可减少扩充子板上复数个电压输出端口相互干扰的电源系统

摘要

电源系统包含一主机板、一扩充子板与一缆线，该主机板与该扩充子板通过该缆线相连接。该扩充子板的复数个电压输出端口输出相同大小的电压准位，将该扩充子板上的复数个电源供应路径分开，并且于该缆线中使用复数条电源线来分别连接该扩充子板上分开的电源供应路径，借此降低该扩充子板上复数个电压输出端口相互干扰的问题。

说明书

技术领域

本发明有关一种电源系统，尤指一种可减少扩充子板上复数个电压输出端口相互干扰的电源系统。

背景技术

一般而言，电脑的壳体上会预留一些输入输出端口的插槽，如通用序列总线插槽(USB port)，以随时外接电子装置。而这些预留的输入输出端口插槽通常会整合于一片扩充子板(daughter board)上，扩充子板通过缆线(cable)连结于主机板(mother board)。

以USB插槽为例，通常电脑的壳体上会有两个USB插槽，此两USB插槽所输出的电压准位相同，通常在扩充子板上会将此两USB插槽的电源供应以相同的导电板(power plane)或导电走线(power trace)连接在一起。当其中一个USB插槽接有USB电子装置且该USB电子装置在运作的状态下，如果突然于另一插槽插入一个USB电子装置，则会使得原本插槽上的USB电子装置的电压准位会有瞬间压降(droop)的现象。根据USB 2.0的规范，此瞬间压降的幅度不可超过330毫伏特(mV)，以避免仍在运作的USB电子装置无法继续正常运作。

另外，当两个USB电子装置同时运作时，由于两个USB电子装置运作时所造成的负载(loading)不同，也可能影响彼此之间的电压准位。

请参阅图1与图2分别为先前技术中电源系统1、2的示意图。电源系统1包含一主机板10、一扩充子板30及一缆线20。主机板10包含一稳压电容12，是耦接于一电压输出端口14。扩充子板30包含两电压输出端口32、34、一电压输入端口31与一片导电板36，电压输出端口32、34与电压输入端口31同时连接于导电板36。缆线20中仅使用一条电源线(power line)22来连接主机板10的电压输出端口14与扩充子板30的电压输入端口31。

电源系统2的扩充子板30包含一电压输入端口33，因此图2中的缆线20使用了两条电源线22、24，以分别连接主机板10的电压输出端口14与扩充子板30的电压输入端口31、33。电压输入端口31、33与电压输出端口32、34同时连接于导电板36。

由图1与图2可得知，如果扩充子板30的电压输出端口32插有USB电子装置且在运作的状态下，若突然于电压输出端口34插入一个USB电子装置，该插入动作所造成的瞬间压降现象会如同图1与图2中的箭头所示，直接影响电压输出端口32的电压准位。虽然主机板10上有稳压电容12，但在瞬间插入动作时，稳压电容12无法即时补偿电压输出端口32的瞬间压降，因为电源线22、24上的电感效应(inductance effect)抵消了稳压电容12的作用。

因此先前技术中的解决措施为增加稳压电容于扩充子板30上。请参阅图3与图4；图3与图4为先前技术中电源系统3、4的示意图。电源系统3增设一个稳压电容35(约22μF)，设置于电压输出端口32、34与电压输入端口31、33之间，而电源系统4增设两个稳压电容37、39(约220μF)，分别设置于电压输出端口32、34。

请参阅图5；图5为图2至图4实际测量的瞬间压降表格。图2的瞬间压降幅度不符合USB 2.0规范，图3虽然加了一个稳压电容35，但仍不符合USB 2.0规范，而图4于电压输出端口32、34各设置稳压电容37、39，瞬间压降幅度符合USB2.0规范。然而，增设的稳压电容越大，成本越高。

发明内容

本发明是揭示一种可减少扩充子板的复数个电压输出端口相互干扰的电源系统，包含一扩充子板、一主机板与复数条电源线。该扩充子板包含复数个电压输出端口及复数个电压输入端口，该扩充子板的复数个电压输出端口所输出的电压准位相同，该扩充子板的每一电压输入端口耦接于该扩充子板相对应的电压输出端口，且该扩充子板的复数个电压输入端口不相连接。该主机板包含一电压输出端口，用来对该扩充子板的复数个电压输入端口提供电源。每一电源线耦接于该扩充子板的相对应的电压输入端口及该主机板的电压输出端口之间。

附图说明

图1至图4分别为先前技术中电源系统的示意图。

图5为图2至图4实际测量的瞬间压降表格。

图6与图7分别为本发明电源系统的示意图。

图8为图6与图7实际测量的瞬间压降表格。

图9为本发明电子装置的示意图。

具体实施方式

请参阅图6；图6为本发明电源系统5的示意图。不同于先前技术，电源系统5的扩充子板40包含两电压输出端口42、44、两电压输入端口41、43与两片导电板46、48，电压输出端口42与电压输入端口41同时连接于导电板46，而电压输出端口44与电压输入端口43同时连接于导电板48。另外，电源线22、24也分别连接于电压输入端口41、43。

若突然将一个USB电子装置插入于电压输出端口42，插入动作所造成的瞬间压降现象不会直接影响电压输出端口44的电压准位。因为瞬间压降的现象会经过导电板46、电源线22、稳压电容12、电源线24与导电板48，才到达电压输出端口44，这一连串的路径可等效于串联两个电感(电源线22、24上的等效电感)与并联一个电容(稳压电容12)，瞬间压降现象会被过滤而变得更小。

如果要得到更好的效果，可以增设稳压电容于扩充子板40上。请参阅图7；图7为本发明另一实施例的电源系统6的示意图。电源系统6分别于电压输出端42、44增设稳压电容45、47(约220μF)。

请参阅图8，其为图6与图7实际测量的瞬间压降表格。图6仅将扩充子板40上的电源供应路径分开来，即可大幅降低瞬间压降的幅度，且符合USB 2.0规格，图7中加设稳压电容45、47，可得到更好的效果，瞬间压降值远远低于330毫伏特。

接着，将本发明的电源系统应用于电子装置中。请参阅图9；图9为本发明电子装置9的示意图。电子装置9包含一中央处理器91，一北桥电路92，一南桥电路93、复数个输出相同电压大小的连接端口95、96与一屏幕85。中央处理器91、北桥电路92与南桥电路93是设置于主机板10上，而连接端口95、96设置于扩充子板40上，连接端口95、96分别包含电压输出端口42、44，图9中缆线20与扩充子板40的详细图示，请参阅图6或图7。中央处理器91是用来控制电子装置9的整体运作，北桥电路92是用来控制高速装置(例如显示驱动电路82与存储器81)以及中央处理器91之间的信号传输，屏幕85根据显示驱动电路82所处理后的数据，以显示影像，南桥电路93是用来控制低速装置(例如光碟机83与硬碟84)与北桥电路92之间的信号传输。使用者可经由连接端口95、96(例如USB连接端口或IEEE1394连接端口)来安装周边装置于电子装置9上。以USB连接端口为例，南桥电路93中会设置有一USB控制器(USB controller)94，用来控制USB总线上的数据传输。

当电子装置9的电源启动(power on)后，电子装置9会执行一开机程序(power on self test，POST)，然后再载入一作业系统(operating system，OS)，当中央处理器91执行该作业系统时，该作业系统会依据电子装置9中所安装的硬体元件来载入相对应的装置驱动程式(device driver)以控制各硬体元件的运作以及提供电源于外接的电子装置。电源的供应方式为本发明电源系统5、6的方式，于此不再赘述。本发明的电子装置9可为一笔记本电脑(notebook computer)、个人电脑(personal computer)或其他具有复数个输出相同电压大小的连接端口的电子装置。

另外，当两个USB电子装置同时插于连接端口95、96并同时运作时，由于扩充子板40上的电源供应路径已分开来，因此也可减少两个USB电子装置运作时，因负载不同而互相干扰电压准位的问题。

本发明将扩充子板上的复数个电源供应路径分开，并且使用复数条电源线来分别连接扩充子板上分开的电源路径，通过电源线的有效电感与主机板上的稳压电容过滤部分的瞬间压降效应。另外，本发明也可降低两个USB电子装置运作时影响彼此之间电压准位的问题。本发明的应用层面除了USB，亦可应用于如IEEE 1394等任何需输出相同电压位准的扩充子板上，导电板的方式也可改为导电走线的方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本申请权利要求范围所做的等效的变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。