TWI571732B - 處理功能擴充卡及其電能擴充板 - Google Patents

Description

處理功能擴充卡及其電能擴充板

本發明係關於一種處理功能擴充卡及其電能擴充板，特別關於一種可外接電能擴充板的處理功能擴充卡及對應的電能擴充板。

處理功能擴充卡，例如圖型加速卡被廣泛的應用在電腦中，用來提升電腦在某些應用中的計算能力，以提供使用者更佳的體驗。隨著積體電路技術的發展，處理功能擴充卡可以大幅度地提升電腦的能力，例如浮點運算能力、二維影像或三維影像的編碼解碼。然而，隨著計算量的提高，處理功能擴充卡的耗電量也隨之上升。

此外，當使用者想要以超頻的方式來提升電腦的能力時，使用者可藉由調整電腦的時脈頻率，來降低電腦每一個計算所需要花費的時間，而這會消耗更大的功率。然而，這導致了一個問題，處理功能擴充卡上的電能供應模組卻往往不能提供相較於預設功率而言更大的功率。這個先天的限制也使得電腦使用者在超頻時無法充分的提升處理功能擴充卡的運算效率。

有鑒於上述問題，本發明旨在提供一種具有電能供應擴充性的處理功能擴充卡，以及適於此種處理功能擴充卡的電能擴充板。

本發明所揭露的處理功能擴充卡，具有基板、處理模組與第一連接插槽。處理模組位於基板的第一面，並具有一組第一電源連接線與一條信號線。第一連接插槽連接於基板，並電性連接第一電源連接線與信號線，第一連接插槽用以可插拔的連接一張電能擴充板。

本發明所揭露的電能擴充板，具有連接頭、電源連接端口與多個分相單元。連接頭用以可插拔地連接於連接插槽。電源連接端口用以可插拔地連接於電源供應裝置以汲取電能。每個分相單元具有一個信號輸入端、一個電源輸入端與至少一個輸出端。每個分相單元的信號輸入端與輸出端均電性連接至連接頭，而電源輸入端電性連接至電源連接端口。每個分相單元用以依據信號輸入端的電能指令，將來自其電源輸入端的輸入電能轉換為兩個相位不同的輸出電能提供給兩輸出端。

綜上所述，依據本發明揭露的處理功能擴充卡與其電能擴充板，提供了模組化的擴充電能模組以及具有電能模組擴充能力的處理功能擴充卡。因此使用者得以依據實際需求對處理模組提供更多相位的電能。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1A與圖1B，其中圖1A係依據本發明一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖，而圖1B係對應於圖1A的處理功能擴充卡功能方塊圖。如圖所示，依據本發明一實施例的處理功能擴充卡1000具有基板1100、處理模組1200與第一連接插槽1400。處理模組1200位於基板1100的第一面1101，處理模組具有一組第一電源連接線1210與一條信號線1220。此處的信號線1220也可能是一組或一對，例如內部整合電路(inter-integrated circuit, I2C)即為一對。第一連接插槽1400連接於基板1100，並電性連接第一電源連接線1210與信號線1220，第一連接插槽1400用以可插拔地連接一張電能擴充板。於本發明中的處理功能擴充卡，例如為圖形加速卡、浮點運算擴充卡或其他用以擴充、提升電腦的能力的擴充卡。

接著於另一實施例中，請參照圖2A與圖2B，其中圖2A係依據本發明另一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖，而圖2B係對應於圖2A的處理功能擴充卡功能方塊圖。如圖示，本實施例中的處理功能擴充卡2000具有基板2100、處理模組2200、內嵌電能模組2300、第一連接插槽2400與電源連接端口2600。處理模組2200位於基板2100的第一面2101，處理模組具有一組第一電源連接線2210、一條信號線2220與一組第二電源連接線2231至2238。內嵌電能模組2300電性連接至第二電源連接線2231至2238與信號線2220。第一連接插槽2400連接於基板2100，並電性連接第一電源連接線2210，第一連接插槽2400用以可插拔地連接一張電能擴充板。第一連接插槽2400電性連接內嵌電能模組2300，並藉由內嵌電能模組2300電性連接信號線2220。

更具體來說，如圖2B所示，內嵌電能模組2300具有N相電能控制單元2310與M個分相單元2321至2327。其中此處的N以8為例而M以4為例，然而實作上N為大於一的整數，M為小於等於N的正整數。其中4個分相單元2321至2327電性連接至8相電能控制單元2310與第二電源連接線2231至2238。具體來說，分相單元2321電性連接至8相電能控制單元2310與第二電源連接線2231與2232。分相單元2323電性連接至8相電能控制單元2310與第二電源連接線2233與2234。分相單元2325電性連接至8相電能控制單元2310與第二電源連接線2235與2236。分相單元2327電性連接至8相電能控制單元2310與第二電源連接線2237與2238。而分相單元2321至2327均電性連接於電源連接端口2600。並且電源連接端口2600用以可插拔地與電源供應裝置相連接以汲取處理功能擴充卡2000所需要的電能。其中電源供應裝置例如為電腦中的電源供應器或是其他可提供穩定直流電源的裝置，本發明不加以限制。

8相電能控制單元2310用以提供4個第一電能指令P11至P14與4個第二電能指令P21至P24，每個第一電能指令與每個第二電能指令分別控制分相單元產生不同相位之電能給處理模組2200。具體來說，8相電能控制單元2310及分相單元係藉由脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation, PWM)技術實現。

4個分相單元2321至2327用以依據前述4個第二電能指令P21至P24，從電源連接端口2600汲取電能並提供8個第二輸出電能Po1至Po8給處理模組2200。具體來說，分相單元2321依據第二電能指令P21，分別對第二電源連接線2231與2232提供第二輸出電能Po1與Po2。分相單元2323依據第二電能指令P22，分別對第二電源連接線2233與2234提供第二輸出電能Po3與Po4。分相單元2325依據第二電能指令P23，分別對第二電源連接線2235與2236提供第二輸出電能Po5與Po6。分相單元2327依據第二電能指令P24，分別對第二電源連接線2237與2238提供第二輸出電能Po7與Po8。

於一實施例中，8相電能控制單元2310電性連接至信號線2220，用以依據信號線2220傳來的回饋信號FB，至少產生4個第二電能指令P21至P24。具體來說，回饋信號FB帶有關於處理模組2200的電能需求的信息，而8相電能控制單元2310依據處理模組2200的電能需求，產生第二電能指令P21至P24，使得最終送出的第二輸出電能Po1至Po8能符合處理模組2200的需求。

於另一實施例中，第一連接插槽2400具有M條第一電能排線2421至2427與2M條輸出電能排線2431至2438。於本實施例中，M以4為例。第一電能排線2421至2427電性連接至8相電能控制單元2310。而輸出電能排線2431至2438電性連接至前述第一電源連接線2210。具體來說，第一電源連接線2210中有八條電源連接線，分別對應輸出電能排線2431至2438。並且8相電能控制單元更依據切換信號SW，對4條第一電能排線2421至2427提供4個第一電能指令P11至P14。於一實施例中，切換信號SW係由使用者以扳動實體開關或由軟體設定的方式來產生與改變。而於另一實施例中，切換信號SW係藉由判斷第一連接插槽2400是否被插設了電能擴充板2500來產生與改變。

此外，於一實施例中，第一連接插槽2400更具有電流指令排線2410。8相電能控制單元2310電性連接至電流指令排線2410，並依據來自電流指令排線2410的電流平衡資訊CB，產生4個第一電能指令P11至P14與4個第二電能指令P21至P24。

因此，當第一連接插槽2400連接於一個電能擴充板時，其運作方式請參照圖2C，其係依據本發明一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。如圖2C所示，依據本發明一實施例的電能擴充板2500具有連接頭2510與多個分相單元2520、2530、2540與2550以及電源連接端口2570。本實施例中的分相單元數量為4，然而實作上並非表示必然要是4個分相單元。連接頭2510用以可插拔地連接於前述第一連接插槽2400。電源連接端口2570用以可插拔地與電源供應裝置相連接以汲取電能。以分相單元2520為例，每個分相單元具有一個輸入端2521與兩個輸出端2523與2525，每個分相單元並電性連接於電源連接端口2570以汲取電能。於本實施例中，每個分相單元的輸入端與兩個輸出端均電性連接至連接頭2510。每個分相單元用以依據來自其輸入端的電能指令，將從電源連接端口2570汲取的電能轉換為兩個相位不同的輸出電能提供給兩輸出端。在另一實施例中，每個分相單元的輸出端不必然是兩個，依照實作所需，也可以是具有一個輸出端或者具有三個以上的輸出端。

此外，於一實施例中，電能擴充板2500更具有控制單元2560，控制單元2560電性連接至分相單元2520至2550，並電性連接於連接頭2510。控制單元2560依據前述多個分相單元的輸出電能，產生前述電流平衡資訊CB。

因此，當電能擴充板2500插設於第一連接插槽2400時，處理功能擴充卡2000的內嵌電能模組2300中的8相電能控制單元2310可以依據切換信號SW，對內嵌電能模組2300中的分相單元2321至2327分別提供第二電能指令P21至P24，並透過第一連接插槽2400對電能擴充板2500中的分相單元2520至2550分別提供第一電能指令P11至P14。並且，8相電能控制單元2310依據回饋信號FB與電流平衡資訊CB，產生第一電能指令與第二電能指令，使其符合處理模組2200的需求。而分相單元2321至2327輸出的多個第二輸出電能Po1至Po8係直接提供給處理模組2200，而分相單元2520至2550輸出的多個第一輸出電能Po1’至Po8’係透過第一連接插槽2400的輸出電能排線2431至2438乃至於第一電源連接線2210來提供給處理模組2200。於一實施例中，切換信號SW係由使用者以扳動實體開關或由軟體設定的方式來產生與改變。而於另一實施例中，切換信號SW係藉由判斷第一連接插槽2400是否被插設了電能擴充板2500來產生與改變。

此外，請參照圖2D，其係依據本發明另一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。如圖2D所示，在另一實施例中，相較於圖2C的實施例，本實施例中的電能擴充板2500的電源連接端口可為連接頭2510的其中一個或多個腳位，而電流指令排線2410及連接頭2510更各具有一電源排線互相電性連接，電源連接端口2600更電性連接至電流指令排線2410之電源排線。連接頭2510之電源排線與分相單元2520至2550電性連接。如此由電源連接端口2600汲取之電能亦可藉由電流指令排線2410及連接頭2510提供給分相單元2520至2550。

於本發明再一實施例中，請參照圖3A與圖3B，其中圖3A係依據本發明再一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖，而圖3B係對應於圖3A的處理功能擴充卡功能方塊圖。如圖示，於本實施例中的處理功能擴充卡3000具有基板3100、處理模組3200、第一連接插槽3400與第二連接插槽3500，其中處理模組3200與第一連接插槽3400均位於基板3100的第一面3101，而第二連接插槽3500位於基板的第二面3102。

如圖3B所示，第一連接插槽3400具有一條第一信號排線3410、多條第一輸出電能排線3421至3428、一條信號橋接線3430與多條第一電能排線3441至3447。第二連接插槽3500具有一條第二信號排線3510、多條第二電能排線3521至3527與多條第二輸出電能排線3531至3538。

多條第一電能排線3441至3447與多條第二電能排線3521至3527彼此電性連接。第一信號排線3410電性連接至處理模組3200的信號線。多條第一輸出電能排線3421至3428電性連接至處理模組3200的多條第一電源連接線。第二信號排線3510電性連接至信號橋接線3430。多條第二輸出電能排線3531至3538電性連接至處理模組3200的多條第二電源連接線。

因此，當第一連接插槽3400與第二連接插槽3500分別連接電能擴充板(共兩塊)時，其運作方式請參照圖3C，其係依據本發明一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。如圖3C所示，依據本發明一實施例的一塊電能擴充板4000其具有連接頭4100、多相電能控制單元4200與多個分相單元4310、4320、4330與4340以及電源連接端口4400。而另一塊電能擴充板實際上即為前述電能擴充板2500，其架構於此不再贅述。本實施例中的電能擴充板4000的分相單元數量為4，然而並非表示必然要是4個分相單元。連接頭4100用以可插拔地連接於前述第一連接插槽3400。而實際上電能擴充板4000的作動方式等同於前述內嵌電能模組2300。換句話說，電能擴充板4000係將圖2B中的內嵌電能模組2300連同電源連接端口2600實體模組化為一個可插拔的電能擴充板。

於另一實施例中，請參照圖3D，其係依據本發明另一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。如圖所示，類似於圖2D，於本實施例中的電能擴充板2500本身的電源連接端口可為連接頭2510的其中一個或多個腳位。本實施例中的電能擴充板2500透過設於連接頭2510的電源連接端口，從電能擴充板4000汲取電能。

綜上所述，依據本發明揭露的處理功能擴充卡與其電能擴充板，提供了模組化的擴充電能模組以及具有電能模組擴充能力的處理功能擴充卡。因此使用者得以依據實際需求對處理模組提供更多相位的電能。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1000、2000、3000‧‧‧處理功能擴充卡
1100、2100、3100‧‧‧基板
1101、2101、3101‧‧‧第一面
3102‧‧‧第二面
1200、2200‧‧‧處理模組
1210、2210‧‧‧第一電源連接線
1220、2220‧‧‧信號線
2231~2238‧‧‧第二電源連接線
2300‧‧‧內嵌電能模組
2310‧‧‧N相電能控制單元
2321~2327‧‧‧分相單元
1400、2400、3400‧‧‧第一連接插槽
2410‧‧‧電流資訊排線
2421~2427‧‧‧第一電能排線
2431~2438‧‧‧輸出電能排線
2500、4000‧‧‧電能擴充板
2510、4100‧‧‧連接頭
2520、2530、2540、2550‧‧‧分相單元
2521‧‧‧輸入端
2523、2525‧‧‧輸出端
2560‧‧‧控制單元
2570、2600、4400‧‧‧電源連接端口
3410‧‧‧第一信號排線
3421~3428‧‧‧第一輸出電能排線
3430‧‧‧信號橋接線
3441~3447‧‧‧第一電能排線
3500‧‧‧第二連接插槽
3510‧‧‧第二信號排線
3521~3527‧‧‧第二電能排線
3531~35378‧‧‧第二輸出電能排線
4200‧‧‧多相電能控制單元
4310~4340‧‧‧分相單元
FB‧‧‧回饋信號
CB‧‧‧電流平衡資訊
SW‧‧‧切換信號
P11~P14‧‧‧第一電能指令
P21~P24‧‧‧第二電能指令
Po1~Po8、Po1’~Po8’‧‧‧輸出電能

圖1A係依據本發明一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖。 圖1B係對應於圖1A的處理功能擴充卡功能方塊圖。 圖2A係依據本發明另一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖。 圖2B係對應於圖2A的處理功能擴充卡功能方塊圖。 圖2C係依據本發明一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。 圖2D係依據本發明另一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。 圖3A係依據本發明再一實施例的處理功能擴充卡構造側視示意圖。 圖3B係對應於圖3A的處理功能擴充卡功能方塊圖。 圖3C係依據本發明一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。 圖3D係依據本發明另一實施例中的處理功能擴充卡連接於對應的電能擴充板的功能方塊示意圖。

2000‧‧‧處理功能擴充卡

2200‧‧‧處理模組

2210‧‧‧第一電源連接線

2220‧‧‧信號線

2231~2238‧‧‧第二電源連接線

2300‧‧‧內嵌電能模組

2310‧‧‧N相電能控制單元

2321~2327‧‧‧分相單元

2400‧‧‧第一連接插槽

2410‧‧‧電流指令排線

2421~2427‧‧‧第一電能排線

2431~2438‧‧‧輸出電能排線

2600‧‧‧電源連接端口

FB‧‧‧回饋信號

CB‧‧‧電流平衡資訊

SW‧‧‧切換信號

Claims (11)

1. 一種處理功能擴充卡，包含：一基板；一處理模組，位於該基板的一第一面，該處理模組具有一組第一電源連接線、一組第二電源連接線與一信號線；一第一連接插槽，連接於該基板，並電性連接該組第一電源連接線與該信號線，該第一連接插槽用以可插拔的連接一電能擴充板；一內嵌電能模組，電性連接至該組第二電源連接線與該信號線；以及一電源連接端口，電性連接該內嵌電能模組，用以可插拔地連接一電源供應裝置以汲取電能提供給該內嵌電能模組；其中，該第一連接插槽電性連接該內嵌電能模組，並藉由該內嵌電能模組電性連接該信號線。
2. 如請求項1所述的處理功能擴充卡，其中該內嵌電能模組包含：一N相電能控制單元，用以提供M個第一電能指令與(N-M)個第二電能指令，N為大於一的整數，M為小於等於N的正整數；以及(N-M)個分相單元，均電性連接至該N相電能控制單元、該組第二電源連接線與該電源連接端口，用以依據該(N-M)個第二電能指令，提供至少(N-M)個第二輸出電能給該處理模組。
3. 如請求項2所述的處理功能擴充卡，其中該N相電能控制單 元電性連接至該信號線，用以依據該信號線傳來的一回饋信號，產生該(N-M)個第二電能指令。
4. 如請求項2所述的處理功能擴充卡，其中該第一連接插槽包含：M條第一電能排線，電性連接至該N相電能控制單元；以及至少M條輸出電能排線，電性連接至該組第一電源連接線；其中該N相電能控制單元更依據一切換信號，對該M條第一電能排線提供該M個第一電能指令。
5. 如請求項4所述的處理功能擴充卡，其中該第一連接插槽更包含一電流資訊排線，該N相電能控制單元電性連接至該電流資訊排線，並依據來自該電流資訊排線的一電流平衡資訊，產生該M個第一電能指令與該(N-M)個第二電能指令。
6. 如請求項1所述的處理功能擴充卡，更包含一第二連接插槽，其中該第一連接插槽包含：多條第一電能排線，電性連接至該第二連接插槽；一第一信號排線，電性連接至該信號線；多條第一輸出電能排線，電性連接至該組第一電源連接線；以及一信號橋接線；其中該第二連接插槽包含：多條第二電能排線，電性連接至該些第一電能排線；一第二信號排線，電性連接至該信號橋接線；以及多條第二輸出電能排線，電性連接至該處理模組。
7. 一種電能擴充板，包含：一連接頭，用以可插拔地連接於一連接插槽；一電源連接端口，用以可插拔地連接於一電源供應裝置以汲取電能；以及多個分相單元，每一該分相單元用以依據一電能指令，提供至少一個輸出電能，該些輸出電能的相位彼此不同，每一該分相單元包含：一信號輸入端，電性連接於該連接頭，用以接收一電能指令；一電標輸入端，電性連接該電源連接端口，用以汲取電能；以及至少一輸出端，電性連接於該連接頭，用以輸出該輸出電能；其中當該連接頭連接於該連接插槽時，該多相電能控制單元更依據來自該連接插槽的一回饋信號，產生該些第一電能指令。
8. 如請求項7所述的電能擴充板，更包含一控制單元，電性連接至該些分相單元與該連接頭，用以依據該些輸出電能，產生一電流平衡資訊。
9. 如請求項7所述的電能擴充板，更包含一多相(multi-phase)電能控制單元，電性連接於該連接頭，每一該分相單元的該輸入端係連接至該多相電能控制單元，該多相電能控制單元用以對該些分相單元提供多個第一電能指令，以產生不同相位之電能。
10. 如請求項9所述的電能擴充板，其中當該連接頭連接於該連接插槽時，該多相電能控制單元更依據一切換信號，選擇性地不輸出電能至該連接頭。
11. 如請求項9所述的電能擴充板，其中該多相電能控制單元更依據來自該連接插槽的一電流平衡資訊，產生該些第一電能指令或多個第二電能指令。