JP4320285B2 - 電子装置 - Google Patents

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。
   

Images