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Die Erfindung betrifft eine Hauptplatine für ein Computersystem und ein Computersystem mit einer solchen Hauptplatine.
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Computersysteme, wie beispielsweise Desktop-Computersysteme, weisen eine Hauptplatine auf, auf der elektronische Komponenten, wie ein Hauptspeicher, ein Prozessor oder Erweiterungskarten, angeordnet werden können. Die Hauptplatine weist zur elektrischen Kontaktierung Stecker auf, die zur Versorgung der elektronischen Bauteile mit Leistung dienen können. An diese Stecker können Stromkabel angeschlossen werden, die mit einem Netzteil des Computersystems verbunden werden können.
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Bei der Montage eines derartigen Computersystems muss der Monteur, zum Beispiel ein Endverbraucher, die richtigen Stecker in die richtigen Steckerbuchsen einstecken. Hierfür weisen zwar viele Stecker genormte Steckerkonfigurationen auf, die eine einfache Zuordnung erlauben, jedoch ist die Kabelführung häufig ein Problem. Beispielsweise kann eine kurze Kabellänge in Kombination mit großen Bauteilen oder langen Kabelwegen hinderlich sein.
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Die Komponenten auf der Hauptplatine und im Computersystem müssen gekühlt werden. Zur Kühlung werden Lüfter eingesetzt, die einen Luftstrom durch das Gehäuse des Computersystems erzeugen. Dieser Luftstrom wird von Kabeln behindert. Hierdurch wird die Kühlleistung der Lüfter beeinträchtigt.
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Die Druckschriften
DE 10 2012 103 927 B3 und
DE 20 2012 009 656 U1 zeigen Computersysteme, bei denen ein Netzteil über eine Stromverteilerplatine bzw. eine Leiterschiene elektrisch mit einer Hauptplatine verbunden ist. Diese Lösungen benötigen zwar keine Kabel zur Verbindung eines Netzteils mit der Hauptplatine, erfordern jedoch die entsprechend im Gehäuse angeordnete Stromverteilerplatine bzw. Leiterschiene. Der konstruktive Aufwand bei diesen speziellen Lösungen ist daher erhöht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hauptplatine und ein Computersystem aufzuzeigen, die eine vorteilhafte Verbindung von Komponenten auf einer Hauptplatine mit einem Netzteil ermöglichen.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe von einer Hauptplatine für ein Computersystem gelöst. Die Hauptplatine umfasst einen ersten Bereich, der einem ersten Hauptplatinenstandard für Computersysteme entspricht. Des Weiteren umfasst die Hauptplatine einen zweiten Bereich, der unmittelbar an den ersten Bereich angrenzt, wobei in dem zweiten Bereich Leiterbahnen angeordnet sind, die mit einem Netzteil verbindbar sind. Die Leiterbahnen sind dazu eingerichtet, Leistung von einem Netzteil zu Komponenten in den ersten Bereich zu übertragen. In dem zweiten Bereich ist eine Steckerbuchse angeordnet, mit der ein Netzteil verbindbar ist, sodass über die Steckerbuchse die Hauptplatine mit Leistung versorgbar ist.
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Die Hauptplatine weist einen ersten Bereich auf. Der erste Bereich genügt einem ersten Hauptplatinenstandard, d. h. einer Normierung für Hauptplatinen und an diese Normierung angelehnte Spezifikationen, beispielsweise ATX, Mini-ATX, Micro-ATX, etc. oder auch ITX, Mini-ITX, etc. Der Hauptplatinenstandard bezieht sich auf den Formfaktor der Hauptplatine. Die Hauptplatine weist des Weiteren einen zweiten Bereich auf. Der zweite Bereich dient dazu, Leiterbahnen zu führen, die speziell für die Leistungsübertragung ausgelegt sind. Beispielsweise ist die Dicke der Leiterbahnen an zu übertragende Ströme angepasst. Durch den zweiten Bereich vergrößert sich die Fläche der Leiterplatte so, dass die Fläche der Leiterplatte nicht mehr dem ersten Hauptplatinenstandard genügt. Eine Montage in einem Computersystem ist jedoch trotzdem möglich, da der erste Bereich dem ersten Hauptplatinenstandard genügt. Ein Netzteil ist über die Steckerbuchse mit dem zweiten Bereich und so mit der Hauptplatine verbindbar. Hierdurch werden die Hauptplatine und Komponenten darauf mit Leistung versorgt. So können Kosten gespart werden und eine Montage vereinfacht werden. Auch kann ein Platinenlayout im ersten Bereich dem einer Standardhauptplatine entsprechen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind Leiterbahnen im zweiten Bereich zum Übertragen von Leistung in allen leitenden Schichten der Hauptplatine angeordnet.
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Da der zweite Bereich speziell für Leiterbahnen zum Übertragen von Leistung vorgesehen ist, können alle Schichten der Leiterplatte für diesen Zweck genutzt werden. Der zweite Bereich kann hierdurch sehr klein gestaltet werden, da Leitungen zum Übertragen der Leistung auch übereinander angeordnet werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Leiterbahnen zum Übertragen von Leistung so angeordnet, dass alle Komponenten in dem ersten Bereich, die eine separate Leistungsversorgung von einem Netzteil benötigen, kabellos über die Leiterbahnen zum Übertragen von Leistung mit Leistung versorgbar sind.
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Die Leiterbahnen werden hier so geführt, dass sie entweder durch oder um den ersten Bereich herum geleitet werden, um an Steckkontakten zu enden, die typischerweise mit Kabeln verbunden werden. Die Steckkontakte entfallen hierbei. Dies gewährt zusätzlich Platz in dem Layout des ersten Bereichs der Hauptplatine und spart Kosten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entspricht der erste Bereich dem Hauptplatinenstandard in Größe und Festlegemitteln.
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Die Abmessungen des ersten Bereichs der Hauptplatine entsprechen den Abmessungen einer standardisierten Hauptplatine. Dies betrifft insbesondere die Länge und die Breite der Hauptplatine. Hierdurch ist eine Kompatibilität zu standardisierten Gehäusen von Computersystem gewährleistet. Insbesondere umfassen die Festlegemittel Löcher und/oder Massekontakte der Hauptplatine, die mit dem Gehäuse des Computersystems oder mit anderen Komponenten verbindbar sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung entspricht der erste Bereich dem Hauptplatinenstandard in einer Bestückung.
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Eine Bestückung mit Komponenten für ein Computersystem kann identisch mit einer Hauptplatine gemäß dem ersten Hauptplatinenstandard sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Bestückung des ersten Bereichs lediglich einer bestimmungsgemäßen Anordnung (Layout) wesentlicher Komponenten, wie Prozessor, Arbeitsspeicher, Erweiterungssteckplätze, usw. gemäß dem ersten Standard entspricht. Verbindungsleitungen von dem ersten Bereich in den zweiten Bereich ergänzen das vorhandene Layout, um die Leiterbahnen in dem zweiten Bereich zu den Komponenten in dem ersten Bereich zu führen. Der Umweg über den zweiten Bereich spart so Layoutänderungen im ersten Bereich.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Hauptplatine einstückig ausgestaltet. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind aus einer einzigen Leiterplatte gearbeitet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Fläche der Hauptplatine kleiner als eine Fläche eines zweiten Hauptplatinenstandards, der größenmäßig unmittelbar auf den ersten Hauptplatinenstandard folgt. Die Länge und die Breite des Hauptplatinenstandards, der größenmäßig unmittelbar auf den Hauptplatinenstandard des ersten Bereichs folgt, umfasst wenigstens die Länge und die Breite des Hauptplatinenstandards des ersten Bereichs. Beispielsweise ist die Fläche der Hauptplatine größer als der Mini-ATX-Standard aber kleiner als der ATX-Standard, wenn der erste Bereich dem Mini-ATX-Standard entspricht. Dadurch, dass die Abmessungen (d. h. die Länge und/oder Breite), insbesondere die Fläche der Hauptplatine, kleiner sind als der nächstgrößere Hauptplatinenstandard, kann es ohne größere Probleme möglich sein, diese Hauptplatine, deren Größe durch den zweiten Bereich über den ersten Hauptplatinenstandard hinausgeht, in dem Computergehäuse einzubauen, das für den ersten Hauptplatinenstandard ausgelegt ist.
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Die Hauptplatine ist hierbei nur unwesentlich größer als der erste Hauptplatinenstandard. Die Vergrößerung betrifft bis zu 3 Seiten der Hauptplatine. Das nächst größere Standardformat (d. h. der nächstgrößere Hauptplatinenstandard) ist größer als die Größe der Hauptplatine. Insofern handelt es sich bei dem Format der Hauptplatine immer um ein Format zwischen zwei Hauptplatinenstandards.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Computersystem mit einer Hauptplatine der oben erläuterten Art gelöst. Das Computersystem umfasst ein Netzteil mit einem Stecker zum Verbinden des Netzteils mit der Hauptplatine. Der Stecker des Netzteils ist mit der Steckerbuchse der Hauptplatine verbunden. Hierdurch ist die Hauptplatine mit Leistung versorgbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Netzteil mit der Steckerbuchse kabellos verbindbar.
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Dies reduziert weiter Kabelverbindungen in dem Computersystem und insbesondere auf der Hauptplatine. Eine Leistungsversorgung der Komponenten auf der Hauptplatine kann so völlig ohne Kabel erfolgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Computersystem dazu eingerichtet, eine Hauptplatine des ersten Hauptplatinenstandards aufzunehmen.
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Die Vorteile hierbei entsprechen oben genannten Vorteilen. Insbesondere ist eine einfache Montage der Hauptplatine und des Netzteils möglich. In einem Computersystem mit der oben genannten Hauptplatine erleichtert sich die Montage insbesondere dadurch, dass das Netzteil einmalig mit der Hauptplatine verbunden werden kann, d. h. es ist nur noch das Herstellen einer einzigen Steckverbindung nötig, um beliebige Komponenten auf der Hauptplatine mit Leistung zu versorgen. Darüber hinaus ist eine verbesserte Kühlleistung des Computersystems möglich, da der Luftstrom nicht durch Kabel beeinträchtigt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Figur und Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hauptplatine und eines Netzteils.
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1 zeigt eine Hauptplatine 100. Die Hauptplatine 100 kann in einem Computersystem, wie beispielsweise einem Desktop-Computersystem, angeordnet werden. Komponenten des Computersystems sind auf der Hauptplatine 100 angeordnet und in 1 schematisch dargestellt. Im gezeigten Beispiel ist auf der Hauptplatine 100 ein Prozessor 104 angeordnet. Die Hauptplatine 101 umfasst des Weiteren Plätze für Speicher, wie beispielsweise RAM-Speicher, sogenannte Speicherbänke. Dies ist in 1 als Speicher 103, bzw. 105 dargestellt. Eine Prozessorsteuerung 106 ist an dem Prozessor 104 angeschlossen. Des Weiteren sind Anschlüsse 107 an einem Rand der Hauptplatine 100 angeordnet. Steckplätze 108 für Erweiterungskarten sind ebenso auf der Hauptplatine 100 angeordnet.
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Die Hauptplatine 100 weist einen ersten Bereich 101 auf. Der erste Bereich 101 entspricht einem ersten Hauptplatinenstandard. Im Ausführungsbeispiel entspricht der erste Bereich 101 einem ATX-Standard. In anderen Ausgestaltungen kann er beispielsweise auch Mini-ATX, ITX, Mini-ITX oder andere Standards umfassen. Dies betrifft insbesondere äußere Randabmessungen des ersten Bereichs 101.
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In dem ersten Bereich 101 sind Festlegemittel 109 angeordnet. Die Festlegemittel 109 sind im Ausführungsbeispiel Löcher, die zur Befestigung der Hauptplatine 100 in dem Computersystem eingerichtet sind. Die Festlegemittel 109 entsprechen hierbei sowohl in ihrer Anordnung als auch in ihrer Größe dem ersten Hauptplatinenstandard, dem der erste Bereich 101 genügt. Sämtliche Komponenten, die üblicherweise auf einer Hauptplatine des ersten Hauptplatinenstandards angeordnet sind, sind hier in dem ersten Bereich 101 angeordnet, der dem ersten Hauptplatinenstandard entspricht.
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In 1 sind schematisch beispielhafte Komponenten eines Computersystems dargestellt. Der erste Bereich 101 kann selbstverständlich weitere Komponenten wie Kondensatoren, Widerstände, Schalter, Jumper oder andere Bauteile, die auf einer typischen Hauptplatine zu finden sind, umfassen.
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In dem ersten Bereich 101 sind, wie bei einer typischen Hauptplatine gemäß dem ersten Hauptplatinenstandard, an Positionen 110 Buchsen oder Steckkontakte vorgesehen, um ein Netzteil mit der Hauptplatine 100 zu verbinden. In einer weiteren Ausgestaltung fehlen diese Positionen. In dieser Ausgestaltung kann der Platz, der für die Buchsen, bzw. Steckkontakte verwendet würde anderweitig genutzt werden.
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Die Hauptplatine 100 weist einen zweiten Bereich 102 auf. Der zweite Bereich 102 umgibt den ersten Bereich 101 im Ausführungsbeispiel von drei Seiten. An der Seite, an der die Anschlüsse 107 angeordnet sind, ist der zweite Bereich 102 im Ausführungsbeispiel nicht angeordnet, sodass die Anschlüsse 107 von beispielsweise einer Rückseite eines Computersystems, in dem die Hauptplatine 100 angeordnet ist, zugänglich sind. Das heißt, die Kante des ersten Bereichs 101, an der die Anschlüsse 107 angeordnet sind, ist eine Kante der Hauptplatine 100. Die übrigen Seiten des ersten Bereichs 101 gehen in den zweiten Bereich 102 über.
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In anderen denkbaren Ausgestaltungen ist die Hauptplatine 100 an einer Seite oder zwei Seiten oder vier Seiten von dem zweiten Bereich 102 umgeben.
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Der zweite Bereich 102 umfasst Leiterbahnen, die dazu eingerichtet sind, Leistung zu übertragen. Der zweite Bereich 102 weist eine Steckerbuchse 111 auf, die dazu dient, ein Netzteil 112 zu kontaktieren. Im Ausführungsbeispiel weist das Netzteil 112 einen nicht dargestellten Gegenstecker auf, der in die Steckerbuchse 111 eingreift. Somit ist eine kabellose Steckverbindung zwischen dem Netzteil 112 und der Hauptplatine 100, das heißt mit dem zweiten Bereich 102, über die Steckerbuchse 111 hergestellt. In dem zweiten Bereich 102 bilden die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung eine Möglichkeit, die Leistung von dem Netzteil 112 zu bestimmten Orten, und somit Komponenten, auf der Hauptplatine 100 zu übertragen, ohne große Eingriffe in ein Leiterplattenlayout vornehmen zu müssen. Beispielsweise können bestimmte Leiterbahnen im zweiten Bereich 102 um den ersten Bereich 101 herum führen und erst an einer Stelle, die den Positionen 110 naheliegt, in den ersten Bereich 101 führen. So ist eine Kontaktierung der Leistungsanschlüsse der entsprechenden Komponenten, wie beispielsweise der Komponenten 104 bis 108 über Leiterbahnen innerhalb der Hauptplatine 100 möglich. Externe Kabel werden hierfür nicht zur Übertragung der Leistung benötigt.
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Im zu 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel laufen die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung nicht genau abgegrenzt im zweiten Bereich 102, sondern überschneiden den ersten Bereich 101 an Stellen, an denen es sinnvoll ist. Beispielsweise überschneiden die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung eine Ecke des ersten Bereichs 101. Insbesondere werden im zu 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung aus dem zweiten Bereich 102 an beliebigen Positionen in den ersten Bereich 101 eingeführt, die vom Leiterplattenlayout her am sinnvollsten zur Übertragung der Leistung und zur Hinführung der Leistung an jeweilige Komponenten (wie die Komponenten 104 bis 108) dienen. Ein Vorteil einer solchen Ausgestaltung ist es, dass die kabellose Kontaktierung keine zusätzlichen Schichten in der Hauptplatine 100 erfordert. Dies reduziert die Kosten bei der Herstellung der Hauptplatine 100.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung in dem zweiten Bereich 102 so geführt, dass sie nur in stark eingeschränkten Teilbereichen, wie beispielsweise auf einer Breite der Positionen 110 in den ersten Bereich 101 eindringen. Alle anderen Teilbereiche zwischen dem ersten Bereich 101 und dem zweiten Bereich 102 können dann frei von diesen Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung in dem zweiten Bereich 102 sein. Hierdurch könnten der erste Bereich 101 und der zweite Bereich 102, beispielsweise durch eine zusätzliche mechanische Perforierung entlang dieser Teilbereiche, voneinander beabstandet sein. Dies würde es erlauben, den zweiten Bereich 102 von dem ersten Bereich 101 abzubrechen, sodass ohne Beschädigung des ersten Bereichs 101 eine Hauptplatine 100 vorliegt, die dem ersten Hauptplatinenstandard für Computersysteme entspricht und in ihren Abmessungen ausschließlich den ersten Bereich 101 umfasst.
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In dem zweiten Bereich 102 sind die Leiterbahnen zur Übertragung der Leistung sinnvoll so angeordnet, dass sie alle Schichten der Hauptplatine 100 nutzen. Hierdurch kann der zweite Bereich 102 sehr schmal gewählt werden. Der Überstand durch den zweiten Bereich 102 über den ersten Bereich 101 kann daher gering ausfallen. Dies erleichtert die Kompatibilität der Hauptplatine 100 mit Computersystemen, die an den ersten Hauptplatinenstandard angepasst sind. So lässt sich die Hauptplatine 100 in Computersysteme einsetzen, die an den ersten Hauptplatinenstandard angepasst sind.
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In dem in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an den Positionen 110, an denen in üblichen Hauptplatinen gemäß dem ersten Hauptplatinenstandard Stecker zur Leistungsversorgung vorgesehen sind, keine Stecker angeordnet. Der hierdurch entstandene freie Platz kann für andere Bauteile oder Komponenten genutzt werden. In einer alternativen Ausgestaltung sind an den Positionen 110 Stecker angeordnet, um eine Kompatibilität mit anderen Netzteilen als dem Netzteil 112 zu gewährleisten.
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Der speziell zu 1 beschriebene Aufbau, insbesondere die Anordnung der Bauteile und Komponenten auf der Hauptplatine 100 ist selbstverständlich exemplarisch. So können beispielsweise die Speicher 103, 105 auf einer Seite des Prozessors 104 angeordnet sein. Auch die Anzahl der gezeigten Komponenten kann entsprechend des ersten Hauptplatinenstandards variieren.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Hauptplatine
- 101
- erster Bereich
- 102
- zweiter Bereich
- 103, 105
- Speicher
- 104
- Prozessor
- 106
- Prozessorsteuerung
- 107
- Anschlüsse
- 108
- Steckplatz
- 109
- Festlegemittel
- 110
- Position
- 111
- Steckerbuchse
- 112
- Netzteil
