TWI819277B - 電腦電源供應組件及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種電腦電源供應組件。電腦電源組件包含交流/直流電源供應單元及直流/直流電源轉換器模組。直流/直流轉換器模組透過傳導器附接於交流/直流電源供應單元。傳導器可為導電橋梁。導電橋梁將交流/直流電源供應單元固定連接於直流/直流電源轉換器模組。傳導器亦可為例如帶有絞線式連接器的傳導電源線。直流/直流電源轉換器模組為可替換式且可交換式的。可透過此傳導器將具有不同數量和連接器組合之不同類型的直流/直流電源轉換器模組電性連接於交流/直流電源供應單元，其中連接器用於附接到電子系統裝置，並且功率與效率亦不同。

Description

電腦電源供應組件及其製造方法
本文所描述的示例性實施例總體上涉及功率轉換的領域，特別是具有可移動式且可交換式轉換器模組的電腦電源供應組件。
隨著筆記型電腦和平板電腦在低成本下以其可攜性和足夠的性能而獲得了持續性的普及，桌上型電腦已經轉變為特定專用的系統。家用伺服器在單一驅動器和多個驅動器中提供超過4TB(terabytes)容量，其所提供的系統規格是筆記型電腦所難以匹敵的。這情形對於遊戲系統、媒體中心系統以及影像編輯系統來說亦是類似的。
特定專用的桌上型電腦、伺服器或電子系統具有高功能性與適用性，並且需要高速處理器才能運行。隨著提升操作速度與增加所採用之處理器的數量，亦需要增加電子系統所需的功率。
在特定專用的電子系統運作期間，來自牆上電源插座的高壓交流電透過電源供應單元轉換成直流電，使得系統具有適合的低壓直流電以執行組成部件。特定專用的電子系統的大多數部件（主機板和配接器上的電子晶片、驅動器上的電子件以及硬碟機和光碟機中的馬達）都需要直流電才能運行。在特定專用的電子系統中所採用的電子系統部件決定電腦機殼、主機板以及電源供應單元所需的形因子(form factor)類型。一種合適的開放式和非專有的形因子是英特爾(Intel)最初於1995年開發的Advanced Technology Extended (ATX)形因子。
一個ATX v2相容的電源供應單元在一個ATX v2相容的主機板上將一個24針腳電源線插入一個24針腳P1連接器。針腳一般提供+3.3伏特、-5伏特、+5伏特、+12伏特以及-12伏特給主機板和適配器上的電子晶片。亦可在ATX v2相容的電源供應單元中提供八個額外的電源線，包含：為處理器提供額外電力的兩個4針腳或8針腳+12伏特輔助主機板電源線、用於例如為硬碟機、光碟機以及部份影像卡之整合驅動電子裝置(IDE)驅動器的四個莫仕(Molex)4針腳電源線、用於例如為硬碟機和光碟機之串行高技術組態(SATA)驅動器的八個串行高技術組態連接器、以及具有高速串列電腦擴展匯流排標準(PCIe)x16插槽的高端影像卡所使用的四個6加2針腳+12伏特電源線，藉以提供額外的電壓給插卡。儘管與ATX v2相容的電腦機殼和主機板配對，習知中非模組化的ATX v2相容電源供應單元至少具有永久附接其上的19個條電源線，這增加了理線的時間與複雜度，並且減少了電子系統殼體中的整體空冷效率。雖然模組化或半模組化的電源供應單元允許可拆卸的電源線，但缺乏電源線標準化導致增加了維護時間與替換的便利性。此外，由於端連接器的尺寸較大（長度約額外增加2公分），可能導致安裝的問題。
特定專用的電子系統中的電子系統部件除了決定電腦機殼、主機板以及電源供應單元的形因子需求，還決定了功率和效率的需求。隨著特定專用的電子系統中的電子系統部件因時間而變化，所需要的功率和效率亦可改變。如果新的電子系統部件的功率和效率因應電子系統而增加，將需要替換整個電源供應單元以維持電子系統的效能。
如圖1A-1D所描繪，習知的電源供應單元100a、100b、100c、100d將大電容器164、線圈166、散熱器168以及其他部件緊密地組裝在單一個外殼內。因為這些部件產生熱量，若是電源供應單元的容量越大，產生的熱量則越多。風扇152或多個特殊冷卻解決方案被用來冷卻部件以避免損壞或故障。
習知的電源供應單元還另外有其他的問題，係涉及電路板的主載流。因為主要的直流電源傳導器為一個電路板跡線(circuit board trace)，為了增加電源供應容量，需要將電路板跡線變寬以增加其截面積。然而，隨著電源供應的需求增加，即使是相對較寬的跡線，電路板跡線其小截面積的電阻在承載大電流時仍會產生過量的熱。這將以逸散熱量的形式浪費能量，且甚至可造成電路板的燒蝕，導致電源供應單元的損壞或故障。
本發明在於提供一種電腦電源供應組件及其製造方法，藉以解決上述的問題。
本發明之一實施例所揭露之電腦電源供應組件，包含一交流/直流電源供應單元、一直流/直流電源轉換器模組以及一電源傳導器。交流/直流電源供應單元適於將輸入交流電轉換成輸出直流電。電源傳導器將交流/直流電源供應單元的直流電源輸出連接到直流/直流電源轉換器模組的直流電源輸入。電源傳導器為導電橋梁。導電橋梁在交流/直流電源供應單元與直流/直流電源轉換器模組之間傳導電流並且將交流/直流電源供應單元機械地連接固定於直流/直流電源轉換器模組。直流/直流電源轉換器模組將直流電源輸入轉換成多個直流輸出並且將直流輸出提供給多個直流電源連接器。
本發明之另一實施例所揭露之電腦電源供應組件的製造方法，包含提供一交流/直流電源供應單元；提供一直流/直流電源轉換器模組；將交流/直流電源供應單元的直流電源輸出透過導電橋梁連接到直流/直流電源轉換器模組的直流電源輸入，其中導電橋梁在交流/直流電源供應單元與直流/直流電源轉換器模組之間傳導電流並且將交流/直流電源供應單元機械地連接固定於直流/直流電源轉換器模組；以及將在直流電源輸入所接收到的直流輸入轉換成多個直流輸出並且將直流輸出提供給多個直流電源連接器。
本發明之另一實施例所揭露之電腦電源供應組件，包含一交流/直流電源供應單元、一直流/直流電源轉換器模組、一顯示器以及一電源傳導器。交流/直流電源供應單元適於將輸入交流電轉換成輸出直流電。直流/直流電源轉換器模組包含電流感測器或電壓感測器，以感測從直流/直流電源轉換器模組所提供的電流或電壓。顯示器顯示出由電流感測器或電壓感測器所感測到的電流或電壓。電源傳導器將交流/直流電源供應單元的直流電源輸出連接到直流/直流電源轉換器模組的直流電源輸入。直流/直流電源轉換器模組將直流電源輸入轉換成多個直流輸出並且將直流輸出提供給多個直流電源連接器。
本發明之另一實施例所揭露之電腦電源供應組件的製造方法，包含在一第一殼體內提供一交流/直流電源供應單元；在一第二殼體內提供一直流/直流電源轉換器模組；感測從直流/直流電源轉換器模組所提供的電流或電壓；將所感測到的電流或電壓顯示在直流/直流電源轉換器模組的顯示器上；將交流/直流電源供應單元的直流電源輸出連接到直流/直流電源轉換器模組的直流電源輸入；以及將在直流電源輸入所接收到的直流輸入轉換成多個直流輸出並且將直流輸出提供給多個直流電源連接器。
根據上述實施例所揭露的電腦電源供應組件包含可拆卸的電源線，使得理線變得更加簡單並且增加電子系統殼體內的空冷效率。透過所附接之可移動式且可交換式的直流/直流轉換器模組，可將交流/直流電源供應單元的尺寸最小化，並且可透過一條電源線將直流/直流轉換器模組定位在電子系統之殼體內的任何位置，以取得更大的設計靈活度。
此外，由於交流/直流電源供應單元的功能分為兩個裝置，得以將交流/直流電源供應單元內的熱堆積與雜訊最小化。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
參照附圖將可更全面地描述本發明的示例性實施例。然而，本發明可以由多個不同的形式來實施，並且不應被解釋成限於在此所闡述的各種實施例。相反地，提供這些實施例是用來描述本發明的顯著部份，使得本發明能被透徹且完整地將本討論的範圍充分傳達給相關領域中的技術人員。為了輔助相關領域中的技術人員理解本發明，請參考附圖。在附圖中相同或相似的標號代表相同或相似的元件、特徵和結構。應可理解附圖並未依照比例繪製，並且有時候僅以概略視圖或部份視圖的方式來呈現所揭露的實施例。在某些情況下，在理解所揭露的方法和裝置時不必要的細節、或是會導致其他細節難以觀察的部份，都可能會被省略。應可理解本申請不以於此所描述的特定實施例為限。
在全文中，應將相似或相同的標號理解為指相似或相同的元件、特徵以及結構。在附圖中，特定線段、疊層、部件、元件或特徵的厚度可能為了清楚表示而以誇大的形式繪示。除非另有說明，否則在使用虛線的地方表示可選的功能或操作。
本文所使用的術語僅用於描述特定實施例的功能，並非旨於限制。如本文中所使用的單數形式「一」、「一個」和「該」亦旨於包含複數形式，除非在上下文中有另外明確地說明。可進一步地理解本文所使用的術語「包含」或「包括」涵蓋「具有」和「具備」的概念，並且指明所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件、部件及/或上述的群組或組合，但不排除存在或額外的一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、部件及/或上述的群組或組合。
使用「舉例來說」或「例如」以列出示例性的例子並非僅僅限於這些所列出的舉例。因此，「舉例來說」或「例如」意指「舉例來說但不限於」或「例如但不限於」，並且涵蓋其他相似或相等的例子。
如本文所使用的術語「及/或」包含任何且全部可能的組合，或是一或多個相關聯的所列項目，以及當做為替代或備選方案時所缺少的組合。
如本文所使用的術語「實施例」或「本實施例」並非限制用的術語，且並非旨於指稱任何一個特定實施例的態樣，而是涵蓋如說明書及權利要求中所述的全部可能的態樣。
除非另有定義，本文所使用的全部術語（包含技術性和科學性用語）具有與示例性實施例所屬之相關領域中的技術人員所周知的理解相同的含義。可進一步地理解例如在周知使用的詞典中所定義的術語應被解釋為具有與其在說明書和權利要求的上下文中含義相一致的含義，並且除非本文明確地定義，否則不應被解釋為理想化或過度正式的意義。為了簡潔及/或清楚起見，可能不會詳細地描述周知的功能或構造。
將可理解當一個元件被指稱為在另一個元件的「上方」、或是「組裝」、「連接」、「耦接」、「接觸」到另一個元件等等，此時，此元件可直接地或是藉由中間元件而位於另一個元件之上、抑或是直接地或藉由中間元件而組裝、連接、耦接及/或接觸到另一個元件。相反地，當一個元件例如被指稱為「直接」在另一個元件的上方、或是「直接地組裝」、「直接地連接」、「直接地耦接」、「直接地接觸」到另一個元件等等，則不存在有中間元件。相關領域中的技術人員亦可理解提及一個結構或特徵「相鄰地」設置於另一個特徵，其可有部份重疊於所相鄰的特徵或是位於所相鄰的特徵之下。
為了方便描述，本文將可能使用的空間相對術語，例如「下」、「下方」、「上」、「上方」等，以如圖中所描繪來描述一個元件或特徵與另外一個元件或特徵的相對關係。將可理解這些空間相對術語除了附圖中所描繪的位向之外，還旨於涵蓋裝置在使用或操作時的不同位向。舉例來說，如果附圖中的裝置為倒置的，則被描述為在其他元件或特徵「之下」或「下方」的元件將被定向為在其他元件或特徵「之上」。因此，示例性的術語「之下」可涵蓋上方和下方兩種位向。此外，裝置可被轉向（旋轉90度或其他定向）並且相對應地解釋本文所使用的空間相對描述。類似地，除非另有具體指出，否則「向上」、「向下」、「垂直」、「水平」等在本文中所使用的術語僅用於解釋功能。
將可理解即使本文中的「第一」、「第二」等術語可能用來描述各種元件、部件、區域、疊層及/或部份，這些元件、部件、區域、疊層及/或部份不應受這些術語所限制。相反地，這些術語僅用來將一個元件、部件、區域、疊層及/或部份區分於另一個元件、部件、區域、疊層及/或部份。因此，在不脫離本申請之教示的情況下，在本文中所討論的一個第一元件、部件、區域、疊層或部份可被稱為一個第二元件、部件、區域、疊層或部份。除非另有具體指出，否則操作（或步驟）的順序不限於在權利要求或圖式中所呈現的順序。
於此所描述的示例性實施例一般針對桌上型電腦、伺服器或電子系統的電源供應組件(power supply assemblies，PSA)。電源供應組件將家用高壓交流電（110或220/240伏特交流電）轉換成由組成電子系統之電子系統組件所需的各種經調節過的低壓直流電。
電源供應組件一般包含裝在一殼體內的一交流/直流電源供應單元、一電源線、及裝在或非裝在一殼體內的一直流/直流轉換器模組。相關領域中的技術人員可輕易地理解到所述殼體可由包含鋁的任何合適之材料所製成，取決於電子系統的工作環境，並且於此所揭露的實施例並不以此為限。交流/直流電源供應單元以及可移動式且可交換式的直流/直流轉換器模組皆透過螺栓和支架而安裝在電子系統的殼體內部。然而，於此所揭露的實施例並不以此為限。可採用由相關領域中的技術人員所周知的任何合適緊固手段。直流/直流轉換器模組藉由一電源線附接到交流/直流電源供應單元並且宜為ATX v2所相容的。一電源開關以及一電源線插座一般安裝在交流/直流電源供應單元的背面。電源線可安裝在交流/直流電源供應單元的背面或正面。
一個ATX v2相容的電源供應組件可使用主機板所產生的訊號來被開啟或關閉（或進入備用模式）。所需要的電量取決於主機板、處理器和記憶體的用電需求，以及由電腦電源供應組件來供電之附加卡與週邊裝置的數量。一般來說，取決於電子系統的類型，額定功率輸出的範圍可從大約400瓦到高達2千瓦。用於遊戲的電子系統由於高端圖形配接器消耗大量的電，具有更高的用電需求（通常為450至800瓦）。具有多個處理器、多個硬碟和多個圖形卡的網路伺服器一般具有最高的用電需求。電源供應組件產生+3.3伏特、+5伏特和+12伏特的正電壓、-5伏特和-12伏特的負電壓、以及+5伏特的備用電壓。相關領域中的技術人員可輕易地理解：除了直流/直流轉換器模組其所具有的24針腳電源連接器適用於附接到24針腳的P1電源線，適用於附接到電子系統裝置之連接器的類型和數量、瓦數以及效率可對於特定應用的配置而被改變，於此所描述的實施例不以此為限。舉例來說，可在ATX v2相容的直流/直流轉換器模組中提供八個額外的電源連接器，包含為處理器提供額外電力的一個8針腳+12伏特輔助主機板連接器、用於例如為硬碟機、光碟機以及部份影像卡之整合驅動電子裝置(IDE)驅動器的一個莫仕4針腳連接器、用於例如為硬碟機和光碟機之串行高技術組態(SATA)驅動器的四個串行高技術組態連接器、以及具有高速串列電腦擴展匯流排標準(PCIe)x16插槽的高端影像卡所使用的兩個6加2針腳+12伏特連接器，藉以提供額外的電壓給插卡。相關領域中的技術人員亦可輕易理解：直流/直流轉換器模組亦可包含一個半模組化設計，於此所描述的實施例並不以此為限。舉例來說，24針腳P1電源連接器以及8針腳+12伏特輔助主機板連接器可以永久地附接到直流/直流轉換器模組，並只有七個連接器而非九個。
於此所描述之示例性實施例中的電腦電源供應組件包含可拆卸的電源線，使得理線變得更加簡單並且增加電子系統殼體內的空冷效率。透過所附接之可移動式且可交換式的直流/直流轉換器模組，可將交流/直流電源供應單元的尺寸最小化，並且可透過一條電源線將直流/直流轉換器模組定位在電子系統之殼體內的任何位置，以取得更大的設計靈活度。
圖2A描繪出處於預組裝狀態中的本發明之一示例性實施例。所描繪出的為一交流/直流模組202以及一直流/直流模組204。提供例如為一導電橋梁206的電源傳導器以將交流/直流模組202電性地與機械地連接到直流/直流模組204。導電橋梁206宜為銅所製成，但也可使用其他包含鋼的合適之導電材料。直流/直流模組204亦包含一連接器208，以將直流電流輸出提供回給交流/直流模組202。藉由分離以下兩個功能，可實現若干優點：其一為將交流轉換成直流、其二為將直流輸出轉換成各種低壓直流源。首先，相較於習知的電路跡線，導電橋梁206具有更大的截面積。因此，導電橋梁206的電阻相較地更低，並且產生更少的廢熱。導電橋梁206除了傳導直流電流，還尚宜形成一結構部件。導電橋梁206宜形成為包含一插頭狀結構210以被收納於交流/直流模組202上的一插孔狀結構212中。圖2B描繪出透過導電橋梁206而相連接的交流/直流模組202與直流/直流模組204。導電橋梁206為交流/直流模組202與直流/直流模組204之間主要的電流載體，且亦機械地支撐交流/直流模組202與直流/直流模組204而固定其相對位置關係。將交流/直流模組202自直流/直流模組204分離而出的另外一個優點涉及改善可升級性。有鑑於此結構，可在保留原本交流/直流模組202的情況下，僅替換直流/直流模組204，以提供不同的及/或升級的直流電流輸出。
圖3A與圖3B根據本發明之一示例性實施例描繪出一種替代式直流/直流模組302。本實施例實質上相似於上述與圖2A和圖2B相關的實施例，但有例如為具有連接器之傳導電源線的電源傳導器來替代導電橋梁206，其中所述連接器為一直流輸入連接器304，直流輸入連接器304例如為絞線式連接器，而所述傳導電源線為一直流電源傳導線306。提供一直流輸出連接器308，宜為24針腳連接器的形式。這樣的連接器可有利於插入例如為伺服器的主機板中。直流輸出310宜為焊接(soldered)於直流輸出連接器308。
圖4A為根據一示例性實施例之一電腦電源供應組件之一電源供應單元的方塊圖。圖4B為根據一示例性實施例之圖4A之電腦電源供應組件之一轉換器模組的方塊圖。圖5A為根據一示例性實施例之一電腦電源供應組件的立體示意圖。圖5B為根據一示例性實施例之在一電腦系統內所組裝之圖5A之電腦電源供應組件的立體示意圖。參照圖4A、4B、5A和5B，提供一電腦電源供應組件100（見圖5A），電腦電源供應組件100包含一交流/直流電源供應單元400、一電源線550以及一直流/直流轉換器模組500。交流/直流電源供應單元400將高壓交流輸入電轉換成一低壓直流輸出電。直流/直流轉換器模組500將所述低壓直流輸出電轉換成所需的直流訊號以用於電子系統的各種部件。在部份實施例中，從交流/直流電源供應單元400輸出一個+5伏特備用直流訊號以及+12伏特直流訊號，並將其輸入到直流/直流轉換器模組500。直流/直流轉換器模組500包含一第一電流/電壓感測器520以及一第二電流/電壓感測器540以感測電子系統之部件負載兩端的直流輸出電壓。
在部份實施例中，交流/直流電源供應單元400包含一電磁過濾器(EMI filter)410、至少一第一整流器(rectifier)420、一功率因數校正件(PFC)430、一主動功率因數校正控制器425、一大容量儲存電容器440、一第一直流/直流轉換器450、一直流/直流控制器445、一回饋控制器443、至少一第二整流器460以及一第一過濾器470。在部份實施例中，交流/直流電源供應單元400更包含一風扇控制器441。風扇控制器441可監控一外部負溫度係數熱敏電阻(NTC thermistor)的溫度並產生可用於控制風扇速度的一脈衝寬度調變訊號(PWM signal)。
電磁過濾器410、至少一第一整流器420、功率因數校正件430以及主動功率因數校正控制器425將交流輸入電壓過濾並整流，且校準輸入電流以確保輸入電路的功率因數為0.95。
電磁過濾器410衰減(attenuate)交流輸入電壓內所包含的高頻電磁雜訊。在部份實施例中，電磁過濾器410包含被動部件，所述被動部件包含電容器和電感器，並且所述被動部件相連以形成電感電容電路(LC circuit)。隨後，來自電磁過濾器410的經衰減過的交流訊號透過至少一第一整流器420被轉換成一直流訊號。
在部份實施例中，至少一第一整流器420可為在一橋接電路中包含四個以上二極體的一橋接整流器。所述橋接整流器將交流輸入電壓轉換成直流訊號。在替代實施例中，整流器可包含低電壓的金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)、MOSFET和蕭特基二極體組(MOSFET and Schottky combo)、二極體、整流器、雙極電晶體以及接面場效電晶體(JFET)。接著，透過功率因數校正件430與主動功率因數校正控制器425，可增加來自至少一第一整流器420之直流訊號的功率因數並減少其中的諧波電流。
在部份實施例中，主動功率因數校正控制器425電性連接到產生輔助供應電壓的一開關控件421。功率因數校正件430追蹤來自至少一第一整流器420的直流訊號。主動功率因數校正控制器425控制功率因數校正件430以增加直流訊號的功率因數並減少其中的諧波電流。在部份實施例中，功率因數校正件430為一功率因數校正轉換器。在部份實施例中，取決於需求，主動功率因數校正控制器425可包含一臨界傳導模式(critical-conduction mode，CrM)功率因數校正控制器、一連續傳導模式continuous-conduction mode，CCM)功率因數校正控制器、或一非連續傳導模式(discontinuous-conduction mode，DCM)功率因數校正控制器。隨後，大容量儲存電容器440確保在間歇性不可用電壓的期間，至第一直流/直流轉換器450的電壓不會下降太多。
在部份實施例中，交流/直流電源供應單元400更包含一備用轉換器480、一回饋控制器473、至少一第三整流器490、以及一第二過濾器495，以用於+5備用伏特的備用電壓輸出。在部份實施例中，藉由減少包含在其中的紋波電壓量，使透過至少一第三整流器490整流後、且透過備用轉換器480轉換成+5伏特後，第二過濾器495的電容器可平滑（或過濾）脈衝直流訊號。回饋控制器473控制並穩定備用轉換器480的輸出電壓。在一示例性實施例中，大容量儲存電容器440可額外地確保在間歇性不可用電壓的期間，至備用轉換器480和第一直流/直流轉換器450的電壓不會下降太多。
在部份示例性實施例中，接著，第一直流/直流轉換器450、直流/直流控制器445、回饋控制器443、至少一第二整流器460以及第一過濾器470確保輸出+12伏特的穩定直流電壓。在部份實施例中，藉由減少包含在其中的紋波電壓量，使透過至少一第二整流器460整流後、且透過第一直流/直流轉換器450轉換成+12伏特後，第一過濾器470的電容器可平滑（或過濾）脈衝直流訊號。電性連接到第一直流/直流轉換器450的直流/直流控制器445追蹤來自大容量儲存電容器440的直流訊號。第一直流/直流轉換器450將來自於大容量儲存電容器440的直流訊號轉換成+12伏特，而回饋控制器443控制並穩定來自其中的輸出電壓。包含一條+12伏特電線和一條+5備用伏特電線的電源線550透過其連接器，將交流/直流電源供應單元400電性連接到直流/直流轉換器模組500。然而，此示例性實施例並不以此為限。相關領域中的技術人員可輕易地理解：取決於需求，可採用其他連接方法。舉例來說，而非旨於限制，一條+12伏特電線和一條+5備用伏特電線可永久地焊接到交流/直流電源供應單元400，並且電源線550可連接到直流/直流轉換器模組500的一連接器。在本實施例中，可採用由相關領域中的技術人員所周知的任何類型連接手段。
在部份實施例中，直流/直流轉換器模組500更包含一第二直流/直流轉換器710、一第三直流/直流轉換器730、一控制和保護電路760、一顯示控件715、多個連接器750、一個24針腳P1連接器770、第一電流/電壓感測器520以及第二電流/電壓感測器540。
在部份實施例中，第二直流/直流轉換器710與第三直流/直流轉換器730並聯以提高效率、散熱以及可靠度的裕度。在示例性實施例中，從交流/直流電源供應單元400所輸出的+12伏特穩定直流電壓被輸入到並聯連接的第二直流/直流轉換器710和第三直流/直流轉換器730。隨後，第三直流/直流轉換器730將直流訊號輸出到控制和保護電路760、24針腳P1連接器770以及第二電流/電壓感測器540。第二直流/直流轉換器710亦將直流訊號輸出到控制和保護電路760、24針腳P1連接器770以及第二電流/電壓感測器540。
在部份實施例中，控制和保護電路760藉由激發保護電路來關閉或進入其他保護模式。控制和保護電路760可包含過電壓保護、欠電壓保護、過電流保護、主要光驅動器、輔助光驅動器以及電力良好遠端錯誤(power good remote fault)。
在部份實施例中，在將下列訊號輸入到多個連接器750之前，第二電流/電壓感測器540量測直流電流和脈衝訊號等來自並聯連接之第二直流/直流轉換器710與第三直流/直流轉換器730的輸出，並且第一電流/電壓感測器520量測+12伏特直流訊號和脈衝訊號等來自交流/直流電源供應單元400的輸入。
在部份實施例中，將+12伏特、3.3伏特、-12伏特、-5伏特以及5伏特直流訊號透過第二直流/直流轉換器710以及第三直流/直流轉換器730輸出至24針腳P1連接器770。
在部份實施例中，在將+12伏特、3.3伏特以及5伏特直流訊號輸出至多個連接器750之前，輸出至第二電流/電壓感測器540。在部份實施例中，多個連接器750包含：用於提供額外電力給處理器的一個8針腳+12伏特輔助主機板連接器、用於例如為硬碟機、光碟機以及部份影像卡之IDE驅動器的一個莫仕4針腳連接器、用於例如為硬碟機和光碟機之SATA驅動器的四個SATA連接器、以及具有高速串列電腦擴展匯流排標準(PCIe)x16插槽的高端影像卡所使用的兩個6加2針腳+12伏特連接器，藉以提供額外的電壓給插卡。
相關領域中的技術人員可輕易理解：交流/直流電源供應單元400以及直流/直流轉換器模組500的部件可以是獨立的裝置，也可以是嵌入電路板中的裝置；於此所述之各個示例性實施例並不以此為限，只要於此所述之裝置的功能可以運作即可。相關領域中的技術人員亦可輕易理解：交流/直流電源供應單元400以及直流/直流轉換器模組500的部件可由相關領域中的技術人員所周知的部件來組成，藉以實現此裝置的特定功能；本實施例並不以此為限，只要裝置的特定功能可以運作即可。
在此示例性實施例中，如圖5A所描繪，提供一電腦電源供應組件。電腦電源供應組件100包含一交流/直流電源供應單元400、一電源線550以及一直流/直流轉換器模組500。直流/直流轉換器模組500透過電源線550可移動地且可交換地附接到交流/直流電源供應單元400並且宜為ATX v2所相容的。電腦電源供應組件100實現模組化或半模組化之交流/直流電源供應單元400的優點，而不會透過可移動地且可交換地附接的直流/直流轉換器模組500帶來不利的影響，其中所述優點例如有可拆卸的電源線、更簡單的理線以及整個電子系統殼體內空冷效率的增加。由於端部連接器現已集成至直流/直流轉換器模組之中，所以端部連接器使得交流/直流電源供應單元更大的尺寸便不再是個問題。此外，由於交流/直流電源供應單元的功能分為兩個裝置，得以將交流/直流電源供應單元內的熱堆積與雜訊最小化。在本實施例中，交流/直流電源供應單元400以及直流/直流轉換器模組500宜收納在各自所屬的殼體中。將交流/直流電源供應單元400以及直流/直流轉換器模組500的各種電子部件收納在殼體中，可減少與潛在的危險電壓接觸，從而增加安全性。請參照圖5B，透過電源線550靈活地將小型化的直流/直流轉換器模組500置放於電子系統殼體560內、並且最靠近特定電子系統中最需要電源線的電子系統部件，因為在系統中可使用更短的電源線，從而減少理線的時間和複雜性。舉例來說，而非旨於限制，在部份實施例中，直流/直流轉換器模組500的尺寸與形狀宜設計成可適於安裝進任何尺寸的標準週邊架體中，並且可組裝進任何標準尺寸的架體中，其中標準尺寸的架體包含內部3.5吋驅動器機架、SSD驅動器架體、軌道支架系統或是由相關領域中的技術人員所周知的任何其他合適尺寸的週邊架體，藉以減少或不增加額外的安裝元件並且減少安裝時間。相關領域中的技術人員可輕易地理解：直流/直流轉換器模組500亦可組裝至電子系統內的其他標準機架或軌道支架系統；本實施例並不以此為限。在替代實施例中，直流/直流轉換器模組500可透過3.5吋轉換器附件而組裝至標準外部5.25吋驅動器架體中。此外，新的電子系統裝置需要更高的功率與效率，藉此減少交流/直流電源供應單元的維護與管理時間以及成本，無需為了維持電子系統的性能而替換整個交流/直流電源供應單元，只要有具備所需規格的直流/直流轉換器模組即可。
在圖6的功能性方塊圖中，描繪出另一示例性實施例的直流/直流轉換器模組600。圖6的直流/直流轉換器模組600實質上類似於圖4B的直流/直流轉換器模組，因此相似的功能性方塊以相同的標號示出。除了描述功能差異所必需，那些相同標號的部件將不再贅述。直流/直流轉換器模組600具有一開關控件602、一資料輸出604、一個+12伏特輸入606、一個+5伏特輸入608以及一輸出顯示610。第一電流/電壓感測器520感測出來自+12伏特輸入606的電壓和電流並提供給連接器750。第二電流/電壓感測器540感測出自第二直流/直流轉換器710的輸出（即3.3伏特和5伏特）所提供的電壓和電流。關於電壓和電流供應的資料輸出給顯示控件715，並提供給輸出顯示610。以此方式，可方便使用者即時看見藉由電源所供應的電壓和電流。顯示控件715亦宜透過資料輸出604來輸出關於電壓和電流的資料以供另外的部件使用。應可理解：輸出顯示610可採用任何合理的形式，且輸出顯示610可為簡單的指示器發光二極體（LED）、液晶顯示器（LCD）矩陣顯示器、或是任何其他合適的顯示器，以圖形格式的數字來提供即時或歷史資訊。
應可理解下文的申請專利範圍限於表達在此詳細描述中所闡述的特定實施例、裝置或設備，其可在申請專利範圍內的特定實施例之間變化。關於本文所依賴的任何馬庫西(Markush)組係用來描述各種實施例的特定特徵或態樣，可從獨立於所有其他馬庫西成員中的各個馬庫西組的每個成員中獲取不同的、特別的及/或無法預期的結果。馬庫西組的每個成員可被單獨地及/或組合地依賴，並且為下文的權利要求的範圍內之特定實施例提供足夠的支持。
除此之外，在描述本發明之各種實施例時所依賴的任何範圍和子範圍都獨立地和共同地落入了下文權利要求的範圍內，並且可被理解為描述和思及其中包含整個及/或局部數值的全部範圍，即使這樣的數值沒有在其中被明確寫出。相關領域中的技術人員輕易地認知到所列舉的範圍和子範圍足以描述和實現本發明的各種實施例，並且這樣的範圍和子範圍可進一步地被劃定成相關的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等等。僅作為示例，一個「從0.1到0.9」的範圍可進一步地被劃定成下三分之一（從0.1到0.3）、中三分之一（從0.4到0.6）、上三分之一（從0.7到0.9），其獨立地和共同地落入了下文權利要求的範圍內，並且可以被獨立地及/或共同地依賴並為了下文權利要求範圍內的特定實施例提供足夠的支持。此外，就例如為「至少」、「大於」、「小於」、「不超過」等用來定義或修飾一個範圍的用語來說，應理解這樣的用語包含子範圍及/或上限或下限。作為另一個示例，「至少七」的範圍本質上包含至少七至三十五的子範圍、至少七至二十五的子範圍、二十五至三十五的子範圍等等，並且每一個子範圍可以被獨立地及/或共同地依賴並為了下文權利要求範圍內的特定實施例提供足夠的支持。最後，在一個所揭露的範圍中的獨立數位可被依賴並為了下文權利要求範圍內的特定實施例提供足夠的支持。舉例來說，「從一至九」的範圍包含例如為三的各種獨立整數，以及例如為四點一的含有小數（或分數）的獨立數，其可被依賴並為了下文權利要求範圍內的特定實施例提供足夠的支持。
本申請已經於此以說明性的方式描述，並且可理解所使用的術語旨在描述性詞語的本質而非限制性的。鑑於以上教示，本發明的實施例可能有多種修改和變化。在下文權利要求的範圍中所具體的描述之外亦可實踐本申請。本文明確地思及獨立項與依附項的全部組合的主題，無論是單個或是多個依附項。
100:電腦電源供應組件 100a、100b、100c、100d:電源供應單元 152:風扇 164:大電容器 166:線圈 168:散熱器 202:交流/直流模組 204:直流/直流模組 206:導電橋梁 208:連接器 210:插頭狀結構 212:插孔狀結構 302:直流/直流模組 304:直流輸入連接器 306:直流電源傳導線 308:直流輸出連接器 310:直流輸出 400:交流/直流電源供應單元 410:電磁過濾器 420:第一整流器 421:開關控件 425:主動功率因數校正控制器 430:功率因數校正件 440:大容量儲存電容器 441:風扇控制器 443:回饋控制器 445:直流/直流控制器 450:第一直流/直流轉換器 460:第二整流器 470:第一過濾器 473:回饋控制器 480:備用轉換器 490:第三整流器 495:第二過濾器 500:直流/直流轉換器模組 520:第一電流/電壓感測器 540:第二電流/電壓感測器 550:電源線 560:電子系統殼體 600:直流/直流轉換器模組 602:開關控件 604:資料輸出 606:+12伏特輸入 608:+5伏特輸入 610:輸出顯示 710:第二直流/直流轉換器 715:顯示控件 730:第三直流/直流轉換器 750:連接器 760:控制和保護電路 770:24針腳P1連接器
圖1A至圖1D描繪出一種習知的電源供應單元和外殼。 圖2A與圖2B為根據本發明之一示例性實施例描繪出藉由橋接相連接的兩個模組。 圖3A與3B為根據本發明之一示例性實施例描繪出一種替代式直流/直流模組。 圖4A為根據一示例性實施例之一電腦電源供應組件之一電源供應單元的方塊圖。 圖4B為根據一示例性實施例之圖4A之電腦電源供應組件之一轉換器模組的方塊圖。 圖5A為根據一示例性實施例之一電腦電源供應組件的立體示意圖。 圖5B為根據一示例性實施例之在一電腦系統內所組裝之圖5A之電腦電源供應組件的立體示意圖。 圖6為根據一示例性實施例之一直流/直流轉換器的方塊圖。
100:電腦電源供應組件
400:交流/直流電源供應單元
500:直流/直流轉換器模組
550:電源線

Claims (17)

  1. 一種電腦電源供應組件，包含：一交流/直流電源供應單元，適於將輸入交流電轉換成輸出直流電；一直流/直流電源轉換器模組，包含一第一電流感測器或一第一電壓感測器以感測來自該交流/直流電源供應單元所輸入的一第一電流或一第一電壓，且包含一第二電流感測器或一第二電壓感測器以感測從該直流/直流電源轉換器模組所輸出的一第二電流或一第二電壓；一顯示器，該顯示器顯示出由該第一電流感測器或該第一電壓感測器所感測到的該第一電流或該第一電壓以及該第二電流感測器或該第二電壓感測器所感測到的該第二電流或該第二電壓；以及一電源傳導器，將該交流/直流電源供應單元的至少一直流電源輸出連接到該直流/直流電源轉換器模組的至少一直流電源輸入；其中，該直流/直流電源轉換器模組將該至少一直流電源輸入轉換成多個直流輸出並且將該些直流輸出提供給多個直流電源連接器；其中，該直流/直流電源轉換器模組的該至少一直流電源輸入透過該第一電流感測器或該第一電壓感測器電性連接於該些直流電源連接器，且該直流/直流電源轉換器模組的輸出透過該第二電流感測器或該第二電壓感測器電性連接於該些直流電源連接器。
  2. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該直流/直流電源轉換器模組將一個12伏特直流電源輸出提供給一個八針腳輔助主機板連接器、將一直流電源輸出提供給一個莫仕四針腳連接器、將一直流電源輸出提供給四個串行高技術組態連接器、或將一直流電源輸出提供給二 個六加二針腳正12伏特高速串列電腦擴展匯流排標準16通道連接器。
  3. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該直流/直流電源轉換器模組適於安裝到一內部驅動器架體。
  4. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該直流/直流電源轉換器模組適於安裝到一固態硬碟驅動器架體。
  5. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該直流/直流電源轉換器模組適於安裝到一軌道支架系統。
  6. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該直流/直流電源轉換器模組與ATX v2相容。
  7. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該交流/直流電源供應單元在一第一殼體內，而該直流/直流電源轉換器模組在一第二殼體內。
  8. 如請求項1所述之電腦電源供應組件，其中該電源傳導器為具有一連接器的一傳導電源線。
  9. 如請求項8所述之電腦電源供應組件，其中該連接器為一絞線式連接器。
  10. 一種電腦電源供應組件的製造方法，包含：在一第一殼體內提供一交流/直流電源供應單元；在一第二殼體內提供一直流/直流電源轉換器模組；將一第一電流感測器或一第一電壓感測器連接於該交流/直流電源供應單元，以感測來自該交流/直流電源供應單元所輸入的一第一電流或一第一電壓，且將一第二電流感測器或一第二電壓感測器連接於該交 流/直流電源供應單元，以感測從該直流/直流電源轉換器模組所輸出的一第二電流或一第二電壓；將該直流/直流電源轉換器模組的一顯示器連接於該第一電流感測器或該第一電壓感測器以及該第二電流感測器或該第二電壓感測器，以顯示該第一電流或該第一電壓以及該第二電流或該第二電壓；將該交流/直流電源供應單元的一直流電源輸出連接到該直流/直流電源轉換器模組的一直流電源輸入；以及將該直流電源輸入連接於多個直流電源連接器，以將在該直流電源輸入所接收到的直流輸入轉換成多個直流輸出並且將該些直流輸出提供給多個直流電源連接器；其中，該直流/直流電源轉換器模組的該直流電源輸入透過該第一電流感測器或該第一電壓感測器電性連接於該些直流電源連接器，且該直流/直流電源轉換器模組的輸出透過該第二電流感測器或該第二電壓感測器電性連接於該些直流電源連接器。
  11. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，其中將該交流/直流電源供應單元的該直流電源輸出連接到該直流/直流電源轉換器模組的該直流電源輸入包含：將一個12伏特直流電源輸出連接於一個八針腳輔助主機板連接器、將一直流電源輸出連接於一個莫仕四針腳連接器、將一直流電源輸出連接於四個串行高技術組態連接器、或將一直流電源輸出連接於二個六加二針腳正12伏特高速串列電腦擴展匯流排標準16通道連接器。
  12. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，更包 含：將該直流/直流電源轉換器模組的一殼體安裝到一內部驅動器架體內。
  13. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，更包含：將該直流/直流電源轉換器模組的一殼體安裝到一固態硬碟驅動器架體內。
  14. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，更包含：將該直流/直流電源轉換器模組的一殼體安裝到一軌道支架系統。
  15. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，其中該直流/直流電源轉換器模組與ATX v2相容。
  16. 如請求項10所述之電腦電源供應組件的製造方法，其中在將該交流/直流電源供應單元的該直流電源輸出連接到該直流/直流電源轉換器模組的該直流電源輸入的步驟中包含：將一傳導電源線連接到該交流/直流電源供應單元與該直流/直流電源轉換器模組之間的一連接器。
  17. 如請求項16所述之電腦電源供應組件的製造方法，其中該連接器為一絞線式連接器。
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