RU213025U1

RU213025U1 - Built-in power supply of an electronic computing device

Info

Publication number: RU213025U1
Application number: RU2021136992U
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Чернышев
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Дельта Солюшнс"
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2022-08-19

Abstract

Полезная модель относится к компьютерному оборудованию. Блок питания содержит корпус стандартного форм-фактора. В корпусе установлены аккумуляторная батарея, контроллер для управления работой блока питания, средство преобразования переменного напряжения в постоянное. Блок питания содержит средство соединения для питания и управления материнской платой электронно-вычислительного устройства, процессора и периферийных устройств постоянным напряжением различной величины. Технический результат: расширение арсенала блоков питания компьютерного оборудования. 5 з. п. ф-ы. 2 ил.

The utility model relates to computer equipment. The power supply contains a standard form factor chassis. A battery, a controller for controlling the operation of the power supply, a means of converting AC voltage to DC are installed in the case. The power supply contains a connection means for powering and controlling the motherboard of the electronic computing device, the processor and peripheral devices with a constant voltage of various values. EFFECT: expansion of the arsenal of power supplies for computer equipment. 5 s. p. f-s. 2 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к средствам электрического питания электронно-вычислительных устройств, более конкретно к встраиваемым блокам питания, еще более конкретно к блокам питания с функцией бесперебойного питания, встраиваемым в системные блоки персональных компьютеров, серверов, банковских терминалов, кассовых аппаратов и других электронно-вычислительных устройств.The utility model relates to means of electrical power supply of electronic computing devices, more specifically to built-in power supplies, even more specifically to power supplies with an uninterruptible power supply function, built into the system units of personal computers, servers, bank terminals, cash registers and other electronic computing devices .

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно большое количество бесперебойных источников питания.A large number of uninterruptible power supplies are known from the prior art.

Из уровня техники известен блок питания, содержащий корпус, установленные внутри корпуса аккумулятор, систему управления, средства соединения (US 2014346870, опубликовано 27.11.2014). Недостатком данного известного средства является то, что он не предназначен для установки внутри системных блоков компьютеров и неудовлетворительные эксплуатационные показатели.A power supply is known from the prior art, comprising a housing, a battery installed inside the housing, a control system, and means of connection (US 2014346870, published on 11/27/2014). The disadvantage of this well-known tool is that it is not intended for installation inside the system blocks of computers and unsatisfactory performance.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является создание встраиваемого блока питания с функцией бесперебойного питания.The problem solved by this utility model is the creation of an integrated power supply unit with an uninterruptible power supply function.

Технический результат, достигаемый настоящей полезной моделью, состоит в обеспечении одновременного бесперебойного питания нескольких потребителей (электронно-вычислительных устройств, мониторов и другого оборудования) постоянным напряжением нескольких номиналов за счет размещения в системном блоке универсального блока питания стандартного форм-фактора.The technical result achieved by this utility model is to provide simultaneous uninterrupted power supply to several consumers (electronic computing devices, monitors and other equipment) with a constant voltage of several ratings by placing a universal power supply unit of a standard form factor in the system unit.

Указанный технический результат достигается тем, что встраиваемый блок питания электронно-вычислительного устройства, содержащий корпус стандартного форм-фактора, средство соединения с внешним источником электрической энергии переменного напряжения, установленные в упомянутом корпусе: электрически соединенные блок определения наличия входного напряжения, средство преобразования переменного напряжения в постоянное, блок формирования выходного напряжения, блок зарядки, аккумуляторная батарея, контроллер для управления работой блока питания; блок питания содержит средство соединения для питания материнской платы электронно-вычислительного устройства, процессора и периферийных устройств постоянным напряжением различной величины, при этом суммарный диапазон значений выходного постоянного напряжения составляет от 3 В до 27 В, устройство содержит блок получения постоянного напряжения в диапазон от 3 В до 5,5 В, при этом блок бесперебойного питания, электрически соединен с упомянутой батареей, упомянутым блоком формирования выходного напряжения и упомянутым блоком блок получения постоянного напряжения.The specified technical result is achieved by the fact that an embedded power supply unit of an electronic computing device, containing a housing of a standard form factor, a means of connecting to an external source of electrical power of alternating voltage, installed in the said housing: electrically connected unit for determining the presence of input voltage, a means of converting alternating voltage into constant, output voltage generation unit, charging unit, storage battery, controller for controlling the operation of the power supply; the power supply unit contains a connection means for supplying the motherboard of the electronic computing device, the processor and peripheral devices with a constant voltage of various values, while the total range of output constant voltage values is from 3 V to 27 V, the device contains a unit for obtaining a constant voltage in the range from 3 V up to 5.5 V, while the uninterruptible power supply unit is electrically connected to the mentioned battery, the mentioned output voltage generation unit and the mentioned DC voltage generation unit.

Указанный технический результат достигается также тем, что аккумуляторная батарея включает, по меньшей мере, четыре литий-ионные ячейки и имеет емкость не менее 10 А⋅ч.This technical result is also achieved by the fact that the battery includes at least four lithium-ion cells and has a capacity of at least 10 Ah.

Указанный технический результат достигается также тем, что содержит коннектор питания и коннектор шины USB для соединения с материнской платой электронно-вычислительного устройства, коннектор питания для соединения с процессором электронно-вычислительного устройства и гнездо штырькового разъема питания внешних устройств, при этом коннектор USB соединен с материнской платой для получения данных об энергопотреблении электронно-вычислительного устройства.The specified technical result is also achieved by the fact that it contains a power connector and a USB bus connector for connecting to the motherboard of an electronic computing device, a power connector for connecting to the processor of an electronic computing device and a socket for a pin connector for powering external devices, while the USB connector is connected to the motherboard. a board for obtaining data on the power consumption of an electronic computing device.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве коннектора питания для соединения с процессором использован коннектор Р4 стандарта АТХ.The specified technical result is also achieved by the fact that the P4 connector of the ATX standard is used as a power connector for connecting to the processor.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве коннектора питания материнской платы, использован коннектор стандарта PCI-E.The specified technical result is also achieved by the fact that the connector of the PCI-E standard is used as the power connector of the motherboard.

Указанный технический результат достигается также тем, что в качестве гнезда штырькового разъема питания использовано гнездо стандарта DJK.The specified technical result is also achieved by the fact that the socket of the DJK standard is used as a socket for the power supply pin connector.

Указанный технический результат достигается также тем, что содержит средство регулирования напряжения в гнезде штырькового разъема.The specified technical result is also achieved by the fact that it contains a means of regulating the voltage in the socket of the pin connector.

Указанный технический результат достигается также тем, что контроллер выполнен с возможностью управления режимами аккумуляторной батареи по стандарту ACPI.The specified technical result is also achieved by the fact that the controller is configured to control the battery modes according to the ACPI standard.

Указанный технический результат достигается также тем, что корпус выполнен по стандарту TFX.The specified technical result is also achieved by the fact that the case is made according to the TFX standard.

Указанный технический результат достигается также тем, что устройство содержит средства преобразования переменного напряжения в постоянное напряжение и содержит средства преобразования постоянного напряжения в постоянные напряжения с диапазоном номинальных значений от 3 В до 27 В.The specified technical result is also achieved by the fact that the device contains means for converting alternating voltage into direct voltage and contains means for converting direct voltage into direct voltages with a range of nominal values from 3 V to 27 V.

Перечень фигур чертежейList of drawing figures

На фиг.1 показан внешний вид блока питания.Figure 1 shows the appearance of the power supply.

На фиг.2 показана структурная схема блока питания.Figure 2 shows a block diagram of the power supply.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Блок питания электронно-вычислительного устройства содержит корпус 1 стандартного форм-фактора, средство 2 соединения с внешним источником электрической энергии переменного напряжения. В корпусе 1 установлена аккумуляторная, например, литий-ионная батарея 3, контроллер 4 для управления работой блока питания, преобразователь 5 электрического напряжения в постоянное с несколькими диапазонами.The power supply of the electronic computing device contains a housing 1 of a standard form factor, a means 2 for connecting to an external source of electrical energy of alternating voltage. The housing 1 has a battery, for example, a lithium-ion battery 3, a controller 4 for controlling the operation of the power supply, a converter 5 of electrical voltage to DC with several ranges.

Преобразование входного переменного напряжения в выходное постоянное напряжение, по меньшей мере, трех диапазонов может содержать несколько последовательно соединенных блоков. Например, оно может содержать одно или несколько средств преобразования постоянного напряжения промежуточного значения в выходные постоянные напряжения с различными диапазонами номинальных значений от 3 В до 5,5 В, от 11 В до 13 В и от 12 В до 27 В.Converting the input AC voltage to the output DC voltage, at least three ranges, may contain several blocks connected in series. For example, it may comprise one or more means for converting the intermediate DC voltage to output DC voltages with different rating ranges from 3 V to 5.5 V, from 11 V to 13 V, and from 12 V to 27 V.

Корпус 1, предпочтительно, выполнен по стандарту TFX. В качестве альтернативы корпус может быть выполнен по стандарту АТХ, CFX, LFX или SFX.The body 1 is preferably made according to the TFX standard. Alternatively, the case can be made in ATX, CFX, LFX or SFX.

Блок питания содержит коннектор 6 питания для соединения с материнской платой электронно-вычислительного устройства, с которого подается постоянного напряжение диапазонов от 3 В до 5,5 В и от 11 В до 13 В.The power supply contains a power connector 6 for connecting to the motherboard of an electronic computing device, from which a constant voltage ranges from 3 V to 5.5 V and from 11 V to 13 V is supplied.

Блок питания содержит коннектор 7 шины USB для соединения с материнской платой электронно-вычислительного устройства.The power supply contains a connector 7 of the USB bus for connection with the motherboard of the electronic computing device.

Блок питания содержит коннектор 8 питания для соединения с процессором электронно-вычислительного устройства, с которого подается постоянного напряжение диапазона от 11 В до 13 В.The power supply contains a power connector 8 for connecting to the processor of an electronic computing device, from which a constant voltage in the range from 11 V to 13 V is supplied.

Блок питания содержит гнездо 9 штырькового разъема питания, с которого на внешние устройства подается постоянного напряжение диапазона от 12 В до 27 В.The power supply contains a 9-pin power connector socket, from which a constant voltage range from 12 V to 27 V is supplied to external devices.

Блок питания может содержать системы защиты от повышенного/пониженного напряжения и превышения допустимых токов. The power supply may contain over/under voltage and overcurrent protection systems.

Аккумуляторная батарея включает предпочтительно, по меньшей мере, четыре литий-ионные ячейки и имеет емкость не менее 10 А·ч. Батарея может содержать различное количество ячеек, например, две, три или более. Также батарея может быть выполнена в виде моноблока, состоящего из одной ячейки. Емкость батареи также может составлять различные величины, например, 2 мА, 5 мА, 7 мА, а также выше 12 мА.The battery preferably includes at least four lithium ion cells and has a capacity of at least 10 Ah. The battery may contain a different number of cells, such as two, three or more. Also, the battery can be made in the form of a monoblock consisting of one cell. The battery capacity can also be different values, such as 2 mA, 5 mA, 7 mA, and above 12 mA.

Коннектор 7 шины USB соединен с контроллером 4 для управления, который выполнен с возможностью получения данных об энергопотреблении электронно-вычислительного устройства. Это позволяет управлять режимами аккумуляторной батареи 3, например, в соответствии со стандартом ACPI, широко известным в индустрии.The USB connector 7 is connected to the controller 4 for control, which is configured to receive data on the power consumption of the electronic computing device. This makes it possible to control the battery 3 modes, for example, in accordance with the ACPI standard, widely known in the industry.

В качестве коннектора 8 питания для соединения с процессором может быть использован коннектор Р4 стандарта АТХ.As a power connector 8 for connecting to the processor, the P4 connector of the ATX standard can be used.

В качестве коннектора 6 питания для соединения с материнской платой может быть использован коннектор стандарта PCI-E.The PCI-E standard connector can be used as the power connector 6 for connecting to the motherboard.

В качестве гнезда 9 штырькового разъема питания может быть использовано гнездо стандарта DJK.A DJK standard socket can be used as the 9-pin power connector.

Блок питания может содержать регулятор 10 напряжения в гнезде 9 штырькового разъема. Блок 10 содержит резистор обратной связи.The power supply may include a voltage regulator 10 in a 9-pin socket. Block 10 contains a feedback resistor.

Контроллер 4 целесообразно выполнить с возможностью управления режимами аккумуляторной батареи по стандарту ACPI.It is expedient to perform controller 4 with the ability to control battery modes according to the ACPI standard.

Блок питания может содержать выключатель 18. Корпус 1 может содержать вентиляционные отверстия 19.The power supply may contain a switch 18. The housing 1 may contain ventilation holes 19.

Средство 2 соединения (например, трехштырьковое гнездо) с внешним источником электрической энергии переменного напряжения соединено с блоком 11 определения наличия входного напряжения, один выход которого соединен с преобразователем 5, а второй с контроллером 4. В качестве контроллера 4 может использоваться программируемый котроллер.Means 2 for connecting (for example, a three-pin socket) with an external source of electrical energy of alternating voltage is connected to the block 11 for determining the presence of input voltage, one output of which is connected to the converter 5, and the second to the controller 4. A programmable controller can be used as the controller 4.

Выход преобразователя 5 соединен с блоком 12 формирования выходного напряжения в диапазоне от 11 В до 13 В. Выход блока 12 соединен с блоком 13 зарядки батареи 3 и регулятором 10 напряжения в диапазоне от 12 В до 27 В. С блока 12 напряжение также может подаваться на средство 17 охлаждения (например, вентилятор или кулер).The output of the converter 5 is connected to the block 12 for generating an output voltage in the range from 11 V to 13 V. The output of the block 12 is connected to the block 13 for charging the battery 3 and the voltage regulator 10 in the range from 12 V to 27 V. From the block 12, voltage can also be supplied to cooling means 17 (for example, a fan or cooler).

Выходы блока 12 и регулятора 10 соединены соответствующим образом с коннекторами 6 и 8, а также с гнездом 9.The outputs of block 12 and regulator 10 are connected accordingly to connectors 6 and 8, as well as to socket 9.

Батарея 3 электрически соединена с контроллером 4. В качестве одного из возможных вариантов, с контроллером 4 могут быть соединены все ячейки батареи 3. К контроллеру 4 подключаются выходы блока 12 и регулятора 10, что позволяет определять режим работы электронно-вычислительного устройства.The battery 3 is electrically connected to the controller 4. As one of the possible options, all cells of the battery 3 can be connected to the controller 4. The outputs of the block 12 and the regulator 10 are connected to the controller 4, which makes it possible to determine the operating mode of the electronic computing device.

Блок питания может содержать дополнительный преобразователь 14, соединенный с блоком 16 получения постоянного напряжение в диапазоне от 3 В до 5,5 В. Выход блока 16 соединен с коннектором 6 питания для подачи на материнскую плату электронно-вычислительного устройства напряжения указанного диапазона, а также с коннектором 7 шины USB для соединения с материнской платой.The power supply unit may contain an additional converter 14 connected to the block 16 for obtaining a constant voltage in the range from 3 V to 5.5 V. The output of the block 16 is connected to the power connector 6 for supplying the voltage of the specified range to the motherboard connector 7 of the USB bus for connecting to the motherboard.

Блок питания содержит блок 15 бесперебойного питания, входы которого соединены с контроллером 4 и батареей 3. Выходы блока 15 соединены с блоками 12 и 16.The power supply unit contains an uninterruptible power supply unit 15, the inputs of which are connected to the controller 4 and the battery 3. The outputs of unit 15 are connected to units 12 and 16.

Описанная выше схема является одним из возможных вариантов осуществления полезной модели. В качестве альтернативы блок питания может содержать выпрямители, электрические фильтры, накопители энергии, средства борьбы с электромагнитными помехами и пр., подключенные, например, между средством 1 и преобразователем 5. В качестве альтернативы блок питания может также содержать широтно-импульсные преобразователи, связывающие блок 15 с преобразователем 5. Блок питания также может содержать оптронные развязки для организации гальванической развязки и обеспечения безопасной работы изделия, датчик температуры аккумуляторной батареи, коммутаторы, схемы диагностики и защиты аккумуляторной батареи во время эксплуатации и зарядки.The scheme described above is one of the possible embodiments of the utility model. Alternatively, the power supply may include rectifiers, electrical filters, energy storage devices, electromagnetic interference suppressors, etc., connected, for example, between means 1 and converter 5. Alternatively, the power supply may also contain pulse-width converters connecting the block 15 with converter 5. The power supply may also contain optocouplers for organizing galvanic isolation and ensuring safe operation of the product, a battery temperature sensor, switches, diagnostic and battery protection circuits during operation and charging.

Выходные цепи питания блока питания могут проверяться системами защиты от повышенного/пониженного напряжения для предотвращения повреждения внешнего оборудования. Такие системы могут подключаться к блоку питания.The power supply output circuits can be monitored by over/under voltage protection systems to prevent damage to external equipment. Such systems can be connected to the power supply.

Блок питания работает следующим образом.The power supply works as follows.

Блок питания устанавливают внутрь системного блока электронно-вычислительного устройства и к коннекторам 6, 7 и 8 подключают к нему материнскую плату и процессор, а к гнезду 9 внешнее устройство. В качестве электронно-вычислительного устройства может выступать персональный компьютер, кассовый терминал, банковский терминал или любое другое электронно-вычислительное устройство, содержащее системный блок и опционально внешний дисплей. В качестве внешнего устройства, подключаемого к гнезду 9, может выступать монитор компьютера, считыватель штрих кода, термопринтер, кассовый аппарат или любые другие устройства, питающиеся постоянным напряжением в диапазоне от 12 В до 27 В.The power supply is installed inside the system unit of the electronic computing device and the motherboard and processor are connected to connectors 6, 7 and 8, and an external device is connected to socket 9. A personal computer, POS terminal, bank terminal or any other electronic computing device containing a system unit and optionally an external display can act as an electronic computing device. The external device connected to slot 9 can be a computer monitor, a barcode reader, a thermal printer, a cash register, or any other device powered by a constant voltage in the range from 12 V to 27 V.

Подключают блок питания в электрическую сеть и присоединяют к нему электронно-вычислительного устройстваConnect the power supply to the electrical network and attach an electronic computing device to it

Переменное напряжение электрической сети в диапазоне от 180 В до 250 В подается в блок питания через средство 2 (электрический разъем) на блок 11, который является системой защиты от пониженного/повышенного напряжения, превышения потребляемого тока и направляет соответствующий сигнал в контроллер 4. Далее входное напряжение преобразуется преобразователями 5 и 14 в постоянное напряжение необходимых диапазонов и через блоки 12, 16 и 10 подается на коннекторы 6, 7, 8 и гнездо 9, как описано выше. С блока 12 напряжение подается на батарею 3 через блок 13, диагностирует и заряжает ее. Процесс зарядки батареи 3 управляется контроллером 4, который может быть соединен с блоком 13. Контроллер 4 и блок 13 разряда батареи могут быть выполнены единым модулем.The alternating voltage of the electrical network in the range from 180 V to 250 V is supplied to the power supply unit through means 2 (electrical connector) to unit 11, which is a protection system against low / high voltage, excess current consumption and sends the corresponding signal to the controller 4. Next, the input the voltage is converted by converters 5 and 14 into a constant voltage of the required ranges and is supplied through blocks 12, 16 and 10 to connectors 6, 7, 8 and socket 9, as described above. From block 12, voltage is supplied to battery 3 through block 13, diagnoses and charges it. The process of charging the battery 3 is controlled by the controller 4, which can be connected to the unit 13. The controller 4 and the battery discharge unit 13 can be implemented as a single module.

Связь коннекторов 6, 7, 8 и гнезда 9 с контроллером 4 позволяет определять режим потребления энергии электронно-вычислительным устройством и внешнего устройства. В частности, это позволяет определить, что потребители электрической энергии находятся в спящем режиме и обеспечить соответствующий режим работы блока питания.Connection of connectors 6, 7, 8 and socket 9 with controller 4 allows determining the power consumption mode of the electronic computing device and the external device. In particular, this allows you to determine that consumers of electrical energy are in sleep mode and ensure the appropriate mode of operation of the power supply.

В случае прекращения подачи входного напряжения на блок питания, блок 11 определяет это и сообщает контроллеру 4. Контроллер 4 запускает блок 15 бесперебойного питания и напряжение начинается поступать на блоки 12 и 16 от аккумуляторной батареи 3, не прерывая тем самым снабжение потребителей в течение, по меньшей мере, 30 минут. Для некоторых задач может быть достаточно и трех минут бесперебойного питания.In case of interruption of the input voltage supply to the power supply unit, unit 11 determines this and informs controller 4. Controller 4 starts the uninterruptible power supply unit 15 and the voltage begins to flow to units 12 and 16 from the battery 3, thereby not interrupting the supply of consumers for, according to at least 30 minutes. For some tasks, even three minutes of uninterrupted power supply may be enough.

Таким образом, настоящая полезная модель расширяет арсенал блоков питания компьютерного оборудования и обеспечивает бесперебойное питания электронно-вычислительных устройств, а также мониторов, термопринтеров, кассовых аппаратов и другого аналогичного оборудования постоянным напряжением нескольких номиналов непосредственно от блока питания за счет его размещения внутри системного блока универсального блока питания стандартного форм-фактора.Thus, the present utility model expands the arsenal of power supplies for computer equipment and provides uninterrupted power supply for electronic computing devices, as well as monitors, thermal printers, cash registers and other similar equipment with a constant voltage of several ratings directly from the power supply due to its placement inside the system unit of the universal unit standard form factor power supply.

Claims

1. Embedded power supply of an electronic computing device, containing a housing with a means for connecting to an external source of electrical energy of alternating voltage, installed in the said housing, an electrically connected unit for determining the presence of an input voltage, a means for converting an alternating voltage into a constant, an output voltage generation unit, a charging unit, a rechargeable battery, a controller for controlling the operation of the built-in power supply, characterized in that the built-in power supply additionally contains an uninterruptible power supply, a unit for obtaining a constant voltage in the range from 3 V to 5.5 V, as well as a connection means for powering the motherboard of an electronic computer device, processor and peripheral devices with a constant voltage of various values, while the total range of values of the output constant voltage is from 3 V to 27 V, while the uninterruptible power supply unit is electrically connected to the said battery rail, said output voltage generating unit and said constant voltage receiving unit.

2. Built-in power supply according to claim 1, characterized in that the battery is made in the form of four lithium-ion cells and has a capacity of at least 10 Ah, while the case is made according to the TFX standard.

3. Built-in power supply according to claim 1, characterized in that the P4 connector of the ATX standard is used as a means of connection for powering the processor.

4. Embedded power supply according to claim 1, characterized in that a PCI-E standard connector is used as a means of connection for powering the motherboard of an electronic computing device.

5. Built-in power supply according to claim 1, characterized in that a DJK standard power connector socket is used as a means of connecting to an external source of AC voltage.

6. Embedded power supply according to claim 1, characterized in that the controller is configured to control battery modes according to the ACPI standard.