JP4320285B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置に係り、電源ユニットの配置を容易におこない、他の電子装置と電源ユニットの共通化が容易な電子装置に関する。
従来の技術として、電子装置などに使用する電源ユニットは、出力電流の増加や信頼性向上などの目的のために、複数の電源ユニットを並列接続した構成にすることがある。
出力電流の増加のための電源ユニットの並列接続については、例えば、非特許文献1に記載されている。この例では、並列接続する各電源ユニットのPC端子と呼ばれる並列運転信号を接続し、各電源ユニットの出力電圧を一致させることで、各電源ユニットの出力電流がほぼ均等に分担されるようになる。この技術を用いれば、電子装置の負荷電流が、1台の電源ユニットの出力電流を超える場合でも、複数の電源ユニットを並列接続することで、出力電流を増加させることができる。
また、信頼性向上のための電源ユニットの並列接続については、例えば、特許文献1に記載されている。この技術により、ある電源ユニットが故障して出力電流が0になっても、残りの電源ユニットでは故障した電源ユニットに影響されずに安定した出力が得られる。この技術を用いれば、高い信頼性が要求される電子装置の場合でも、電源ユニットN台分の負荷電流に対し、N+1台以上の電源ユニットを並列接続しておけば、電源ユニットが1台故障した場合でも、電子装置を停止させることなく、故障した電源ユニットのみを交換することが可能となるので、電子装置の信頼性を大幅に向上させることができる。
特開平7−194118号公報 DENSEI-LAMBDA社 スイッチング電源・ノイズフィルタ総合カタログ2002 Ver.2 A-150ページ「11 並列運転」
複数の電源ユニットを並列接続した構成にする場合、コスト低減などの目的のために、電源ユニットを共通化したい場合がある。しかしながら、電子装置の実装上の制約により、電源ユニットのコネクタ位置が制限され、電源が共通化できない場合がある。
以下、図8ないし図10を用いて従来技術の電子装置において電源ユニットを実装する場合の問題点について説明する。
図8は、従来技術の電子装置の斜視図である。
図9および図10は、従来技術の電子装置の実装の様子を示した図である。
従来技術の電子装置10は、図8に示されるようにバックボード20に電源ユニット100と電子ユニット200が装着される構造になっている。また、図に示さなかったがバックボード20のもう一方には、複数の電子回路ユニットが装着される。
第一の従来技術の電子装置は、図9に示されるように電子装置10は、バックボート20を挟んで、3枚の電子回路ユニット30,40,50と2台の電源ユニット100,200とで構成されており、電子回路ユニット30,40,50と電源ユニット100,200は、図の左右方向に抜き差しすることができる。そして、電源ユニット100,200は並列接続されている。コネクタ31,41,51およびコネクタ32,42,52は、それぞれ電子回路ユニット30,40,50とバックボード20を接続し、コネクタ101,201およびコネクタ102,202は、それぞれ電源ユニット100,200とバックボード20を接続している。
ここで、バックボード上に実装するコネクタ32,42,52,102,202は、コネクタのピンやスルーホールが干渉するため、バックボードの表裏で位置を重ねて配置することができないという実装上の制約がある。したがって、電子回路ユニットとバックボードとを接続するコネクタ32,42,52を配置した残りの領域に、電源ユニットとバックボードを接続するコネクタ102,202を配置することになる。この結果、電源ユニット100と電源ユニット200とでは、コネクタを違う位置に実装せざるを得ない。すなわち、電源ユニット100と電源ユニット200は、構造的に異なる設計をする必要があるので、両者は共通化できない。
次に、図10に示される第二の従来技術の電子装置は、図9の電源ユニット200の代わりに、電源ユニット100と同型の電源ユニット100aを使用している。電源ユニット100aとバックボード21は、コネクタ101aおよびコネクタ102aにより接続される。その他の構成は、図9と同じである。コネクタ102aを、バックボードの表裏で位置を重ねて配置することができないという実装制約にしたがい、コネクタ52と表裏で位置が重ならないように配置した。その結果、なにも搭載しないむだな空き領域3,4ができ、それがために電子装置が不必要に大形化することになる。電子装置の大形化は、材料費の増大などのコスト増大につながるおそれがある。このように、無理に電源ユニットの共通化をおこなってもかえってコストは増大することがある。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、複数の電源ユニットを電子装置に搭載するときに、電子装置の実装上の制約がある場合でもできるだけ低コストで共通化を図ることにある。
この課題を解決するために、本発明では、電源ユニットに複数のコネクタを用意する。すなわち、もともと電源ユニットの機能から見てコネクタが1個でいい場合には2個以上のコネクタを用意し、もともとコネクタが2個でいい場合には3個以上のコネクタを用意する。複数のコネクタは、基本的に同様なピンアサイン、または、コネクタのピンに割り当てる信号を同一のものを有するようにする。
上記の手段により、すべてのコネクタを用いてボードに接続する必要はなく、いずれかのコネクタに接続すればよいことになる。そのため、電子装置の実装上の制約にあわせて接続するコネクタを選択すれば、バックボードとの接続が可能になる。したがって、実装上の制約がある場合でも、電源ユニットの共通化が可能となる。
このような手段により、電子装置において、実装上の制約があっても、電源を共通化することが可能となる。電源を共通化することにより1種の電源の生産台数が増えるので、生産原価を下げることができる。また、電源を共通化することで開発する電源品種が減るので、開発費を抑えると同時に、開発期間を短縮することができる。
以上のように本発明によれば、複数の電源ユニットを電子装置に搭載するときに、電子装置の実装上の制約がある場合でもできるだけ低コストで共通化を図ることができる。
以下、本発明に係る各実施形態を、図1ないし図7を用いて説明する。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。
電子装置12は、バックボート22を挟んで、3枚の電子回路ユニット30,40,50と2台の同型の電源ユニット300,300aとで構成されており、電子回路ユニット30,40,50と電源ユニット300,300aは、図の左右方向に抜き差しすることができる。
そして、電源ユニット300,300aは並列接続されている。それぞれ電子回路ユニット30,40,50とバックボード22は、コネクタ31,41,51およびコネクタ32,42,52により接続されている。電源ユニット300は2つのコネクタ301,303を具備している。コネクタ301,303は、同じ種類のコネクタであり、同じピンアサインである。そして、コネクタ301だけをバックボードに接続することで、電子装置12を動作させることができるようになっており、同様に、コネクタ303だけをバックボードに接続することでも電子装置12を動作させることができるようになっている。また、電源ユニット300aは、電源ユニット300と同型である。
ここで、バックボード22上のコネクタ302は、電源ユニット300のコネクタ301と接続するよう配置し、バックボード22上のコネクタ302aは、電源ユニット300aのコネクタ303aと接続するよう配置している。
バックボード上に実装するコネクタ32,42,52,302,302aは、コネクタのピンやスルーホールが干渉するため、バックボードの表裏で位置を重ねて配置することができないという実装上の制約がある。
このように、バックボード上に実装するコネクタを、バックボードの表裏で重ねて配置することができないという実装上の制約があっても、電源ユニット300,300aを共通化することができる。
図2は、本発明の第二の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。
本実施形態は、第一の実施の形態と同様に、電子装置13は、バックボート23を挟んで、3枚の電子回路ユニット60,70,80と2台の同型の電源ユニット300,300aとで構成されており、電源ユニット300,300aは、それぞれ2つのコネクタを具備している。
電子装置13では、装置の性能向上のために、電子回路ユニット60と70と80とを接続する信号の配線を、最短距離にする必要があるので、電子回路ユニット60,80はコネクタ62と72と82との距離が短くなるように配置できるようにしたものである。さらに、コネクタ62,72,82の間には、コネクタのピンやスルーホールが信号の配線の障害となるため、コネクタ304,304aを配置することができないという実装上の制約がある。
ここで、バックボード23上のコネクタ304は、電源300のコネクタ303と接続するよう配置し、バックボード23上のコネクタ304aは、電源300aのコネクタ301aと接続するよう配置している。電源ユニットを装着するコネクタ304,304aは、バックボードの周辺部に配置されている。
このように、信号の配線の障害となる位置にはコネクタを実装できないという実装上の制約があっても、電源ユニットを共通化することができることは、第一の実施形態と同様である。
図3は、本発明の第三の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。
電子装置14は、バックボート24を挟んで、1台の電子回路ユニット90と、2台の同型の電源ユニット300,300aとで構成されており、電源ユニット300と300aは、それぞれ2つのコネクタを具備している。電子装置14では、装置のコスト低減のため、バックボード24を小さくしなければならないという実装上の制約がある。そのため、本実施形態では、第一の実施形態のバックボード22および第二の実施形態のバックボード23と比較して、小型のバックボード24が使われている。ここで、バックボード24上のコネクタ306は、電源300のコネクタ301と接続するよう配置し、バックボード22上のコネクタ306aは、電源300aのコネクタ303aと接続するよう配置している。
このように、コスト低減のためにバックボードの面積を小さくする必要があるという実装上の制約があっても、電源ユニットを共通化することは、第一の実施形態および第二の実施形態と同様である。
〔電源ユニットの共通化〕
上記第一の実施形態ないし第三の実施形態では、電源ユニットの複数の同じ機能を有するコネクタを持たせることにより、実装上の制約があっても、同じ電源ユニットを用いてうまく配置できることを説明した。
ここで、第一の実施形態ないし第三の実施形態を横断的にみると、同じ電源ユニット300を異なる電子回路ユニットが搭載される電子装置12において、共通化して用いることができることを示している。
すなわち、電源ユニットの複数の同じ機能を有するコネクタを持たせることにより、異なる装置間で異なる実装上の制約があっても、電源ユニットを共通化することができる。
このように、電子装置が一種類のときでも、電源ユニットのコスト低減による電子装置のコスト低減の効果を見込むことができるが、電子装置が多種類になればなるほど、電源ユニットの共通化により、電子装置のコスト低減の効果が大きくなる。
図4は、本発明の第四の実施形態に係る電源ユニットのピンアサインを示した図である。
第一の実施形態では、コネクタ301,303は、同じ種類のコネクタであり、同じピンアサインであるものとした。
本実施形態では、第一の実施形態に示したような構成の電子装置12において、コネクタ301,303が、図4に示されるピンアサインを持ち、ピンアサインの内で電流供給ピンのみ共通しているものである。
すなわち、電子装置12は、電子回路ユニット30,40,50と2台の同型の電源ユニット300,300aとから構成されている。
そして、コネクタ301と303とでは、7本のピンのうち左側4本の電流供給用のピンアサインが同じであり、これにより、コネクタ301、303のどちらのコネクタをバックボード22に接続しても、電子装置12を動作させることができる。残りの3本のピンアサインは異なっているが、制御用の信号を流すピンであり、これにより、例えば、コネクタ301、303のどちらがバックボードに接続されているかを検出することができる。
このように、コネクタ301,303とでピンアサインが7本中4本同一であること、すなわち、ピンアサインの57%が同一であることで、第一の実施形態と同様な実装上の制約があっても、電源ユニット300,300aを共通化することができる。
図5、本発明の第五の実施形態に係る電源ユニットのピンアサインを示した図である。
本実施形態も第四の実施形態と同様に、第一の実施形態と同様の電子装置の構成であり、電源ユニット300のコネクタのピンアサインのみ異なるものである。
本実施形態のコネクタ301a、303は、図5に示されるように異なる種類のコネクタである。コネクタ303は、7ピンのコネクタであり、7種類の信号を割り当てている。また、コネクタ301aは、56ピンのコネクタであり、8種類の信号を割り当てている。コネクタ301aでは、左側4種類の信号は電流が大きいため、8本のピンに同一の信号を割り当てている。なお、異なるピンが、同一の信号であるかどうかは、テスターでピン間の導通を測ること、または同じ信号名称であることを調査すること、または同じ機能を持っていることを調査することで確認できる。
コネクタ301aと303とでは、4種類の電流供給用の信号が同じであり、これによりコネクタ301a、303のどちらのコネクタをバックボードに接続しても、電子装置12を動作させることができる。残りの制御用の信号は異なっているが、これは、第四の実施形態と同様に、コネクタ301a、303のどちらがバックボードに接続されているかを検出するなどの用途に用いることができる。
コネクタ303は7種類の信号、コネクタ301aは8種類の信号を割り当てており、種類の数が異なっているが、信号の種類の数は、便宜上、少ないほうで考える。すなわち、コネクタ301aと303とでは、信号は7種類と考える。
このように、コネクタ301aと303とで信号が7種類中4種類同一であること、すなわち57%が同一であることで、第一の実施形態と同様な実装上の制約があっても、電源ユニット300,300aを共通化することができる。
図6は、本発明の第六の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。
電子装置15は、バックボート25を挟んで、2枚の電子回路ユニット400,410と2台の同型の電源ユニット500,500aとで構成されており、電子回路ユニット400,410と電源ユニット500,500aは、図の左右方向に抜き差しすることができる。
そして、電源ユニット500,500aは並列接続されている。それぞれ電子回路ユニット400,410とバックボード25は、コネクタ401,411およびコネクタ402,412により接続されている。電源ユニット500は3つのコネクタ501,502,503を具備しており、その内で二つが使用される例である。
電源ユニット500のコネクタ501,502,503は、同じ種類のコネクタであり、同じピンアサインであってもよいし、異なったピンアサインであってもよい。例えば、コネクタ501,503は、同じピンアサインで電流供給用に用い、コネクタ502は、制御用の信号に用いるようにする。また、コネクタ501,502,503は、全て同じピンアサインとして、等分して電流供給がなされるようにしてもよい。
ここで、バックボード25上のコネクタ511,512は、電源ユニット500のそれぞれコネクタ501,502と接続するよう配置し、バックボード25上のコネクタ511a,512aは、電源ユニット500aのそれぞれコネクタ501a,502aと接続するよう配置している。
バックボード上に実装するコネクタ402,412,511,512,511a,512aは、コネクタのピンやスルーホールが干渉するため、バックボードの表裏で位置を重ねて配置することができないという実装上の制約があるのはこれまでの実施形態と同様である。
このように、バックボード上に実装するコネクタを、バックボードの表裏で重ねて配置することができないという実装上の制約があっても、電源ユニット500,500aを共通化することができる。
図7、本発明の第一の実施形態ないし第三の実施形態に係る電子装置の電源ユニットを検査する様子を示した図である。
図7に示した検査設備1000は、第一の実施形態ないし第三の実施形態の電源ユニットを検査する設備である。検査設備1000は、もともと異なる形状の電源ユニットを検査していた設備であるが、電源ユニットと検査設備1000を接続するコネクタを交換すれば、様々な形状の電源ユニットを検査できるようになっている。しかしながら、コネクタ1002の位置を高くすることができないという、実装上の制約がある。
そこで、電源ユニット300aの検査は、コネクタ301aを検査設備に接続して高度な検査をおこない、安価な簡易治具を用いてコネクタ303aと301aとの導通を測定する方法でおこなう。コネクタ301aとコネクタ303aは、同一の機能を持つピンアサインを持つために、コネクタ303aの検査を簡易化した例である。
このように、電源ユニット検査設備に実装上の制約があっても、広い意味での共通化ができる。
〔その他の実施形態〕
本発明の電子装置の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
電源ユニットを、バックボードではなく、直接電子回路ユニットに接続してもよい。また、電源ユニットは並列接続していなくてもよい。なお、ユニットとは、1つの塊として取り外しのできるものであり、板金で覆われた箱状のものや、基板が剥き出しになったものも含む。
本発明の第一の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。 本発明の第二の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。 本発明の第三の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。 本発明の第四の実施形態に係る電源ユニットのピンアサインを示した図である。 本発明の第五の実施形態に係る電源ユニットのピンアサインを示した図である。 本発明の第六の実施形態に係る電子装置の実装の様子を示した図である。 本発明の第一の実施形態ないし第三の実施形態に係る電子装置の電源ユニットを検査する様子を示した図である。 従来技術の電子装置の斜視図である。 従来技術の電子装置の実装の様子を示した図である(その一)。 従来技術の電子装置の実装の様子を示した図である(その二)。
符号の説明
10,11,12,13,14…電子装置
20,21,22,23,24,25…バックボード
30,40,50,60,70,80,90,400,410…電子回路ユニット
100,100a,200,300,300a,500,500a…電源ユニット
31,32,41,42,51,52,61,62,71,72,81,82,91,92,401,402,411,412…電子回路ユニットとバックボードを接続するコネクタ
101,102,101a,102a,201,202,301,302,304,306,301a,302a,304a,306a,501,502,511,512,501a ,502a ,511a ,512a …電源ユニットとバックボードを接続するコネクタ
1000…電源ユニットを検査する検査設備
1002…電源ユニットと電源ユニット検査設備を接続するコネクタ

Claims (5)

  1. それぞれ複数のコネクタを具備する複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから電流の供給を受ける電子回路ユニットと、前記電子回路ユニットと前記複数の電源ユニットとを接続するボードとを有する電子装置であって、
    前記複数の電源ユニットが、前記複数のコネクタの内の一部のコネクタによって前記ボードに装着され、前記各コネクタは、複数個のピンを有し、前記ボードに装着されたコネクタの一部のピンは他のコネクタのピンの信号と同一信号が割り当てられることを特徴とする電子装置。
  2. 前記ボードに装着されたコネクタの一部のピンは、他のコネクタのピンの信号と同一信号が割り当てられるピンがそのコネクタの全ピン数の57%以上であることを特徴とする請求項1記載の電子装置。
  3. それぞれ複数のコネクタを具備する複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから電流の供給を受ける電子回路ユニットと、前記電子回路ユニットと前記複数の電源ユニットとを接続するボードとを有する電子装置であって、
    前記複数の電源ユニットが、前記複数のコネクタの内の一部のコネクタによって前記ボードに装着され、前記各コネクタは、複数個のピンを有し、前記ボードに装着されたコネクタのピンアサインは他のコネクタのピンアサインと同一であることを特徴とする電子装置。
  4. 前記電子回路ユニットを装着するコネクタと前記電源ユニットを装着するコネクタとが前記ボードの表裏で重ならない位置に配置されることを特徴とする請求項1記載の電子装置。
  5. それぞれ複数のコネクタを具備する複数の電源ユニットと、前記複数の電源ユニットから電流の供給を受ける電子回路ユニットとを有する電子装置であって、
    前記複数の電源ユニットが、前記複数のコネクタの内の一部のコネクタによって前記電子回路ユニットに装着され、前記各コネクタは、複数個のピンを有し、前記電子回路ユニットに装着されたコネクタの一部のピンは他のコネクタのピンの信号と同一信号が割り当てられることを特徴とする電子装置。
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