TW202143561A - 用於高能量應用之具有匯流排之卡緣連接器系統 - Google Patents
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Abstract
一種連接器,其使電子總成能夠有效率地經組態用於多種電力需求之任何者。該連接器可具有多個介面,使得當該連接器安裝至一印刷電路板(PCB)時,其可透過一介面接收電力且透過另一介面將該電力分配至該PCB上之組件。該連接器亦可具有支援至一導電互連件之一連接之一介面,該導電互連件可將電力分配至安裝至同一PCB之一第二連接器。電力可分配至安裝至該PCB之組件,而不通過該第一連接器之安裝介面。因此,鄰近該第一連接器之該PCB中之電流密度相對於透過該第一連接器之該安裝介面將電流供應至所有組件所需之電流密度減小。與支援相當的功能性之一習知PCB總成相比,該PCB可具有更少之層。
Description
本文中所揭示之技術大體上係關於電互連系統,且更明確言之係關於可用於高能量應用中之邊緣型(edge-type)電連接器及匯流排。
電連接器用於許多電系統中。電子裝置已具備各種類型之連接器,其等主要目的係使資料、命令、電力及/或其他信號能夠在電子總成之間傳遞。將一電系統製造為可用電連接器連結之分離電子總成一般更容易且更具成本效益。例如,一種類型之電子總成係一印刷電路板(「PCB」)。術語「卡」及「PCB」可在本文中互換地使用。
在一些案例中,使用一兩件式連接器來連結兩個總成。一個連接器可安裝至總成之各者。該等連接器可為配對的,從而形成兩個總成之間之連接。
在其他案例中,一PCB可經由一單件式連接器直接連結至另一電子總成,該單件式連接器可組態為一卡緣連接器。PCB可沿著一邊緣具有墊,該邊緣經設計以插入至附接至另一個總成之一電連接器中。電連接器內之接觸件可接觸墊,因此透過連接器將PCB連接至該另一總成。
在一些案例中,匯流排可佈線通過一電子裝置以將電力分配至該裝置內之電子總成。電子總成可透過連接器或螺釘連接至匯流排。
根據本發明技術之一些態樣,一種卡緣連接器包含一匯流排輸入。該連接器可包括一外殼,該外殼包括一第一面、一第二面及一第三面,其中一第一介面在該第一面處,一第二介面在該第二面處,且一第三介面在該第三面處。該連接器亦可包含固持於該外殼內之複數個導電元件,該複數個導電元件包括一第一組配接接觸部分、一第二組配接接觸部分及一組安裝部分。該第一組配接接觸部分之該等配接接觸部分可電連接至該第二組配接接觸部分之各自配接接觸部分及該組安裝部分之各自安裝部分。該第一組配接接觸部分可包括該第一介面,該第二組配接接觸部分可包括該第二介面,且該組安裝部分可包括該第三介面。
該卡緣連接器之該第一介面可經組態以接納一卡緣。該卡緣連接器之該第二介面可經組態以接納至少一個匯流排,且可經組態以接收在60安培與100安培之間(或在一些實施例中,在160安培與240安培之間)之一電流。
該卡緣連接器之該等第一及第二介面可偏移在70度與110度之間之一角度。該卡緣連接器之第一組指狀部(finger)及第二組指狀部亦可偏移在70度與110度之間之一角度。該卡緣連接器可在該第一介面與該第二介面之間具有等於該第一組指狀部與該第二組指狀部之該角度偏移的一角度偏移。
該卡緣連接器可具有垂直於該第二面及該第三面之一第一面;及平行於該第三面之一第二面。
根據本發明技術之一些態樣,一種電子系統可包括一印刷電路板(PCB)及一第一連接器。該第一連接器可包括一第一配接介面、一第二配接介面及一第一安裝介面。該第一配接介面、該第二配接介面及該第一安裝介面可電連接,且該第一連接器可在該第一安裝介面處安裝至該PCB。一第二連接器可包括一第三配接介面,其中該第三配接介面及第二安裝介面電連接。該第二連接器可在該第二安裝介面處安裝至該PCB。一導電互連件可分離地連接至該第二配接介面及該第三配接介面。
在一些實施例中,一電子系統可具有經組態以載送超過60安培或在一些實施例中超過100安培之一導電互連件,且可包括至少一個匯流排或至少一個纜線互連件。該電子系統可進一步包括可分離地連接至該第一配接介面之一電源供應器。該電源供應器可組態為一60安培電源(supply),或其可經組態以供應在160安培與240安培之間之一最大電流。
在該電子系統中,該導電互連件可包括在平行於該PCB之一平面中橫移(traverse)一彎曲之一匯流排,該彎曲在70度與110度之間。
根據本發明技術之其他態樣,提供一種電子系統,該電子系統包括:一印刷電路板(PCB);一第一連接器,其安裝至該PCB且包括至少一個配接介面;一第二連接器,其具有安裝至該PCB之至少一個配接介面;及複數個電子組件,其等安裝至該PCB,可根據一種方法操作該電子系統,該方法包括:透過該第一連接器之該至少一個配接介面之一配接介面供應電力;將該經供應電力之一第一部分透過該PCB中之電力平面自該第一連接器分配至該複數個電子組件;及將該經供應電力之一第二部分透過至該第二連接器之一導電互連件自該第一連接器且透過該PCB中之電力平面自該第二連接器分配至該複數個電子組件。
該方法可涉及將該經供應電力之該第一部分透過15個或更少之電力平面自該第一連接器分配至該複數個電子組件。
根據各項實施例,該經供應電力之該第一部分及該經供應電力之該第二部分可總計超過60安培、90安培或180安培。
該配接介面可為該第一連接器之一第一配接介面,且該第一連接器可包括一第二配接介面。該第二連接器之該至少一個配接介面可包括一第一配接介面,且該方法可進一步包括將該導電互連件連接於該第一連接器之該第二配接介面與該第二連接器之該第一配接介面之間。
該導電互連件可包括具有一第一端及一第二端之至少兩個匯流排。該第一連接器之該第二配接介面及該第二連接器之該第一配接介面可各自包括至少一個槽。將該導電互連件連接於該第一連接器之該第二配接介面與該第二連接器之該第一配接介面之間可包括:將該至少兩個匯流排之第一端插入至該第一連接器之該第二配接介面之該至少一個槽中,及將該至少兩個匯流排之第二端插入至該第二連接器之該第一配接介面之該至少一個槽中。
在一些實施例中,透過該第一連接器之該至少一個配接介面之一配接介面供應電力可包括:自包括插入至該第一連接器之該第一配接介面中之一卡緣的電源供應單元供應電力。在一些實施例中,供應電力可包括在60安培與100安培之間供應,且在其他實施例中在160安培與240安培之間供應。
本文中所描述之特徵可在本文中所論述之實施例之任何者中單獨使用或以任何組合一起使用。
發明人已認知且瞭解具有低生命週期成本之高速、高效能電子總成之架構。該等總成可用擁有具兩個配接介面之一第一連接器之一印刷電路板(PCB)實施。一個配接介面可經組態以連接至一電源供應器。另一配接介面可經組態以接納一導電互連件(諸如一匯流排),該導電互連件可在PCB上方佈線至一第二連接器。在導電互連件未在適當位置中之情況下,透過第一連接器之第一配接介面供應之電力可透過PCB之電力平面分配至PCB上之組件。
在導電互連件在適當位置中之情況下,經供應電流之一部分可流動通過互連件而至遠離第一連接器之PCB上之一位置,電流可在該位置處流至印刷電路板之電力平面中。以此方式,第一連接器附近之電流密度相對於其中未安裝互連件之一組態減小。替代地或額外地,供應至PCB之總電流可在未增加第一連接器附近之電流密度之情況下增加。
例如,在將額外或更強力組件(其等汲取更多電力)添加至PCB時,在一電子總成之壽命期間可期望電流之增加。此等組件可現場添加,或亦可包含在使用在升級前設計之PCB之新製造之裝置中。在不增加電流密度之情況下添加互連件且增加總電流之能力使PCB能夠經設計具有載送小於此一PCB之每一複本在其使用壽命內可能必須載送之總電量的一能力。因為增加一PCB之載流能力習知地需要將更多層添加至PCB,而使一PCB能夠經設計用於小於其可載送之總電流,所以一PCB可設計為比相同能力之一習知PCB更薄且具有一更低製造成本。
在一些實施例中,支援選擇性添加一導電互連件之一連接器可具有一安裝介面及可彼此正交之兩個配接介面。配接介面及安裝介面可在連接器外殼內互連,使得透過一個配接介面供應之電力可透過安裝介面且接著透過PCB之電力平面或透過至一導電互連件且接著至一第二連接器之第二配接介面分配至PCB上的組件,電流可在該第二連接器處透過PCB耦合至附接至PCB的組件。
在一些實施例中,連接器之配接介面之一者可為一卡緣連接器,其可經組態以接納來自一電源供應器之一卡緣或類似大小之結構。另一配接介面可類似地如一卡緣連接器般組態,但可接納一電力纜線之一匯流排或類似大小之端子。
圖1展示經組態以插入至一卡緣連接器中之一印刷電路板(「PCB」) 100。PCB使用導電跡線、墊及自層壓至一非導電材料之層上之一或多個導電層蝕刻的其他特徵部機械地支撐且電連接一或多個電子組件。傳統上,導電層係由銅製成,且非導電層係由編織玻璃纖維及耐火環氧樹脂黏結劑製成。PCB大體上係由載送信號之導電跡線及為基本上連續片材之層的穿插導電層製成。基本上連續片材用作信號跡線之接地且亦可載送電力。其等有時被稱為電力平面。
可使用PCB中之孔形成至導電內層之連接,無論該等內層係信號層或電力平面。該等孔可用導電材料鍍覆及/或填充,使得其等形成PCB之表面與內層處之導電結構之間的連接。圖1中未展示之組件可諸如藉由焊接附接至孔。PCB之表面上之墊可同樣地附接至PCB之內層處之導電結構。至墊之連接實現至PCB之內層之連接。
在圖1之PCB中,此等墊用作端子120,其等可耦合至一電連接器,使得PCB 100可連接至一電子系統之另一PCB或其他子總成。在圖1之此實例中,PCB 100之邊緣110含有經組態用於插入至一卡緣連接器中之複數個端子120。端子120可為信號或電力端子,取決於其等連接至信號層或PCB內部之一電力平面。傳輸至端子120或自端子120接收之電信號及/或電力經由跡線130及通孔140在整個PCB內傳導至個別組件。
在圖1之實施例中,端子(無論用於信號或電力)具有實質上相同之寬度。在一些實施例中,電力端子可比信號端子寬以增加卡緣互連之電力載送能力。圖2展示經由卡緣連接器220連接至PCB 240之PCB 200。在此實施例中,PCB 200繪示經組態用於經由一平行板(跨座式)配置插入於一卡緣連接器中之一電源供應單元(PSU)之一部分。其他配置(諸如垂直定向或直角定向之連接)亦為可能的。PCB 200含有經組態以供應電力之兩個導電墊202及經組態以供應信號之六個導電墊204,但應理解,在替代實施例中,可使用各自之任何數量。
PSU 200之電力墊202可在適用於一接觸表面之一邊緣上,該邊緣可插入至含有電力端子222之一卡緣連接器220之一槽224中。在一些實施例中,導電墊202可包括一高導電率材料,該材料能夠傳導足以用於需要至少3000W功率之應用的電流,且具有足夠剛性以承受與一連接器反復配接及拔出(unmating)。例如,導電墊202可為包層之表面部分,諸如具有至少0.14 mm、或至少0.5 mm、或至少1 mm、或至少1.5 mm之一厚度之Cu層。電源供應器可遞送相對較大電流,例如高達60 A、80 A、100 A、120 A、180 A、200 A或更大。
如在圖2之實例中繪示,電力墊202可比信號墊204寬。此一設計使電力墊202能夠載送比信號墊204更多之電流,而不需要過度加熱。電力墊202之更大橫截面積提供一更低接觸電阻、一更低體電阻及一更低電流密度,所有此等促成在一相對較大電流量通過電力墊202時連接器內之較少加熱。
卡緣連接器中之電力端子222可類似地經設計以傳遞更大電量而具有一可接受的加熱量。電流通常用作經遞送電力之一指示,此係因為電力及電流係相關的且加熱與電流成比例。可接受加熱可表達為在一額定電流之溫度上升。作為一特定實例,一連接器或連接器內之一電力端子可具有一額定電流容量,該額定電流容量反映將使溫度自環境狀況升高達一設定量(諸如30℃)之電流量。例如,當傳輸一高電流(諸如60 A、80 A、100 A、120 A、180 A、200 A或在一些實施例中更大)時,連接器中之加熱可低於此臨限量。
卡緣連接器220在PCB 200與PCB 240之間傳遞電信號及/或電力。為進行此,卡緣連接器220含有接納PSU PCB 200之一槽224。若待插入之卡沿著其插入邊緣具有一致厚度,此槽可為均勻的,或若此厚度變化則此槽可為非均勻的。一經插入,電力端子202及信號端子204便與傳遞電信號及/或電力直至PCB 240之一或多個導電元件222接觸。此等元件可由一導電材料形成,且可足夠穩固以容許像PCB 200上之反復插入及移除之卡緣的反復插入及移除。PCB 240含有組件(編號其中之例示性組件242、244、246),該等組件使用、調節跨卡緣連接器220傳輸之電子信號及/或電力或以其他方式與該電子信號及/或電力相互作用。
在一些實施例中,此等組件之各種功能可需要不同且不相容之電子信號及/或電力。例如,組件242可需要5 V,而組件244可需要12 V。因而,PCB 200、卡緣連接器220及PCB 240之設計經構造以視需要提供離散電子路徑。
發明人已認知,在圖2中展示之卡緣連接器實施例中,跨卡緣連接器220傳輸至PCB 240之全部電流量被分配至PCB 240之電力平面,從而在鄰近連接器220之PCB 240中產生一高電流密度。因而,可傳輸之電流量受各電力層之厚度及鄰近連接器220之PCB 240之區中之電力層的數目兩者限制。製造更厚之層可不期望地增加電子總成之尺寸成本及/或製造複雜性。添加額外層可增加可傳輸至PCB 240之電力量,然而此增加用PCB製造之一電子總成之成本、重量及厚度。因此,供應大電流(例如,60安培至100安培、180安培至260安培等)所需之層數可為不合意的。在其中一PCB經設計用於將汲取高電流之可能升級的案例中,具有足夠電力平面以支援未來高電流之初始構造類似地可為不合意的。
在本文中描述之一些實施例中,一PCB可經設計具有比載送一經設計最大電流所必需更少之電力平面。一或多個連接器可安裝至PCB。當需要比電力平面可載送之電力更多之電力時,此一連接器可連接至一導電互連件(諸如一匯流排),該導電互連件可將電力分配至遠離一或多個連接器之PCB上的位置。導電互連件可在平行於PCB之一方向上延伸。
一或多個連接器可具有多個介面,包含一第一配接介面,該第一配接介面可組態為一習知卡緣連接器之一配接介面。電流可透過第一配接介面供應至連接器,且接著透過連接器之其他介面直接分配至PCB或分配至可在PCB上方行進之導電互連件。在連接器內分離電流降低鄰近連接器之PCB中之電流密度。
圖3係具有此一卡緣連接器310之一PCB 300之一示意性繪示。在此實例中,連接器310可經組態以接納一PSU (圖3中未繪示)。卡緣連接器310含有一額外配接介面312,其經組態以接納一導電互連件,在此實例中,該導電互連件係一匯流排330。
匯流排330可實施為一金屬條,諸如一金屬棒。匯流排可為絕緣或未絕緣的,且可具有足夠厚度而無支撐,或在一些實施例中,匯流排可藉由絕緣支柱支撐在空中。此等特徵使匯流排能夠被氣冷。自一些實施例中,匯流排以一直角彎曲而形成兩個腿部,其中其之兩個腿部之各者之在2”長與24”長之間,且在一些實施例中在3”與10”之間,諸如在一些實施例中為3.5”。一匯流排可經組態以載送在一單一電壓之電力或可經組態以載送多個電壓位準之電力。在其中匯流排經組態以載送在多個電壓位準之電力之實施例中,匯流排可含有多個電絕緣金屬條。
匯流排330之一第一端可插入至配接介面312中。配接介面312可組態為具有具足以接納匯流排330之寬度之一槽的一卡緣連接器。匯流排330之一第二端可在遠離連接器310之一位置處耦合至PCB 300之電力平面。在所繪示實例中,匯流排330插入至一第二連接器320中以提供至PCB 300之耦合。連接器320可類似地具有經組態以接納匯流排330之一配接介面。在經由卡緣連接器310供應電力時,電力之一第一部分可通過連接器310之安裝介面而至連接器310附近之PCB 300。電力之一第二部分可經由匯流排330及連接器320傳輸至PCB 300。一經耦合至PCB,電力便可透過PCB中之電力平面分配至附接至PCB之組件。
在圖3之實例中,電力之第一部分遞送至PCB 300之區段300a,且電力之第二部分遞送至PCB 300之區段300b。在圖3中展示之示意圖中,區段300a及區段300b在相同PCB上但未電子連接。然而,區段300a及300b不一定電解耦。在一些實施例中,PCB 300可實施為具有在整個PCB內實質上連續延伸之電力平面之一習知PCB。甚至在此一組態中,電流可基於組件之電力汲取及PCB 300之電性質分離。因此,即使區段並未實體分離,整個區段300a及300b之各者內之電力流仍小於總供應電力,從而導致比不具有匯流排330之情況下更低之PCB中之最大功率密度。
雖然此實施例展示一單一匯流排330及自各連接器310及320至PCB之各自區段之跡線,但應瞭解,圖3係電流分離之一示意性繪示。提供圖3以示意性地繪示PCB之每單位面積之更低之最大電流密度與更低之最大發熱量,其使得由PCB 300形成之總成能夠在比不具有匯流排330之情況下更高之電力位準操作。
圖4A至圖4B展示圖3中所示意性地展示之匯流排連接器之兩種可能組態。在兩個圖中,PCB及卡緣連接配置保持相同,但在替代實施例中,其等可為不同的。在兩個圖中,一電源(在此處繪示為PSU 470)插入至槽412中,從而形成L形卡緣連接器400之一第一水平配接介面410。電信號及經供應電流之一第一部分透過L形卡緣連接器400耦合至PCB 480,L形卡緣連接器400可具有如一習知連接器中之一板安裝介面。
另外,經供應電流之一部分可通過連接器400之一第二垂直配接介面420。在此實例中,垂直配接介面420包含一第二槽422,一匯流排430 (在圖4之情況中)或匯流排440 (在圖4B之情況中)插入至第二槽422中。經供應電流之一第二部分可經由圖4A中之匯流排430載送至連接器450 (其包含一第三配接介面452及第二安裝介面454),且經由圖4B中之匯流排440載送至連接器460 (其包含一第三配接介面462及第二安裝介面464)。自遠端連接器,電流之第二部分可行進至鄰近連接器450或460之PCB 480中,而實現將該第二部分分配至安裝至PCB 480之組件,而未增加鄰近連接器400之電流密度。
在所繪示實施例中,匯流排430及440經組態具有兩個電分離路徑。為支援此功能,匯流排430含有圖4A中之一第一部分431及一第二部分432,且匯流排440含有圖4B中之一第一部分441及一第二部分442。在兩個圖中,此等部分可藉由絕緣片(圖4A中之433及圖4B中之443)分離。此等第一及第二部分可經組態以傳輸不同特性之電力,諸如提供一供應及一返回之不同極性、不同電壓或不同頻率。在其他實施例中,匯流排之部分可經電耦合且可傳輸相同特性之電力,其與單獨之一個部分相比具有較高載流能力。
在一些實施例中,一絕緣支撐件(其之一實例係圖4A中之柱434及圖4B中之柱444)可提供對匯流排430及440之額外結構支撐。在此實例中,柱固持匯流排430及440使其等平行於PCB 480。在此實例中,匯流排430及440以一大約90度角彎曲,且柱在彎曲處提供支撐。
圖4B中之匯流排440經組態具有不同於圖4A中之匯流排430之尺寸。匯流排440具有相對於匯流排430減小之一橫截面積。匯流排440可用於例如具有低於匯流排430之電力需求之電力需求的應用中。例如,匯流排430可經組態以載送在180安培至260安培之間之一最大電流(諸如220安培),而匯流排440可經組態以載送在60安培至100安培之間之一最大電流(諸如80安培)。匯流排440之減小之橫截面亦意謂其接觸連接器400之第二配接介面420內更少之端子。
如圖4A及圖4B中展示之系統組態可因使用一連接器400所附接至之一PCB 480而產生。連接器400具有一配接介面,該配接介面可與一PSU或可透過其供應電流之其他組件配接。連接器400亦包含一安裝介面,其中連接器內部之端子連接至PCB 480,從而將透過配接介面接收之電流耦合至PCB 480內之電力平面中。在一些實施例中,PCB 480中存在足夠數目之電力平面以使電流通過連接器400之安裝介面而不超過PCB 480之任何部分處之電流額定值。
在此一組態中,可無導電互連件插入至連接器400之第二配接介面420中。在此一組態中,一第二連接器(諸如連接器450及460)可存在,但未透過與PCB 480分離之一導電互連件連接至連接器400。替代地或額外地,可省略第二連接器。
然而,PCB 480可經製造具有用於一第二連接器之一佔據面積,該佔據面積可用於在安裝於PCB 480上之所有組件之電力汲取將引起連接器400附近之電流密度超過PCB 480內之電力平面之載流能力時安裝一第二連接器。在該案例中,一第二連接器(諸如連接器450或460)可安裝於佔據面積中且透過一導電互連件連接至連接器400,該導電互連件能夠將經供應電流之一部分自連接器400載送至第二連接器而未使其通過PCB 480。
第二連接器及連結第一及第二連接器之導電互連件之組態可取決於PCB 480上之組件之操作所需之電流超過連接器400附近之電力平面之載流能力的量。第二連接器可經定大小以例如在所需電流超過電流容量達一較大量時接納一更寬匯流排。作為特定實例,PCB 480可經設計具有18個或更少之層,但仍可載送高達60安培。若所需電流在60安培與100安培之間,則可添加如在圖4B中展示之一匯流排以載送一額外40安培。若需要在100安培與200安培之間之一電流,則可添加如在圖4A中展示之一匯流排以例如載送高達一額外140安培。
在此實例中,安裝至PCB 480之一連接器可基於自第一連接器轉向第二連接器之電流量組態。替代地或額外地,連接器之間之導電互連件可基於待轉向之電流量組態。如在圖4B中結合連接器400上之第二配接介面繪示,一匯流排可僅插入至形成配接介面之一槽之一部分中。使用此技術,可將適用於使一相對較大電流量轉向之一更大連接器(諸如連接器450)安裝至PCB 480。若一系統經組態使得需要轉向少於全部量之此大電流,則可使用一較小匯流排且可未佔用較大連接器450之配接介面之一部分。
圖5展示來自圖4A之連接器,其中匯流排及PSU斷開連接。L形卡緣連接器400內之複數個導電元件(例如,圖8A至圖8B之800)經組態以電連接至少三個非共面表面之部分。在圖5中展示之實施例中,該等表面係:
匯流排431及432之電力端子436;
PSU 470之電力端子471及信號端子472;及
PCB 480。
在圖5之實施例中,匯流排430包含一者堆疊在另一者上方之兩個電分離部分431及432。部分之各者可具有形成電力端子436之端子部分。圖6展示一匯流排之一實施例之一例示性橫截面。在此實施例中,匯流排係一層壓總成40b’,其包括具有第一表面L2及第二表面L3之一絕緣層L1、配置於第一表面L2上之一第一葉片L4及配置於第二表面L3上之一第二葉片L5。第一表面L2及第二表面L3可平行於垂直插入至形成L形卡緣連接器400上之一配接介面之一槽中之匯流排的區段。第一葉片L4可具有自層壓總成40b’之一插入邊緣L7後退達一第一距離DL4之一第一插入邊緣L6,且第二葉片L5可具有自層壓總成40b’之插入邊緣L7後退達可不同於第一距離DL4之一第二距離DL5的一第二插入邊緣L8。第一距離DL4可在1 mm至8 mm之一範圍內。第二距離DL5可在1 mm至6 mm之一範圍內。作為一特定實例,後退差可為約2 mm至5 mm。此一組態可用於例如其中葉片L4及L5之一者連接至電源供應器之一電路之一供應線且葉片L4及L5之另一者連接至該電路之一返回線的一匯流排中。此一組態藉由使用第二葉片L5用於使供應線或返回線首先配接,而實現在將層壓總成40b’插入至一連接器之一槽中時將電路之該部分預先配接。
絕緣層L1可包括一剛性塑膠層,其可包含在第一葉片L4及第二葉片L5之第一插入邊緣L6及第二插入邊緣L8上方延伸的一端蓋L9。替代地,絕緣層L1可包括一絕緣膜。例如,絕緣膜可具有約0.1 mm之一厚度,且導電葉片L4、L5可為具有約1 mm之一厚度之銅片。
在此實施例中,總成40b’可自電力匯流排之一絕緣外殼之一凹入部分延伸。第一導電葉片L4可為可在48 V提供300瓦特功率之一電流輸入葉片,且第二導電葉片L5可為一電流輸出葉片。
層壓總成40b’可具有在1 mm至6.5 mm之一範圍內之一總厚度Y。第一導電葉片L4及第二導電葉片L5之各者之一厚度可在0.5 mm至3.5 mm之一範圍中。
雖然在此實施例中展示為一層壓總成40b’,但應理解,匯流排可為包括額外層之一積層或一單一固體部件。此外,雖然圖6被描繪為表示連接一第一連接器及一第二連接器之一匯流排,但如在圖6中展示之一結構可為一電源供應器之一部分,且可插入至連接器400之一第一配接介面中。
圖7A及圖7B分別展示L形卡緣連接器400之正視圖及側視圖。連接器400具有一L形外殼402。外殼402可由能夠耐受因高電壓電之傳遞而產生之高熱量的一剛性絕緣材料形成。例如,外殼402可有具有玻璃纖維填料之高溫塑膠模製而成。
L形外殼402提供一第一配接介面410及一第二配接介面420以及一安裝介面782。在圖7A及圖7B之實例中,外殼402具有一水平區段404,水平區段404將平行於連接器400所附接至之一印刷電路板之一表面。第一配接介面410形成於水平區段中。外殼402亦具有一垂直區段406。第二配接介面420形成於垂直區段中。
在所繪示之實施例中,安裝介面782形成於水平及垂直區段之相交處。所繪示組態支援連接器400所附接至之一PCB與插入至第一配接介面410中之一板之間的平行板連接,諸如在圖4A及圖4B中繪示。然而,配接介面及安裝介面之其他相對位置係可能的,以支援其他系統組態。
在一些實施例中,水平及垂直區段可為相同長度。在其他實施例中,諸如圖7A及圖7B中所展示之實施例,此等區段可為不同長度。在所繪示實施例中,第一配接介面410具有一電力部分415及一信號部分416。在此實例中,第二配接介面僅支援電力連接且與配接介面之電力部分415近似長度相同。然而,在一些組態中,僅將透過第一配接介面供應之電力之一部分遞送至連接器400所附接至之PCB的組件,且第二配接介面可甚至比第一配接介面410之電力部分415短。
在此實施例中,配接介面410及420兩者組態為卡緣連接器。外殼402包括形成第一配接介面410之一部分之一第一槽412及形成第二配接介面420之一部分之一第二槽422 (圖5)。在所展示之此實施例中,槽412及422偏移90度之一角度而導致一L形,但應理解,其他角度偏移係可能的,以支援不同系統組態。在此實施例中,外殼402經組態以將經組態用於邊緣連接之一PCB (例如,一PSU)接納在第一槽412中且將一導電互連件(諸如一匯流排)接納在第二槽422中。
兩組複數個(two pluralities of)導電元件定位於外殼402內。第一複數個導電元件416傳輸電力且第二複數個導電元件傳輸電信號418。在所繪示之實施例中,電力導電元件經組態以形成第一配接介面410、第二配接介面420與安裝介面782之間之電力連接。信號導電元件可如在一習知連接器中般或以其他方式塑形以提供連接。導電元件415及417之尾部在安裝介面782處曝露,其等可在該處附接至一印刷電路板。在圖7B之實例中,尾部自卡緣連接器400之下側突出。為傳輸電力及信號之目的,尾部經組態以將一卡緣連接器400電連接至一PCB。尾部可經塑形用於經由焊接、壓入配合或任何其他附接技術附接至一PCB。在一些實施例中,不同尾部組態可用於信號及電力連接。例如,電力連接可透過孔焊接中之柱形成,且信號連接可透過表面安裝焊接形成或可為壓入配合的。
圖8A及圖8B展示可定位於L形卡緣連接器400內之電力導電元件415之一實施例之一透視圖及側視圖。在一些實施例中,電力導電元件415之組可經組態以載送一大電流量,例如,在60安培與260安培之間之一最大電流。電力導電元件800之各者可由一或多個部件形成,該一或多個部件針對各者共同提供用於提供多個介面之部分。例如,該等部件可各自從一金屬片衝壓而成且接著經形成以提供配接介面及安裝介面。在此實例中,電力導電元件之各者具有經定位以形成兩個配接介面410及420之各者之一部分的一第一配接接觸部分810及一第二配接接觸部分820,以及經定位以形成一安裝介面782之尾部880。
在所繪示實施例中,配接接觸部分形成為彈簧指狀部上之接觸表面。電力導電元件800之各者可具有水平延伸之一第一組間隔開的指狀部812及垂直延伸之一第二組間隔開的指狀部822。電力導電元件800之各者可具有垂直下降之一組尾部882。因而,第一組指狀部812及第二組指狀部822可彼此偏移90度,且第二組指狀部822及該組尾部882可彼此偏移180度。
在所繪示實施例中,配接介面之各者被展示為具有類似尺寸之三個彈簧指狀部。在其他實施例中,一些或所有配接介面之彈簧指狀部之數目可多於或少於三個。此外,在一些實施例中,不同配接介面可具有不同數目個彈簧指狀部。此外,一些或所有彈簧指狀部可具有不同於其他彈簧指狀部之尺寸。替代地或額外地,一些或所有配接介面及/或安裝介面可不同於所繪示般塑形。
在所繪示實施例中,電力導電元件在一起固持於插入至連接器外殼中之子總成中。電力導電元件可例如藉由圖9A及圖9B中之子總成外殼910 (其等可圍繞導電元件800之中間部分塑膠模製而成)固持在一起,而使導電元件之配接部分及安裝部分保持曝露。一些或所有電力導電元件可固持於相同外殼中且一連接器中可存在一或多個子總成。子總成可插入至一外殼(諸如外殼402)中以形成一連接器。
在一些實施例中,電力導電元件可能成對地定位。一對之一個導電元件上之指狀部可具有面向該對之另一導電元件之接觸表面的接觸表面。在圖9A及圖9B中繪示之實施例中,該等對之兩個導電元件固持於相同外殼910中,此在該對之導電元件之配接接觸表面之間建立一所要間距。
導電元件可經定位使得該等對之接觸表面內襯於形成一配接介面之一槽之相對側,以接納一PCB之一邊緣或一導電互連件(諸如一匯流排)。例如,彈簧指狀部940及970係具有對置接觸表面之一對之各自電力導電元件上的彈簧指狀部。同樣地,彈簧指狀部950及980具有對置接觸表面。在兩個例項中,彈簧指狀部可彎曲朝向彼此,使得抵著插入於其等之間之槽中的一組件(諸如一PCB或匯流排)產生一彈簧力。
在此實例中,彈簧指狀部940及950可與一電力導電元件自其衝壓而成之一金屬片一體成型。類似地,彈簧指狀部970及980可與一電力導電元件自其衝壓而成之一金屬片一體成型。各此金屬片可經衝壓具有多個指狀部。額外地,各此片可經衝壓具有尾部,諸如尾部960及990。例如,尾部960可由與彈簧指狀部940及950相同之片衝壓而成,且尾部990可由與彈簧指狀部970及980相同之片衝壓而成。因而,在一些實施例中,彈簧指狀部940、950及尾部960可電連接。同樣地,在一些實施例中,彈簧指狀部970、980及尾部990可電連接。
圖10A、圖10B及圖10C繪示經組態用於一系統中之一連接器之一例示性實施例,其中透過一連接器供應之電力之一第一部分可透過連接器之一安裝介面遞送至一PCB,且一第二部分可透過一導電互連件遞送至PCB上之一遠端位置。連接器1000在此處展示為具有一第一配接介面1012及一安裝介面1082,其等可與上文描述之第一配接介面及安裝介面一樣組態。第一配接介面1012可例如藉由用導電元件之彈簧指狀部內襯之外殼部分1050中的一槽形成。安裝介面1082可經形成具有自外殼部分1050延伸之該等導電元件之尾部。
亦可提供一第二配接介面1020用於與一導電互連件裝配,該導電互連件將透過第一配接介面1012供應之電力之一部分分配至連接器1000所安裝至之PCB之一遠端位置。如上文結合第二配接介面420描述,第二配接介面1020可經形成具有一外殼部分1052中之一槽。槽可用導電元件之接觸部分之一或多個列內襯。該等導電元件可與形成第一配接介面1012之導電元件之接觸部分為一體。
與其中槽具有一垂直定向之第二配接介面420相反,第二配接介面之槽具有一水平定向。因此,一導電互連件(諸如一匯流排或纜線總成)在一水平方向上插入至第二配接介面1020中。導電元件經形成以定位接觸部分以內襯於此水平槽。
此外,外殼連接器1000經塑形以為兩個槽提供此定向。在所繪示實施例中,外殼部分1050及1052兩者在一水平方向上伸長。外殼部分被繪示為在偏移平面中伸長,但可構造在長形部分及因此第一配接介面與第二配接介面之間具有其他垂直分離之實施例。
在圖10B及圖10C中註釋尺寸(以毫米為單位)。該等尺寸係闡釋性的而非限制性的。其他實施例可具有與所陳述尺寸相差10%、20%、50%或更多之任一或多個尺寸。
因此,在已描述數項實施例之情況下,應瞭解,熟習此項技術者可容易想到各種更改、修改及改良。此等更改、修改及改良意欲在本發明之精神及範疇內。因此,前述描述及圖式僅作為實例。
可對本文中所展示且描述之闡釋性結構進行各種改變。作為一可能變動之一實例,描述一電子系統之實施例,其中一印刷電路板300經設計以透過連接器310與一電源供應單元配接。在此一組態中,電力可源自電源供應單元且藉由印刷電路板300上之組件使用。然而,應瞭解,本文中所描述之技術適用於其中電力在任一方向上流動通過連接器310之系統,且該等技術對於系統在任何方向上耦合電力係有用的。
作為一變動之另一實例,一PCB之電力部分471可包括導電材料之一葉片。例如,電力部分471可包括以下之任何者:具有高導電率之元素金屬(例如,Cu、Al)之一固體塊;金屬合金(例如,Cu合金)之一固體塊;或包覆有一高導電率金屬之一固體板或核心(例如,包覆有Au之Cu板、包覆有Cu之鋼板、包覆有Cu之樹脂板);或具有與低導電率材料交錯之高導電率材料之層的一積層。
亦可使用匯流排之替代構造技術。例如,匯流排可為:一固體銅塊;包覆有一厚銅層之一核心;包覆有一厚銅層及金表層之一核心;包覆有一厚銅層、銀層及金表層之一核心;具有分離兩個更厚導電層之一薄絕緣層之一層壓結構;等。如將瞭解,高導電率材料可為金屬合金。核心可由具有使其能夠形成為一葉片狀形狀且可包覆有另一材料而不會與該另一(包覆)材料不利地起反應之性質的任何材料製成。例如,核心可由鋁製成。
此外,繪示具有支援兩個電分離路徑之兩個部分之一匯流排以提供一例示性匯流排。此一匯流排可例如用於具有一個高電流電源電路之一電子裝置中。一些電子裝置可具有一個以上高電流電源電路,且因此可具有具兩個以上部分(諸如4個、6個或更多個部分)之一匯流排。匯流排之各部分可具有一配接部分,諸如可插入至如上文繪製之一卡緣連接器中之一曝露表面。
此外,不要求導電互連件係一匯流排。在一些實施例中,一或多個纜線可形成一導電互連件。纜線之數目可取決於電子裝置中之高電流電路之數目。各纜線可用一配接部分(其可為一分離元件,諸如一突片端子)端接,或可藉由將纜線之導體之線股熔合為一突片而形成。此一組態可結合一卡緣連接器使用。在一些實施例中,可在導電互連件與呈一不同組態之一連接器配接時使用具有彈簧指狀部或其他結構之配接部分。
製造技術亦可變化。例如,描述其中電力導電元件形成為端子子總成,該等端子子總成接著插入一連接器外殼中的實施例。在一些實施例中,電力導電元件可分離地插入至一連接器外殼中。
使用特定連接器組態作為實例來描述連接器製造技術。將與一卡緣配接之一平行板、直角連接器描述為一第一連接器之一實例。一第二連接器被繪示為一垂直卡緣連接器。此等連接器之任一者或兩者可具有其他形式,包含例如背板連接器、纜線連接器、堆疊連接器、夾層連接器、I/O連接器、晶片插座等。
在一些實施例中,接觸尾部被繪示為適用於固持器焊料附接中之一銷之柱。然而,亦可使用其他組態,諸如表面安裝元件、壓入配合件等,此係因為本發明之態樣不限於使用任何特定機構來將連接器附接至印刷電路板。
諸如「水平」及「垂直」之術語用於區分一L形連接器之介面。可相對於連接器所安裝至之一印刷電路板之一表面,或在連接器未安裝至板時相對於一印刷電路板將佔據之平面判定水平及垂直方向。然而,此等術語指示相對方向,且可相對於其他參考平面判定水平及/或垂直方向。
本發明不限於前文描述及/或圖式中闡述之組件之構造或配置之細節。僅為繪示目的提供各種實施例,且本文中所描述之概念能夠以其他方式實踐或實行。而且,本文中所使用之片語及術語係出於描述之目的且不應被視為限制性的。本文中對「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或「涉及」及其變動之使用意在涵蓋在其後列出之品項(或其等效物)及/或作為額外品項。
40b’:層壓總成
100:印刷電路板(PCB)
110:邊緣
120:端子
130:跡線
140:通孔
200:電源供應單元(PSU)印刷電路板(PCB)/電源供應單元(PSU)
202:導電墊/電力墊/電力端子
204:導電墊/信號墊/信號端子
220:卡緣連接器
222:電力端子/導電元件
224:槽
240:印刷電路板(PCB)
242:組件
244:組件
246:組件
300:印刷電路板(PCB)
300a:區段
300b:區段
310:卡緣連接器
312:配接介面
320:第二連接器
330:匯流排
400:L形卡緣連接器
402:L形外殼
404:水平區段
406:垂直區段
410:第一水平配接介面/第一配接介面
412:第一槽
415:電力部分/電力導電元件
416:信號部分/導電元件
417:導電元件
418:電信號
420:第二垂直配接介面/第二配接介面
422:第二槽
430:匯流排
431:第一部分/匯流排
432:第二部分/匯流排
433:絕緣片
434:柱
436:電力端子
440:匯流排
441:第一部分
442:第二部分
443:絕緣片
444:柱
450:連接器
452:第三配接介面
454:第二安裝介面
460:連接器
462:第三配接介面
464:第二安裝介面
470:電源供應單元(PSU)
471:電力端子/電力部分
472:信號端子
480:印刷電路板(PCB)
782:安裝介面
800:電力導電元件
810:第一配接接觸部分
812:指狀部
820:第二配接接觸部分
822:指狀部
880:尾部
882:尾部
910:子總成外殼
940:彈簧指狀部
950:彈簧指狀部
960:尾部
970:彈簧指狀部
980:彈簧指狀部
990:尾部
1000:連接器
1012:第一配接介面
1020:第二配接介面
1050:外殼部分
1052:外殼部分
1082:安裝介面
L1:絕緣層
L2:第一表面
L3:第二表面
L4:第一葉片/第一導電葉片
L5:第二葉片/第二導電葉片
L6:第一插入邊緣
L7:插入邊緣
L8:第二插入邊緣
L9:端蓋
DL4:第一距離
DL5:第二距離
Y:總厚度
下文參考附圖描述本文中所揭示之本發明技術之各種態樣及實施例。應瞭解,圖不一定按比例繪製。在多個圖中出現之品項可藉由相同元件符號指示。為清楚起見,未在每一圖中標記每一組件。
圖1係經組態以與一邊緣連接器連接之一印刷電路板(PCB)之一部分之一透視圖。
圖2係透過一跨座式(straddle-mount)卡緣連接器連接之兩個平行板之一簡化透視圖。
圖3係繪示部分透過一導電互連件(諸如一匯流排)且部分透過一PCB中之電力平面分配透過一卡緣連接器供應之電力的一示意圖。
圖4A係具有安裝至一PCB之卡緣連接器之一電子裝置之一部分之一例示性實施例之一透視圖,該PCB具有經連接以將電力分配至PCB上之組件之匯流排。
圖4B係具有安裝至一PCB之卡緣連接器之一電子裝置之一替代實施例之一部分之一透視圖,該PCB具有經連接以將電力分配至PCB上之組件之匯流排。
圖5係圖4A之電子裝置之一部分之一透視、部分分解圖,其包含安裝至一PCB且配接至一電源供應單元之一卡緣以及一匯流排的一連接器。
圖6係一例示性匯流排之一橫截面視圖。
圖7A及圖7B分別為經組態用於匯流排輸入之一卡緣連接器之一例示性實施例之卡接納面之一正視圖以及右側視圖。
圖8A及圖8B分別為一卡緣連接器內之導電元件之一例示性實施例之一透視圖及一右側視圖。
圖9A及圖9B分別為一卡緣連接器內之導電元件之一例示性實施例之一透視圖及一右側視圖。
圖10A、圖10B及圖10C分別為一連接器之一替代實施例之透視圖、前視圖及右側視圖。
400:L形卡緣連接器
410:第一水平配接介面/第一配接介面
412:第一槽
420:第二垂直配接介面/第二配接介面
422:第二槽
430:匯流排
431:第一部分/匯流排
432:第二部分/匯流排
433:絕緣片
434:柱
450:連接器
452:第三配接介面
454:第二安裝介面
470:電源供應單元(PSU)
480:印刷電路板(PCB)
Claims (35)
- 一種具有一匯流排輸入之連接器,該連接器包括: 一外殼,其包括一第一面、一第二面及一第三面; 一第一介面,其在該第一面處; 一第二介面,其在該第二面處; 一第三介面,其在該第三面處;及 複數個導電元件,其等固持於該外殼內,該複數個導電元件包括一第一組配接接觸部分、一第二組配接接觸部分及一組安裝部分; 其中: 該第一組配接接觸部分之配接接觸部分電連接至該第二組配接接觸部分之各自配接接觸部分及該組安裝部分之各自安裝部分; 該第一組配接接觸部分包括該第一介面; 該第二組配接接觸部分包括該第二介面;及 該組安裝部分包括該第三介面。
- 如請求項1之連接器,其中該第一介面經組態以接納一卡緣。
- 如請求項1之連接器,其中該第二介面經組態以接納至少一個匯流排。
- 如請求項3之連接器,其中該第二介面經組態以傳遞在60安培與100安培之間之一電流。
- 如請求項3之連接器,其中該第二介面經組態以傳遞在160安培與240安培之間之一電流。
- 如請求項1之連接器,其中該第一介面及該第二介面偏移在70度與110度之間之一角度。
- 如請求項6之連接器,其中第一組指狀部及第二組指狀部偏移在70度與110度之間之一角度。
- 如請求項6之連接器,其中該第一介面與該第二介面之該角度偏移等於該第一組指狀部與該第二組指狀部之該角度偏移。
- 如請求項1之連接器,其中: 該第一面垂直於該第二面及該第三面;及 該第二面平行於該第三面。
- 一種電子系統,該系統包括: 一印刷電路板(PCB); 一第一連接器,其包括一第一配接介面、一第二配接介面及一第一安裝介面,其中: 該第一配接介面、該第二配接介面及該第一安裝介面電連接,及 該第一連接器在該第一安裝介面處安裝至該PCB; 一第二連接器,其包括一第三配接介面,其中: 該第三配接介面及該第二安裝介面電連接,及 該第二連接器在該第二安裝介面處安裝至該PCB;及 一導電互連件,其可分離地連接至該第二配接介面及該第三配接介面。
- 如請求項10之電子系統,其中該導電互連件經組態以載送超過60安培。
- 如請求項11之電子系統,其中該導電互連件經組態以載送超過100安培。
- 如請求項10之電子系統,其中該導電互連件包括至少一個匯流排。
- 如請求項10之電子系統,其中該導電互連件包括至少一個纜線互連件。
- 如請求項10之電子系統,其進一步包括: 一電源供應器,其可分離地連接至該第一配接介面。
- 如請求項10之電子系統,其中: 該電源供應器組態為至少一60安培供應器。
- 如請求項10之電子系統,其中該電源供應器經組態以供應在160安培與240安培之間之一最大電流。
- 如請求項10之電子系統,其中: 該導電互連件包括一匯流排; 該匯流排在平行於該PCB之一平面中橫移一彎曲;及 該彎曲在70度與110度之間。
- 一種操作一電子系統之方法,該電子系統包括:一印刷電路板(PCB);一第一連接器,其安裝至該PCB且包括至少一個配接介面;一第二連接器,其具有安裝至該PCB之至少一個配接介面;及複數個電子組件,其等安裝至該PCB,該方法包括: 透過該第一連接器之該至少一個配接介面之一配接介面供應電力; 將該經供應電力之一第一部分透過該PCB中之電力平面自該第一連接器分配至該複數個電子組件; 將該經供應電力之一第二部分透過至該第二連接器之一導電互連件自該第一連接器且透過該PCB中之電力平面自該第二連接器分配至該複數個電子組件。
- 如請求項19之方法,其中將該經供應電力之該第一部分透過該PCB中之電力平面自該第一連接器分配至該複數個電子組件包括:透過15個或更少之電力平面分配該第一部分。
- 如請求項19之方法,其中該經供應電力之該第一部分及該經供應電力之該第二部分總計超過60安培。
- 如請求項19之方法,其中該經供應電力之該第一部分及該經供應電力之該第二部分總計超過90安培。
- 如請求項19之方法,其中該經供應電力之該第一部分及該經供應電力之該第二部分總計超過180安培。
- 如請求項19之方法,其中 該配接介面係該第一連接器之一第一配接介面; 該第一連接器包括一第二配接介面; 該第二連接器之該至少一個配接介面包括一第一配接介面;及 該方法進一步包括將該導電互連件連接於該第一連接器之該第二配接介面與該第二連接器之該第一配接介面之間。
- 如請求項24之方法,其中: 該導電互連件包括具有一第一端及一第二端之至少兩個匯流排; 該第一連接器之該第二配接介面及該第二連接器之該第一配接介面各自包括至少一個槽;及 將該導電互連件連接於該第一連接器之該第二配接介面與該第二連接器之該第一配接介面之間包括:將該至少兩個匯流排之第一端插入至該第一連接器之該第二配接介面之該至少一個槽中,及將該至少兩個匯流排之第二端插入至該第二連接器之該第一配接介面之該至少一個槽中。
- 如請求項25之方法,其中: 透過該第一連接器之該至少一個配接介面之一配接介面供應電力包括:自包括插入至該第一連接器之該第一配接介面中之一卡緣的電源供應單元供應電力。
- 如請求項26之方法,其中供應電力包括:在60安培與100安培之間供應。
- 如請求項26之方法,其中供應電力包括:在160安培與240安培之間供應。
- 一種電連接器,其包括: 一外殼,其包括一第一面、一第二面及一第三面,其中一第一介面提供於該第一面處,一第二介面提供於該第二面處,且一第三介面提供於該第三面處;及 複數個導電結構,其等固持於該外殼內,該複數個導電結構包括一第一組配接接觸部分、一第二組配接接觸部分及一組安裝部分; 其中: 針對該複數個導電結構之各者,該第一組配接接觸部分之配接接觸部分電連接至該第二組配接接觸部分之各自配接接觸部分及該組安裝部分之各自安裝部分; 該第一組配接接觸部分包括該第一介面; 該第二組配接接觸部分包括該第二介面;及 該組安裝部分包括該第三介面。
- 如請求項29之電連接器,其中該複數個導電結構之該等安裝部分包括尾部。
- 如請求項30之電連接器,其中該等尾部在一第一方向上自該外殼延伸。
- 如請求項31之電連接器,該第一組配接接觸部分及該第二組配接接觸部分之至少一者包括在與該第一方向正交之一第二方向上延伸之導電指狀部。
- 如請求項29之電連接器,其與一纜線總成組合, 其中該纜線總成在該第二配接介面處與該電連接器配接。
- 如請求項33之組合中之電連接器,其進一步包括在該第一配接介面處與該電連接器配接之一電源供應器。
- 如請求項29之電連接器,其中該第一配接介面經組態用於與另一連接器配接。
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