(57)【要約】【課題】部品を有効利用又は再利用できるようにする電子装置を提供する。【解決手段】電子装置（１００）において、電圧調整モジュール（１０２）、及び、電圧調整モジュールと連動して、選択的に電圧調整モジュールに取り付けられるように構成された、現場で差込み可能な電圧変換モジュール（１０４）が含まれている。【選択図】図１Ｃ
2006191794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧調整モジュールと、
前記電圧調整モジュールと連動し、選択的に前記電圧調整モジュールに取り付けられるように構成された、現場で差込み可能な電圧変換モジュールとを具備する、電子装置。
【請求項２】
ある動作電圧で動作するようになっている電子部品と、
前記電子部品を収容するようになっており、少なくとも２つの機能ユニットを具備する電源パッケージと、を含み、
前記少なくとも２つの機能ユニットが、前記動作電圧を供給するために選択的に前記電源パッケージに組み込まれるか前記電源パッケージから除外される機能ユニットを、含むことを特徴とする、電子システム。
【請求項３】
さらに、単一の在庫部品番号を付した、電圧調整モジュール及び電圧変換モジュールの組合せが、前記電源パッケージに含まれることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
さらに、電圧調整モジュールと、
前記電圧調整モジュールと連動し、選択的に前記電圧調整モジュールに取り付けられるように構成された、現場で差込み可能な電圧変換モジュールとが、前記電源パッケージに含まれることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記電圧調整モジュールが、第１の電圧で使用するようになっている第１のシステムにおける使用に合わせて、前記第１の電圧の電圧源からの電力を調整することと、
前記電圧変換モジュールが、前記電圧調整モジュールに取り付けられると、前記電子装置を切り換えて、第２の電圧で使用するようになっている第２のシステムにおける使用に合わせて、前記第２の電圧の電圧源からの電力を調整することを特徴とする、請求項１または４に記載の装置またはシステム。
【請求項６】
さらに、単一の在庫部品番号を付した、電圧調整モジュール及び電圧変換モジュールの組合せを具備することを特徴とする、請求項１または４に記載の装置またはシステム。
【請求項７】
さらに、前記電圧調整モジュールと連動し、前記電圧調整モジュールに取替え可能に取り付けられるように構成された部品用フレームを具備することを特徴とする、請求項１または４に記載の装置またはシステム。
【請求項８】
さらに、単一の在庫部品番号を付したパッケージであって、前記電圧調整モジュール、前記電圧変換モジュール、及び、前記部品用フレームの組合せを納めたパッケージが、含まれることを特徴とする、請求項７に記載の装置またはシステム。
【請求項９】
さらに、前記電圧調整モジュールに結合されたヒート・シンクを具備することを特徴とする、請求項１または４に記載の装置またはシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現場で装着可能なユニットを含む電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
経済的及び競争的状況によって、企業は、在庫費用（在庫管理費用）を含む、コスト削減業務の改善に駆り立てられることになる。競争上の優位性を高める領域に設計及び開発資源を集中し、同時に、複数製品にわたって他の製品状況のコストを有効利用することによって、技術を向上させる分野における業務の改善が可能になる。
【０００３】
コストの有効利用によって、可能性のある多くの製品にわたる部品（又はコンポーネント）の集約が可能になり、それが規模の経済、総割引き額、及び仕入先価格の改善につながる。部品の有効利用及び再利用を行うと、部品の仕分け、ラベルリング、及び追跡が減少するので、サプライ・チェーン・コスト、取扱い手数料、及び在庫費用を削減することも可能になる。
【０００４】
部品を有効利用すると、他の領域におけるコストを削減することが可能になる。例えば、ある特定部品を複数製品に利用すると、研究及び開発コストの重複を回避することが可能になる。部品数が減少すると、不注意で製品に不適合部品を組み込むことによる混乱及び間違いの発生する率を低下させることが可能になる。
【０００５】
大量生産業者の場合、複数製品間にわたる部品の集約によって、在庫取扱い及び追跡費用を数百万ドル削減することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
部品を有効利用又は再利用できるようにする電子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある電子装置の実施態様の１つによれば、アセンブリに、電圧調整モジュール、及び、電圧調整モジュールと連動し、選択的に電圧調整モジュールに取り付けられるように構成された、現場で差込み可能な（又は現場でプラグ接続可能な）電圧変換モジュールが含まれている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
構造と動作方法の両方に関連した本発明の実施態様については、下記の説明、及び添付の図面を参照することにより最もよく理解することが可能になる。
【０００９】
複数製品または製品ラインにおける利用に適応させることが可能な電子システムまたは装置の態様の１つが、電力変換装置アセンブリである。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、２つのそれぞれの斜視図によって、モジュール式電源アセンブリとしての利用に適した電子装置１００の実施態様が例示されている。電源アセンブリ１００には、電圧調整器モジュール１０２と、現場（つまり、使用場所等）で差込み可能な電圧変換モジュール１０４が含まれている。電圧変換モジュール１０４は、電圧調整モジュール１０２と連動し、選択的に電圧調整モジュール１０２に取り付けられるように構成されている。図１Ａには、モジュール式の電圧調整モジュール１０２だけが示されている。電圧調整モジュール１０２は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）または数多くのさまざまな部品のタイプの任意のものといった、部品に対して電力を供給する。
【００１１】
電圧調整モジュール１０２の実施態様例には、プリント回路基板１０８、第１の電圧（Ｘ）入力端子１１０、及びヒート・シンク１１２に結合された電圧調整回路が含まれている。
【００１２】
典型的な使用法において、電圧調整モジュール１０２は、一般には、第１のシステムにとって適切な電圧である、第１の特定の電圧の電圧源からの電力を調整する。図１Ｂには、電圧調整モジュール１０２に取り付けられた電圧変換モジュール１０４が示されている。電圧変換モジュール１０４を電圧調整モジュール１０２に取り付けることにより、電源アセンブリ１００を利用して、あるシステムに適した電圧である第２の特定の電圧の電圧源からの電力を供給できるようにすることが可能になる。
【００１３】
電圧変換モジュール実施態様例１０４には、プリント回路カード１１４及び第２の電圧（Ｙ）入力端子１１６に結合された、Ｙ−Ｘ電圧変換回路が含まれている。
【００１４】
ある特定の説明に役立つ例において、ベースとなる電圧調整モジュール１０２は、電力を１２ボルトに調整する。電圧変換モジュール１０４は、この特定の例の場合、４８ボルト（第２の特定の電圧）であるもう１つの直流（ＤＣ）電圧から１２ボルト（第１の特定の電圧）に変換し、その１２ボルトを電圧調整モジュール１０２に供給する。電圧変換モジュール１０４は、１つの基本部品である電圧調整モジュール１０２を複数のプラットフォーム又はシステムに利用できるようにする、単純で、安価な増設式「現場で差込み可能な（field-pluggable）」モジュールとすることが可能である。電圧変換モジュール１０４は、一般に、適切な場合に異なるプラットフォーム又はシステムにおける利用に適応するように追加することが可能な、より小さく、安価な二次部品である。
【００１５】
電圧調整モジュール１０２及び電圧変換モジュール１０４は、組み合わせてパッケージ化し、単一の在庫部品番号（部品管理番号）を与えることが可能であり、棚卸の効率が増し、取扱い手数料が低下することになる。
【００１６】
図１Ｃを参照すると、透視絵画図によって、さらに、部品用フレーム１０６を含む電子装置１００の実施態様の１つが例示されている。部品用フレーム１０６は、電圧調整モジュール１０２と連動し、取替え可能に電圧調整モジュールに取り付けられるように構成することが可能である。実施態様によっては、電圧調整モジュール１０２、電圧変換モジュール１０４、及び部品用フレーム１０６を組み合わせて、パッケージ化（一括化）し、単一の在庫部品番号を与えることが可能な場合もある。
【００１７】
図２を参照すると、斜視図によって、モジュール式電力変換装置を含む電子システム２００の実施態様の１つが例示されている。電子システム２００には、ある動作電圧で動作するようになっている電子部品２０２と、電源パッケージ２０４が含まれている。電源パッケージ２０４は、電子部品２０２を収容するようになっており、少なくとも２つの機能ユニット２０６Ａ及び２０６Ｂを含んでいる。機能ユニット２０６Ａ（電圧調整モジュール１０２）及び２０６Ｂには、電子部品２０２に適した動作電圧を供給するため、選択的に電源パッケージ２０４に取り入れられるかまたは電源パッケージから除外される、例えばユニット２０６Ｂ（電圧変換モジュール１０４）のような、機能ユニットが含まれる。
【００１８】
この実施態様例において、電源パッケージ２０４には、単一の在庫部品番号を付して取り扱うことが可能な、電源調整モジュール１０２と電圧変換モジュール１０４の組合せが含まれている。従って、電源パッケージ２０４は、電圧調整モジュール１０２と現場で差込み可能な（装着可能な）電圧変換モジュール１０４の組み合わせであり、電圧変換モジュール１０４は、電圧調整モジュール１０２に取替え可能に取り付けるのに適した構造及び形態を備えている。
【００１９】
モジュール式の電圧調整モジュール１０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）または他の部品（素子）に電力を供給する。電源パッケージ２０４の基本モデルでは、例えば、１２ボルトのＸ電圧が利用され、電圧変換モジュール１０４は除外される。電源パッケージ２０４の代替モデルでは、単純で、安価な増設式の現場差込み可能な電圧変換モジュール１０４が取り付けられ、一例を挙げると４８ボルトの、異なる直流（ＤＣ）Ｙ電圧から１２ボルトのＸ電圧に変換され、この変換された電圧がベースとなる電圧調整モジュール１０２に供給される。電源パッケー２０４は、複数のプラットフォーム又はシステムに利用することが可能であり、適切であれば、異なるプラットフォーム又はシステムにおける使用に適応するように、電圧変換モジュール１０４が取り付けられる。
【００２０】
実施態様によっては、電源パッケージ２０４に、電圧調整モジュール１０２に取り付けられるようになっている部品用フレーム１０６を含むことも可能である。部品用フレーム１０６は、例えば、ＣＰＵのような電子部品を取り付けるのに適した形状及び構造を備えている。
【００２１】
例えば、製造または組み立てにおいて、電圧調整モジュール１０２を取り付け、現場差込み可能な電圧変換モジュール１０４を取り付けることにより、例証となる電源パッケージ２０４を用いて、電子システムを構成することが可能である。電圧変換モジュール１０４は、電圧調整モジュール１０２と連動し、選択的に組立体（アセンブリ）に含むか、または、組立体から除外することが可能なように構成されている。
【００２２】
電圧調整モジュール１０２及び電圧変換モジュール１０４は、組み合わせて、電源パッケージ２０４としてパッケージ化し、単一の在庫部品番号を付与して取り扱うことが可能であり、製品ライン間における部品の互換性の向上が可能になる。異なるシステムまたはプラットフォームの電圧または電力仕様をサポートする、製品ラインのサポートのために貯蔵される異なる現場交換可能ユニットの数を減らすといった、電源パッケージ２０４の保管及び取扱いによって、コストを削減することも可能である。
【００２３】
電源パッケージ２０４によれば、電子システムの動作中、第１の（Ｘ）電圧で動作するようになっているシステムにおける使用に合わせて、電力を第１の（Ｘ）電圧に調整するのが容易になる。電源パッケージ２０４によれば、第２の（Ｙ）電圧で使用されるようになっている第２のシステムにおける使用のため、第２の（Ｙ）電圧に選択的に変換することも可能になる。この応用例の場合、電源パッケージ２０４には、４８ボルト・システムにおける使用に合わせた変換を可能にする現場差込可能な電圧変換モジュール１０４と組み合わせて、システム電源から部品への電力を１２ボルトに調整する基本モデルの電圧調整モジュール１０２が組み込まれている。典型的な応用例の場合、電源パッケージ２０４によって、高価格で少量の４８ボルト・サーバが、ほんのわずかな増分費用を追加するだけで、低価格で大量の１２ボルト・サーバの規模の経済性から便益を受けることが可能になる。従って、電源パッケージ２０４によって、電圧仕様の異なる製品ライン間においてプロセッサまたは他の部品を有効利用する機能が可能になる。
【００２４】
実施態様によっては、電圧調整モジュール１０２に対して連動するように構成された部品用フレーム１０６を利用して、部品用フレーム１０６に電源パッケージ２０４を装着することにより、部品及び在庫数をさらに減少させることが可能である。単一の在庫部品番号を付与して、電圧調整モジュール１０２、電圧変換モジュール１０４、及び部品用フレーム１０６を含む、全ての部品を組み合わせてパッケージ化（一括化）することによって、部品または在庫数をさらに減少させることが可能である。例えば、電源パッケージ２０４にヒート・シンク１１２も組み込むことにより、在庫品目数をさらに減少させることが可能である。
【００２５】
例証となる電源パッケージ２０４及び関連方法によれば、選択的に使用可能な、または、取り替えて使用可能な現場差込み可能部品を用いて、複数動作電圧で動作する複数システムまたはプラットフォームにおける使用に合わせて適切に調整された電圧で、アセンブリに電力供給することが可能になる。例証となる電源パッケージ２０４によれば、さらに、単一の在庫部品番号としてアセンブリをパッケージ化することが可能になり、棚卸の効率が向上し、在庫費用が削減される。
【００２６】
図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、概略回路図及び概略ブロック図によって、それぞれ、図１Ａ〜図１Ｃに示された電子装置１００及び／または図２に描かれた電子システム２００における使用に適合することが可能な電圧調整回路３００及びＹ−Ｘ電圧変換回路３５０の実施態様が例示されている。例えば、電圧調整回路３００は、プリント回路基板１０８に結合することが可能であり、Ｙ−Ｘ電圧変換回路３５０は、プリント回路カード１１４に結合することが可能である。
【００２７】
任意の適合する電圧調整器を利用することが可能であるが、図３Ａには、調整回路の一例が示されている。電圧調整器は、入力電圧及び回路の各種部品によって決まる大きさの調整出力電圧を生じる。例えば、出力電圧は、必要に応じて、入力電圧と同じとすることも、あるいは、より高い電圧またはより低い電圧とすることも可能である。電圧調整器は、発振器によって決まる周波数で、ＮＰＮトランジスタスイッチを入れたり切ったりして、インダクタＬにエネルギを生じさせる。ＮＰＮトランジスタスイッチを入れると、インダクタ電流がＶIN／Ｌの増加率で流され、インダクタＬに電流が蓄えられる。スイッチを切ると、インダクタＬの下端が、ＶINを超える電圧まで上昇し、電流が、ダイオードＤを介して（ＶOUT−ＶIN）／Ｌの増加率で出力コンデンサＣOUTに放電される。スイッチを入れた場合にインダクタに蓄積されるエネルギは、スイッチが切れている間に、出力端子に移送される。出力電圧ＶOUTは、ピークのインダクタ電流の変調によって制御される、移送エネルギ量によって制御される。変調は、フィードバック電圧と基準電圧との差を増幅する誤差増幅器に出力電圧の一部をフィードバックすることによって行われる。誤差増幅器の出力電圧は、スイッチ電流（スイッチを流れる電流）に比例した電圧と比較される。比較された電圧が等しければ、コンパレータによってスイッチングが終了され、ピークのスイッチ電流が制御されて、定出力電圧が維持される。
【００２８】
図３Ｂを参照すると、略回路／ブロック混合図によって、電子装置１００及び電子システム２００における使用に適合することが可能な、電圧変換回路３５０の実施態様の１つが例示されている。電圧変換回路は、１つの電圧レベルからもう１つの電圧レベルに直流（ＤＣ）電力を効率よく変換するために用いられるＤＣ−ＤＣコンバータである。電圧変換回路は、入力エネルギを異なるインピーダンス・レベルに変えることによって機能する。例証となる回路は、バック・タイプのＤＣ−ＤＣコンバータであり、スイッチング・パワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ1、フライホイール・ダイオードＤ1、インダクタＬ、及び出力フィルタ・コンデンサＣ1を含んでいる。スイッチング制御回路が、出力電圧ＶOUTをモニタし、デューティ・サイクルは可変であるが、コンバータの固定動作周波数でＭＯＳＦＥＴ  Ｑ1をスイッチすることによって、出力電圧ＶOUTをある所定のレベルに維持する。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ1がオンになると、電流が、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ1及びインダクタＬを介して、入力電圧源ＶINからコンデンサＣ1及び負荷に流れ始める。インダクタの磁界が増大して、インダクタＬにエネルギが蓄積され、ＶINの一部に対抗する電圧降下がＬの両端に生じる。ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ1がオフになると、インダクタＬが、電磁界（ＥＭＦ）を逆転して、電流の減少に対抗し、ダイオードＤ1を介して、負荷に電流を供給する。負荷の両端におけるＤＣ出力電圧ＶOUTは、ＶINの何分の一かの割合であり、その割合がデューティ・ファクタである。
【００２９】
例証となるモジュール式電源アセンブリ１００及び電源パッケージ２０２は、共通のモジュール式プロセッサ・キャリアと組み合わせて利用することが可能である。図４Ａ〜図４Ｆは、共通のモジュール式プロセッサ・キャリア４００のいくつかの実施態様を例示した絵画図である。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄに示す実施態様クラスの１つにおいて、プロセッサ４０２及び電源ポッド・アセンブリ４０４は、ソケットへの挿入を容易にするフレーム４０６を備えている。図４Ｂ及び図４Ｃには、２つの異なるタイプのヒート・シンク４０８を備えた電源ポッド４０４が示されている。図４Ｃには、ピン・フィン・ヒート・シンク４０８を含む、比較的冷却能力の低い電源ポッド・アセンブリ４０４が示されている。基板への電気的接続が済んだ後、独立したヒート・シンク４１０を係合して、プロセッサ４０２を冷却することが可能である。ヒート・シンク４１０は、プロセッサ４０２用のシーケンサ・プレートとして利用し、モジュールのための構造取り付け機構を備えることが可能である。一般に大量に電力を消費するプロセッサ４０２の冷却のため、例示のヒート・シンク４１０のような完全に独立したヒート・シンクが設けられる。
【００３０】
図４Ｅに示す実施態様クラスの場合、電源ポッド・アセンブリ４３０及びプロセッサは、１つの共通表面４３４を備えたモジュール４３２にパッケージ化されている。ヒート・シンク４３６は、モジュール４３２に対する単純な取り付け部品を備えることが可能であり、モジュール４３２全体に熱を拡散させる熱拡散器として機能するようになっている表面４３８の利用を可能にすることができる。実施態様によっては、表面４３８に、さらに、熱分散を助けるヒート・パイプを含むことも可能である。図４Ｆには、ヒート・シンク４５０の実施態様の１つを示す側面絵画図が描かれている。独立したヒート・シンクによって、複数製品に共通キャリアを用いることが可能になり、サプライ・チェーンにおけるコスト管理が容易になる。
【００３１】
本開示にはさまざまな実施態様の説明がなされているが、これらの実施態様は、例証のためのものであり、請求の範囲を制限するものではないと理解すべきである。記載の実施態様の多様な変更、修正、追加、及び改良が可能である。例えば、通常の当該技術者であれば、本明細書に開示の構造及び方法を実現するのに必要なステップを容易に実施するであろうし、プロセス・パラメータ、材料、及び寸法が、ただ単に例証のために示されたものにすぎないことは明らかであろう。パラメータ、材料、及び寸法を変更して、請求の範囲内に含まれる、所望の構造並びに修正を実現することが可能である。例えば、特定の構造及び形状寸法を備えた部品及びアセンブリが示されている。他の例では、他の適合する形態、構造、形状、及び形状寸法を備えることが可能である。
【００３２】
請求項において、別段の指摘がない限り、数詞のない言葉は、「１つまたは２つ以上」の個数を表わしている。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、例えば、電気機器の電源装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１Ａ】第１の電圧で機能する基本電圧調整モジュールを含んでおり、基本モジュールに、第２の電圧における動作に適応するための追加変換モジュールが設けられ、基本モジュール及び変換モジュールが部品用フレームと組み合わせられている、モジュール式電力変換装置の実施態様の１つを表わした斜視図である。
【図１Ｂ】第１の電圧で機能する基本電圧調整モジュールを含んでおり、基本モジュールに、第２の電圧における動作に適応するための追加変換モジュールが設けられ、基本モジュール及び変換モジュールが部品用フレームと組み合わせられている、モジュール式電力変換装置の実施態様の１つを表わした斜視図である。
【図１Ｃ】第１の電圧で機能する基本電圧調整モジュールを含んでおり、基本モジュールに、第２の電圧における動作に適応するための追加変換モジュールが設けられ、基本モジュール及び変換モジュールが部品用フレームと組み合わせられている、モジュール式電力変換装置の実施態様の１つを表わした斜視図である。
【図２】モジュール式の電力変換モジュールを含む電子システムの実施態様の１つを例示した斜視図である。
【図３Ａ】電子装置及び電子システムに用いることが可能な電圧調整回路及びＹ−Ｘ電圧変換回路の実施態様を例示した略回路／ブロック図である。
【図３Ｂ】電子装置及び電子システムに用いることが可能な電圧調整回路及びＹ−Ｘ電圧変換回路の実施態様を例示した略回路／ブロック図である。
【図４Ａ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【図４Ｂ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【図４Ｃ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【図４Ｄ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【図４Ｅ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【図４Ｆ】共通モジュール式プロセッサ・キャリアの１つ以上の実施態様を例示した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  電子装置
１０２  電圧調整モジュール
１０４  電圧変換モジュール
１０６  部品用フレーム
１１２  ヒート・シンク
２００  電子システム
２０２  電子部品
２０６Ａ、２０６Ｂ  機能ユニット
４０８  ヒート・シンク
【図１Ａ】
2006191794.tif 000003
【図１Ｂ】
2006191794.tif 000004
【図１Ｃ】
2006191794.tif 000005
【図２】
2006191794.tif 000006
【図３Ａ】
2006191794.tif 000007
【図３Ｂ】
2006191794.tif 000008
【図４Ａ】
2006191794.tif 000009
【図４Ｂ】
2006191794.tif 000010
【図４Ｃ】
2006191794.tif 000011
【図４Ｄ】
2006191794.tif 000012
【図４Ｅ】
2006191794.tif 000013
【図４Ｆ】
2006191794.tif 000014