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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung ist auf Vorrichtungen, Systeme und Verfahren gerichtet, die bei Stromverteilungs-, Strommanagement- und Stromüberwachungsanwendungen verwendet werden. Genauer gesagt ist die vorliegende Offenbarung auf Vorrichtungen, Systeme und Verfahren gerichtet, die die Fähigkeit haben, nebeneinander liegenden Ausgängen Strom von unterschiedlichen Stromeingängen zur Verfügung zu stellen.
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HINTERGRUND
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Stromverteilungseinheiten bzw. Power Distribution Units (PDUs) werden bereits lange verwendet, um elektronische Geräte mit Strom zu versorgen. Eine herkömmliche Stromverteilungseinheit (PDU) ist eine Anordnung von mehreren „Steckdosen” (die auch „Anschlussbuchsen” oder „Ausgänge” genannt werden), die eine elektrische Energie bzw. einen elektrischen Strom von einer Quelle erhalten und den elektrischen Strom über die Steckdosen an eine oder mehrere separate elektronische Geräteeinheiten verteilen, deren jeweilige Stromkabel bzw. Anschlusskabel in die jeweiligen Steckdosen der PDU eingesteckt sind. In einigen Anwendungen empfängt eine PDU Strom von zwei unterschiedlichen Stromeingängen, was gemeinhin als „Dual Feed”-PDUs (PDUs mit doppelter Zufuhr) oder „Dual Input”-PDUs (PDUs mit doppeltem Eingang) bezeichnet wird. Solche doppelten Eingänge können eine PDU mit einer zusätzlichen Stromversorgungsfähigkeit versehen und/oder können redundante Stromquellen für Geräte vorsehen, die Strom von PDU-Steckdosen erhalten. PDUs können in jeder von verschiedenen Anwendungen und Umgebungen verwendet werden, wie etwa zum Beispiel in oder an Racks bzw. Gestellen oder Trägern für elektronische Geräte (wie etwa RETMA-Racks), um neben anderen Anwendungen Netzwerkgeräte (z. B. Server, Router, Gateways, Netzwerk-Switches) mit Strom zu versorgen. Eine oder mehrere PDUs, die sich in einem Schrank befinden, können der Einfachheit halber als eine Cabinet Power Distribution Unit (CDU) bzw. Schrank-Stromverteilereinheit bezeichnet werden.
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Strom, der an kleine Geschäfte oder Privatkunden verteilt wird, ist im Allgemeinen ein „Einphasen”-Strom oder ein „Spaltphasen”-Strom bzw. „Split-Phase”-Strom. In einem Einphasensystem wird eine einzige Wechselspannung durch einen Anschluss mit zwei Leitern verteilt. In einem Spaltphasensystem bzw. Split-Phase-System werden zwei Wechselspannungen durch wenigstens drei Leiter verteilt: einen Null- bzw. Neutralleiter und einen weiteren Leiter für jede der zwei Phasen. Die zwei Spannungswellenformen sind zeitlich um einen „Phasenunterschied” von 180 Grad getrennt – das heißt, die Sinusform der Spannung in einem Leiter eilt der Sinusform der Spannung in dem anderen Leiter um den Betrag des Phasenunterschieds vor oder nach. Die Effektivspannung bzw. Arbeitsspannung zwischen dem ersten Phasenleiter und dem zweiten Phasenleiter ist deshalb beträchtlich größer als die Effektivspannung bzw. Arbeitsspannung zwischen jedem der Phasenleiter und dem Nullleiter. Als Folge davon kann ein Dreileiter-Split-Phase-System zum Beispiel 120 Volt in einem Stromkreis von einem Phasenleiter zu einem Nullleiter und 240 Volt in einem Stromkreis von einem Phasenleiter zu einem Phasenleiter bereitstellen.
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In größeren gewerblichen und industriellen Anwendungen können Dreiphasensysteme verwendet werden. In Dreiphasensystemen ist jeder Spannungszyklus in jedem Phasenleiter um 120 Grad oder 1/3 einer Periode phasenversetzt zu dem Spannungszyklus in jedem der anderen zwei Phasenleiter. Dreiphasensysteme werden in großen gewerblichen und industriellen Anwendungen verwendet, weil ein Dreiphasengerät von der Größe her kleiner ist, weniger wiegt und effizienter ist als ein Einphasen- oder Zweiphasengerät. Obwohl Dreiphasenschaltungen etwas komplexer als Einphasen- oder Zweiphasenschaltungen sind, wiegen sie weniger als Einphasenschaltungen für die gleichen Belastungen, die von den Schaltungen unterstützt werden. Dreiphasenschaltungen können auch einen breiten Bereich von Spannungen bereitstellen und können für einphasige oder zweiphasige Belastungen verwendet werden.
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Ein Dreiphasenstrom wird von Schaltungen bzw. Stromkreisen in einer von zwei Konfigurationen erzeugt: (i) einer „Delta”- bzw. „Dreieck”-Konfiguration; oder (ii) einer „Ypsilon”- bzw. „Stern”-Konfiguration. Wenn ein Ende jedes der Leitungszweige einer Dreiphasenschaltung zentral an einem gemeinsamen Punkt angeschlossen ist und die anderen Enden mit drei Phasenleitern (einem Leiter für jede Phase) verbunden sind, dann wird die Konfiguration eine Sternschaltung oder „Y”-Schaltung genannt. Wenn die Leitungszweige der Dreiphasenschaltungen statt dessen in Reihe geschaltet sind, um einen geschlossenen Kreis zu bilden, wobei ein Phasenleiter mit jedem Verbindungspunkt von zwei benachbarten Leitungszweigen verbunden ist, dann wird die Konfiguration eine „Dreieck”- oder „Δ”-Schaltung genannt.
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Ein Grund dafür, dass die Dreiphasenschaltungen komplexer als typische Einphasenschaltungen sind, ist die Notwendigkeit, wenigstens bis zu einem gewissen Grad symmetrische Belastungen zwischen jeder der drei Phasen aufrecht zu erhalten. Ein Indikator für ein Ungleichgewicht ist der Pegel des Stroms, der durch jeden Phasenleiter fließt. Wenn sich der Pegel des Stroms, der durch einen Phasenleiter fließt, beträchtlich von dem unterscheidet, der durch einen anderen Phasenleiter fließt, dann wird die Belastung als unsymmetrisch betrachtet. In einem sterngeschalteten System kann ein Ungleichgewicht auch dadurch angezeigt werden, dass Strom durch den Nullleiter fließt. Ein Ungleichgewicht zwischen den Belastungen kann zu einer Beschädigung des Dreiphasensystems führen, kann einen übermäßigen Verschleiß der Bauteile bzw. Komponenten in dem System, wie etwa des Drehstromgenerators, verursachen, kann zu einem erhöhten Stromverbrauch führen und kann schwierig und teuer zu korrigieren sein.
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So verwenden zum Beispiel Rechenzentren von hoher Kapazität, die in Computer- und Kommunikationsnetzwerkanwendungen verwendet werden, allgemein einen Dreiphasenstrom für die Bereitstellung des Betriebsstroms für die Geräte, die sich in hunderten oder tausenden von Geräte-Racks in dem Rechenzentrum befinden. Im Allgemeinen wird ein Dreiphasenstrom zu den Geräte-Racks über einen Vier- oder Fünf-Leiter-Eingang zugeführt, der einen Leiter für jede Spannungsphase, eine Erde und einen Nullleiter bzw. Neutralleiter für Dreiphasen-Sternschaltungen bereitstellt. Eine vertikal oder horizontal ausgerichtete Stromverteilungseinheit ist mit dem Eingang verbunden bzw. ist an diesem angeschlossen und verteilt Strom unterschiedlicher Phasen an eine Vielzahl von Ausgängen für die Phase. Eine Dreiphasen-PDU sieht typischerweise drei oder mehr Ausgangszweige vor, einen Zweig für jede Stromphase, die von der Dreiphasen-Steckerleiste bereitgestellt wird. Die PDU kann an oder benachbart zu einem gegebenen Geräte-Rack anbringbar sein, um drei oder mehr Zweige von einphasigem Strom (wobei jeder dieser Zweige von dem Dreiphasenstromeingang abgeleitet ist) zu dem Rack oder einem anderen Gerät in der Nachbarschaft zuzuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In verschiedenen Ausführungsformen ist eine Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) bereitgestellt, die Folgendes aufweist: (a) ein PDU-Gehäuse; (b) einen Stromeingang, der wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und wenigstens einen ersten Eingangsanschluss, der elektrisch mit einer ersten Stromquelle verbindbar ist, und einen zweiten Eingangsanschluss aufweist, der elektrisch mit einer zweiten Stromquelle verbindbar ist; (c) eine Vielzahl von Stromausgängen, die wenigstens teilweise innerhalb des Gehäuses angeordnet sind und wenigstens einen ersten Stromausgang und einen zweiten Stromausgang, der sich benachbart zu dem ersten Stromausgang befindet, aufweist; und (d) eine gedruckte Leiterplatte, die in dem Gehäuse angeordnet ist und (i) eine erste leitende Schicht, die elektrisch mit dem ersten Eingangsanschluss und dem ersten Stromausgang verbunden ist, und (ii) eine zweite leitende Schicht aufweist, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht und in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu befindet, elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist, elektrisch mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Stromausgänge dadurch mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden sind.
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In einigen Ausführungsformen weist die gedruckte Leiterplatte des Weiteren eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung auf, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, wobei die erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist und elektrisch mit dem ersten Stromausgang verbunden ist. Die gedruckte Leiterplatte solcher Ausführungsformen kann des Weiteren eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, wobei die zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist.
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Der Stromeingang kann des Weiteren einen dritten Stromeinganganschluss aufweisen, der elektrisch mit einer dritten Stromquelle verbunden werden kann, wobei in diesem Fall die Stromausgänge einen dritten Stromausgang aufweisen, der sich benachbart zu dem zweiten Stromausgang befindet, und die gedruckte Leiterplatte des Weiteren eine dritte leitende Schicht aufweist, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten befindet, elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist, elektrisch mit dem dritten Eingangsanschluss verbunden ist und elektrisch mit dem dritten Stromausgang verbunden ist. Mit einer solchen Konfiguration sind die ersten, zweiten und dritten Stromausgänge dadurch mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden. Die gedruckte Leiterplatte kann (1) eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den zweiten und dritten leitenden Schichten isoliert ist und elektrisch mit dem ersten Stromausgang verbunden ist; (2) eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den ersten und dritten leitenden Schichten isoliert ist und elektrisch mit dem zweiten Stromausgang verbunden ist; und (3) eine dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden ist, elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichte isoliert ist und elektrisch mit dem dritten Stromausgang verbunden ist.
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In einigen Ausführungsformen weisen die Stromausgänge wenigstens erste und zweite Gruppen von linear angeordneten Stromausgängen auf, wobei nebeneinander liegende Stromausgänge innerhalb jeder der Gruppen mit unterschiedlichen Stromeingängen verbunden sind. Die PDU weist in einigen Ausführungsformen auch eine Vielzahl von Stromsteuerungsrelais auf, die in dem Gehäuse angeordnet sind, wobei jedes von der Vielzahl von Stromsteuerungsrelais in einer unabhängigen, den Strom steuernden Kommunikation zwischen dem Stromeingang und einem der Stromausgänge angeschlossen ist. Die PDU kann auch ein auf den Strom bezogene Informationen berichtendes System (z. B. wenigstens eines von dem Strom, der Spannung und der Leistung) aufweisen, das in dem Gehäuse in einer auf den Strom bezogene Informationen ermittelnden Kommunikation mit einem oder mehreren des Stromeingangs und der Stromausgänge angeordnet ist, und kann in einer auf den Strom bezogene Informationen übertragenden Kommunikation mit einem separaten Kommunikationsnetzwerk verbindbar sein, das sich fern von der Stromverteilungsvorrichtung befindet.
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Der Stromeingang in die PDU kann einen ersten Stromeingang, der mit einer ersten Stromquelle verbunden ist, und einen zweiten Stromeingang aufweisen, der mit einer zweiten Stromquelle verbunden ist, oder er kann einen Dreiphasenstromeingang aufweisen, in dem die ersten und zweiten Stromquellen unterschiedlichen Phasen des Dreiphasenstromeingangs entsprechen.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung stellt eine Leiterplattenvorrichtung zum Versorgen von nebeneinander liegenden Stromausgängen mit einem Strom von unterschiedlichen Stromeingängen bereit, die Folgendes aufweist: (a) eine erste leitende Schicht, die einen ersten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem ersten Stromeingang verbunden zu werden, und einen ersten Ausgangsanschluss aufweist, der dafür konfiguriert ist, mit einem ersten Stromausgang verbunden zu werden; und (b) eine zweite leitende Schicht, die sich zumindest teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht und vorzugsweise in einer gegenüberliegenden Beziehung dazu befindet und die elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist. Die zweite leitende Schicht weist einen zweiten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem zweiten Stromeingang verbunden zu werden, und einen zweiten Ausgangsanschluss auf, der dafür konfiguriert ist, mit einem zweiten Stromausgang verbunden zu werden.
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Die gedruckte Leiterplatte kann eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist, und eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung aufweisen, die sich durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist.
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Die gedruckte Leiterplatte kann auch eine dritte leitende Schicht aufweisen, die sich wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten und vorzugsweise in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu befindet. Die dritte Schicht ist elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert und weist einen dritten Eingangsanschluss, der dafür konfiguriert ist, mit einem dritten Stromeingang verbunden zu werden, und einen dritten Ausgangsanschluss auf, der dafür konfiguriert ist, mit einem dritten Stromausgang verbunden zu werden. In solchen Ausführungsformen kann sich eine erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den zweiten und dritten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem ersten Stromausgangsanschluss verbunden sein; kann sich eine zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den ersten und dritten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem zweiten Stromausgangsanschluss verbunden sein; und kann sich eine dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten, zweiten und dritten leitenden Schichten erstrecken, kann elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden sein, kann elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert sein und kann elektrisch mit dem dritten Stromausgangsanschluss verbunden sein.
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Ein weiterer Aspekt der Offenbarung stellt ein Verfahren zum Zuführen von Strom zu nebeneinander liegenden Stromausgängen von unterschiedlichen Stromeingängen in einer Stromverteilungseinheit bereit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Verbinden einer ersten leitenden Schicht einer gedruckten Leiterplatte mit einem ersten Stromeingang; (b) Verbinden einer zweiten leitenden Schicht der gedruckten Leiterplatte mit einem zweiten Stromeingang, wobei sich die zweite leitende Schicht zumindest teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht befindet und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist; (c) Verbinden eines Netzstromanschlusses eines ersten Stromausgangs mit der ersten leitenden Schicht; und (d) Verbinden eines Netzstromanschlusses eines zweiten Stromausgangs, der neben dem ersten Stromausgang liegt, mit der zweiten leitenden Schicht.
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Das Verfahren kann auch das Verbinden einer dritten leitenden Schicht der gedruckten Leiterplatte mit einem dritten Stromeingang, wobei sich die dritte leitende Schicht wenigstens teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten befindet und elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist; und das Verbinden eines Netzstromanschlusses eines dritten Stromausgangs, der neben einem von den ersten und zweiten Stromausgängen liegt, mit der dritten leitenden Schicht umfassen.
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Das Verbinden des Netzstromanschlusses des ersten Stromausgangs mit der ersten leitenden Schicht kann das Verbinden einer ersten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss des ersten Stromausgangs umfassen, wobei sich die erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist. Das Verbinden des Netzstromanschlusses des zweiten Stromausgangs mit der zweiten leitenden Schicht kann das Verbinden einer zweiten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss des zweiten Stromausgangs umfassen, wobei sich die zweite leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten und zweiten leitenden Schicht erstreckt, elektrisch mit der zweiten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert ist. Das Verfahren kann auch das Verbinden einer dritten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss eines dritten Stromausgangs umfassen, wobei sich die dritte leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch eine dritte leitende Schicht und die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt und elektrisch mit der dritten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert ist.
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Es sollte klar sein, dass das Obige eine kurze Beschreibung verschiedener Aspekte von verschiedenen Ausführungsformen ist. Es soll deshalb auch klar sein, dass der Schutzumfang der Erfindung von den Ansprüchen bestimmt werden soll, wie sie ausgegeben worden sind, und nicht dadurch, ob ein gegebener Gegenstand eines bzw. einen oder alle von solchen Merkmalen oder Vorteilen einschließt oder eines oder alle der hier angemerkten Probleme angeht.
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Außerdem gibt es weitere Vorteile und variierende neuartige Merkmale und Aspekte abweichender Ausführungsformen. Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offensichtlicher, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren fortfährt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Mehrere Ausführungsformen, die die bevorzugten Ausführungsformen einschließen, und der gegenwärtig am besten bekannte Modus der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen gezeigt, in denen:
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1 eine perspektivische Vorderansicht einer Stromverteilungseinheit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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2 eine Veranschaulichung einer Gruppe von Ausgängen und damit verknüpften gedruckten Leiterplatten in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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3 eine Veranschaulichung einer Ausgangs-Anschlussbuchse bzw. -Steckdose einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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4 eine Veranschaulichung einer gedruckten Leiterplatte ist, die Ausgänge mit Strom von unterschiedlichen Eingängen in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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5 eine Veranschaulichung einer gedruckten Leiterplatte ist, die Ausgänge mit Strom von unterschiedlichen Eingängen in Übereinstimmung mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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6 eine perspektivische Ansicht einer teilweise im Querschnitt dargestellten Veranschaulichung einer gedruckten Leiterplatte ist, die Ausgänge mit Strom von unterschiedlichen Eingängen in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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7 ein leitendes Material einer leitenden Schicht einer gedruckten Leiterplatte veranschaulicht, die Ausgänge mit Strom von einem von mehreren Stromeingängen in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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8 ein leitendes Material einer anderen leitenden Schicht einer gedruckten Leiterplatte veranschaulicht, die Ausgänge mit Strom von einem von mehreren Stromeingängen in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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9 ein leitendes Material noch einer anderen leitenden Schicht einer gedruckten Leiterplatte veranschaulicht, die Ausgänge mit Strom von einem von mehreren Stromeingängen in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform versorgt;
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10 eine Veranschaulichung einer Gruppe von Ausgängen und einer damit verknüpften gedruckten Leiterplatte ist, die Ausgänge mit Strom von unterschiedlichen Eingängen in Übereinstimmung mit einer anderen exemplarischen Ausführungsform versorgt; und
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11 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zum Zuführen von Strom von mehreren Eingängen zu nebeneinander liegenden Ausgängen in einer PDU veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen von Mehrphasen-Stromverteilungs-, -Stromüberwachungs- und -Strommanagement-Vorrichtungen, -Systemen und -Verfahren oder Mehrfach-Eingangs-Stromverteilungs-, -Stromüberwachungs- und -Strommanagement-Vorrichtungen, -Systemen und -Verfahren werden hier beschrieben. Ausführungsformen solcher Vorrichtungen und Systeme weisen eine Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) mit nebeneinander liegenden Steckdosen auf, die mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen durch eine Stromverteilungs-Leiterplatte versorgt werden. Die vorliegende Offenbarung erkennt an, dass das richtige Ausgleichen von Belastungen in verschiedenen Phasen einer Mehrphasen-PDU eine wichtige Aufgabe ist, die dadurch verkompliziert wird, dass unterschiedliche Phasen an Strom traditionell an unterschiedliche Gruppierungen von Ausgängen geliefert werden. Solche unterschiedlichen Gruppen von Steckdosen befinden sich allgemein entlang der Länge eines PDU-Gehäuses, und infolgedessen müssen, wenn benachbarte Komponenten bzw. Bauteile, die in einem Geräte-Rack angebracht sind, in unterschiedliche Phasen eingesteckt werden müssen, deren jeweilige Stromkabel in nichtidealen Richtungen geführt werden. Des Weiteren wird in einigen Fällen die Kabelführung aufgrund von übermäßig langen Kabellängen und aufgrund der Tatsache, dass Kabel zu verschiedenen Steckdosengruppen geführt werden müssen, zu einer Herausforderung. Die vorliegende Offenbarung stellt Gruppierungen von Steckdosen bereit, in denen nebeneinander liegende Steckdosen mit unterschiedlichen Stromphasen verbunden sind. Traditionellerweise müssten, um nebeneinander liegende Steckdosen mit Strom von unterschiedlichen Phasen zu versorgen, separate physische Drähte bzw. Leiter mit den nebeneinander liegenden Steckdosen verbunden werden. In Fällen, in denen eine relativ große Anzahl an Steckdosen vorhanden ist, würde eine solche Anordnung Dutzende von Verbindungspunkten benötigen, die jeweils während des Zusammenbauens manuell verbunden werden müssten. Dies würde einen sehr arbeitsintensiven Prozess erfordern, um die Vorrichtung zusammenzubauen, was einen entsprechenden Anstieg der Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern, wie etwa verfehlte oder falsche Verbindungen, kurzgeschlossene Verbindung und/oder mit Widerstand behaftete Verbindungen mit sich bringen würde, was zu einem erhöhten Stromverbrauch und einer verringerten Zuverlässigkeit führen kann, ganz zu schweigen von den zusätzlichen Kosten, die mit einer solchen Konfiguration einhergehen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung führen Strom zu Steckdosen durch eine Stromverteilungs-Leiterplatte zu, die mit jeder Stromeingangsphase verbunden ist. Die Leiterplatte erlaubt die Bereitstellung einer Verbindung von unterschiedlichen Stromeingangsphasen mit nebeneinander liegenden Steckdosen. Die gedruckte Leiterplatte weist eine Anzahl von Schichten aus leitendem Material auf, wobei unterschiedliche Schichten mit unterschiedlichen Eingängen oder Phasen und mit dem Netzstromanschluss von verschiedenen Steckdosen verbunden sind. Eine solche gedruckte Leiterplatte stellt eine PDU bereit, die beträchtlich einfacher herzustellen ist und beträchtlich zuverlässiger ist als individuelle verdrahtete Verbindungen zu jeder Steckdose von unterschiedlichen Stromeingängen oder Phasen aus.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine beispielhafte Stromverteilungseinheit bzw. Power Distribution Unit (PDU) 100 beschrieben. Die PDU 100 weist ein Gehäuse 105 auf, das dafür konfiguriert ist, vertikal in ein Rack für elektronische Geräten montiert zu werden. Wie allgemein klar sein wird, kann eine solche vertikal montierbare PDU 100 in einen Geräte-Rack an einem hinteren Abschnitt des Geräte-Rack montiert werden, so dass sie keinen vertikalen Raum in dem Geräte-Rack verbraucht („Null U” (0 Höheneinheiten)), der ansonsten für die Rechnerausstattung benutzt werden würde. Die Anordnung der PCU 100 auf der Rückseite des Geräte-Rack erlaubt es, dass Stromkabel bzw. Anschlusskabel, die sich von der Rückseite der Rechnerausstattung bzw. -geräte her erstrecken, auf bequeme Weise in die PDU 100 eingesteckt werden können. Obwohl eine vertikal montierbare PDU 100 in 1 veranschaulicht ist, können die hier beschriebenen Konzepte und Merkmale auch in andere Stromverteilungsvorrichtungen integriert werden, die andere Formfaktoren haben, wie etwa horizontal montierbare Stromverteilungseinheiten, und in Stromverteilungsvorrichtungen zur Verwendung in anderen Anwendungen. Dementsprechend dienen die bestimmten Vorrichtungen und Anwendungen, die hier erörtert werden, lediglich repräsentativen Zwecken.
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Ein Stromeingang 110 durchdringt das PDU-Gehäuse 105 und kann eine Stromeingabe von mehreren Stromphasen empfangen, wie etwa einen Dreiphasenstromeingang. In anderen Ausführungsformen können Stromverteilungseinheiten separate Stromeingänge aufweisen, die jeweils Strom von einer anderen Stromquelle oder Stromphase empfangen. Die PDU 100 weist in dieser Ausführungsform drei Gruppen oder Bänke von Steckdosen 115, 120, 125 auf. Jede Gruppe von Steckdosen 115, 120, 125 weist eine Anzahl von individuellen Steckdosen auf, wie etwa die Steckdosen 115-a, 115-b und 115-c der Steckdosengruppe 115, die Steckdosen 120-a, 120-b und 120-c der Steckdosengruppe 120 und die Steckdosen 125-a, 125-b und 125-c der Steckdosengruppe 125. Einzelne Steckdosen 115-a, 115-b und 115-c befinden sich benachbart zueinander und sind in dieser Ausführungsform mit einer unterschiedlichen Phase des Dreiphasenstroms von dem Stromeingang 110 verbunden. In ähnlicher Weise befinden sich die Steckdosen 120-a, 120-b, 120-c und 125-a, 125-b, 125-c benachbart zueinander und sind jeweils mit einer anderen Phase des Dreiphasenstroms von dem Stromeingang 110 verbunden. Infolgedessen sind nebeneinander liegende Steckdosen innerhalb einer Gruppe von Steckdosen 115, 120, 125 mit unterschiedlichen Phasen des Eingangsstroms verbunden, wodurch die Fähigkeit bereitgestellt wird, dass Komponenten innerhalb eines Geräte-Rack, die direkt oberhalb oder unterhalb voneinander angeordnet sind, in Steckdosen gesteckt werden können, die unterschiedliche Stromphasen haben, ohne dass das Stromkabel bzw. Anschlusskabel für das Gerät zu verschiedenen Gruppen oder Bänken von Steckdosen geführt werden muss. Eine solche Konfiguration stellt einen praktischeren Belastungsausgleich in einem Dreiphasensystem bereit. Außerdem wird die Kabelführung durch das Bereitstellen von unterschiedlichen Stromeingängen oder Stromphasen innerhalb jeder Steckdosengruppe entlang der Länge einer PDU vereinfacht.
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Die PDU 100 dieser Ausführungsform weist auch eine Anzeige 130 auf, die eine optische Anzeige von Informationen bereitstellen kann, die sich auf den Strom beziehen, der durch jede der Phasen oder Stromeingänge zu der PDU 100 zugeführt wird. Die Anzeige 130 ist vorzugsweise eine digitale Anzeige und kann numerisch, alphabetisch, bildlich sein, um nur ein paar wenige zu nennen, oder sie kann ohne eine Beschränkung eine Kombination aus den Vorhergehenden sein. In der Ausführungsform von 1 weist die Anzeige 130 drei separate Anzeigen auf, eine für jede Eingangsstromphase, wodurch eine optische Echtzeit-Anzeige des Stroms für jede Phase bereitgestellt wird, was bei dem Ausgleichen der Belastungen in jeder der Eingangsstromphasen helfen kann. In einigen Ausführungsformen wird jede Stromphase als ein separater Stromzweig bereitgestellt, der eine zugehörige Stromkreisschutzvorrichtung aufweist, wie etwa einen Schutzschalter bzw. Stromkreisunterbrecher oder eine Sicherung. Die Anzeige kann auch bei der Ermittlung des Strompegels für jede Stromphase oder jeden Stromzweig im Hinblick auf einen maximalen Strompegel helfen, mit dem die bestimmte Schaltung bzw. der bestimmte Stromkreis oder der bestimmte Zweig betrieben werden kann, ohne dass eine Sicherung durchbrennt oder ein Schutzschalter ausgelöst wird. Die Anzeige 130 kann auch andere strom- bzw. leistungsbezogene Informationen anzeigen, wie etwa zum Beispiel die Spannung in jeweiligen Phasen, die Scheinleistung (gemessen in Voltampere), die jeder Phase oder jedem Zweig zugeführt wird, aktiv oder real, die Leistung (gemessen in Watt), die jeder Phase oder jedem Zweig zugeführt wird, und/oder einen Leistungsfaktor, der mit jeder Phase oder jedem Zweig verbunden ist. Die Anzeige 130 kann zum Beispiel eine oder mehrere LED-Anzeigen mit sieben Segmenten, eine oder mehrere LCD-Anzeigen oder eine oder mehrere Touchscreen-Anzeigen aufweisen, die solche strom- bzw. leistungsbezogenen Informationen in Bezug auf jede Phase, jeden Zweig und/oder jeden Stromeingang bereitstellen. Eine solche Anzeige 130 ist aber keine Notwendigkeit, und deshalb ist sie in verschiedenen Ausführungsformen nicht vorhanden.
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Die PDU 100 kann in einem Computernetzwerk verwendbar sein und kann über das Computernetzwerk mit einem Kommunikationsmodul 135 kommunizieren. Das Kommunikationsmodul 135 kommuniziert in verschiedenen Ausführungsformen mit einem Network Power Manager, der in einer Workstation bzw. einem Arbeitsrechner oder in einem anderen fernen Gerät angeordnet sein kann, die bzw. der bzw. das bei der Verwaltung eines Rechenzentrums oder in einem anderen Unternehmensmanagementsystem verwendet wird. Das Kommunikationsmodul 135 kann eine Netzwerkkarte (NIC; Network Interface Card) aufweisen, die Anwendungs-Firmware und -Hardware hat und die als Schnittstelle dient, um die PDU 100 mit dem Computernetzwerk zu vernetzen. Das Kommunikationsmodul 135 kann auch mit einem oder mehreren Umgebungssensoren und/oder einer oder mehreren anderen PDUs verbunden sein. Ähnlich wie die Anzeige 130 ist auch das Kommunikationsmodul nicht notwendig und ist in verschiedenen Ausführungsformen nicht vorhanden.
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Die PDU 100 kann Steckdosen 115, 120, 125 aufweisen, die schaltbar sind, um das Anlegen von Strom von dem Eingangsstrom an einen entsprechenden Stromausgang zu steuern. Die PDU 100 kann auch eine Strom- bzw. Leistungszustandsmessung und/oder eine Belastungsmessung im Hinblick auf die entsprechenden Steckdosen bereitstellen. In einigen Ausführungsformen werden Belastungsmessungsinformationen für die verschiedenen Eingänge und/oder Steckdosen über ein Netzwerk durch ein Kommunikationsmodul 135, wie es oben beschrieben worden ist, berichtet.
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Nun wird Bezug auf 2 genommen, in der eine Gruppe von Steckdosen 200 veranschaulicht ist. Die Gruppe von Steckdosen 200 ist in dieser Ausführungsform in einer modularen Art und Weise angeordnet und kann als ein intelligentes Strommodul bezeichnet werden. In der Ausführungsform von 2 sind verschiedene Schaltungen, die mit den Steckdosen assoziiert sind, auf einer Anzahl von zusammengeschalteten gedruckten Leiterplatten enthalten. In dieser Ausführungsform wird Strom von den Stromeingängen an die Steckdosen 115-a, 115-b, 115-c durch eine untere gedruckte Leiterplatte 205 zugeführt. Die erste (untere) Leiterplatte 205 ist so aufgebaut, dass sie nebeneinander liegende Steckdosen 115-a, 115-b und 115-c mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen oder Stromphasen versorgt. Der Aufbau der unteren Leiterplatte 205 wird unten noch ausführlicher beschrieben werden. Eine zweite (mittlere) Leiterplatte 210 und eine dritte (obere) Leiterplatte 215 sind mit der unteren Leiterplatte 205 verbunden. In dieser Ausführungsform weist die obere Leiterplatte 215 eine Vielzahl von Stromsteuerungsrelais 220 auf, die dahingehend arbeiten, das Anlegen von Strom an einen zugehörigen Ausgang 115-a, 115-b, 115-c zu steuern. In der Ausführungsform von 2 weist die mittlere Leiterplatte 210 Strommessungskomponenten auf, die strom- bzw. leistungsbezogene Informationen, die mit jedem Stromausgang 115-a, 115-b, 115-c assoziiert sind, messen und berichten, und die Strommesstransformatoren 225 für jeden Ausgang in dieser Ausführungsform einschließen. Die elektrischen Verbindungen jeder der Leiterplatten können so ausgelegt sein, dass die Leiterplatten mit damit verknüpften Eingängen/Steckdosen und Anschlüssen zusammengebaut werden können, die ausgerichtet sind, so dass eine effiziente modulare Baugruppe von Steckdosenmodulen bereitgestellt wird, die einige oder alle der Merkmale einschließen, die hier durch das Hinzufügen von einer oder mehreren dazugehörigen gedruckten Leiterplatte(n) beschrieben worden sind.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die mittleren und oberen Leiterplatten 210, 215 nicht vorhanden sein, was von der bestimmten Anwendung der PDU abhängt. In anderen Ausführungsformen kann eine oder können mehrere der mittleren und oberen Leiterplatten 210, 215 vorhanden sein, was von der bestimmten Anwendung der PDU abhängt. In anderen Ausführungsformen können verschiedene unterschiedliche Komponenten eines Steckdosenmoduls 200 auf den separaten Leiterplatten zusammengebaut werden, die dann zu einem Steckdosenmodul zusammengebaut werden. Auf eine solche Weise können Komponentenplatten bzw. Bauteilplatinen so zusammengebaut werden, dass sie Merkmale aufweisen, die von einem bestimmten Kunden oder Benutzer einer PDU, in der das Steckdosenmodul benutzt werden wird, in Auftrag gegeben bzw. bestellt werden. Außerdem kann ein Benutzer oder Kunde den Wunsch haben, dass einige, aber nicht alle der Steckdosen in einer PDU eine oder mehrere Funktionen haben, wie etwa das Schalten und die Stromberichterstattung, und somit können unterschiedliche Steckdosenmodule oder Untergruppen von Steckdosen in einem Steckdosenmodul mit den zusätzlichen Komponentenplatten bzw. Bauteilplatinen zusammengebaut werden, um eine solche Fähigkeit bereitzustellen. Eine solche Konfiguration stellt flexible und effiziente Herstellungsoptionen bereit, während gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit aufrecht erhalten wird.
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In einer Ausführungsform weist das Steckdosenmodul 200 acht Steckdosen 300 auf, wobei jede vom IEC-C13-Typ ist, wie dies in 3 veranschaulicht ist. In dieser Ausführungsform ist jede Steckdose 300 eine Steckdose vom „Einrast”- bzw. „Snap-In”-Typ, die ein Netzanschlussteil 315, ein Neutralanschlussteil 305 und ein Erdanschlussteil 310 aufweist. Die Steckdosen 300 werden mit den Steckdosen-Anschlussteilen 305, 310, 315, die mit entsprechenden Öffnungen in der unteren Leiterplatte 205 verbunden werden, in das Modulgehäuse eingebaut bzw. darin zusammengebaut. Infolgedessen kann das Modul 200 in einer relativ effizienten und zuverlässigen Art und Weise zusammengebaut werden. Es wird klar sein, dass diese Ausführungsform und andere Ausführungsformen, die hier so beschrieben werden, dass sie Steckdosen vom Typ IEC-C13 haben, lediglich Beispiele sind, und dass jeder von verschiedenen anderen Typen von Steckdosen alternativ verwendet werden kann. So können die „Steckdosen” zum Beispiel andere NEMA-Typen sein (z. B. NEMA 5-15R, NEMA 6-20R, NEMA 6-30R oder NEMA 6-50R) oder sie können jeder von verschiedenen IEC-Typen sein (z. B. IEC C19). Es wird auch klar sein, dass nicht alle „Steckdosen” in einem speziellen Steckdosenmodul 200 oder in anderen Steckdosenmodulen identisch sein müssen. Es wird auch klar sein, dass die „Steckdosen” nicht auf Dreistift-Steckdosen beschränkt sind und dass alternativ eine oder mehrere der „Steckdosen” für zwei oder mehr als drei Stifte in dem dazu passenden Stecker konfiguriert sein können. Es wird auch klar sein, dass die „Steckdosen” nicht darauf beschränkt sind, aufnehmende bzw. nach innen weisende Stiftaufnahmen zu haben. Des Weiteren wird klar sein, dass, obwohl das Steckdosenmodul 200 der vorliegenden Ausführungsform acht Steckdosen umfasst, dies nur ein einziges Beispiel ist und dass ein Steckdosenmodul eine unterschiedliche Anzahl von Steckdosen aufweisen kann.
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Die untere Leiterplatte 205, wie sie oben erwähnt ist, liefert Strom an jeden der Stromausgänge, wie etwa an die Steckdosen 300. Nun wird Bezug auf 4 genommen, in der eine untere Leiterplatte 400 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform genauer beschrieben werden wird. In dieser Ausführungsform weist die Platte 400 Stromeingänge für jede Stromphase in einem Dreiphasenstromeingang auf, wobei die drei Phasen als Phase X, Phase Y und Phase Z bezeichnet werden. Ein erster Eingang 402 ist mit dem Phase-X-Eingang verbindbar, ein zweiter Eingang 405 ist mit dem Phase-Y-Eingang verbindbar und ein dritter Eingang 410 ist mit dem Phase-Z-Eingang verbindbar. Ein vierter Eingang 415 ist mit einem Neutralleiter verbindbar. Die Leiterplatte 400 weist auch Eingänge 420 auf, die mit einem Erdanschluss verbindbar sind. Die Leiterplatte 400 weist eine Anzahl von Sätzen von Anschlusselementen 425, 430, 435 auf, die beabstandet sind und größenmäßig so bemessen sind, dass sie die Anschlussteile 305, 310 und 315 einer Steckdose 300 aufnehmen können. So weist zum Beispiel der Anschlusselementesatz 425 einen Netzanschluss 425-a, der angeordnet ist, um das Netzanschlussteil 315 der Steckdose 300 aufzunehmen, einen Neutralanschluss 425-b, der angeordnet ist, um das Neutralanschlussteil 305 der Steckdose 300 aufzunehmen, und ein Erdanschlusselement 425-c auf, das angeordnet ist, um das Erdanschlussteil 310 der Steckdose 300 aufzunehmen. In dieser Ausführungsform wird jedes Netzanschlusselement 425-a, 430-a und 435-a mit einer anderen Phase des Stromeingangs verbunden, wobei das Netzanschlusselement 425-a mit einer Phase X verbunden wird, das Anschlusselement 430-a mit einer Phase Y verbunden wird und das Anschlusselement 435-a mit einer Phase Z verbunden wird. Infolgedessen werden nebeneinander liegende Stromausgänge mit einem unterschiedlichen Stromeingang verbunden. Durch die Verwendung einer gedruckten Leiterplatte 400, um solche Verbindungen zu erzielen, wird die Herstellungskomplexität des Bereitstellens einer solchen PDU im Vergleich zu einer PDU, bei der individuelle Drähte bzw. Leiter mit jedem nebeneinander liegenden Stromausgang verbunden werden müssten, beträchtlich reduziert.
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Die Verwendung einer gedruckten Leiterplatte 400 stellt auch eine verbesserte Zuverlässigkeit bereit als einzelne Drahtverbindungen, und zwar infolge von zuverlässigeren Verbindungen zwischen der Steckdose 300 und der gedruckten Leiterplatte 400. Wie klar ist, kann, wenn Verbindungen zwischen Strom zuführenden Komponenten bzw. Bauteilen nicht korrekt verbunden bzw. angeschlossen sind, wie etwa durch lockere zusammengehörende diskrete Drahtverbinder und/oder ein unsachgemäßes Crimpen von Drähten an diesen Verbindern, die Verbindung einen zusätzlichen Widerstand aufweisen und wird als eine ohmsche Verbindung bezeichnet. Ohmsche Verbindungen können aufgrund des Erhitzens solcher Verbindungen und einer beträchtlich höheren Wahrscheinlichkeit des Versagens infolge des Erhitzens beträchtliche Zuverlässigkeits- und Sicherheitsprobleme bereitstellen. Die Verwendung einer gedruckten Leiterplatte 400, wie sie beschrieben worden ist, reduziert die Wahrscheinlichkeit von solch problematischen Verbindungen beträchtlich.
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Wie beschrieben worden ist, weist die Platte 400 Verbindungen bzw. Anschlüsse für neun Steckdosen 300 auf. Auf diese Weise sind drei Steckdosen mit jeder Phase in einer abwechselnden Weise verbunden, nämlich eine erste Steckdose ist mit der Phase X verbunden, eine zweite Steckdose ist mit der Phase Y verbunden, eine dritte Steckdose ist mit der Phase Z verbunden und so weiter bis zur neunten Steckdose. In anderen Ausführungsformen können andere Anzahlen von Ausgängen vorhanden sein, wie etwa bei der gedruckten Leiterplatte 500, wie sie in 5 veranschaulicht ist. Eine solche gedruckte Leiterplatte 500 enthält ähnliche Verbindungen bzw. Anschlüsse wie die gedruckte Leiterplatte 400 und hat einfach eine reduzierte Anzahl an Ausgängen.
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In einigen Ausführungsformen hat jede Stromeingangsphase eine zugehörige Stromkreisschutzvorrichtung, wie etwa einen Schutzschalter bzw. Stromkreisunterbrecher oder eine Sicherung. In einigen Ausführungsformen sind alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit einer bestimmten Stromphase assoziiert sind, farbig auf dem Gehäuse der PDU codiert. Infolgedessen können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase X assoziiert sind, eine erste Farbe haben, können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase Y assoziiert sind, eine zweite Farbe haben und können alle Steckdosen und Stromkreisschutzvorrichtungen, die mit der Phase Z assoziiert sind, eine dritte Farbe haben. Auf eine solche Art und Weise kann bzw. können eine bestimmte Steckdose und/oder Stromkreisschutzvorrichtung leicht mit der entsprechenden Stromphase identifiziert werden. In ähnlicher Weise kann die Anzeige in Ausführungsformen, die eine Anzeige aufweisen, eine entsprechende Farbcodierung aufweisen, um die spezielle Stromphase zu identifizieren, für die strom- bzw. leistungsbezogene Informationen angezeigt werden. In anderen Ausführungsformen können andere Anzahlen an Phasen oder Stromeingängen zu der PDU zugeführt werden, was entsprechende Änderungen bei den gedruckten Leiterplatten und/oder der Farbcodierung mit sich bringt, was einem Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres offensichtlich sein wird.
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Nun wird Bezug auf 6 genommen, in der eine Darstellung einer Leiterplatte 600 einer Ausführungsform erörtert wird. Die Leiterplatte 600 (nicht maßstabgerecht) ist teilweise im Querschnitt veranschaulicht und veranschaulicht die Anzahl an Schichten, die in der gedruckten Leiterplatte 600 vorhanden sind. Ein solcher Aufbau kann zum Beispiel in den Leiterplatten 205, 400 und 500 verwendet werden. Die gedruckte Leiterplatte 600 ist aus einer Anzahl von abwechselnden Schichten von Stromleitern und Isolatoren hergestellt. Die Leiterplatte 600 ist so hergestellt, dass sie eine Anzahl von sich überlappenden leitenden und isolierenden Schichten aufweist, wobei die verschiedenen leitenden Schichten in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung zu anderen der leitenden Schichten angeordnet sind und dadurch eine Leiterplatte 600 bilden, die eine kompakte Konfiguration vom Sandwich-Typ bzw. vom übereinandergeschichteten Typ mit abwechselnden leitenden und isolierenden Schichten aufweist. Eine oberste Schicht 605 weist in dieser Ausführungsform sowohl ein leitendes als auch ein isolierendes Material, das Schaltungsverbindungen bzw. -anschlüsse und eine elektrische Isolierung bereitstellt, und einen Schutzüberzug für die gedruckte Leiterplatte 600 auf. Eine erste isolierende Schicht 610 befindet sich unterhalb der obersten Schicht 605 und sieht eine elektrische Isolierung zwischen der obersten Schicht und der ersten inneren leitenden Schicht 615 vor. Die erste innere leitende Schicht 615 weist in dieser Ausführungsform drei elektrisch isolierte leitende Abschnitte auf, von denen einer mit dem Phaseneingang verbunden ist, der der Phase X entspricht, und die anderen beiden Erdanschlüsse sind. Eine zweite isolierende Schicht 620 ist unterhalb der ersten leitenden Schicht 615 angeordnet und stellt eine elektrische Isolierung zwischen der ersten leitenden Schicht und der zweiten leitenden Schicht 625 bereit. Die zweite innere leitende Schicht 625 weist in dieser Ausführungsform drei elektrisch isolierte leitende Abschnitte auf, von denen einer mit dem Phaseneingang verbunden ist, der der Phase Y entspricht, und die anderen zwei Erdanschlüsse sind. Eine dritte isolierende Schicht 630 befindet sich unterhalb der zweiten leitenden Schicht 625 und sieht eine elektrische Isolierung zwischen der zweiten leitenden Schicht 625 und der dritten leitenden Schicht 635 vor. Die dritte innere leitende Schicht 635 weist in dieser Ausführungsform drei elektrisch isolierte leitende Abschnitte auf, von denen einer mit dem Phaseneingang verbunden ist, der der Phase Z entspricht, und die anderen zwei Erdanschlüsse sind. Eine vierte isolierende Schicht 640 befindet sich unterhalb der dritten leitenden Schicht 635 und sieht eine elektrische Isolierung zwischen der dritten leitenden Schicht 635 und der vierten leitenden Schicht 645 vor. Die vierte innere leitende Schicht 645 ist in dieser Ausführungsform mit dem Neutraleingang verbunden. Eine fünfte isolierende Schicht 650 befindet sich unterhalb der vierten leitenden Schicht 645 und sieht eine elektrische Isolierung zwischen der vierten leitenden Schicht 645 und einer unteren Schicht 655 vor. Die untere Schicht 655 weist in dieser Ausführungsform sowohl ein leitendes als auch ein isolierendes Material, das Schaltungsverbindungen bzw. -anschlüsse und eine elektrische Isolierung vorsieht, und einen Schutzüberzug für die gedruckte Leiterplatte 600 auf. Die gedruckte Leiterplatte 600 hat auch eine Vielzahl von leitend beschichteten Durchgangsbohrungen, die zu einem Netzanschluss 425-a, der angeordnet ist, um das Netzanschlussteil 315 der Steckdose 300 aufzunehmen, einem Neutralanschluss 425-b, der angeordnet ist, um das Neutralanschlussteil 305 der Steckdose 300 aufzunehmen, und einem Erdanschlusselement 425-c passt, das angeordnet ist, um das Erdanschlussteil 310 der Steckdose 300 aufzunehmen. Wie ohne weiteres klar sein wird, weist die Leiterplatte 600 leitend beschichtete Durchgangsbohrungen auf, die zu anderen Steckdosen passen.
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Die leitenden Schichten 605, 615, 625, 635, 645 und 655 weisen Hohlräume in dem leitenden Material, wie etwa Kupfer, um die Durchgangsbohrungen herum auf, die nicht elektrisch mit der bestimmten leitenden Schicht verbunden werden sollen. 7 bis 9 veranschaulichen unterschiedliche leitende Schichten 615 (7), 625 (8) und 635 (9). Wenn man die leitende Schicht 615 von 7 als Beispiel nimmt, dann weist die leitende Schicht dieser Ausführungsform einen Kupferleiter, der durch die hellen Bereiche gekennzeichnet ist, und Hohlräume in dem Leitermaterial auf, die durch die dunklen Bereiche von 7 gekennzeichnet sind. Die Hohlräume sind so platziert, dass die leitende Schicht 615 nicht in Kontakt mit den beschichteten Durchgangsbohrungen kommt, die den Ausgängen entsprechen, die nicht mit dem bestimmten Phaseneingang der leitenden Schicht verbunden werden sollen. Infolgedessen ist in dem Beispiel von 7 das leitende Material an dem Eingang 410 für den Mehrphasen-Phase-Z-Eingang und an dem Netzanschluss 425-a des Ausgangs 425 vorhanden. Die Schicht 615 weist Hohlräume jeweils um die Netzanschlüsse 430-a und 435-a der Ausgänge 430 und 435 auf. Auf diese Weise ist die leitend beschichtete Durchgangsbohrung, die mit dem Netzanschluss 425-a verknüpft ist, elektrisch mit dem Phase-Z-Eingang 410 verbunden, während die Netzanschlüsse 430-a und 435-a der Ausgänge 430 und 435 elektrisch von dem Phase-Z-Eingang 410 isoliert sind. Die leitende Schicht 615 weist eine Netzseite und eine Erdseite auf, die elektrisch isoliert sind. Die Erdseite der Schicht 615 hat ein leitendes Material, das an den Erdanschlüssen für jeden der Ausgänge vorhanden ist, und hat Hohlräume, die mit den Durchgangsbohrungen assoziiert sind, die den Neutralanschlüssen jedes Ausgangs entsprechen. 8 veranschaulicht die leitende Schicht 625 und die Verbindungen mit dem Phase-Y-Eingang in einer ähnlichen Art und Weise. 9 veranschaulicht die leitende Schicht 635 und Verbindungen mit dem Phase-X-Eingang in einer ähnlichen Art und Weise.
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Obwohl die Ausführungsformen von 4 bis 9 mehrere Stromphasenverbindungen bzw. -anschlüsse in einer „Stern”-Typ-Konfiguration veranschaulichen, bei der Ausgänge zwischen einer bestimmten Stromphase und einem Nullleiter angeschlossen sind, können ähnliche Konstruktionen verwendet werden, um Ausgänge bereitzustellen, die mit mehreren Stromphasen in einer Konfiguration vom „Dreieck”-Typ verbunden sind. In solchen Ausführungsformen sind die leitenden Schichten für unterschiedliche Stromphaseneingänge einfach so ausgedehnt bzw. verlängert, dass sie sich mit beiden der Nicht-Erde-Stromeingänge eines entsprechenden Stromausgangs überlappen. Die leitenden Schichten, die den unterschiedlichen Stromphasen entsprechen, sind mit einer entsprechenden elektrischen Isolierung (wie etwa durch die oben beschriebenen Hohlräume) und Verbindungen bzw. Anschlüssen zu leitend beschichteten Durchgangsbohrungen für die Stromausgangsverbindungen bzw. -anschlüsse versehen. Infolgedessen können die leitend beschichteten Durchgangsbohrungen für einen bestimmten Stromausgang selektiv mit den zwei geeigneten Eingangsstromphasen verbunden werden, um einen Stromausgang bereitzustellen, der von Phase zu Phase und nicht von Phase zu Nullleiter verbunden ist.
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Dementsprechend werden gedruckte Leiterplatten beschrieben, die verwendet werden können, um nebeneinander liegende Stromausgänge mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen zu versorgen, ohne dass komplexe Kabelbäume und eine große Anzahl von einzelnen Drahtverbindungen benötigt werden. Steckdosen, wie etwa die Steckdose 300 von 3, können Anschlussteile aufweisen, die in entsprechende Durchgangsbohrungen in den beispielhaften gedruckten Leiterplatten eingeführt werden und elektrisch mit den geeigneten elektrischen Anschlüssen bzw. Verbindungen verbunden werden. Natürlich können die Konzepte der hier beschriebenen gedruckten Leiterplatten auch auf gedruckte Leiterplatten angewendet werden, die auch andere Komponenten bzw. Bauteile aufweisen. 10 veranschaulicht ein Beispiel für eine gedruckte Leiterplatte 966, die die mehreren leitenden Schichten beinhaltet, wie sie oben beschrieben worden sind, um nebeneinander liegende Steckdosen 950 mit Strom von unterschiedlichen Stromeingängen zu versorgen. In dieser Ausführungsform wird der Netzstrom an die Steckdosen 950 durch einen Netzanschluss 954 geliefert, der durch ein Relais 958 und einen zugehörigen Stromtransformator 962 geleitet wird. Die Relais 958 und Stromtransformatoren 962 sind wie oben beschrieben mit Steuerungs- und Überwachungsschaltungen verbunden. In dieser Ausführungsform ist die gedruckte Leiterplatte 966 in einem Winkel von 90 Grad relativ zu der Ebene der Steckdosen 950 angebracht. Auf diese Weise ist der zusätzliche Oberflächenbereich, der von der Leiterplatte 966 benötigt wird, in einer Ebene bereitgestellt, die im Allgemeinen senkrecht zu der Ebene der Steckdosen 950 verläuft und sich nicht in einer parallelen Ebene befindet, wie dies in der Ausführungsform von 2 veranschaulicht ist. Durch das Konfigurieren der Leiterplatte 966 senkrecht zu der Ebene der Steckdosen 950 kann dieser zusätzliche Oberflächenbereich einfach untergebracht werden, indem das PDU-Gehäuse etwas tiefer ausgelegt wird, wobei die Breite des Gehäuses im Wesentlichen die gleiche wie die der Ausführungsform von 1 bleibt. Die Verwendung einer einzigen gedruckten Leiterplatte 966 erlaubt reduzierte Herstellungskosten und sieht Herstellungseffizienzen aufgrund von reduzierten Zusammenbauschritten im Vergleich zu Ausführungsformen mit mehr als einer gedruckten Leiterplatte vor.
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Wie in mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen angemerkt worden ist, kann Strom von mehreren Eingängen durch eine gedruckte Leiterplatte verteilt werden, die mit vermischten oder überlappenden leitenden und isolierenden Schichten in einer Sandwich-Beziehung bzw. in einer übereinandergeschichteten Beziehung so hergestellt ist, dass sie die in den oben genannten Ausführungsformen erörterten Charakteristiken aufweist. Nun wird Bezug auf 11 genommen, in der eine Ablaufdiagrammveranschaulichung eines beispielhaften Verfahrens 1100 zum Bereitstellen von Strom an nebeneinander liegende Stromausgänge von unterschiedlichen Stromeingängen in einer Stromverteilungseinheit beschrieben wird, die eine solche sandwichartig aufgebaute bzw. geschichtete gedruckte Leiterplatte verwenden kann. In dieser Ausführungsform wird, wie im Block 1105 angemerkt ist, eine erste leitende Schicht einer gedruckten Leiterplatte mit einem ersten Stromeingang verbunden. Im Block 1110 wird eine zweite leitende Schicht der gedruckten Leiterplatte mit einem zweiten Stromeingang verbunden. Die zweite leitende Schicht befindet sich in verschiedenen Ausführungsformen wenigstens teilweise oberhalb der ersten leitenden Schicht in einer gegenüberliegenden bzw. zugewandten Beziehung dazu und ist elektrisch von der ersten leitenden Schicht isoliert. Ein Netzstromanschluss einer ersten Steckdose wird mit der ersten leitenden Schicht gemäß Block 1115 verbunden. Ein Netzstromanschluss einer zweiten Steckdose, die neben der ersten Steckdose liegt, wird mit der zweiten leitenden Schicht verbunden, wie dies in Block 1120 angemerkt ist. Eine dritte leitende Schicht der gedruckten Leiterplatte wird mit einem dritten Stromeingang bei Block 1125 verbunden. In ähnlicher Weise wie oben befindet sich die dritte leitende Schicht zumindest teilweise oberhalb der ersten und zweiten leitenden Schichten und ist elektrisch von den ersten und zweiten leitenden Schichten isoliert. Beim Block 1130 wird ein Netzstromanschluss einer dritten Steckdose, die neben einer von den ersten und zweiten Steckdosen liegt, mit der dritten leitenden Schicht verbunden. In Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen umfasst das Verbinden des Netzstromanschlusses der ersten Steckdose mit der ersten leitenden Schicht das Verbinden einer ersten leitend beschichteten Durchgangsbohrung mit dem Netzstromanschluss des ersten Stromausgangs, wobei sich die erste leitend beschichtete Durchgangsbohrung durch die ersten und zweiten leitenden Schichten erstreckt, elektrisch mit der ersten leitenden Schicht verbunden ist und elektrisch von der zweiten leitenden Schicht isoliert ist. In ähnlicher Weise kann das Verbinden eines Netzstromanschlusses der zweiten und dritten Steckdosen mit den zweiten und dritten leitenden Schichten jeweils das Verbinden von zweiten und dritten leitend beschichteten Durchgangsbohrungen mit dem Netzstromanschluss der zweiten und dritten Steckdosen umfassen. Die zweiten und dritten leitend beschichteten Durchgangsbohrungen erstrecken sich durch jede der leitenden Schichten und sind jeweils elektrisch mit den zweiten und dritten leitenden Schichten verbunden. Jede leitend beschichtete Durchgangsbohrung ist elektrisch von den anderen leitenden Schichten isoliert, und zwar in einer Art und Weise, die zu der ähnlich ist, die oben beschrieben worden ist. Natürlich wird es ohne Weiteres erkannt werden, dass die Schritte des Verfahrens 1100 nur beispielhafter Natur sind und dass verschiedene Variationen der Reihenfolge von Schritten, zusätzliche Zweige, oder weniger Schritte in verschiedenen Ausführungsformen vorhanden sein können. Wenn zum Beispiel Strom von zweifachen bzw. doppelten Stromeingängen mit abwechselnden, nebeneinander liegenden Steckdosen bzw. nebeneinander liegenden Wechselstromsteckdosen in einer PDU verbunden werden sollen, dann kann die sandwichartig aufgebaute gedruckte Leiterplatte leitende Schichten für jeden der doppelten Stromeingänge aufweisen, wobei Netzstromanschlüsse von nebeneinander liegenden Steckdosen mit den geeigneten leitenden Schichten verbunden werden.
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Wie problemlos aus den oben beschriebenen Ausführungsformen erkannt werden kann, sieht die vorliegende Offenbarung eine effiziente und zuverlässige Ausgabe von Strom von mehreren Stromeingängen an nebeneinander liegende Stromausgänge vor. Infolgedessen ist zu sehen, dass die oben genannten und weitere Ausführungsformen oder Aspekte davon unterschiedlich eine(n) oder mehrere von den folgenden Problemlösungen, Vorteilen oder Nutzen bereitstellen können:
- • effiziente Herstellung und Montage bzw. Zusammenbauen von Stromverteilungseinheiten, die Gruppen von linear angeordneten Steckdosen mit nebeneinander liegenden Stromausgängen aufweisen, die mit unterschiedlichen Stromquellen verbunden sind;
- • kostengünstigere PDUs, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen, durch eine Reduzierung von Materialien, die für die Herstellung und das Zusammenbauen solcher PDUs benötigt werden;
- • kostengünstigere PDUs, die die oben beschriebenen Merkmale aufweisen, durch eine Reduzierung von Zusammenbauschritten, die für das Zusammenbauen solcher PDUs benötigt werden;
- • PDUs mit einer höheren Zuverlässigkeit infolge einer reduzierten Wahrscheinlichkeit von Herstellungsfehlern und/oder ohmschen Verbindungen zwischen nebeneinander liegenden Steckdosen, die unterschiedliche Stromquelleneingänge haben;
- • effizienter Belastungsausgleich zwischen Phasen von Mehrphasen-PDUs;
- • bei PDUs mit zwei Eingängen können Geräte mit internen redundanten Stromversorgungen, die eine Verbindung mit redundanten Stromquellen benötigen, mit nebeneinander liegenden Steckdosen in einer PDU verbunden werden, wodurch die Kabelführung vereinfacht wird;
- • PDUs mit mehreren Gruppen von Steckdosen mit Optionen für das Verbinden bzw. Anschließen von nebeneinander liegenden Komponenten bzw. Bauteilen in einem Geräte-Rack mit nebeneinander liegenden Ausgängen der PDU und nicht mit Steckdosen in unterschiedlichen Steckdosengruppen, wodurch die Kabelführung vereinfacht wird; und
- • PDUs, die eines oder mehrere der oben angeführten Merkmale in einem kompakten Formfaktor haben, der null Einheiten an Geräte-Rack-Raum verbraucht.
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Die vorhergehende Beschreibung der Offenbarung ist bereitgestellt, um es einem Fachmann auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Offenbarung durchzuführen oder zu verwenden. Verschiedene Modifikationen bei der Offenbarung werden den Fachleuten auf dem Gebiet ohne Weiteres ersichtlich sein, und die generischen Prinzipien, die hierin definiert sind, können auf andere Variationen angewendet werden, ohne dass von dem Geist oder dem Schutzumfang der Offenbarung abgewichen wird. Durch die ganze Offenbarung hindurch gibt der Begriff „Beispiel” oder „beispielhaft” ein Beispiel oder einen Fall an und impliziert oder erfordert keine Bevorzugung des angeführten Beispiels. Infolgedessen soll die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen Beispiele und Designs beschränkt sein, sondern es soll ihr der breiteste Schutzumfang erteilt werden, der mit den Prinzipien und den neuartigen Merkmalen, die hier offenbart worden sind, vereinbar ist.
