DE19906498C2 - Elektrischer Anschluß mit einer Induktanz von nahezu Null - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der Struktur und dem Konstruktionsverfahren für elektrische Anschlüsse. Insbeson­ dere betrifft die Erfindung eine neue Form und ein Konstruk­ tionsverfahren zur Herstellung und zum Zusammenbau eines elektrischen Anschlusses für ein Energieversorgungssystem, um eine Induktanz nahe Null zu schaffen, um dadurch den Span­ nungsabfall aufgrund dynamischer Änderungen des Arbeitsstrom zu verringern.

Die mit der Energieversorgung befaßte Industrie ist nun mit einer technischen Schwierigkeit konfrontiert, da der Computer und viele andere Arten, in der Hand gehaltene Elektronikgerä­ te mit einer niedrigeren Gleichstrom(DC)-Spannung betrieben werden, d. h. einer Gleichspannung von 3,3 Volt oder niedri­ ger, und gleichzeitig jedoch mit einem höheren Arbeitsstrom. Ein Hauptproblem bei der Bereitstellung einer Gleichstrom­ energieversorgung für den Computer oder anderen Handgeräten besteht in dem Spannungsabfall, der durch die Induktanz des Anschlusses hervorgerufen wird, welche ihrerseits durch Ände­ rungen des dynamischen Arbeitsstroms hervorgerufen wird. Ein üblicher, zwischen einer Spannungsquelle und einem Mikropro­ zessor angeordneter Anschluß enthält zwei leitende Leitungen, um einen geschlossene elektrischen Stromkreis zu bilden. Zwi­ schen diesen leitenden Leitungen wird ein parasitärer Konden­ sator und Induktor erzeugt. Während eines Ruhezustandes des Mikroprozessors wird ein sehr kleiner, gleichmäßiger Gleich­ strom von dem Energieversorgungssystem zu dem Mikroprozessor geleitet. Im Moment der Betriebsaufnahme des Mikroprozessors beträgt eine Größe einer unmittelbaren Stromänderung auf den leitenden Leitungen etwa zweihundert Ampere pro Mikrosekunde, d. h. 2 × 108 A/µs. Bei einer Induktanz von zwei Nano-Henry (2.0 nH) beträgt ein plötzlicher Spannungsabfall aufgrund der Induktanz des Anschlusses:

L(dI/dt) = (1 × 10^-9)(2 × 10^-8) = 0,2 Volt (1).

Hierbei ist (dI/dt) die Rate der Stromänderung und L die In­ duktanz. Entsprechend dieser Gleichung wird ein Spannungsab­ fall von 0,2 Volt aufgrund einer hohen Stromsteigerung er­ zeugt. Als Resultat der Induktanz des Anschlusses erfährt der Mikroprozessor einen erheblichen Spannungsabfall. Zum Zeit­ punkt der Inbetriebnahme des Mikroprozessors tritt eine plötzliche Vergrößerung des Stromes auf und als Antwort hier­ zu erfährt der Mikroprozessor einen steilen Spannungsabfall. Aufgrund des steilen Spannungsabfalls besteht ein großes Pro­ blem darin, daß, falls die Spannung über eine Zeitspanne un­ ter die von dem Mikroprozessor geforderte minimale Betriebs­ spannung abfällt, während der Datenverarbeitung Informationen verloren gehen können. Selbst, falls der Spannungsabfall nicht zu einem Datenverlust führt, kann er eine Verzögerung bei der Inbetriebnahme des Mikroprozessors hervorrufen. Die Leistung des Mikroprozessors wird aufgrund des durch die In­ duktanz hervorgerufenen Spannungsabfalls verschlechtert.

Folglich besteht zur Lösung dieser Probleme Bedarf an einem verbesserten Anschluß zum Anschließen des Energieversorgungs­ systems an den Mikroprozessor. Insbesondere sind eine neue Form und ein neues Konstruktionsverfahren erforderlich, um einen Anschluß zu konstruieren, um hierdurch die Induktanz auf ein sehr niedriges Niveau abzusenken. Ein Anschluß, der mit einer Induktanz nahe Null versehen ist, würde den Span­ nungsabfall, der durch die Induktanz des Anschlusses beim Auftreten von dynamischen Stromänderungen hervorgerufen wird, verringern, und würde gleichzeitig die Menge der erzeugten Wärme senken. Die Verzögerung der Inbetriebnahme des Mikro­ prozessors, welche durch den plötzlichen Spannungsabfall her­ vorgerufen wird, kann ebenfalls durch einen elektrischen An­ schluß mit sehr niedriger Induktanz vermieden werden.

Der hier zunächst gelegene Stand der Technik ergibt sich aus der US 5,808,240 A1, die bereits einen elektrischen Gleich­ stromanschluß zeigt, der eine leitende Schicht aufweist, die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann und eine weitere leitende Schicht aufweist, die an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle ange­ schlossen werden kann, wobei die leitenden Schichten die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, parallel zuein­ ander angeordnet sind und gegeneinander durch eine Eingangs­ isolationsschicht 12 isoliert sind.

Des weiteren ist aus der DE 196 47 229 C1 ein weiterer elek­ trischer Gleichstromanschluß bekannt, der Klipseinrichtungen aufweist, um den Anschluß als geklipste Anordnung zusammenzu­ drücken und zu halten.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Konfiguration und ein Kon­ struktions- und Herstellungsverfahren eines Anschlusses für die Energiezufuhr zu einem Mikroprozessor zu schaffen. Der neue und verbesserte Anschluß soll erheblich die Anschlußin­ duktanz während der Zeit verringern, während der große Strom­ änderungen auftreten, so daß die oben erwähnten Einschränkun­ gen und Schwierigkeiten nach dem Stand der Technik vermieden werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen elektrischen Gleichstromanschluß mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gleichstromanschlusses ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine Konfiguration und ein Verfahren der Konstruktion und Herstellung eines Anschlusses zur Energieversorgung eines Mi­ kroprozessors zu schaffen, welcher eine Konfiguration der Stromleitung aufweist, bei welcher das durch den Strom er­ zeugte Magnetfeld gelöscht wird. Indem das durch den Strom erzeugte Magnetfeld im wesentlichen gelöscht wird, wird die Induktanz auf ein sehr niedriges Niveau verringert. Der Span­ nungsabfall und die Wärmeerzeugung, die durch die Induktanz des Anschlusses hervorgerufen werden, können erheblich ver­ ringert werden.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine Konfiguration und ein Verfahren der Konstruktion und Herstellung eines An­ schlusses zu schaffen, bei welchen parallele leitende Schich­ ten zum Leiten von Gleichströmen verwendet werden, wobei die durch den Strom erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig aufgehoben werden. Diese neue Konfiguration wird sowohl beim Eingangsende als auch am Ausgangsende angewandt, so daß die Induktanz des Anschlusses im wesentlichen vermieden werden kann.

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Konfiguration und ein Verfahren der Konstruktion und Herstel­ lung eines Anschlusses zu schaffen, indem parallele leitende Schichten zum Leiten von Gleichströmen verwendet werden, die durch eine wärmeleitende Isolationsschicht isoliert sind. Ferner wird der Anschluß durch eine wärmeleitende Isolations­ schicht zusammengefügt und geschützt, so daß die durch die Stromleitung in dem Anschluß erzeugte Wärme wirksamer abge­ führt werden kann.

Kurz gesagt, beschreibt die vorliegende Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform einen elektrischen Gleich­ strom(DC)-Anschluß. Der Gleichstromanschluß weist ein Ein­ gangsende auf, welches für den Anschluß an eine Gleichspan­ nungsquelle ausgebildet ist und ein Ausgangsende, welches für den Anschluß an eine elektrische Einrichtung ausgebildet ist. Das Eingangsende enthält eine leitende Schicht für hohe Ein­ gangsspannung und eine leitende Schicht für niedrige Ein­ gangsspannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, und welche parallel zueinander angeordnet sind, und die gegenüber der leitenden Schicht für hohe Eingangsspannungen durch eine Eingangsisolationsschicht isoliert sind. Das Ausgangsende enthält eine leitende Schicht für hohe Ausgangsspannungen und eine leitende Schicht für niedrige Ausgangsspannungen, welche im wesentlichen die glei­ che Form und die gleiche Größe aufweisen, und welche parallel zueinander angeordnet und gegenüber der leitenden Schicht für hohe Eingangsspannungen durch eine Ausgangsisolationsschicht isoliert sind. Der Gleichstromanschluß enthält ferner eine Verbindungsschicht für hohe Spannungen, welche die leitende Schicht für hohe Eingangsspannungen mit der leitenden Schicht für hohe Ausgangsspannungen verbindet. Der Anschluß enthält ferner eine Verbindungsschicht für niedrige Spannungen, wel­ che die im wesentlichen gleiche Form und Größe wie die Ver­ bindungsschicht für hohe Spannungen aufweist, und parallel zu dieser angeordnet ist und gegenüber der Verbindungsschicht für hohe Spannungen isoliert ist und die leitende Schicht für niedrige Eingangsspannungen mit der leitenden Schicht für niedrige Ausgangsspannungen verbindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Gleichstromanschluß ferner eine erste Isolations- und Schutzabdeckung, welche die Verbin­ dungsschicht für hohe Spannungen überlagert und eine zweite Isolations- und Schutzabdeckung, welche die Verbindungs­ schicht für niedrige Spannungen überlagert. Der Anschluß ent­ hält ferner eine Klipseinrichtung, um die erste Isolations- und Schutzabdeckung und die zweite Isolationsabdeckung mit­ einander zu verklipsen und fest aneinander zu halten, indem durch Herunterdrücken der Anschluß als zusammengeklipste Ein­ heit vorliegt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform bestehen die Eingangsisolationsschicht und die Ausgangsisola­ tionsschicht aus einem aus Kapton bestehenden Material.

Diese und weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung er­ geben sich zweifelsfrei für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform, welche in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht ist.

Es zeigt:

Fig. 1A und 1B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspek­ tivische Ansicht eines Anschlusses nach der Erfindung, bei welchem sich die durch den Strom erzeugten magnetischen Flüs­ se gegenseitig aufgehoben werden, und

Fig. 2 ein funktionelles Blockdiagramm, welches einen Kon­ nektor nach der vorliegenden Erfindung mit einer Induktanz nahe Null zeigt, der zwischen eine Stromzufuhr und einen Com­ puter zur Versorgung mit Gleichspannung geschaltet ist.

Die Fig. 1A und 1B zeigen eine Querschnittsansicht bzw. eine perspektivische Ansicht eines neuen elektrischen An­ schlusses mit einer Induktanz nahe Null. Der elektrische An­ schluß 100 weist ein Eingangsende zum Anschluß an eine Elek­ trode 105 positiver Spannung und an eine negative Elektrode 110 auf. Die positive Elektrode 105 ist an eine dünne leiten­ de Schicht 115 für hohe Eingangsspannung und die negative Elektrode 110 an eine dünne leitende Schicht 120 für niedrige Eingangsspannung angeschlossen. Die dünne leitende Schicht 115 für die hohe Eingangsspannung ist gegenüber der dünnen leitenden Schicht 120 für die niedrige Eingangsspannung durch eine Eingangsisolationsschicht 125 isoliert. Der elektrische Anschluß 100 weist ferner ein Ausgangsende auf. Gleichermaßen enthält das Ausgangsende eine dünne leitende Schicht 130 für hohe Ausgangsspannung und eine dünne leitende Schicht 135 für niedrige Ausgangsspannung, welche gegeneinander durch eine Ausgangsisolationsschicht 140 isoliert sind. Diese leitenden Schichten, die durch eine Isolationsschicht voneinander iso­ liert sind, sind zwischen einer oberen Isolationsschicht 150 und einer Bodenisolationsschicht 160 eingeklipst. Die obere Isolationsschicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160 wei­ sen je eine innere leitende Schicht 155 bzw. 165 auf. Die in­ nere leitende Schicht 155 steht in elektrischem Kontakt mit der dünnen leitenden Schicht 115 für die hohe Eingangsspan­ nung und der dünnen leitenden Schicht 130 für die hohe Aus­ gangsspannung. Die innere leitende Schicht 165 steht im elek­ trischen Kontakt mit der dünnen leitenden Schicht 120 für die niedrige Eingangsspannung und der dünnen leitenden Schicht 135 für die niedrige Ausgangsspannung. Die obere Isolations­ schicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160 bestehen aus elektrischem Isolationsmaterial mit einem hohen Wärmelei­ tungskoeffizienten. Vorzugsweise können diese Schichten Iso­ lationsschichten sein, die aus Kapton bestehen, welches von der Firma DuPont hergestellt wird. Die oberen und unteren leitenden Schichten 155 und 165 sind ferner voneinander durch eine innere Isolationsschicht 157 bzw. 167 isoliert, welche an der Innenfläche aufeinander zuweisenden inneren leitenden Schichten 155 und 165 angebracht sind. Es ist folglich si­ chergestellt, daß die innere leitende Schicht 155 keinen Kurzschluß mit der inneren leitenden Schicht 165 aufweist. Zwei Klammern 170 und 180 werden dann angebracht, um die obe­ re Isolationsschicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160 zusammenzuklipsen, um diese leitenden und isolierenden Schichten sicher in festgelegten Positionen zu halten.

Der elektrische Anschluß 100 weist verschiedene Vorteile ge­ genüber üblichen Anschlüssen auf. Der erste Vorteil dieses Anschlusses 100 ist eine sehr niedrige Induktanz des An­ schlusses. Die Induktanz nahe Null ist das Resultat der spe­ ziellen Struktur. Wegen der speziellen Struktur sind die lei­ tenden Schichten 115 und 130 hoher Spannung unmittelbar an­ einanderliegend und parallel zu den leitenden Schichten 120 und 135 niedriger Spannung angeordnet. Folglich wird das ma­ gnetische Feld, welches durch Änderungen des durch die lei­ tenden Schichten 150 und 130 hoher Spannung geschickten Stroms erzeugt wird, nahezu vollständig durch das magnetische Feld aufgehoben, welches durch entsprechende Änderungen des Stroms in den leitenden Schichten 120 und 135 niedriger Span­ nung erzeugt wird. Fig. 2 zeigt die Aufhebung oder Löschung der magnetischen Flüsse, die in den Schichten hoher Spannung und niedriger Spannung erzeugt werden. Wie in der Zeichnung gezeigt, übertragen die leitenden Schichten hoher Spannung den Strom in einer Richtung, beispielsweise nach rechts, wäh­ rend die leitenden Schichten niedriger Spannung den Strom in einer entgegengesetzten Richtung übertragen, beispielsweise nach links. Da die leitenden Schichten hoher Spannung und die leitenden Schichten niedriger Spannung unmittelbar benachbart und parallel zueinander liegen, werden zwei Gruppen magneti­ scher Flüsse durch die leitenden Schichten hoher Spannung und niedriger Spannung erzeugt. Diese beiden Gruppen magnetischer Flüsse sind im wesentlichen in ihrer Größe gleich und weisen in entgegengesetzte Richtungen. Diese beiden Gruppen magnetischer Flüsse, die durch das Leiten von Strömen in diesen lei­ tenden Schichten hoher und niedriger Spannung erzeugt werden, heben somit einander auf.

Gemäß den Fig. 1A und 1B zeigt die vorliegende Erfindung einen gleichstrom(DC)-elektrischen Anschluß, welcher ein Ein­ gangsende enthält, der zum Anschluß an eine Gleichspannungs­ quelle dient, und ein Ausgangsende enthält, welches zum An­ schluß an eine elektrische Einrichtung dient. Das Eingangsen­ de enthält eine leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung und eine leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, und parallel zueinander angeordnet sind, wobei ge­ genüber der leitenden Schicht 115 hoher Eingangsspannung durch eine Eingangsisolationsschicht 125 eine Isolierung vor­ gesehen ist. Das Ausgangsende enthält eine leitende Schicht 130 hoher Ausgangsspannung und eine leitende Schicht 135 niedriger Ausgangsspannung, welche im wesentlichen die glei­ che Form und die gleiche Größe aufweisen und parallel zuein­ ander angeordnet sind, und welche durch eine Ausgangsisolati­ onsschicht 140 gegenüber der leitenden Schicht 130 hoher Aus­ gangsspannung isoliert sind. Der Anschluß enthält ferner eine Verbindungsschicht 155 hoher Ausgangsspannung, welche die leitende Schicht 115 hoher Ausgangsspannung mit der leitenden Schicht 130 hoher Ausgangsspannung verbindet. Der Anschluß enthält ferner eine Verbindungsschicht 165 niedriger Span­ nung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe wie die Verbindungsschicht 155 hoher Spannung aufweist. Die Ver­ bindungsschicht 165 niedriger Spannung ist parallel zu der Verbindungsschicht 155 niedriger Ausgangsspannung angeordnet und gegenüber dieser isoliert und verbindet die leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht 135 niedriger Ausgangsspannung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Gleichstromanschluß ferner einen ersten Isolations- und Schutzdeckel, welcher die Verbindungs­ schicht hoher Spannung überlagert und einen zweiten Isolati­ ons- und Schutzdeckel, welcher die Verbindungsschicht niedri­ ger Spannung überlagert. Der Anschluß 100 enthält ferner Klipseinrichtungen, beispielsweise Klipseinrichtungen 170 und 180, um den ersten Isolations- und Schutzdeckel 150 und den zweiten Isolations- und Schutzdeckel 160 zusammenzuklipsen und sicher aneinander zu halten, um dadurch als zusammen­ geklipste Einheit den Anschluß 100 zusammenzudrücken und zu halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Eingangsisolationsschicht 125 und die Ausgangsisolations­ schicht 140 aus einem aus Kapton bestehenden Material. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht die Ein­ gangsisolationsschicht 125 und die Ausgangsisolationsschicht 140 aus einer Isolationsschicht mit einer Dicke zwischen 0,01 bis 0,05 mm. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste Isolations- und Schutzdeckel 150 und der zwei­ te Isolations- und Schutzdeckel 160 aus einem aus Kapton be­ stehenden Material hergestellt.

Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Gleichstrom(DC)-Anschlusses 100. Das Ver­ fahren enthält die folgenden Schritte: (a) Bilden eines Ein­ gangsendes zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle, indem eine leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung und eine leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung geformt wer­ den, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe auf­ weisen und parallel zueinander angeordnet sind, und welche durch eine Eingangsisolationsschicht 125 gegenüber der lei­ tenden Schicht 115 hoher Eingangsspannung isoliert ist; (b) Formen eines Ausgangsendes zum Anschluß an eine elektronische Einrichtung, indem eine leitende Schicht 130 hoher Ausgangs­ spannung und eine leitende Schicht 135 niedriger Ausgangs­ spannung geformt werden, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen, parallel zueinander angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht 130 hoher Ausgangsspan­ nung durch eine Ausgangsisolationsschicht 140 isoliert sind; (c) Formen einer Verbindungsschicht 155 hoher Spannung, wel­ che die leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung mit der leitenden Schicht 130 hoher Ausgangsspannung verbindet; und (d) Formen einer Verbindungsschicht 165 niedriger Spannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe wie die Verbindungsschicht 155 hoher Spannung aufweist, parallel zu der Verbindungsschicht 155 hoher Spannung angeordnet und gegenüber dieser isoliert ist und welche die leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht 135 niedriger Ausgangsspannung verbindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren ferner die folgenden Schritte: (e) Verwenden eines ersten Isolations- und Schutz­ deckels 115 zum Überlagern der Verbindungsschicht 155 hoher Spannung und Verwenden eines zweiten Isolations- und Schutz­ deckels 160 zum Überlagern der Verbindungsschicht 165 niedri­ ger Spannung; und (f) Verwenden einer Klipseinrichtung 170 und 180 zum Zusammenklipsen und Halten des ersten Isolations- und Schutzdeckels 150 und des zweiten Isolations- und Schutz­ deckels 160 zum Zusammendrücken und Halten des Anschlusses 100 als zusammengeklipste Anordnung.

Zusammengefaßt beschreibt die Erfindung ferner einen elektri­ schen Gleichstrom(DC)-Anschluß 100, welcher eine erste lei­ tende Einrichtung, beispielsweise leitende Schichten 115, 155, 130, zum Verbinden eines Pols einer Gleichstromquelle hoher Spannung mit einem Ausgangspol hoher Spannung enthält. Der Anschluß enthält ferner zweite leitende Einrichtungen, beispielsweise leitende Schichten 120, 165 und 135, um einen Pol einer Gleichstromquelle niedriger Spannung mit einem Aus­ gangspol niedriger Spannung zu verbinden. Die erste leitende Einrichtung und die zweite leitende Einrichtung sind derart gestaltet, daß sie ein erstes, durch den Strom erzeugtes ma­ gnetisches Feld bzw. ein zweites, durch den Strom erzeugtes magnetisches Feld produzieren, wobei das erste, durch Strom erzeugte magnetische Feld im wesentlichen durch das zweite, durch den Strom erzeugte magnetische Feld aufgehoben wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Anschluß 100 ferner wärmeleitende Isolationseinrichtungen, z. B. Kap­ tonschichten 125 und 140, um die erste leitende Einrichtung und die zweite leitende Einrichtung zu isolieren.

Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Gleichstrom(DC)-Anschlusses. Das Verfahren enthält die folgenden Verfahrensschritte:

• a) Formen erster leitender Einrichtungen zum Verbinden eines Pols hoher Spannung einer Gleichstromquelle mit einem Aus­ gangspol hoher Spannung;
• b) Formen einer zweiten leitenden Einrichtung zum Verbinden eines Pols niedriger Spannung einer Gleichstromquelle mit ei­ nem Ausgangspol niedriger Spannung; und
• c) Gestalten der ersten leitenden Einrichtung und der zwei­ ten leitenden Einrichtung derart, daß ein erstes stromerzeug­ tes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magne­ tisches Feld produziert werden, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.

Fig. 2 ist ein funktionelles Blockdiagramm, welches den An­ schluß 100 mit einer Induktanz nahe Null nach der Erfindung zwischen einer Energieversorgung 100 und einem Mikroprozessor 200 angeschlossen zeigt. Der Mikroprozessor 200 kann ein Da­ tenverarbeitungssystem hoher Geschwindigkeit sein, welches auf einer gedruckten Schaltung (nicht speziell dargestellt) angeordnet ist. Die leitende Schicht 130 hoher Ausgangsspan­ nung und die leitende Schicht 135 niedriger Eingangsspannung sind an den Pol hoher Spannung bzw. einen Erdpol der gedruck­ ten Schaltung (PCB) des Mikroprozessors 200 angeschlossen.

Ein Datenverarbeitungssystem ist ferner durch die Erfindung beschrieben. Dieses System enthält eine Energiezufuhr 100 und einen Mikroprozessor 200, welcher auf einer gedruckten Schal­ tung (PCB) angeordnet ist. Ein elektrischer Anschluß 100 ist zwischen die Energiezufuhr 190 und den Mikroprozessor 200 ge­ schaltet, um einen Gleichstrom (DC) zu dem Mikroprozessor 200 zu leiten. Der elektrische Anschluß 100 enthält erste leiten­ de Einrichtungen zum Verbinden des Pols hoher Spannung der Energieversorgung 100 mit einem Eingangspol hoher Spannung auf der gedruckten Schaltung. Der Anschluß 100 weist ferner zweite leitende Einrichtungen auf, um einen Pol niedriger Spannung der Energiezufuhr 100 mit einem Pol niedriger Aus­ gangsspannung auf der gedruckten Schaltung zu verbinden. Die erste leitende Einrichtung und die zweite leitende Einrich­ tung sind derart konfiguriert, daß sie ein erstes stromerzeugtes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes ma­ gnetisches Feld produzieren, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.

Durch die vorliegende Erfindung wird folglich eine neue Kon­ figuration und ein Konstruktions- und Herstellungsverfahren für einen Anschluß für die Energieversorgung eines Mikropro­ zessors geschaffen. Der neue und verbesserte Anschluß dient dazu, die Anschlußinduktanz während der Zeit, während der große Stromänderungen auftreten, zu reduzieren, derart, daß die Einschränkungen und Schwierigkeiten nach dem Stand der Technik überwunden werden können. Insbesondere wird durch die Erfindung ein Anschluß geschaffen, welcher eine Konfiguration der Stromleitung aufweist, bei der das stromerzeugte magneti­ sche Feld aufgehoben wird. Indem das stromerzeugte magneti­ sche Feld im wesentlichen aufgehoben wird, wird die Induktanz auf einen sehr niedrigen Wert gesenkt. Der Spannungsabfall und die Wärmeerzeugung, wie sie durch die Induktanz des An­ schlusses hervorgerufen werden, können erheblich gesenkt wer­ den. Parallele leitende Schichten zum Leiten der Gleichströme sind in dem neuen Anschluß verwirklicht, wobei die stromer­ zeugten magnetischen Flüsse gegenseitig aufgehoben werden. Diese neue Konfiguration wird sowohl am Eingangsende als auch am Ausgangsende verwendet, so daß die Anschlußinduktanz im wesentlichen vermieden werden kann. Der Anschluß enthält par­ allele leitende Schichten zum Leiten von Gleichströmen, wel­ che durch eine wärmeleitende Isolationsschicht gegeneinander isoliert sind. Fernerhin wird der Anschluß durch eine wärme­ leitende Isolationsschicht zusammengebaut und geschützt, der­ art, daß die durch den Stromfluß in dem Anschluß erzeugte Wärme effektiver abgeführt werden kann.

Claims (21)

1. Elektrischer Gleichstromanschluß mit folgenden Bestandtei­ len:
ein Eingangsende zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle (190) und ein Ausgangsende zum Anschluß an eine elektrische Einrichtung (200),
wobei das Eingangsende eine leitende Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, und eine leitende Schicht (120), die an den ne­ gativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, aufweist, welche die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, parallel zueinander angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, durch eine Eingangsisolationsschicht (125) isoliert sind
und wobei das Ausgangsende eine leitende Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann, und eine leitende Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen wer­ den kann, aufweist, welche die gleiche Form und Größe haben, parallel zueinander angeordnet sind und ge­ genüber der leitenden Schicht (135), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, durch eine Ausgangsisolationsschicht (140) isoliert sind; gekennzeichnet durch eine Verbindungsschicht (155), die an den po­ sitiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, welche die leitende Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, mit der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol ei­ ner Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, verbin­ det; und
eine Verbindungsschicht (165), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, welche die gleiche Form und Größe, wie die Verbindungs­ schicht (155), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, aufweist, und parallel zu der Verbindungsschicht (155) angeordnet und gegenüber die­ ser isoliert ist, und welche die leitende Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann, mit der leitenden Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen wer­ den kann, verbindet.

2. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Gleichstromanschluß (100) ferner folgende Bestandteile enthält:
einen ersten Isolations- und Schutzdeckel (150), welcher die Verbindungsschicht (155), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, überlagert und einen zweiten Isolations- und Schutzdeckel (160), welcher die Verbindungsschicht (165), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, überlagert; und
Klipseinrichtungen (170, 180), um den ersten Isolations- und Schutzdeckel (150) und den zweiten Isolations- und Schutzdec­ kel (160) zusammenzuklipsen und sicher zu halten, um den An­ schluß (100) als geklipste Anordnung zusammenzudrücken und zu halten.

3. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht (125) und die Ausgangsisolationsschicht (140) aus einem aus Kapton be­ stehenden Material hergestellt sind.

4. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht (125) und die Ausgangsisolationsschicht (140) Isolations­ schichten mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,01 und 0,05 mm sind.

5. Elektrischer Gleichstromanschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolations- und Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und Schutz­ deckel (160) aus einem aus Kapton bestehenden Material herge­ stellt sind.

6. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht (125) und die Ausgangsisolationsschicht (140) aus einem gut wärmelei­ tenden Isolationsmaterial hergestellt sind.

7. Elektrischer Gleichstromanschluß nach einem der Ansprüche 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolations- und Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und Schutz­ deckel (160) aus einem gut wärmeleitenden Isolationsmaterial hergestellt sind.

8. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Gleichstromanschluß (100) folgende Bestandteile aufweist:
erste leitende Einrichtungen (115, 130, 155) zum Verbinden eines Plus-Pols einer Gleichstromquelle (190) mit einem Aus­ gangspluspol und
zweite leitende Einrichtungen (120, 135, 165) zum Verbinden eines Minus-Pols einer Gleichstromquelle (190) mit einem Aus­ gangsminuspol,
wobei die ersten leitenden Einrichtungen (115, 130, 155) und die zweiten leitenden Einrichtungen (120, 135, 165) derart konfiguriert sind, daß sie ein erstes stromerzeugtes magneti­ sches Feld und ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld produzieren, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld kompensiert wird.

9. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Gleichstromanschluß (100) ferner folgende Bestandteile aufweist:
eine gut wärmeleitende Isolationseinrichtung (125, 140), wel­ che isolierend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) angeordnet sind.

10. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gut wärmeleitenden Isolati­ onseinrichtungen (125, 140), die zwischen den ersten leiten­ den Einrichtungen (115, 130, 155) und den zweiten leitenden Einrichtungen (120, 135, 165) isolierend angeordnet sind, aus einer Kaptonschicht bestehen.

11. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Gleichstrom­ anschlusses (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

• a) Herstellen eines Eingangsendes zum Verbinden einer Gleichstromquelle (190) durch Ausbilden einer leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, und einer leitenden Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, welche die gleiche Form und Größe aufweisen, parallel zueinander an­ geordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann durch eine Eingangsisolationsschicht (125) isoliert sind;
• b) Herstellen eines Ausgangsendes zum Anschluß an eine elek­ tronische Einrichtung (200) durch Ausbilden einer leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, und einer leitenden Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, welche die gleiche Form und Größe aufweisen, parallel zueinander angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann, durch eine Ausgangsisolationsschicht (140) isoliert sind;
• c) Ausbilden einer Verbindungsschicht (155), die an den po­ sitiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, welche die leitende Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, mit der leitenden Schicht (130), die an den negativen Pol ei­ ner Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, verbin­ det; und
• d) Ausbilden einer Verbindungsschicht (165), die an den ne­ gativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, die die gleiche Form und Größe, wie die Verbindungsschicht (155), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, aufweist, parallel zu dieser angeordnet und gegenüber der Verbindungs­ schicht (165), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, isoliert ist, und die die leitende Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, mit der lei­ tenden Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleich­ spannungsquelle angeschlossen werden kann, verbindet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:

• a) Verwenden eines ersten Isolations- und Schutzdeckels (150) zum Überlagern der Verbindungsschicht (155), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen wer­ den kann, und Verwenden eines zweiten Isolations- und Schutz­ deckels (160) zum Überlagern der Verbindungsschicht (165), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle ange­ schlossen werden kann; und
• b) Verwenden einer Klipseinrichtung (170, 180) zum Zusammen­ klipsen und Halten des ersten Isolations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und Schutzdeckels (160), um dadurch, den Anschluß (100) zusammenzudrücken und als geklipste Anordnung zu halten.

13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verfahrensschritt des Isolierens der leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, gegenüber der leiten­ den Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, durch die Eingangsiso­ lationsschicht (125) darin besteht, daß eine Kaptonschicht zwischen der leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, und der leitenden Schicht (120), die an den negativen Pol ei­ ner Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, angeord­ net wird, und daß der Verfahrensschritt des Isolierens der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, gegenüber der leitenden Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, durch die Ausgangsisolationsschicht (140) darin besteht, daß eine Kap­ tonschicht zwischen der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen wer­ den kann, und der leitenden Schicht (135), die an den negati­ ven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, angeordnet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Anordnens der Eingangsisolations­ schicht (125) zwischen der leitenden Schicht (115), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, und der leitenden Schicht (120), die an den po­ sitiven Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlossen werden kann, und der Verfahrensschritt des Anordnens einer Ausgangs­ isolationsschicht (140) zwischen der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle ange­ schlossen werden kann, und der leitenden Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann, darin bestehen, daß jeweils eine Isolations­ schicht (125, 140) mit einer Dicke zwischen 0,01 und 0,05 mm zur Anwendung gelangt.

15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verfahrensschritt der Verwendung des ersten Iso­ lations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und Schutzdeckels (160) darin bestehen, daß ein aus Kapton bestehendes Material verwendet wird, um den oberen und unte­ ren Isolations- und Schutzdeckel (150, 160) auszubilden.

16. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verfahrensschritt des Anordnens der Eingangsiso­ lationsschicht (125) zwischen der leitenden Schicht (115), die an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle ange­ schlossen werden kann, und der leitenden Schicht (120), die an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschlos­ sen werden kann, und der Verfahrensschritt des Anordnens ei­ ner Ausgangsisolationsschicht (140) zwischen der leitenden Schicht (130), die an den positiven Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, und der leitenden Schicht (135), die an den negativen Pol einer Gleichspan­ nungsquelle angeschlossen werden kann, darin bestehen, daß eine gut wärmeleitende Isolationsschicht angeordnet wird.

17. Verfahren nach Anspruch 12 und 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verfahrensschritt der Verwendung des ersten Iso­ lations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und Schutzdeckels (160) darin bestehen, daß der erste Isola­ tions- und Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und Schutzdeckel (160) aus einem gut wärmeleitenden Isolationsma­ terial hergestellt wird.

18. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Gleichstrom­ anschlusses (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

• a) Ausbilden einer ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) zum Anschließen eines Plus-Pols einer Gleichstromquelle (190) an einen Ausgangspluspol;
• b) Ausbilden einer zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) zum Anschließen eines Minus-Pols einer Gleichstromquelle (190) an einen Ausgangsminuspol; und
• c) Konfigurieren der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) zum Erzeugen eines ersten stromerzeugten magnetischen Feldes und eines zweiten stromerzeugten magnetischen Feldes, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen kompensiert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner den Verfahrensschritt (d) des Anordnens einer wärmeleitenden Isolationseinrichtung (125, 140) isolie­ rend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte des Anordnens der wärmeleitenden Iso­ lationseinrichtung (125, 140) isolierend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leiten­ den Einrichtung (130, 135, 165) darin besteht, daß eine Kap­ tonschicht angeordnet wird.

21. Datenverarbeitungssystem mit einem elektrischen Gleich­ stromanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Datenverarbeitungssystem folgende Bestandteile umfaßt:
eine Energieversorgung (190);
einen auf einer gedruckten Schaltung (PCB) angeordneten Mi­ kroprozessor;
einen elektrischen Anschluß (100), welcher zwischen der Ener­ gieversorgung (190) und dem Mikroprozessor (200) angeschlos­ sen ist, um den Mikroprozessor (200) mit einem Gleichstrom (DC) zu versorgen,
wobei der elektrische Anschluß (100) folgende Bestandteile umfaßt:
eine erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) zum Verbinden eines Plus-Pols der Energieversorgung (190) mit einem Aus­ gangspluspol auf der gedruckten Schaltung und
eine zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) zum Verbin­ den eines Minus-Pols der Energieversorgung (190) mit einem Ausgangsminuspol auf der gedruckten Schaltung,
wobei die erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) und die zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) konfiguriert sind, um ein erstes stromerzeugtes magnetisches Feld und ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld zu produzieren, wo­ bei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld kompensiert wird.