專利名稱：帶有集成總線和電源隔離開關(guān)的接插件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可帶電插拔的接插件，尤其涉及帶有集成總線和隔離開關(guān)的可帶電插拔的接插件。
帶電插拔電氣設(shè)備的概念，是指相對(duì)于一基本單元插入或拔除設(shè)備而不必切斷系統(tǒng)電源或重新啟動(dòng)該系統(tǒng)的能力。帶電插拔技術(shù)起源于電話交換室，而且被完全地建立起來(lái)。但是，帶電插拔對(duì)于個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是比較新的技術(shù)。一種用來(lái)支持一服務(wù)器中帶電插拔外圍部件互連(PCI)適配器的最早系統(tǒng)，在總線橋控制器處隔離整個(gè)總線并能判定(resolve)總線電平。據(jù)此概念改進(jìn)的后來(lái)的系統(tǒng)支持槽狀間隔尺寸(slot-wise granularity)。用戶能夠插入或拔除單個(gè)的適配器，同時(shí)維持同一或同等PCI總線上的其他操作。
這些方案存在幾個(gè)問(wèn)題。PCI總線技術(shù)規(guī)范描述了某些電信令特性，這些特性必須得到滿足，以便總線能適當(dāng)?shù)仄鹱饔?。一種這樣的參數(shù)與總線信號(hào)的跡線(trace)或?qū)Ь€長(zhǎng)度相關(guān)聯(lián)。重要的是，要使某些總線信號(hào)組的長(zhǎng)度之間保持一致，以控制信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。另一問(wèn)題涉及插件(package)尺寸和插針數(shù)。最佳的插件尺寸和插針數(shù)是單插針插件，它只有跡線寬度那么大。遺憾的是跡線比任何允許的插件都窄得多，而且即使這樣一種插件存在，也不便于組裝。
一種用于可帶電插拔PCI適配卡的解決方案將利用與PCI信號(hào)串聯(lián)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。FET通常可以用于10或20比特(bit)寬度的表面固定封裝技術(shù)(packaging)。遺憾的是，使用這種封裝技術(shù)會(huì)增大所需用來(lái)將FET接至PCI接插件和系統(tǒng)總線的導(dǎo)線寬度。盡管可用單比特的FET，不過(guò)由單比特的插件占的總空間在系統(tǒng)板上占據(jù)了過(guò)多的空間。此外，把FET插件加到極其靠近PCI接插件之處使得難以制造和再加工系統(tǒng)板。
一種可帶電插拔的PCI適配槽(slot)可把電源和適配器隔離開，并且把擴(kuò)展槽信號(hào)和系統(tǒng)總線隔離開。帶有柵極驅(qū)動(dòng)控制器的MOSFET用來(lái)隔離電源，而且高速FET開關(guān)隔離這些信號(hào)。為了進(jìn)行隔離，通過(guò)FET開關(guān)傳遞這些信號(hào)。通過(guò)使插件尺寸、插針數(shù)和所需用于連接的跡線長(zhǎng)度最佳，使得所需用來(lái)將總線接至總線開關(guān)然后接至適配卡的導(dǎo)線最少。把FET開關(guān)嵌入擴(kuò)展適配器接插件中，它們與系統(tǒng)PCB和邊緣插座(edge)上的接插件插針相串聯(lián)，該邊緣插座將網(wǎng)絡(luò)接至適配卡上的接頭(finger)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的PCI適配卡、PCI接插件和系統(tǒng)板的示意圖。
圖2是裝入系統(tǒng)板之前圖1中PCI接插件一下端的側(cè)視剖面圖。
參見圖1，圖中表示一PCI適配卡12的可帶電插拔外圍器件互連(PCI)接插件11。如圖2所示，PCI接插件11包括一模制的外部接插件主體13，該主體13包括一內(nèi)腔15(圖2)和一前邊17。一加大的中央定位部件19與前邊17成整體形成，并且使其從前邊17向前伸出，這有助于把PCI接插件11適當(dāng)定位于一系統(tǒng)的印刷電路板(PCB)18上的PCI擴(kuò)展槽(圖中未表示)中。
再次參見圖2，多個(gè)金屬信號(hào)插針21從接插件主體13的后端穿過(guò)內(nèi)腔15。信號(hào)插針21對(duì)稱地排列于腔1 5中，從前邊17向前伸出以與系統(tǒng)板18相連。每個(gè)插針21包括一前部21a和一后部21b，它們由一間隙22分開。間隙22在每個(gè)插針21的距離中是均勻的。一高速場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)開關(guān)23(圖中只示出一個(gè))與每個(gè)信號(hào)插針21在其間隙22處相串聯(lián)?？梢栽诎雽?dǎo)體工藝條件下把FET開關(guān)23裝入信號(hào)插針21中。每個(gè)FET開關(guān)23有一對(duì)引腳25(源極和漏極)它們與信號(hào)插針部分21a、21b相連。每個(gè)FET開關(guān)23還有一控制柵27，是用來(lái)控制通過(guò)FET開關(guān)23信號(hào)流的電子?xùn)艠O。該控制柵極27共同接至一分開的控制接插件插針29，其與信號(hào)插針21相同。當(dāng)插入PCI適配卡12時(shí)，插針29接至系統(tǒng)板18中的電壓源。響應(yīng)于控制接插件插針29安全地使該電路與PCI卡12相接通，控制柵極27關(guān)閉。當(dāng)拔下PCI適配卡12時(shí)，控制柵極27關(guān)斷FET開關(guān)23。優(yōu)選的是，把信號(hào)插針21、控制接插件插針29和FET開關(guān)23模壓在接插件主體13中。就與信號(hào)插針21串聯(lián)安裝的FET開關(guān)23來(lái)說(shuō)，包括通過(guò)每個(gè)FET開關(guān)23的路徑在內(nèi)的每個(gè)信號(hào)插針21的長(zhǎng)度相同。
帶有一對(duì)引腳32和一柵極驅(qū)動(dòng)控制器33的MOSFET31被裝于插針21之一的間隙22中，該插針21用來(lái)向PCI卡12供電。正當(dāng)FET開關(guān)23控制數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，MOSFET31可被用來(lái)隔離和控制通過(guò)PCI接插件11的電量。如同控制柵極27那樣，柵極驅(qū)動(dòng)控制器33接至控制接插件插針29，以便同時(shí)啟動(dòng)。每個(gè)MOSFET31還接入設(shè)置于電源插針21中的間隙22中。
操作時(shí)，可以將PCI卡12帶電插入PCI接插件11中，而不必切斷系統(tǒng)電源或重新啟動(dòng)系統(tǒng)。在安裝PCI卡12之前，關(guān)閉控制柵極27和柵極驅(qū)動(dòng)控制器33，以使FET開關(guān)23和MOSFET31關(guān)斷而使信號(hào)流或電流無(wú)法通過(guò)PCI接插件11。當(dāng)PCI接插件11的插針21、29接觸PCI卡12上的引腳時(shí)，柵極27和33開通，并允許信號(hào)和電流分別流過(guò)FET開關(guān)23和MOSFET31而不會(huì)損壞器件或系統(tǒng)。類似地，當(dāng)拔下PCI卡12時(shí)，控制柵極27和33關(guān)閉以分別關(guān)斷FET開關(guān)23和MOSFET31，以保護(hù)該系統(tǒng)。
本發(fā)明有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)把FET開關(guān)放入接插件中，本方案解決了以前設(shè)計(jì)中遇到的導(dǎo)線長(zhǎng)度問(wèn)題，同時(shí)也節(jié)約了主系統(tǒng)單元上的系統(tǒng)板空間。使用集成FET插件比分散器件便宜，并且減少了與制造和再加工系統(tǒng)板相關(guān)的困難。
盡管僅以其某些形式表示或描述了本發(fā)明，不過(guò)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然，本發(fā)明并不限于這些，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以有各種變換。
權(quán)利要求
1．一種用于PCI適配卡的系統(tǒng)板上的可帶電插拔的PCI接插件，包括一模制的外接插件主體，它有一內(nèi)腔和一前邊；一定位部件，它與接插件主體的前邊成整體形成，并從該前邊向前伸出；多個(gè)信號(hào)插針，它們穿過(guò)內(nèi)腔，從接插件主體的前邊向前伸出，適于連接系統(tǒng)板和PCI卡；和一高速FET開關(guān)，它與每個(gè)信號(hào)插針相串聯(lián)，且被模壓到接插件主體內(nèi)，以使每個(gè)信號(hào)插針的長(zhǎng)度相同。
2．如權(quán)利要求1的PCI接插件，其中通過(guò)一分開的電源插針向PCI接插件供電；而且，其中PCI接插件還包括一MOSFET開關(guān)，它與電源插針相串聯(lián)，并且位于接插件主體內(nèi)部。
3．如權(quán)利要求1的PCI接插件，其中每個(gè)信號(hào)插針都有一后部和一前部，該后部和前部被一間隙分開；每個(gè)FET開關(guān)被置于該間隙中，并且有一源極引腳和一漏極引腳，該源極引腳接至上述后部和前部之一，該漏極引腳接至上述后部和前部中的另一個(gè)。
4．如權(quán)利要求3的PCI接插件，其中所有的間隙大小相同。
5．如權(quán)利要求1的PCI接插件，還包括一柵極控制器插針，它從接插件主體的前邊伸出，適于連接系統(tǒng)板以提供一控制電壓；而且，其中每個(gè)FET開關(guān)有一柵極，該柵極接至柵極控制器插針，用以當(dāng)柵極控制器插針與系統(tǒng)板相接合時(shí)開通FET開關(guān)。
6．一種計(jì)算機(jī)，包括一系統(tǒng)板；一PCI適配卡；一模制的外接插件主體，它固定到PCI適配卡上，并且有一內(nèi)腔和一前邊；一定位部件，它與接插件主體的前邊成整體形成，并從該前邊向前伸出；多個(gè)信號(hào)插針，它們穿過(guò)內(nèi)腔，從接插件主體的前邊向前伸出，并接至系統(tǒng)板和PCI適配卡，而且每個(gè)信號(hào)插針有一后部和一前部，該后部和前部被一間隙分開；一高速FET開關(guān)，它被置于每個(gè)間隙中，并且有一源極引腳和一漏極引腳，該源極引腳接至上述后部和前部之一，該漏極引腳接至上述后部和前部中的另一個(gè)，而且這些FET開關(guān)被模壓到接插件主體內(nèi)，以使每個(gè)信號(hào)插針的長(zhǎng)度相同；一柵極控制器插針，它從接插件主體的前邊伸出，并且接至系統(tǒng)板以提供一控制電壓；而且，其中每個(gè)FET開關(guān)有一柵極，該柵極接至柵極控制器插針，用以當(dāng)柵極控制器插針與系統(tǒng)板相接合時(shí)開通FET開關(guān)；并且其中所有的間隙大小相同。
7．如權(quán)利要求6的計(jì)算機(jī)，其中通過(guò)一分開的電源插針向PCI接插件供電；而且，其中PCI接插件還包括一MOSFET開關(guān)，它與電源插針相串聯(lián)，并且位于接插件主體內(nèi)部。
8．如權(quán)利要求7的計(jì)算機(jī)，其中電源插針有一后部和一前部，該后部和前部被一間隙分開；并且其中該MOSFET開關(guān)被置于電源插針的間隙中，并且有一源極引腳和一漏極引腳，該源極引腳接至電源插針的上述后部和前部之一，該漏極引腳接至上述后部和前部中的另一個(gè)。
9．一種系統(tǒng)板用的PCI適配卡，包括一模制的外接插件主體，它固定到該P(yáng)CI適配卡上，并且有一內(nèi)腔和一前邊；一定位部件，它與接插件主體的前邊成整體形成，并從該前邊向前伸出；多個(gè)信號(hào)插針，它們穿過(guò)內(nèi)腔，從接插件主體的前邊向前伸出，適于接至系統(tǒng)板，而且每個(gè)信號(hào)插針有一后部和一前部，該后部和前部被一間隙分開；一高速FET開關(guān)，它被置于每個(gè)間隙中，并且有一源極引腳和一漏極引腳，該源極引腳接至上述后部和前部之一，該漏極引腳接至上述后部和前部中的另一個(gè)，而且這些FET開關(guān)被模壓到接插件主體內(nèi)，以使每個(gè)信號(hào)插針的長(zhǎng)度相同；一柵極控制器插針，它從接插件主體的前邊伸出，并且適于接至系統(tǒng)板以提供一控制電壓；一電源插針，它用來(lái)向PCI接插件供電，該電源插針有一后部和一前部，該后部和前部由一間隙分開；一MOSFET開關(guān)，它被置于接插件主體之中的電源插針的間隙中，并且有一源極引腳和一漏極引腳，該源極引腳接至電源插針的上述后部和前部之一，該漏極引腳接至上述后部和前部中的另一個(gè)；并且其中每個(gè)FET開關(guān)有一柵極，該柵極接至柵極控制器插針，用以當(dāng)柵極控制器插針與系統(tǒng)板相接合時(shí)開通FET開關(guān)；并且其中所有的信號(hào)插針間隙大小相同。
全文摘要
一種可帶電插拔的PCI適配槽可把電源和適配器隔離開,并且把擴(kuò)展槽信號(hào)和系統(tǒng)總線隔離開。帶有一柵極驅(qū)動(dòng)控制器的MOSFET用來(lái)隔離電源,而且高速FET開關(guān)隔離這些信號(hào)。通過(guò)使插件尺寸、插針數(shù)和所需用于連接的跡線長(zhǎng)度最佳,使得所需用來(lái)將總線接至總線開關(guān)然后接至適配卡的導(dǎo)線最少。把FET開關(guān)嵌入擴(kuò)展PCI接插件中,它們與系統(tǒng)PCB和邊緣插座上的信號(hào)插針相串聯(lián),該邊緣插座將網(wǎng)絡(luò)接至適配卡上的接頭。
文檔編號(hào)G06F13/40GK1234539SQ99105159
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1999年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月1日
發(fā)明者克特尼·朗 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司