DE102018112489B3

DE102018112489B3 - Systemplatine, Betriebsverfahren für eine Systemplatine und Computersystem

Info

Publication number: DE102018112489B3
Application number: DE102018112489.9A
Authority: DE
Inventors: Rainer Staude; Rudolf Häußermann; Waldemar Felde; Andreas Maier
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Current assignee: Fujitsu Client Computing Ltd
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2038-05-25
Also published as: US11372471B2; US20190346910A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Systemplatine (3, 3'), die dazu eingerichtet ist, in einem Betriebszustand (X) mit einer Betriebsspannung (U_B) und in wenigstens einem Stand-by-Zustand (Y) mit einer Stand-by-Spannung (U_S) von wenigstens einer Stromversorgungseinheit versorgt zu werden. Die Systemplatine (3, 3') umfasst wenigstens eine Anschlussvorrichtung für wenigstens eine Zusatzkarte (4, 4'), wobei die Anschlussvorrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine erste Kartenspannung (U_K1), basierend auf der Betriebsspannung (U_B), bereitzustellen. Die Systemplatine (3, 3') umfasst des Weiteren wenigstens ein auf der Systemplatine (3, 3') angeordnetes Schaltelement (10, 10'), das dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Anschlussvorrichtung von der Betriebsspannung (U_B) zu trennen und eine auf der Systemplatine (3, 3') angeordnete Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Typ einer angeschlossenen Stromversorgungseinheit zu erkennen und ein Schaltsignal (S) an das Schaltelement (10, 10') in Abhängigkeit des erkannten Typs zu senden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Betriebsverfahren für eine derartige Systemplatine und ein Computersystem.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Systemplatine, die dazu eingerichtet ist, in einem Betriebszustand mit einer Betriebsspannung und in wenigstens einem Stand-by-Zustand mit einer Stand-by-Spannung von wenigstens eine Stromversorgungseinheit versorgt zu werden. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Betriebsverfahren für eine derartige Systemplatine, sowie ein Computersystem.
Systemplatinen, die in einem Betriebszustand mit einer Betriebsspannung und in wenigstens einem Stand-by-Zustand mit einer Stand-by-Spannung von wenigstens eine Stromversorgungseinheit versorgt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Häufig werden hierfür Stromversorgungseinheiten verwendet, die ein Hauptnetzteil zum Bereitstellen der Betriebsspannung und ein Hilfsnetzteil zum Bereitstellen der Stand-by-Spannung umfassen. Da Netzteile immer weniger Verlustleistung verbrauchen, ist es inzwischen auch möglich eine Stromversorgungseinheit zu verwenden, die lediglich ein Gesamtnetzteil aufweist, welches sowohl die Betriebsspannung als auch die Stand-by-Spannung bereitstellt.
Die US 5 996 035 A zeigt Hot-Plugging und Power-Management-Funktionen, welche gleichzeitig für einen Stecker verfügbar sind. Mit einer Schaltung wird eine Power-Management-Klemme so gesteuert, dass sie schrittweise und erst dann eingeschaltet wird, wenn ein Gerät an den Stecker angeschlossen wurde. Die Power-Management-Klemme wird abgeschaltet, wenn das Gerät unter Steuerung der Schaltung vom Stecker getrennt wird. Der Spannungsbereich des Leistungsmanagements ist durch weitere Schaltungen, die auch Verbindungsstatusleitungen bereitstellen, von dem Spannungsbereich des Systems mit dem Stecker isoliert.
Die US 6 775 784 B1 zeigt ein Computersystem mit einer Vielzahl von Power-Management-Zuständen, welches eine Power-Management-Steuerung beinhaltet, die die Energie gemäß dem Power-Management-Schema „Advanced Configuration and Power Interface“ (ACPI) verwaltet. Das Computersystem beinhaltet ferner einen Schaltkreis, der eine Hauptleistung oder eine Standby-Leistung an einen Systemspeicher für das Computersystem gemäß einem Signal der Power-Management-Steuerung liefert. Wenn ein Systemzustand des Computersystems in den Soft-Off-Zustand des ACPI-Power-Management-Schemas geschaltet wird, unterbricht die Power-Management-Steuerung die Stromversorgung des Systemspeichers für das Computersystem.
Die US 2002 / 0 099 965 A1 zeigt eine energiesparende Steuerschnittstelle zur Einschaltidentifikation, die einen ersten Schalter nutzt, um Daten zu erfassen und zu identifizieren. Ein zweiter Schalter ist mit einer Überwachungsschaltung verbunden, um die Überwachungsschaltung auszuschalten, wenn ein Timer seinen Zählerstand erreicht hat. Ein dritter Schalter wird verwendet, um zu steuern, ob eine Sicherheitssteuereinheit mit Strom versorgt werden soll, wobei die Sicherheitssteuereinheit sofort mit Strom versorgt wird, wenn die Überwachungsschaltung die Datenidentifikation abgeschlossen hat. Eine Stromversorgung ist mit einem vierten Schalter verbunden, der durch ein Bestätigungssignal der Sicherheitssteuereinheit gesteuert wird, so dass die Sicherheitssteuereinheit bestimmt, ob die Stromversorgung aktiviert werden soll.
Die US 2014 / 0 115 438 A1 zeigt ein Serversystem und ein dafür vorgesehenes Wärmeableitungssteuerverfahren. Es sind eine Hauptstromversorgung und eine Standby-Stromversorgung vorgesehen, die eine Hauptspannung bzw. eine Standby-Spannung des Serversystems bereitstellen. Ein Erweiterungskartenmodul mit mindestens einem Erweiterungskartenschlitz, in den mindestens eine Erweiterungskarte eingesetzt werden kann, ist vorgesehen. Ein Lüftermodul mit mindestens einem Lüfter, der zur Wärmeabfuhr aus dem Erweiterungskartenmodul dient, ist vorgesehen. Wenn die Hauptspannung an das Serversystem angelegt wird, wird die Hauptspannung an den Lüfter angelegt, um den Lüfter anzutreiben. Wenn die Standby-Spannung an das Serversystem angelegt wird, wird bestimmt, ob eine Erweiterungskarte in das Erweiterungskartenmodul eingesetzt ist. Wenn ja, wird die Standby-Spannung an den Ventilator angelegt, um den Ventilator anzutreiben, andernfalls wird die Standby-Spannung unterbrochen, um den Ventilator zu stoppen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Systemplatine, ein Betriebsverfahren für eine Systemplatine und ein Computersystem zu beschreiben, die eine einfache Herstellung eines Computersystems ermöglichen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch eine Systemplatine gelöst, die dazu eingerichtet ist, in einem Betriebszustand mit einer Betriebsspannung und in wenigstens einem Stand-by-Zustand mit einer Stand-by-Spannung von wenigstens einer Stromversorgungseinheit versorgt zu werden. Die Systemplatine umfasst wenigstens eine Anschlussvorrichtung für wenigstens eine Zusatzkarte, wobei die Anschlussvorrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine erste Kartenspannung, basierend auf der Betriebsspannung, bereitzustellen. Die Systemplatine umfasst des Weiteren wenigstens ein auf der Systemplatine angeordnetes Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Anschlussvorrichtung von der Betriebsspannung zu trennen. Auf der Systemplatine ist außerdem eine Steuervorrichtung angeordnet, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Typ einer angeschlossenen Stromversorgungseinheit zu erkennen und ein Schaltsignal an das Schaltelement in Abhängigkeit des erkannten Typs zu senden.
Ein Vorteil hierbei ist es, dass sich die hier beschriebene Systemplatine dazu eignet, wahlweise mit unterschiedlichen Stromversorgungseinheiten betrieben zu werden. Beispielsweise kann eine Stromversorgungseinheit verwendet werden, die ein Hauptnetzteil zum Bereitstellen einer Betriebsspannung und ein Hilfsnetzteil zum Bereitstellen einer Stand-by-Spannung umfasst, oder es kann eine Stromversorgungseinheit verwendet werden, die ein Gesamtnetzteil zum Bereitstellen der Betriebsspannung und der Stand-by-Spannung umfasst. Für beide Fälle müssen somit keine unterschiedlich ausgestalteten Systemplatinen hergestellt werden, was eine Produktion eines Computersystems vereinfacht. Mit dem Schaltelement ist es möglich, die wenigstens eine erste Kartenspannung abzuschalten, wenn die Systemplatine in wenigstens einem Stand-by-Zustand, in dem die Systemplatine mit der Stand-by-Spannung versorgt wird, betrieben wird. Schaltvorgänge des Schaltelements können von der Steuervorrichtung unterschiedlich vorgenommen werden, je nachdem, was für ein Typ von Stromversorgungseinheit erkannt wurde. Beispielsweise kann ein Zeitpunkt des Sendens des Schaltsignals an das Schaltelement abhängig davon sein, welcher Typ erkannt wurde.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung als eine Sequenzierungsvorrichtung zur Sequenzierung von durch die Stromversorgungseinheit bereitgestellten Spannungen ausgestaltet. Ein Vorteil hierbei ist es, dass eine derartige Sequenzierungsvorrichtung ohnehin auf der Systemplatine vorhanden ist. Auf diese Weise genügt bezüglich der Steuerung des Schaltelements und der Erkennung des Typs der Stromversorgungseinheit die zur Sequenzierung der Spannungen vorhandene Steuerlogik. Für die Steuerung der hierin beschriebenen Systemplatine werden demzufolge keine zusätzlichen Steuerbausteine benötigt.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Sequenzierungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Typ einer Stromversorgungseinheit zu erkennen, basierend auf einer Auswertung eines Signalverlaufs eines ersten Steuersignals, das anzeigt, dass alle von der Stromversorgungseinheit zur Verfügung gestellten Spannungen innerhalb einer vorbestimmten Toleranz sind, und eines zweiten Steuersignals, das ein Umschalten von dem wenigstens einen Stand-by-Zustand in den Betriebszustand, oder umgekehrt, signalisiert. Derartige Signale werden ohnehin von der Sequenzierungsvorrichtung verarbeitet. Der Typ der Stromversorgungseinheit kann somit basierend auf bereits vorhandenen Signalen von der Sequenzierungsvorrichtung bestimmt werden.
In wenigstens einer Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung ferner dazu eingerichtet, den erkannten Typ der Stromversorgungseinheit zu speichern. Vorteilhaft hierbei ist es beispielsweise, den Typ der Stromversorgungseinheit bei einem Einschalten der Spannungsversorgung der Systemplatine zu bestimmen. Der erkannte Typ wird dann gespeichert, um spätere Schaltvorgänge des Schaltelements basierend auf dem gespeicherten erkannten Typ steuern zu können, ohne den Typ der Stromversorgungseinheit erneut bestimmen zu müssen. Beispielsweise für einen Schaltvorgang des Schaltelements bei einem Umschalten von dem Betriebszustand in den wenigstens einen Stand-by-Zustand kann der gespeicherte Typ berücksichtigt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Betriebsverfahren für eine Systemplatine gelöst, die dazu eingerichtet ist, in einem Betriebszustand mit einer Betriebsspannung und in wenigstens einem Stand-by-Zustand mit einer Stand-by-Spannung von wenigstens einer Stromversorgungseinheit versorgt zu werden. Die Systemplatine umfasst wenigstens eine Anschlussvorrichtung für wenigstens eine Zusatzkarte, wenigstens ein auf der Systemplatine angeordnetes Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Anschlussvorrichtung von der Betriebsspannung zu trennen, und eine auf der Systemplatine angeordnete Steuervorrichtung. Das Betriebsverfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen, an der wenigstens einen Anschlussvorrichtung, wenigstens einer ersten Kartenspannung, basierend auf der Betriebsspannung;
- Erkennen, mit der Steuervorrichtung, eines Typs einer angeschlossenen Stromversorgungseinheit;
- Senden, mit der Steuereinheit, eines Schaltsignals an das wenigstens eine Schaltelement, in Abhängigkeit des erkannten Typs.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die oben genannte Aufgabe durch ein Computersystem umfassend eine Systemplatine gemäß dem ersten Aspekt gelöst. Das Computersystem umfasst des Weiteren wenigstens eine Stromversorgungseinheit zum Bereitstellen der Betriebsspannung und der Stand-by-Spannung und wenigstens eine an die Anschlussvorrichtung angeschlossen Zusatzkarte, die dazu eingerichtet ist, durch die wenigstens eine erste Kartenspannung versorgt zu werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den angehängten Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren werden für Elemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet, diese Elemente müssen jedoch nicht in allen Einzelheiten identisch sein. In den Figuren werden darüber hinaus unterschiedliche Instanzen gleichartiger Komponenten durch alphabetische Suffixe gekennzeichnet.
In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Anordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung in einer ersten Konfiguration,
2 eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß der Ausgestaltung gemäß 1 in einer zweiten Konfiguration,
3 eine schematische Darstellung von Spannungs- und Signalverläufen in der Anordnung gemäß 1, und
4 eine schematische Darstellung von Spannungs- und Signalverläufen in der Anordnung gemäß 2.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1 umfassend ein Computernetzteil 2, eine Systemplatine 3, sowie eine Zusatzkarte 4. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 1' umfassend eine Systemplatine 3', sowie ein Computernetzteil 2' und eine Zusatzkarte 4'. Die Anordnungen 1, 1' sind beispielsweise jeweils Teil eines Computersystems, Servers, Laptops, Tablet-Computers, oder eines sonstigen elektronischen Geräts. Die Computernetzteile 2, 2' sind beispielsweise interne Netzteile oder externe Netzteile. Die Systemplatinen 3, 3' sind in beiden 1 und 2 identisch ausgestaltet und stellen beispielsweise ein Motherboard oder eine sonstige Platine, über die Zusatzkarten an ein Computersystem angeschlossen werden können, dar. Die Zusatzkarten 4, 4' sind in diesem Ausführungsbeispiel PCIe-Karten, können jedoch auch beliebige andere Zusatzkarten sein, die in einem Computersystem an eine Systemplatine angeschlossen werden.
Die Anordnungen 1, 1' können jeweils in einem Betriebszustand X oder in einem Stand-by-Zustand Y betrieben werden. In dem Betriebszustand X befinden sich die Anordnungen 1, 1' beispielsweise in einem ACPI S0-Zustand, in dem Computersysteme, in denen die Anordnungen 1, 1' verwendet werden, voll funktionsfähig sind. In dem Betriebszustand X stellen die Computernetzteile 2, 2' eine Betriebsspannung U_B an den Systemplatinen 3, 3' bereit. Basierend auf der Betriebsspannung U_B werden die Zusatzkarten 4, 4' mit einer ersten Kartenspannung U_K1 über die Systemplatinen 3, 3' versorgt. Das Computernetzteil 2' gemäß 2 stellt zusätzlich in dem Betriebszustand X eine zweite Kartenspannung U_K2 von 12 V direkt an dem Computernetzteil 2' bereit. Die Betriebsspannung U_B und die zweite Kartenspannung U_K2 werden von dem Computernetzteil 2' synchronisiert bereitgestellt. Das Computernetzteil 2 gemäß 1 stellt die zweite Kartenspannung U_K2 nicht bereit.
In dem Stand-by-Zustand Y befinden sich die Anordnungen 1, 1' beispielsweise in einem der ACPI Energiesparzustände S3 bis S5, in denen Teile von Computersystemen, in denen die Anordnungen 1, 1' verwendet werden, abgeschaltet sind, die Computernetzteile 2, 2' aber mit einer Spannungsquelle verbunden sind. In dem Stand-by-Zustand Y stellen die Computernetzteile 2, 2' eine Stand-by-Spannung U_S an den Systemplatinen 3, 3' bereit, mit der hier nicht gezeigte Komponenten in dem Stand-by-Zustand versorgt werden. In dem Betriebszustand X stellen die Computernetzteile 2, 2' eine höhere Leistung für die Anordnungen 1, 1' zur Verfügung als in dem Stand-by-Zustand Y.
Gemäß 2 umfasst das Computernetzteil 2' ein hier nicht gezeigtes Hauptnetzteil zum Bereitstellen der Betriebsspannung U_B und der zweiten Kartenspannung U_K2 und ein hier nicht gezeigtes Hilfsnetzteil zum Bereitstellen der Stand-by-Spannung U_S . Das Hauptnetzteil weist bei einer in dem Betriebszustand X zu liefernden Leistung eine hohe Effizienz auf. Das Hilfsnetzteil weist hingegen bei einer in dem Stand-by-Zustand Y zu liefernden Leistung eine hohe Effizienz auf. Da gemäß 2 die Betriebsspannung U_B und Stand-by-Spannung U_S von unterschiedlichen Netzteilen geschaltet werden, sind diese beiden Spannungen U_B , U_S unabhängig voneinander und werden asynchron von dem Computernetzteil 2' bereitgestellt. Das Computernetzteil 2' schaltet in dem Stand-by-Zustand Y die Betriebsspannung U_B ab.
Gemäß 1 umfasst das Computernetzteil 2 ein hier nicht gezeigtes Gesamtnetzteil zum Bereitstellen sowohl der Betriebsspannung U_B als auch der Stand-by-Spannung U_S . Das Gesamtnetzteil verbraucht eine geringe Verlustleistung sowohl bei einer für den Betriebszustand X als auch bei einer für den Stand-by-Zustand Y bereitgestellten Leistung. Da gemäß 1 die Betriebsspannung U_B und Stand-by-Spannung U_S von einem gemeinsamen Netzteil bereitgestellt werden, sind diese beiden Spannungen U_B , U_S miteinander gekoppelt und werden synchronisiert an der Systemplatine 3 bereitgestellt. Das Computernetzteil 2 der Anordnung 1 stellt somit sowohl im Betriebszustand X als auch im Stand-by-Zustand Y sowohl die Betriebsspannung U_B als auch die Stand-by-Spannung U_S bereit.
Die Systemplatinen 3, 3' weisen gemäß beider 1 und 2 jeweils einen ersten Steckverbinder 7, 7' auf. Die Zusatzkarten 4, 4' weisen jeweils einen zweiten Steckverbinder 8, 8' auf. Die ersten Steckverbinder 7, 7' und die zweiten Steckverbinder 8, 8' sind beispielsweise so ausgestaltet, dass die zweiten Steckverbinder 8, 8' in die ersten Steckverbinder 7, 7' gesteckt werden können, um eine mechanische sowie elektrische Verbindung zwischen der jeweiligen Zusatzkarte 4, 4' und den Systemplatinen 3, 3' herzustellen. Alternativ sind die ersten Steckverbinder 7, 7' und die zweiten Steckverbinder 8, 8' derart ausgestaltet, dass sie jeweils über wenigstens ein Kabel elektrisch miteinander verbunden werden können. Die Verbindungen zwischen den ersten Steckverbindern 7, 7' und dem jeweiligen zweiten Steckverbinder 8, 8' dient dazu, die erste Kartenspannung U_K1 in Höhe von 12 V für die jeweilige Zusatzkarte 4, 4' bereitzustellen. Zusätzlich können über diese Verbindung auch weitere, hier nicht gezeigte Spannungen für die Zusatzkarte 4, 4', beispielsweise eine zusätzliche 3,3 V Karten-Betriebsspannung in dem Betriebszustand X und eine 3,3 V Karten-Stand-by-Spannung in dem Stand-by-Zustand Y, und Daten zwischen der Zusatzkarte 4, 4' und den Systemplatinen 3, 3' ausgetauscht werden. Die zusätzliche 3,3 V Karten-Betriebsspannung wird mit weiteren, hier nicht gezeigten Schaltelementen geschaltet.
Die Computernetzteile 2, 2' weisen mehrere Pins 5, 5' auf, an die Leitungen 6, 6' angeschlossen sind, über die Spannungen bereitgestellt und Datensignale zwischen dem jeweiligen Computernetzteil 2, 2' und den entsprechenden Systemplatinen 3, 3' ausgetauscht werden können. In den 1 und 2 sind lediglich einige solcher Pins eines Computernetzteils gezeigt. In Wirklichkeit weisen derartige Computernetzteile deutlich mehr solcher Pins auf. Die Beschreibung der Pins 5, 5' und der Leitungen 6, 6' ist lediglich exemplarisch. Selbstverständlich können die Verbindungen zwischen den Computernetzteilen 2, 2' und den Systemplatinen 3, 3' auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise weisen die Systemplatinen 3, 3', alternativ oder zusätzlich, einen Stecker auf, über den die Systemplatinen 3, 3' mit den Computernetzteilen 2, 2' verbunden werden und welcher zu den Pins 5, 5' entsprechende Pins aufweist. Beispielsweise können die Computernetzteile 2, 2' auch direkt auf die Systemplatinen 3, 3' gesteckt werden.
An jeweils einem ersten Pin 5a, 5a' der Computernetzteile 2, 2' wird die Stand-by-Spannung U_S bereitgestellt, mit der die Systemplatine 3 über eine erste Leitung 6a, 6a' in dem Standby-Zustand Y versorgt wird. Die Stand-by-Spannung U_S beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 12 V. An jeweils einem zweiten Pin 5b, 5b' der Computernetzteile 2, 2' wird die Betriebsspannung U_B bereitgestellt, die ebenfalls 12 V beträgt. Die Betriebsspannung U_B wird über eine zweite Leitung 6b, 6b' in dem Betriebszustand X an der Systemplatine 3, 3' bereitgestellt.
Jeweils ein dritter Pin 5c, 5c' und ein vierter Pin 5d, 5d' der Computernetzteile 2, 2' sind jeweils über eine dritte Leitung 6c, 6c' bzw. eine vierte Leitung 6d, 6d' mit Steuerbausteinen 9, 9', die auf den Systemplatinen 3, 3' angebracht sind, verbunden. Die Steuerbausteine 9, 9' sind Sequenzierungsvorrichtungen (insbesondere sogenannte Sequencing-Mikrocontroller) zur Synchronisation der von den Computernetzteilen 2, 2' bereitgestellten Spannungen und weisen hier nicht gezeigte Speichervorrichtungen auf. An dem dritten Pin 5c, 5c' wird jeweils ein PWROK-Signal PWROK von den Computernetzteilen 2, 2' an die Steuerbausteine 9, 9' gesendet, sobald alle von dem jeweiligen Computernetzteil 2, 2' zur Verfügung gestellten Spannungen innerhalb einer vorbestimmten Toleranz sind. An dem vierten Pin 5d, 5d' empfängt das Computernetzteil 2, 2' jeweils ein PS-OFF-Signal PSOFF, welches ein Umschalten von dem Stand-by-Zustand Y in den Betriebszustand X, bzw. umgekehrt, signalisiert. Das PWROK-Signal PWROK und das PS-OFF-Signal PSOFF sind digitale Signale. Über den fünften Pin 5e, 5e' sind die Computernetzteile 2, 2' jeweils über eine fünfte Leitung 6e, 6e' mit einem Massepotenzial GND der Systemplatine 3 verbunden.
Die zweiten Leitungen 6b, 6b' sind auf den Systemplatinen 3, 3' mit den ersten Steckverbindern 7, 7' elektrisch verbunden, sodass die erste Kartenspannung U_K1 basierend auf der Betriebsspannung U_B an den ersten Steckverbindern 7, 7' bereitgestellt wird. Auf den Systemplatinen 3, 3' ist jeweils ein Schaltelement 10, 10' angeordnet, mit dem die erste Kartenspannung U_K1 von der Betriebsspannung U_B getrennt werden kann, sodass die erste Kartenspannung U_K1 abgeschaltet ist, wenn das Schaltelement 10, 10' geöffnet ist. Das Schaltelement 10, 10' wird über ein Schaltsignal S, welches von den Steuerbausteinen 9, 9' basierend auf dem PWROK-Signal PWROK und dem PS-Off-Signal PSOFF generiert wird, geschaltet. Dies wird genauer anhand der 3 und 4 beschrieben.
Die Zusatzkarte 4' gemäß 2 weist zusätzlich zu dem zweiten Steckverbinder 8' einen dritten Steckverbinder 11' auf, über den die Zusatzkarte 4' mit der zusätzlichen zweiten Kartenspannung U_K2 von 12 V direkt von dem Computernetzteil 2' versorgt wird. Diese zusätzliche zweite Kartenspannung U_K2 wird beispielsweise an eine Zusatzkarte 4' angeschlossen, die eine Leistung von mehr als 75 W bezieht. Hierzu weist das Computernetzteil 2' einen sechsten Pin 5f' auf, von dem eine sechste Leitung 6f' zu dem dritten Steckverbinder 11' führt. Beispielsweise weist das Computernetzteil 2' den sechsten Pin 5f' auch dann auf, wenn das Computernetzteil 2', wie oben beschrieben, direkt auf die Systemplatine 3' gesteckt ist. In diesem Fall kann auf die Leitungen 6a' bis 6e' verzichtet werden, die sechste Leitung 6f' aber dennoch den sechsten Pin 5f' mit dem dritten Steckverbinder 11' verbinden. Die sechste Leitung 6f' ist nicht über die Systemplatine 3 geführt, sondern an dieser vorbei, sodass in der Anordnung 1' gemäß 2 und der Anordnung 1 gemäß 1 identische Systemplatinen 3 verwendet werden können, unabhängig davon, ob die Zusatzkarten 4, 4' mit der zweiten Kartenspannung U_K2 versorgt werden, oder nicht. Der sechste Pin 5f' ist in dem Computernetzteil 2' gemäß 2 mit dem zweiten Pin 5b', an dem die Betriebsspannung U_B bereitgestellt wird, gekoppelt. Die zweite Kartenspannung U_K2 und die Betriebsspannung U_B werden somit synchronisiert von dem Computernetzteil 2' bereitgestellt.
3 zeigt eine schematische Darstellung von Spannungs- bzw. Signalverläufen in der Anordnung 1 gemäß 1 über der Zeit. 4 zeigt eine schematische Darstellung von Spannungs- bzw. Signalverläufen in der Anordnung 1' gemäß 2 über der Zeit. Beide 3 und 4 zeigen einen Signalverlauf des PWROK-Signals PWROK und des PS-Off-Signals PSOFF, sowie des Schaltsignals S. Des Weiteren zeigen beide 3 und 4 einen Spannungsverlauf der ersten Kartenspannung U_K1' der Stand-by-Spannung U_S und der Betriebsspannung U_B . Da, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, die Stand-by-Spannung U_S und die Betriebsspannung U_B in der Anordnung 1 gemäß 1 von einem Gesamtnetzteil synchron bereitgestellt werden, sind in 3 diese beiden Spannungen U_S , U_B in einem Graph zusammengefasst. 4 zeigt zusätzlich den Verlauf der zweiten Kartenspannung U_K2 . Da, wie mit Bezug auf 2 beschrieben, die zweite Kartenspannung U_K2 in der Anordnung 1' gemäß 2 mit der Betriebsspannung U_B gekoppelt ist, sind in 4 diese beiden Spannungen U_K2 , U_B in einem Graph zusammengefasst.
Gemäß beider 3 und 4 wird zu einem Zeitpunkt t₁ , t₁ ' das Computernetzteil 2 bzw. das Computernetzteil 2' mit einer Spannungsquelle verbunden. Zum Zeitpunkt t₁ , t₁' sind das PWROK-Signal PWROK und das Schaltsignal S auf einem logischen Schaltzustand „niedrig“. Das PS-OFF-Signal PSOFF ist zu diesem Zeitpunkt t₁ dementsprechend jeweils auf einem logischen Schaltzustand „hoch“.
Bis zu einem Zeitpunkt t₂ baut sich dann die Stand-by-Spannung U_S auf den Sollwert von 12 V auf. Da gemäß 1 die Stand-by-Spannung U_S und die Betriebsspannung U_B gekoppelt sind, wird gemäß 3 bis zum Zeitpunkt t₂ auch die Betriebsspannung U_B auf den Sollwert von 12 V aufgebaut. Somit erreicht gemäß 3 die Betriebsspannung U_B zum Zeitpunkt t₂ einen Wert innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, sodass dies von dem Computernetzteil 2 durch ein Umschalten des PWROK-Signals PWROK von dem logischen Schaltzustand „niedrig“ zu „hoch“ signalisiert wird.
Gemäß 2 sind die Stand-by-Spannung U_S und die Betriebsspannung U_B unabhängig voneinander, sodass gemäß 4 zum Zeitpunkt t₂ die Betriebsspannung U_B noch ausgeschaltet ist und folglich das PWROK-Signal PWROK auf dem logischen Schaltzustand „niedrig“ verbleibt. Ab dem Zeitpunkt t₂ , t₂' befinden sich die Anordnungen 1, 1' in dem Stand-by-Zustand Y.
Gemäß der 3 und 4 werden die Anordnungen 1, 1' zu einem Zeitpunkt t₃ , t₃ ' in den Betriebszustand X geschaltet. Dies wird den Computernetzteilen 2, 2' durch ein Umschalten des PS-OFF-Signals PSOFF auf einen logischen Schaltzustand „niedrig“ signalisiert.
Zum Zeitpunkt t₃ , t₃ ' bestimmen die Steuerbausteine 9, 9' jeweils einen Typ der Computernetzteile 2, 2'. Die Steuerbausteine 9, 9' erkennen, ob in den Anordnungen 1, 1' ein Computernetzteil 2 eines ersten Typs mit einem Gesamtnetzteil eingebaut ist, welches sowohl die Stand-by-Spannung U_S als auch die Betriebsspannung U_B synchronisiert bereitstellt, oder ob ein Computernetzteil 2' eines zweiten Typs mit einem Hilfsnetzteil, zum Bereitstellen der Stand-by-Spannung U_S , und einem Hauptnetzteil, zum Bereitstellen der Betriebsspannung U_B und der zweiten Kartenspannung U_K2 , eingebaut ist. Bei dem Computernetzteil 2' des zweiten Typs werden die Stand-by-Spannung U_S und die Betriebsspannung U_B asynchron bereitgestellt.
Die Steuerbausteine 9, 9' unterscheiden diese beiden Typen dadurch, dass gemäß dem Signalverlauf gemäß 3 in der Anordnung 1 das PS-OFF-Signal PSOFF zum Zeitpunkt t₃ auf den logischen Schaltzustand „niedrig“ umgeschaltet wird, während das PWROK-Signal PWROK bereits auf dem logischen Schaltzustand „hoch“ ist. Dies signalisiert dem entsprechenden Steuerbaustein 9 ein Computernetzteil 2 des ersten Typs.
Gemäß dem Signalverlauf gemäß 4 wird jedoch in der Anordnung 1' das PS-OFF-Signal PSOFF zum Zeitpunkt t₃ ' auf den logischen Schaltzustand „niedrig“ umgeschaltet, während das PWROK-Signal PWROK noch auf dem logischen Schaltzustand „niedrig“ ist, da in der Anordnung 1' zu diesem Zeitpunkt die Betriebsspannung U_B noch nicht aufgebaut ist. Dies signalisiert dem Steuerbaustein 9 ein Computernetzteil 2' des zweiten Typs. Alternativ zur Bestimmung des Typs der Computernetzteile 2, 2' basierend auf den Signalen PSOFF und PWROK ist es beispielsweise auch möglich, die Spannungsverläufe der Spannungen U_S und U_B zu betrachten, um den Typ der Computernetzteile 2, 2' in analoger Weise zu bestimmen.
Der erkannte Typ des Computernetzteils 2, 2' wird in den Speichervorrichtungen der Steuerbausteine 9, 9' gespeichert. Diese Erkennung wird beispielsweise jedes Mal durchgeführt, wenn die Anordnung 1, 1' von dem Stand-by-Zustand Y in den Betriebszustand X geschaltet wird. Alternativ kann diese Erkennung auch nur durchgeführt werden, wenn zuvor das Computernetzteil 2, 2' von einer Spannungsquelle getrennt war und so, beispielsweise, ein Speicher, in dem der Typ gespeichert war, gelöscht wurde.
Gemäß 4, das heißt in der Anordnung 1' gemäß 2, ändert der Steuerbaustein 9', wenn ein Computernetzteil 2' des zweiten Typs erkannt wurde, zeitgleich mit dem PS-Off-Signal PSOFF zum Zeitpunkt t₃ ' auch das Schaltsignal S auf einen logischen Schaltzustand „hoch“. Damit wird das Schaltelement 10' auf der Systemplatine 3' in der Anordnung 1' geschlossen. Die sich anschließend bis zu einem Zeitpunkt t₄ ' aufbauende Betriebsspannung U_B wird somit gleichzeitig zum Aufbauen der ersten Kartenspannung U_K1 zur Verfügung gestellt. Zum Zeitpunkt t₄ ' erreicht die Betriebsspannung U_B gemäß 4 einen Wert innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, sodass dies von dem Computernetzteil 2' durch ein Umschalten des PWROK-Signals PWROK von dem logischen Schaltzustand „niedrig“ zu „hoch“ signalisiert wird. Das Schließen des Schaltelements 10' erfolgt zeitgleich mit dem Umschalten des PS-OFF-Signals PSOFF, damit die erste Kartenspannung U_K1 und die zweite Kartenspannung U_K2 synchron aufgebaut werden können. Damit entspricht die Anordnung 1' gemäß 2 dem Standard PCI Express 225 W/300 W High Power Card Electromechanical Specification Revision 1.0 vom 27. März 2008, demzufolge eine Abweichung der zusätzlichen zweiten Kartenspannung U_K2 von der über die Systemplatine 3 bereitgestellten ersten Kartenspannung U_K1 von maximal 1,92 V erlaubt ist.
Gemäß 3, das heißt in der Anordnung 1 gemäß 1, ändert der Steuerbaustein 9 zu einem Zeitpunkt t₄ das Schaltsignal S, zeitverzögert zu dem PS-OFF-Signal PSOFF, um das Schaltelement 10 zu schließen, wenn ein Computernetzteil 2 des ersten Typs erkannt wurde. Die Zeitverzögerung beträgt in diesem Fall ungefähr 25 ms und ist dafür vorgesehen, dass das Computernetzteil 2, nach diesen 25 ms, stabil in einem Betriebsmodus arbeitet, in den es, nach Empfangen des PS-OFF-Signals PSOFF, umgeschaltet wurde. Abhängig von einer Ausgestaltung des Computernetzteils 2 des ersten Typs kann diese Zeitverzögerung auch länger oder kürzer sein oder vollständig weggelassen werden. Anschließend wird gemäß 3 die erste Kartenspannung U_K1 an dem ersten Steckverbinder 7 aufgebaut, um die angeschlossene Zusatzkarte 4 mit Spannung zu versorgen. Auf der Systemplatine 3 sind hier nicht gezeigte Vorrichtungen eingebaut, die nach einem Schließen des Schaltelements 10 ein zu schnelles Ansteigen der ersten Kartenspannung U_K1 verhindern, um Peaks in der ersten Kartenspannung U_K1 zu vermeiden.
Ebenfalls zu den Zeitpunkten t₄ , t₄ ' wird beispielsweise die mit Bezug auf 1 beziehungsweise 2 erwähnte, hier nicht gezeigte, zusätzliche 3,3 V Karten-Betriebsspannung geschaltet.
Zu einem Zeitpunkt t₅ werden gemäß der 3 und 4 die Anordnungen 1, 1' von dem Betriebszustand X in den Stand-by-Zustand Y umgeschaltet. Hierzu wird das PS-Off-Signal PSOFF wieder auf den logischen Schaltzustand „hoch“ geschaltet. Gemäß 4 wird in der Anordnung 1' damit die Betriebsspannung U_B abgeschaltet, sodass auch das PWROK-Signal PWROK seinen logischen Schaltzustand auf „niedrig“ ändert.
Abhängig von dem zuvor erkannten und gespeicherten Typ des Computernetzteils 2, 2' wird dann auch das Schaltsignal S zum Öffnen des Schaltelements 10 geändert.
Gemäß 3 wird das Schaltsignal S gleichzeitig mit dem Umschalten des PS-Off-Signal PSOFF zum Zeitpunkt t₅ auf den logischen Schaltzustand „niedrig“ geschaltet und das Schaltelement 10 geöffnet, sodass die erste Kartenspannung U_K1 bis zu einem Zeitpunkt t₆ wieder auf Null abfällt. Somit wird in der Anordnung 1 gemäß 1 die Spannungsversorgung der Zusatzkarte 4 beim Umschalten in den Stand-by-Zustand Y abgeschaltet. Das Abfallen der ersten Kartenspannung U_K1 wird, wie das Ansteigen, durch die oben beschriebenen Vorrichtungen zur Verhinderung von Peaks beeinflusst.
Gemäß 4 wird das Schaltsignal S zeitverzögert zu dem Umschalten des PS-Off-Signal PSOFF zum Zeitpunkt t₆ ' auf den logischen Schaltzustand „niedrig“ geschaltet. Dies geschieht etwa 500 ms nach dem Umschalten des PS-Off-Signal PSOFF. Bis zu diesem Zeitpunkt t₆ sind gemäß 4 auch die erste Kartenspannung U_K1 sowie die Betriebsspannung U_B und die mit der Betriebsspannung U_B gekoppelte zweite Kartenspannung U_K2 auf Null abgefallen. Damit entspricht die Anordnung 1' gemäß 2 auch bei einem Umschalten von dem Betriebszustand X in den Stand-by-Zustand Y dem oben genannten PCI Express Standard. Ein unmittelbares Abschalten der ersten Kartenspannung U_K1 in dem Fall, dass ein Computernetzteil 2' des zweiten Typs erkannt wurde, könnte zu Problemen führen, da in diesem Fall die zweite Kartenspannung U_K2 , die in der Anordnung 1' gemäß 2 der Betriebsspannung U_B folgt, mehr als die zugelassenen 1,92 V von der ersten Kartenspannung U_K1 abweichen könnte.
Durch das dynamische Schalten der auf den Systemplatinen 3, 3' angeordneten Schaltelemente 10, 10', basierend auf den erkannten Typen der Computernetzteile 2, 2' ist es möglich, eine baugleiche Systemplatine 3, 3' in unterschiedlich aufgebauten Computersystemen zu verwenden, unabhängig davon, ob ein Computernetzteil 2, 2' des ersten oder des zweiten Typs verwendet wird.
Alternativ zu der hier gezeigten Ausgestaltung, bei der die Sequenzierungsvorrichtung einer Systemplatine 3, 3' verwendet wird, wäre es auch möglich, einen zusätzlichen Mikrocontroller oder sonstigen Schaltkreis zur Erkennung des Typs der Computernetzteile 2, 2' und zur Steuerung der Schaltelemente 10, 10' zu verwenden.
Bezugszeichenliste

1, 1': Anordnung
2, 2': Computernetzteil
3, 3': Systemplatine
4, 4': Zusatzkarte
5a - 5e: Pin
5a' - 5f': Pin
6a - 6e: Leitung
6a' - 6f': Leitung
7, 7': erster Steckverbinder
8, 8': zweiter Steckverbinder
9, 9': Steuerbaustein
10, 10': Schaltelement
11': dritter Steckverbinder
U_B: Betriebsspannung
U_S: Stand-by-Spannung
PWROK: PWROK-Signal
PSOFF: PS-OFF Signal
GND: Massepotential
U_K1: erste Kartenspannung
U_K2: zweite Kartenspannung
S: Schaltsignal
t₁ - t₆: Zeitpunkt
t₁' - t₆': Zeitpunkt
X: Betriebszustand
Y: Stand-by-Zustand

Claims

Systemplatine (3, 3'), dazu eingerichtet, in einem Betriebszustand (X) mit einer Betriebsspannung (U_B) und in wenigstens einem Stand-by-Zustand (Y) mit einer Stand-by-Spannung (U_S) von wenigstens einer Stromversorgungseinheit versorgt zu werden, die Systemplatine (3, 3') umfassend: - wenigstens eine Anschlussvorrichtung für wenigstens eine Zusatzkarte (4, 4'), wobei die Anschlussvorrichtung dazu eingerichtet ist, wenigstens eine erste Kartenspannung (U_K1), basierend auf der Betriebsspannung (U_B), bereitzustellen; - wenigstens ein auf der Systemplatine (3, 3') angeordnetes Schaltelement (10, 10'), das dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Anschlussvorrichtung von der Betriebsspannung (U_B) zu trennen; und - eine auf der Systemplatine (3, 3') angeordnete Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Typ einer angeschlossenen Stromversorgungseinheit zu erkennen und ein Schaltsignal (S) an das Schaltelement (10, 10') in Abhängigkeit des erkannten Typs zu senden.
Systemplatine (3, 3') gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Stromversorgungseinheit, die die Betriebsspannung (U_B) und die Stand-by-Spannung (U_S) synchron an der Systemplatine (3) bereitstellt, als einen ersten Typ und eine Stromversorgungseinheit, die die Betriebsspannung (U_B) und die Stand-by-Spannung (U_S) asynchron an der Systemplatine (3') bereitstellt, als einen zweiten Typ zu erkennen.
Systemplatine (3, 3') gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung als eine Sequenzierungsvorrichtung zur Sequenzierung von durch die Stromversorgungseinheit bereitgestellter Spannungen ausgestaltet ist.
Systemplatine (3, 3') gemäß Anspruch 3, wobei die Sequenzierungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Typ der angeschlossenen Stromversorgungseinheit basierend auf einer Auswertung eines Signalverlaufs eines ersten Steuersignals und eines zweiten Steuersignals zu erkennen, wobei das erste Steuersignal anzeigt, dass alle von der Stromversorgungseinheit zur Verfügung gestellten Spannungen innerhalb einer vorbestimmten Toleranz sind und das zweite Steuersignal ein Umschalten von dem wenigstens einen Standby-Zustand (Y) in den Betriebszustand (X), oder umgekehrt, signalisiert.
Systemplatine (3, 3') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung ferner dazu eingerichtet ist, den erkannten Typ der Stromversorgungseinheit zu speichern.
Betriebsverfahren für eine Systemplatine (3, 3'), die dazu eingerichtet ist, in einem Betriebszustand (X) mit einer Betriebsspannung (U_B) und in wenigstens einem Stand-by-Zustand (Y) mit einer Stand-by-Spannung (U_S) von wenigstens einer Stromversorgungseinheit versorgt zu werden, die Systemplatine (3, 3') umfassend wenigstens eine Anschlussvorrichtung für wenigstens eine Zusatzkarte (4, 4'), wenigstens ein auf der Systemplatine (3) angeordnetes Schaltelement (10, 10'), das dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Anschlussvorrichtung von der Betriebsspannung (U_B) zu trennen, und eine auf der Systemplatine (3, 3') angeordnete Steuervorrichtung, das Betriebsverfahren umfassend die Schritte: - Bereitstellen, an der wenigstens einen Anschlussvorrichtung, wenigstens einer ersten Kartenspannung (U_K1), basierend auf der Betriebsspannung (U_B); - Erkennen, mit der Steuervorrichtung, eines Typs einer angeschlossenen Stromversorgungseinheit; - Senden, mit der Steuereinheit, eines Schaltsignals (S) an das wenigstens eine Schaltelement (10, 10'), in Abhängigkeit des erkannten Typs.
Betriebsverfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung eine Stromversorgungseinheit, die die Betriebsspannung (U_B) und die Stand-by-Spannung (U_S) synchron an der Systemplatine (3) bereitstellt, als einen ersten Typ und eine Stromversorgungseinheit, die die Betriebsspannung (U_B) und die Stand-by-Spannung (U_S) asynchron an der Systemplatine (3') bereitstellt, als einen zweiten Typ erkennt.
Betriebsverfahren gemäß Anspruch 7, wobei - die Steuervorrichtung das Schaltsignal (S) unmittelbar nach einem Umschalten von dem wenigstens einen Stand-by-Zustand (Y) in den Betriebszustand (X) sendet, um das wenigstens eine Schaltelement (10') zu schließen, und die Steuervorrichtung das Schaltsignal (S) zeitverzögert nach einem Umschalten von dem Betriebszustand (X) in den wenigstens einen Stand-by-Zustand (Y) sendet, um das wenigstens eine Schaltelement (10') zu öffnen, wenn eine Stromversorgungseinheit des zweiten Typs erkannt wurden, und - die Steuervorrichtung das Schaltsignal (S) zeitverzögert nach einem Umschalten von dem wenigstens einen Stand-by-Zustand (Y) in den Betriebszustand (X) sendet, um das wenigstens eine Schaltelement (10) zu schließen, und die Steuervorrichtung das Schaltsignal (S) unmittelbar nach einem Umschalten von dem Betriebszustand (X) in den wenigstens einen Stand-by-Zustand (Y) sendet, um das wenigstens eine Schaltelement (10) zu öffnen, wenn eine Stromversorgungseinheit des ersten Typs erkannt wurde.
Computersystem, umfassend - eine Systemplatine (3, 3') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, - wenigstens eine Stromversorgungseinheit zum Bereitstellen der Betriebsspannung (U_B) und der Stand-by-Spannung (U_S), und - wenigstens eine an die Anschlussvorrichtung angeschlossene Zusatzkarte (4, 4'), die dazu eingerichtet ist, durch die wenigstens eine erste Kartenspannung (U_K1) versorgt zu werden.
Computersystem gemäß Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Stromversorgungseinheit wahlweise dazu eingerichtet ist, eine zweite Kartenspannung (U_K2) direkt an der wenigstens einen Zusatzkarte (4') bereitzustellen, wobei die zweite Kartenspannung (U_K2) an der Systemplatine (3') vorbeigeführt ist.
Computersystem gemäß Anspruch 10, wobei die wenigstens eine Stromversorgungseinheit die zweite Kartenspannung (U_K2) nur dann bereitstellt, wenn die Stromversorgungseinheit ein Hauptnetzteil und ein Hilfsnetzteil umfasst.
Computersystem gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei die zweite Kartenspannung (U_K2) mit der Betriebsspannung (U_B) in der wenigstens einen Stromversorgungseinheit gekoppelt ist.
Computersystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die wenigstens eine Zusatzkarte (4, 4') gemäß einem PCIe-Standard dazu eingerichtet, Peripheriegeräte mit dem Computersystem zu verbinden.