausgeben des ersten Steuersignal an das Spannungsversorgungsmodul an einem Anschlussstecker durch eine Steuersignal-Schaltung des Computer-Mainboards,
– Aktivieren einer Hauptspannungsversorgung des Spannungsversorgungsmoduls zum Bereitstellen der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung aus der externen Eingangsspannung in Abhängigkeit vom ersten Steuersignal,
– Bereitstellen der für das Computer-Mainboard vorgegebenen Versorgungsspannung an das Computer-Mainboard, sowie
– Betrieb des Computer-Mainboards durch die bereitgestellte für das Computer-Mainboard vorgegebene Versorgungsspannung.

Ein derartiges Verfahren hat die im Zusammenhang mit dem Computer-Mainboard sowie dem Spannungsversorgungsmodul oben erläuterten Vorteile. Zur Durchführung des Verfahrens können vorteilhaft ein Computer-Mainboard und/oder ein Spannungsversorgungsmodul der oben erläuterten Art eingesetzt werden. Insbesondere erlaubt das Verfahren einen erweiterten Einsatzbereich eines Computer-Mainboards, welches neben einem ATX-Betrieb oder einem Single-Betrieb auch über ein spezielles Spannungsversorgungskonzept der oben erläuterten Art betrieben werden kann.
Entscheidend bei dem hier vorliegenden Verfahren ist, dass sich die Erzeugung, Bereitstellung und Verarbeitung von Steuersignalen durch Komponenten der oben erläuterten Art sowie der jeweilige zeitliche Ablauf bzw. die Reihenfolge der Erzeugung, Bereitstellung und Verarbeitung von Steuersignalen signifikant von der Erzeugung, Bereitstellung und Verarbeitung von Steuersignalen während eines ATX-Betriebs gemäß dem ATX-Standard unterscheidet.
Vorteilhaft umfasst das Verfahren ferner die Schritte:

– Bereitstellen eines zweiten Steuersignals an einer Steuerleitung des Computer-Mainboards nach dem Schritt des Erzeugens und Ausgebens des ersten Steuersignals an das Spannungsversorgungsmodul,
– Umwandeln des an der Steuerleitung des Computer-Mainboards bereitgestellten zweiten Steuersignals durch die Steuersignal-Schaltung derart, dass das zweite Steuersignal keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals am Anschlussstecker hat.

Durch diese Maßnahmen ergeben sich die oben im Zusammenhang mit einer Steuersignal-Schaltung des Computer-Mainboards erläuterten Vorteile analog.
Weitere vorteilhafte Aspekte, Maßnahmen und Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen sowie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbart.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand mehrerer Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung eines Vergleichs einer Konfiguration eines Anschlusssteckers für unterschiedliche Stromversorgungskonzepte,
2 eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform einer schaltungstechnischen Anordnung mit einem Spannungsversorgungsmodul und einem Computer-Mainboard,
3A eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform einer Schutzschaltung in einem Computer-Mainboard gemäß 2,
3B eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform einer Steuersignal-Schaltung in einem Computer-Mainboard gemäß 2, sowie
4 eine schematisierte Darstellung eines Ablaufdiagramms verschiedener Signale in einer Anordnung gemäß 2.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Vergleichs einer Konfiguration eines Anschlusssteckers für unterschiedliche Stromversorgungskonzepte, die über eine Anordnung gemäß 2 realisiert werden können, was weiter unten näher erläutert wird.
In 1 sind die Konfigurationen des Anschlusssteckers für drei Spannungsversorgungskonzepte nebeneinander dargestellt, nämlich eine Konfiguration für einen ATX-Betrieb („ATX“), eine Konfiguration für einen 12 V-Single-Betrieb („12V“) sowie eine Konfiguration zum Betrieb gemäß einem erweiterten Spannungsversorgungskonzept über ein Spannungsversorgungsmodul („Extension Board“).
Entscheidend für die nachfolgenden Erläuterungen ist, dass für jegliches der genannten Spannungsversorgungskonzepte ein ATX-Anschlussstecker eines Computer-Mainboards verwendet werden kann. Das bedeutet, dass die in 1 dargestellten Konfigurationen jeweils einen ATX-Anschlussstecker betreffen und sich darin unterscheiden, dass die Belegungen von Anschlusspins verändert bzw. angepasst werden.
Die Konfiguration ATX beschreibt eine herkömmliche Konfiguration einer ATX-Spezifikation gemäß dem ATX-Standard, wobei der Anschlussstecker 24 Haupt-Anschlusspins und vier Neben-Anschlusspins aufweist. Insbesondere können bei dieser Konfiguration verschiedene Versorgungsspannungen, insbesondere +/–12 V, +/–5 V und +3,3 V, eine Hilfsspannung +5V AUX sowie diverse Steuersignale PS_ON#, PWR_OK ausgetauscht werden. Die Anschlüsse COM betreffen Masseanschlüsse. Ansonsten wird auf die fachübliche Verwendung eines Anschlusssteckers gemäß der ATX-Spezifikation verwiesen. Einer weiteren Erläuterung bedarf es an dieser Stelle nicht.
Die Konfiguration 12V unterscheidet sich von der Konfiguration ATX insbesondere darin, dass an den Haupt-Anschlusspins 10 und 11 eine Gleichspannung +12V1 DC zur Versorgung des dahinterliegenden Computer-Mainboards anliegen. An den Neben-Anschlusspins 3 und 4 liegt ebenfalls eine Gleichspannung +12V2 DC an, welche zur Versorgung des Computer-Mainboards herangezogen werden kann. Alle sonstigen Anschlusspins sind in diesem Beispiel als Spannungsausgänge (+3.3V out, +5V out) belegt. Alternativ sind die sonstigen Anschlusspins nicht belegt (n/c).
Die Konfiguration Extension Board schreibt der Konfiguration gemäß dem klären dargestellten erweiterten Spannungsversorgungskonzept eines Computer-Mainboards. Aufmerksamkeit ist insbesondere zur richten auf die Anschlusspins 8, 14 und 16, welche für das erweiterte Spannungsversorgungskonzept angepasst sind. Am Anschlusspin 8 liegt ein Spannungssignal Vin_ext_OK an, am Anschlusspin 14 liegt ein Spannungssignal Vin_ext_DC an und am Anschlusspin 16 liegt ein Steuersignal PS_ON# an. Ansonsten entspricht die Konfiguration Extension Board der Konfiguration 12V.
Die genannten Signale werden nachfolgend im Zusammenhang mit einer Anordnung eines Spannungsversorgungsmoduls 4 sowie eines Computer-Mainboards 1 gemäß 2 zur Realisierung der Konfiguration Extension Board näher erläutert.
Wie in der Ausführungsform in 2 dargestellt ist das Spannungsversorgungsmodul 4 mit dem Computer-Mainboard 1 verschaltet. Das Computer-Mainboard 1 dient zum bestimmungsgemäßen Betrieb eines Computers und weißt hierfür bestimmungsgemäße Komponenten (nicht dargestellt) auf. Ansonsten weist das Computer-Mainboard 1 eine Steuerlogik 2 sowie einen ATX-Anschlussstecker 3 auf. Die Steuerlogik 2 dient als Entscheidungslogik zur Auswahl und Steuerung verschiedener Spannungsversorgungskonzepte gemäß 1 zur Versorgung des Computer-Mainboards 1. In der Steuerlogik 2 können auch Funktionalitäten für einen Energiespar-Betrieb des Computer-Mainboards 1 eingerichtet sein (so genannter Low Power Modus), auf den an dieser Stelle jedoch nicht näher eingegangen wird. Entscheidend ist lediglich, dass das Computer-Mainboard 1 sowohl in einem Normalbetrieb als auch in einem Energiespar-Betrieb betreibbar ist. Im Energiespar-Betrieb kann eine von vorgegebenen Versorgungsspannungen abweichende Hilfsspannung ausreichend sein, welche niedriger ist als die vorgegebenen Versorgungsspannungen. Vorteilhaft wird die Hilfsspannung zur Aufrechterhaltung der Steuerlogik 2 und ggf. einer separaten oder in die Steuerlogik 2 integrierten Energiespar-Logik des Mainboards (nicht dargestellt) verwendet.
Neben der Steuerlogik 2 und dem Anschlussstecker 3 weist das Computer-Mainboard 1 eine Schutzschaltung 8 sowie eine Steuersignal-Schaltung 9 auf, deren Funktionalitäten im Weiteren näher erläutert werden.
Über den Anschlussstecker 3 werden dem Computer-Mainboard 1 vom Spannungsversorgungsmodul 4 her vorbestimmte Signale zugeführt bzw. aus dem Computer-Mainboard 1 nach außen in Richtung des Spannungsversorgungsmoduls 4 bereitgestellt. Das Spannungsversorgungsmodul 4 kann hierzu einen entsprechenden Netzteilstecker (nicht explizit dargestellt) aufweisen zur entsprechenden Signalweiterleitung der dargestellten Signale. Das Spannungsversorgungsmodul 4 weist einen Hauptspannungswandler 5 zur Wandlung einer bereitgestellten externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC in eine für das Computer-Mainboard 1 vorgegebene Versorgungsspannung +12V DC auf. Ferner weist das Spannungsversorgungsmodul 4 einen Hilfsspannungswandler 6 zur Wandlung der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC in eine Hilfsspannung Vin_ext_DC auf.
Ferner ist das Spannungsversorgungsmodul 4 dazu eingerichtet ein von der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC und der Hilfsspannung Vin_ext_DC verschiedenes Überwachungssignal Vin_ext_OK bereitzustellen, welches anzeigt, dass die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC eine vorbestimmte Spezifikation aufweist. Dies kann z.B. bedeuten. dass die externe Eingangsspannung von der wenigstens einen für das Computer-Mainboard 1 vorgegebenen Versorgungsspannung +12V DC abweicht. Hierzu weist das Spannungsversorgungsmodul 4 eine Überwachungsschaltung 7 auf zur Überwachung der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC. Insbesondere ist die Überwachungsschaltung 7 eingerichtet das Überwachungssignal Vin_ext_OK (vergleiche 1) zu erzeugen, wenn die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC eine vorbestimmte Spezifikation aufweist.
Die Signale +12V DC, Vin_ext_OK, Vin_ext_DC sowie Masse (GND) können dem Computer-Mainboard 1 über den Anschlussstecker 3 an vorbestimmten Anschlusspins +12V1 DC, +12V2 DC, PWR_OK, –12 VDC und COM zur Verfügung gestellt werden (vergleiche insbesondere Anschlusspins 8, 10, 11, 14 und 16 der Haupt-Anschlusspins sowie Anschlusspins 3 und 4 der Neben-Anschlusspins aus 1, Konfiguration Extension Board).
Die vorbestimmte Spezifikation der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC legt unter anderem einen Spannungsbereich fest, in dem die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC liegen muss, um von der Steuerlogik 2 des Computer-Mainboards 1 akzeptiert zu werden. Der Spannungsbereich kann beispielsweise gemäß kundenspezifischen Anforderungen festgelegt sein. Ein typischer Betrag der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC kann beispielsweise +24 V DC bzw. 24 V AC sein. Die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC kann beispielsweise von einem externen Netzteil (nicht dargestellt) oder einer Stromschiene eines Bussystems einer industriellen Anlage (ebenfalls nicht dargestellt) bereitgestellt werden.
Liegt die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC in der gewünschten Spezifikation vor, so registriert dies die Überwachungsschaltung 7 und erzeugt das Überwachungssignal Vin_ext_OK, das dem Computer-Mainboard 1 am Anschlusspin PWR_OK des Anschlusssteckers 3 zur Verfügung gestellt wird und an die Steuerlogik 2 weitergegeben wird. Parallel hierzu wandelt der Hilfsspannungswandler 6 die bereitgestellte externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC in die Hilfsspannung Vin_ext_DC und stellt diese dem Computer-Mainboard 1 am Anschlusspin –12 VDC zur Versorgung der Steuerlogik 2 über deren Hilfsspannungseingang Vin_ext_DC_Mainboard zur Verfügung. Diese Hilfsspannung kann auch für die sonstige Mainboard-Logik, oftmals realisiert im Chipset des Computer-Mainboards, welche im Energiesparmodus versorgt sein muss, verwendet werden. Über die Schutzschaltung 8 erfolgt ein Absichern einer Versorgungsleitung –12VDCMainboard des Computer-Mainboards 1, welche gemäß dem ATX-Standard zum Empfangen und Verarbeiten einer Spannung –12 V (vergleiche Haupt-Anschlusspin 14 der Konfiguration ATX in 1) während eines ATX-Betriebs des Computer-Mainboards 1 eingerichtet ist.
In 3A ist eine Ausführungsform der Schutzschaltung 8 nochmals näher dargestellt. Insbesondere weist die Schutzschaltung 8 zwei Dioden D1 und D2 auf. Die Diode D1 sichert die Versorgungsleitung –12VDCMainboard bei Betrieb des Anschlusspins –12 VDC über die Hilfsspannung Vin_ext_DC ab, während die Diode D2 in diesem Betrieb eine Weiterleitung der Hilfsspannung Vin_ext_DC an den Hilfsspannungseingang Vin_ext_DC_Mainboard der Steuerlogik 2 gewährleistet. Umgekehrt sichert die Diode D2 den Hilfsspannungseingang Vin_ext_DC_Mainboard der Steuerlogik 2 bei Betrieb des Anschlusspins –12 VDC gemäß einem herkömmlichen ATX-Betrieb über eine Spannung –12 V ab, während die Diode D1 in diesem ATX-Betrieb eine Weiterleitung der Spannung –12 V an die Versorgungsleitung –12VDCMainboard gewährleistet. Alternativ zu diesem Ausführungsbeispiel können anstelle einer oder beider Dioden auch komplexere Schutzschaltungen eingesetzt werden, welche die gleiche Funktionalität aufweisen.
Mit Bezug zu 2 erkennt die Steuerlogik 2 schließlich das Überwachungssignal Vin_ext_OK und erzeugt daraufhin ein Signal EN_REG_EB zum Aktivieren des Hauptspannungswandlers 5 des Spannungsversorgungsmoduls 4. Das Signal EN_REG_EB der Steuerlogik 2 bewirkt in der Steuersignal-Schaltung 9 ein Bereitstellen des ersten Steuersignals EN_REG_EB# an einem Steueranschluss PS_ON# des Anschlusssteckers 3 in Richtung des Spannungsversorgungsmoduls 4, wobei das Signal EN_REG_EB# einem Steuereingang des Hauptspannungswandler 5 zugeführt wird und eine Aktivierung des Hauptspannungswandlers 5 bewirkt.
Daraufhin startet der Hauptspannungswandler 5 die Spannungswandlung der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC, so dass daraus die vorgegebene Versorgungsspannung +12V1 DC dem Computer-Mainboard 1 an den Anschlusspins +12V1 DC und +12V2 DC zum Betrieb des Computer-Mainboards 1 zur Verfügung gestellt werden kann.
Erzeugt nun das Computer-Mainboard 1, welches über die in 2 dargestellten Besonderheiten hinaus für einen ATX-Betrieb spezifiziert ist, an einer internen Steuerleitung ein zweites Steuersignals PS_ON_Mainboard, so wird dieses in der Steuer-Signalschaltung 9 in ein Steuersignal PS_ON# umgesetzt. Das Steuersignal PS_ON# bewirkt gemäß dem ATX-Standard die Anweisung an ein ATX-Netzteil, eine Spannungswandlung zu aktivieren.
Allerdings hat gemäß der Konfiguration in 2 das Steuersignal PS_ON_Mainboard bzw. PS_ON# keine Auswirkung auf eine Steuerung des Hauptspannungswandlers 5 des Spannungsversorgungsmoduls 4, weil die Steuersignal-Schaltung 9 das Steuersignal PS_ON_Mainboard bzw. PS_ON# derart umwandelt, dass das zweite Steuersignal PS_ON_Mainboard keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals EN_REG_EB# am vorbestimmten Steueranschluss PS_ON# des Anschlusssteckers 3 hat.
In 3B ist eine denkbare Ausführungsform der Steuersignal-Schaltung 9 nochmals näher dargestellt. Die Steuersignal-Schaltung 9 weist insbesondere 2 Schaltelemente, nämlich Bipolar-Transistoren in sogenannter Open-Collector-Schaltung, auf, die schaltungstechnisch gekoppelt sind. Dies bewirkt, dass ein Signallevel der Signalleitung PS_ON#/EN_REG_EB# durch das erste Steuersignal EN_REG_EB der Steuerlogik 2 auf ein Bezugspotenzial abgesenkt wird, so dass am Steuereingang des Hauptspannungswandlers 5 des Spannungsversorgungsmoduls 4 (vergleiche 2) eine entsprechende Aktivierung erfolgt. Ein darauffolgendes Bereitstellen des zweiten Steuersignals PS_ON_Mainboard bewirkt ein Absenken des Signallevels auf der Signalleitung PS_ON#, wobei dies keine Auswirkung auf die Signalleitung PS_ON#/EN_REG_EB# mehr hat, da Letztere bereits auf das Bezugspotenzial abgesenkt ist.
Die Steuersignal-Schaltung 9 gemäß 3B hat somit den Vorteil, dass Steuersignale des Computer-Mainboards 1 gemäß dem ATX-Standard beibehalten werden können und auch vom Computer-Mainboard 1 gemäß der ATX-Spezifikation erzeugt werden, dies allerdings in den speziellen Spannungsversorgungskonzept gemäß 2 neutralisiert wird und sich nicht negativ auf die Spannungsversorgung einwirkt. Einer oder beide der in 3B dargestellten Transistoren können auch durch ähnliche bzw. komplexere Schutzschaltungen ersetzt werden, welche die gleiche Funktionalität aufweisen. Z.B. können anstelle der Bipolar-Transistoren auch Feldeffekttransistoren (z.B. sogenannte MOSFETs) oder Logikbausteine (z.B. sogenannte Logic-ICs) eingesetzt werden.
Auf diese Weise kann das Computer-Mainboard 1 über das in 2 dargestellte und oben eingehend erläuterte Spannungsversorgungskonzept betrieben werden, ohne dass über die in 2 dargestellten notwendigen Modifikationen hinaus sonstige weitreichendere Modifikationen am Computer-Mainboard 1 notwendig sind.
4 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Ablaufdiagramms verschiedener Signale in der Anordnung gemäß 2. insbesondere sind die diversen Signale der oben erläuterten Art in einzelnen Zuständen S1 bis S6 in ihrem Signalverlauf wiedergegeben.
Zum Zeitpunkt t1 steht die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC bereit, wobei im Hauptspannungswandler 5 (vergleiche 2) das Steuersignal EN_REG_EB# und damit auch das Steuersignal PS_ON# auf High gesetzt werden. Zum Zeitpunkt t2 liegt die durch den Hilfsspannungswandler 6 (vergleiche 2) gewandelte Hilfsspannung Vin_ext_DC und das durch die Überwachungsschaltung 7 (vergleiche 2) erzeugte Überwachungssignal Vin_ext_OK vor (entsprechende High-Pegel). Die Hilfsspannung Vin_ext_DC liegt vor, sobald der Hilfsspannungswandler 6 eine geeignete Eingangsspannung hat. Das Überwachungssignal Vin_ext_OK liegt vor, sobald die externe Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC in einem gültigen Toleranzbereich ist.
Das erzeugte Überwachungssignal Vin_ext_OK bewirkt ein Anheben des Signallevels EN_REG_EB in der Steuerlogik 2 (vergleiche 2), nachdem die Steuerlogik 2 das Überwachungssignal Vin_ext_OK erkannt hat. Die Steuerlogik 2 kann nach Erkennen eines gültigen Pegels des Überwachungssignals Vin_ext_OK das Signal EN_REG_EB sofort setzen oder verzögern. Eine Verzögerung des Setzens von EN_REG_EB erhöht die Betriebssicherheit in der Weise, dass ein kurzzeitiges Anlegen bzw. ein Durchfahren des gültigen Spezifikationsbereichs von VEXT_DC, VEXT_AC nicht zum kurzzeitigen Einschalten des Hauptspannungswandlers 5 und somit des Computer-Mainboards 1 führt. Das Anheben des Signallevels EN_REG_EB hat zur Folge, dass im Zeitpunkt t3 das Steuersignal und damit auch das Steuersignal EN_REG_EB# auf Low gesetzt werden, was eine Aktivierung des Hauptspannungswandlers 5 zur Folge hat. Ab dem Zeitpunkt t3 steht damit dem Computer-Mainboard 1 eine Versorgungsspannung zur Verfügung. Im Zeitpunkt t4 erzeugt das Computer-Mainboard 1 das zweite Steuersignal PS_ON_Mainboard (entsprechender High-Pegel), was jedoch auf die sonstigen Signale – wie oben erläutert – keine Auswirkung hat. Das Computer-Mainboard 1 ist bis zum Zeitpunkt t5 in einem Normalbetrieb, im Zeitpunkt t5 verlässt das Computer-Mainboard 1 diesen Normalbetrieb wieder (Absenken PS_ON_Mainboard). Z.B. geht das Computer-Mainboard 1 in einen einfachen Energiesparzustand oder schaltet alle oder bestimmte Komponenten ab. Zwischen t5 und t6 könnte das Mainboard wieder in den Normalbetrieb übergehen, was durch das Signal PS_ON_Mainboard geschehen würde, wie oben erläutert. Dies würde einen Sprung zurück nach t4 bewirken. Solange das Computer-Mainboard 1 der Steuerlogik 2 nicht signalisiert, dass das Computer-Mainboard 1 einen erweiterten Energiesparzustand einnehmen möchte (der sich vom einfachen Energiesparzustand unterscheiden kann) oder bereits eingenommen hat, bleibt der Hauptspannungswandler 5 eingeschaltet.
Wird der Steuerlogik 2 mit einem Signal vom Computer-Mainboard 1 (nicht dargestellt) signalisiert, dass das Computer-Mainboard 1 in den erweiterten Energiesparzustand gesetzt werden kann oder bereits im erweiterten Energiesparzustand befindlich ist, wird nach einer zeitlichen Verzögerung das Steuersignal EN_REB_EB durch die Steuerlogik 2 abgesenkt, um den Hauptspannungswandler 5 abzuschalten. Somit werden in einem erweiterten Energiesparzustand zusätzlich die Verluste des Hauptspannungswandlers 5 eingespart, was zu einer Minimierung der Standby-Verluste führt. Dies hat zur Folge, dass im Zeitpunkt t6 das Steuersignal EN_REG_EB#/PS_ON# wieder auf High gesetzt wird. Somit wird eine Spannungswandlung im Hauptspannungswandler 5 deaktiviert.
Im Zeitpunkt t7 erfolgt ein Ausfall der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC, was unmittelbar auch das Entfallen des Überwachungssignals Vin_ext_OK zur Folge hat (Zeitpunkt t8). Dies kann die Steuerlogik 2 erkennen und das Computer-Mainboard 1 geregelt in einen gänzlich abgeschalteten Zustand bringen. Kurz nach dem Zeitpunkt t8 entfällt aufgrund des Ausfalls der externen Eingangsspannung VEXT_DC, VEXT_AC schließlich auch die Hilfsspannung Vin_ext_DC. Das Steuersignal EN_REG_EB#/PS_ON# fällt ebenfalls wieder auf Low ab. Des Weiteren kann die Steuerlogik 2 im Normalbetrieb oder in einem Energiesparzustand in der Lage sein, dem Computer-Mainboard 1 einen Ausfall von VEXT_DC, VEXT_AC bzw. ein Verlassen der Spezifikation von VEXT_DC, VEXT_AC über ein Signal zu kommunizieren (nicht dargestellt), so dass das Computer-Mainboard 1 geordnet ausschalten kann, bevor die Hauptspannung 12V DC abfällt.
Das hierin dargestellte erweiterte Spannungsversorgungskonzept ermöglicht es, ein Spannungsversorgungsmodul 4 mit einer Hauptspannungsversorgungsvorrichtung (Hauptspannungswandler 5) an ein entsprechend modifiziertes Computer-Mainboard 1 anzuschließen. Dies erfolgt vorteilhaft über den bereits am Computer-Mainboard 1 vorgesehenen ATX-Anschlussstecker als einzige Verbindung zwischen dem Spannungsversorgungsmodul 4 und dem Computer-Mainboard 1. Ein zusätzlicher Stecker kann damit auf dem Computer-Mainboard 1 eingespart werden, was zu einer deutlichen Platzeinsparung führt. Auch die Materialkosten für die zusätzliche Spannungsversorgungsoption kann auf dem Computer-Mainboard 1 auf ein Minimum reduziert werden, da die kostenintensiveren Bauelemente auf dem Spannungsversorgungsmodul 4 realisiert werden können.
Die dargestellten Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft gewählt.
Bezugszeichenliste

1: Computer-Mainboard
2: Steuerlogik
3: Anschlussstecker
4: Spannungsversorgungsmodul
5: Hauptspannungswandler
6: Hilfsspannungswandler
7: Überwachungsschaltung
8: Schutzschaltung
9: Steuersignal-Schaltung
+12V DC: Versorgungsspannung
Vin_ext_DC: Hilfsspannung
Vin_ext_OK: Überwachungssignal
VEXT_DC, VEXT_AC: externe Versorgungs-/Eingangsspg.
EN_REG_EB#: erstes Steuersignal
PS_ON#: ATX-Steuersignal
PS_ON_Mainboard: zweites Steuersignal
–12VDCMainboard: Versorgungsleitung
Vin_ext_DC_Mainboard: Hilfsspannungseingang an Steuerlogik
+12V1 DC: Versorgungsspannungsanschluss
+12V2 DC: Versorgungsspannungsanschluss
PS_ON#: Steueranschluss
PWR_OK: Überwachungsanschluss
–12 VDC: Hilfsspannungsanschluss
COM, GND: Masse
S1 bis S6: Signalzustände

Claims

Computer-Mainboard (1), aufweisend: – bestimmungsgemäße Komponenten zum Betrieb eines Computers, – eine Steuerlogik (2) zum Steuern der Spannungsversorgung des Computer-Mainboards (1), sowie – einen Anschlussstecker (3) zum Entgegennehmen wenigstens einer für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC), einer Hilfsspannung (Vin_ext_DC) und eines Überwachungssignals (Vin_ext_OK), welches das Vorliegen einer externen Versorgungsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) anzeigt, die eine vorbestimmte Spezifikation aufweist, wobei die Steuerlogik (2) eingerichtet ist über den Anschlussstecker (3) das Überwachungssignal (Vin_ext_OK) zu erkennen und nach Erkennen des Überwachungssignals (Vin_ext_OK) ein erstes Steuersignal (EN_REG_EB#) zu erzeugen und über den Anschlussstecker (3) nach außen auszugeben, so dass in Abhängigkeit davon eine externe Spannungsversorgungsvorrichtung (5) aktiviert werden kann zum Bereitstellen der wenigstens einen für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) aus der vorliegenden externen Versorgungsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC).
Computer-Mainboard (1) nach Anspruch 1, wobei der Anschlussstecker (3) als ATX-Netzteilstecker gemäß dem ATX-Standard ausgeführt ist.
Computer-Mainboard (1) nach Anspruch 2, wobei der Anschlussstecker (3) konfiguriert ist die Hilfsspannung (Vin_ext_DC) an einem vorbestimmten Hilfsspannungsanschluss (–12V DC) entgegenzunehmen, der gemäß dem ATX-Standard zur Einspeisung einer ATX-Versorgungsspannung auf eine Versorgungsleitung (–12V DCMainboard) des Computer-Mainboards (1) eingerichtet ist.
Computer-Mainboard (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerlogik (2) einen Hilfsspannungseingang (Vin_ext_DC_Mainboard) aufweist, vermittels dem die Steuerlogik (2) durch die am Anschlussstecker (3) entgegengenommene Hilfsspannung (Vin_ext_DC) betreibbar ist.
Computer-Mainboard (1) nach Anspruch 3 und 4, weiter aufweisend eine Schutzschaltung (8), die mit folgenden Komponenten verschaltet ist: – am Anschlussstecker (3) mit dem vorbestimmten Hilfsspannungsanschluss (–12V DC), – mit dem Hilfsspannungseingang (Vin_ext_DC_Mainboard) der Steuerlogik (2) sowie – mit der Versorgungsleitung (–12V DCMainboard) des Computer-Mainboards (1), wobei die Schutzschaltung (8) eingerichtet ist in Abhängigkeit von der Beschaltung des vorbestimmten Hilfsspannungsanschlusses (–12V DC) am Anschlussstecker (3) entweder mit der Hilfsspannung (Vin_ext_DC) oder mit dem ATX-Signal entweder die Versorgungsleitung (–12V DCMainboard) des Computer-Mainboards (1) oder den Hilfsspannungseingang (Vin_ext_DC_Mainboard) der Steuerlogik (2) abzusichern.
Computer-Mainboard (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Anschlussstecker (3) konfiguriert ist das Überwachungssignal (Vin_ext_OK) an einem vorbestimmten Überwachungsanschluss (PWR_OK) entgegenzunehmen, der gemäß dem ATX-Standard zur Einspeisung eines Power Ok-Signals eines ATX-Netzteils eingerichtet ist.
Computer-Mainboard (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Anschlussstecker (3) konfiguriert ist das erste Steuersignal (EN_REG_EB#) an einem vorbestimmten Steueranschluss (PS_ON#) auszugeben, der gemäß dem ATX-Standard zur Ausgabe eines ATX-Steuersignals (PS_ON#) zum Einschalten eines ATX-Netzteils eingerichtet ist.
Computer-Mainboard (1) nach Anspruch 7, weiter aufweisend eine Steuersignal-Schaltung (9), die mit folgenden Komponenten verschaltet ist: – mit einem Ausgang der Steuerlogik zur Erzeugung des ersten Steuersignals (EN_REG_EB#), – mit einer Steuerleitung des Computer-Mainboards, an welcher ein zweites Steuersignals (PS_ON_Mainboard) bereitstellbar ist, sowie – am Anschlussstecker (3) mit dem vorbestimmten Steueranschluss (PS_ON#), wobei die Steuersignal-Schaltung (9) eingerichtet ist das vermittels der Steuerlogik (2) erzeugte erste Steuersignal (EN_REG_EB#) am vorbestimmten Steueranschluss (PS_ON#) des Anschlusssteckers (3) auszugeben und das darauffolgend an der Steuerleitung des Computer-Mainboards bereitgestellte zweite Steuersignal (PS_ON_Mainboard) derart umzuwandeln, dass das zweite Steuersignal (PS_ON_Mainboard) keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals (EN_REG_EB#) am vorbestimmten Steueranschluss (PS_ON#) des Anschlusssteckers (3) hat.
Computer-Mainboard (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Steuerlogik (2) ferner eingerichtet ist ein über einen Anschluss des Anschlusssteckers eingespeistes ATX-Standby-Spannungssignal gemäß dem ATX-Standard zu erkennen und bei Erkennen des ATX-Standby-Spannungssignals einen ATX-Betrieb des Computer-Mainboards (1) gemäß dem ATX-Standard zu veranlassen.
Spannungsversorgungsmodul (4) zur Spannungsversorgung eines Computer-Mainboards (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend: – eine Hauptspannungsversorgung (5) zum Bereitstellen einer für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) aus einer externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC), – einen Hilfsspannungswandler (6) zur Wandlung der externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) in eine Hilfsspannung (Vin_ext_DC), sowie – einen Netzteilstecker zum elektrischen Zusammenwirken mit dem Anschlussstecker (3) am Computer-Mainboard (1) zur Versorgung des Computer-Mainboards (1) mit der für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) bzw. der Hilfsspannung (Vin_ext_DC), wobei das Spannungsversorgungsmodul (4) dazu eingerichtet ist am Netzteilstecker der Steuerlogik (2) des Computer-Mainboards (1) ein Überwachungssignal (Vin_ext_OK) bereitzustellen, welches anzeigt, dass die externe Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) eine vorbestimmte Spezifikation aufweist.
Spannungsversorgungsmodul (4) nach Anspruch 10, wobei der Netzteilstecker als ATX-Netzteilstecker gemäß dem ATX-Standard ausgeführt ist.
Spannungsversorgungsmodul (4) nach Anspruch 10 oder 11, aufweisend eine Überwachungsschaltung (7) zur Überwachung der externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC), wobei die Überwachungsschaltung (7) eingerichtet ist das Überwachungssignal (Vin_ext_OK) zu erzeugen, wenn die externe Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) die vorbestimmte Spezifikation aufweist.
Spannungsversorgungsmodul (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Hauptspannungsversorgung (5) eingerichtet ist über ein von der Steuerlogik (2) des Computer-Mainboards (1) bereitgestelltes Steuersignal (EN_REG_EB#) aktiviert bzw. deaktiviert zu werden.
Anordnung umfassend ein Computer-Mainboard (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und ein Spannungsversorgungsmodul (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
Verfahren zur Spannungsversorgung eines Computer-Mainboards (1) vermittels wenigstens einer für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC), die durch ein Spannungsversorgungsmodul (4) aus einer externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) bereitgestellt wird, umfassend die Schritte: – Bereitstellen einer Hilfsspannung (Vin_ext_DC) aus der externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) durch das Spannungsversorgungsmodul (4) zum Betreiben einer Steuerlogik (2) des Computer-Mainboards, – Bereitstellen eines Überwachungssignals (Vin_ext_OK) durch das Spannungsversorgungsmodul (4), wobei das Überwachungssignal (Vin_ext_OK) anzeigt, dass die externe Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) eine vorbestimmte Spezifikation aufweist, – Erkennen des Überwachungssignals (Vin_ext_OK) durch die Steuerlogik (2) des Computer-Mainboards (1), – Erzeugen eines ersten Steuersignals (EN_REG_EB#) durch die Steuerlogik (2) des Computer-Mainboards (1) nach Erkennen des Überwachungssignals (Vin_ext_OK), – Ausgeben des ersten Steuersignals (EN_REG_EB#) an das Spannungsversorgungsmodul (4) an einem Anschlussstecker (3) durch eine Steuersignal-Schaltung (9) des Computer-Mainboards, – Aktivieren einer Hauptspannungsversorgung (5) des Spannungsversorgungsmoduls (4) zum Bereitstellen der für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) aus der externen Eingangsspannung (VEXT_DC, VEXT_AC) in Abhängigkeit vom ersten Steuersignal (EN_REG_EB#), – Bereitstellen der für das Computer-Mainboard (1) vorgegebenen Versorgungsspannung (+12V DC) an das Computer-Mainboard (1), sowie – Betrieb des Computer-Mainboards (1) durch die bereitgestellte für das Computer-Mainboard (1) vorgegebene Versorgungsspannung (+12V DC).
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines zweiten Steuersignals (PS_ON_Mainboard) an einer Steuerleitung des Computer-Mainboards (1) nach dem Schritt des Erzeugens und Ausgebens des ersten Steuersignals (EN_REG_EB#) an das Spannungsversorgungsmodul (4), – Umwandeln des an der Steuerleitung des Computer-Mainboards (1) bereitgestellten zweiten Steuersignals (PS_ON_Mainboard) durch die Steuersignal-Schaltung (9) derart, dass das zweite Steuersignal (PS_ON_Mainboard) keine Auswirkung auf die Ausgabe des ersten Steuersignals (EN_REG_EB#) am Anschlussstecker (3) hat.