ТЕРМИНАЛ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2016 года по МПК G06F13/00 H04L12/02 H05K7/20 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее решение относится к технологиям производства электронной аппаратуры, в частности к терминалу беспроводной связи.

Уровень техники

Вместе с развитием технологии беспроводной связи скорость беспроводной передачи данных продолжает увеличиваться, в связи с чем растет потребляемая мощность терминала беспроводной связи. Известно, что обычно функциональный модуль преобразования постоянного напряжения в постоянное (DC-DC) имеется в схемах почти всех терминалов беспроводной связи, причем данный функциональный модуль содержит следующие компоненты: схему защиты от статического электричества, снимающую статический заряд при прохождении тока от интерфейса универсальной последовательной шины (USB) на плату, а также предотвращающую выход устройств на плате из строя в результате электростатического разряда; схему медленного запуска, которая снижает мгновенный ток большой величины, поступающий на USB-интерфейс при включении; и схему преобразования DC-DC, содержащую микросхему DC-DC и ее периферийные схемы для преобразования напряжения 5 В на USB-интерфейсе в напряжение питания схемы, например, в значение 3,6 В или в другие значения. Однако нельзя оставлять без внимания тепловую мощность, потребляемую функциональным модулем DC-DC. Обычно эффективность преобразования микросхемы DC-DC составляет менее 90%, соответственно, при расчете потребления энергии при мощности 3,4 Вт получается, что на тепловое рассеивание функционального модуля DCDC приходится 340 мВт, что может привести к значительному увеличению температуры поверхности модуля терминала беспроводной связи, к нестабильной работе и ко многим другим негативным последствиям, снижающим удобство использования.

Раскрытие изобретения

В соответствии с вышеуказанной проблемой представлено устройство терминала беспроводной связи для снижения объема модуля терминала беспроводной связи и уменьшения количества источников тепла внутри корпуса модуля терминала беспроводной связи, в результате чего достигается снижение температуры поверхности корпуса.

Для достижения указанной цели по варианту реализации используют следующее техническое решение:

терминал беспроводной связи, который содержит корпус и расположенную в нем материнскую плату, а также компонент универсальной последовательной шины (USB), в котором имеется тепловыделяющий модуль, причем USB-компонент расположен за пределами корпуса, а разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем, причем тепловыделяющий модуль содержит, по крайней мере, модуль преобразования напряжения; указанные тепловыделяющий модуль и материнская плата используют электрические соединения, а USB-компонент соединен с корпусом.

Модуль преобразования напряжения может содержать схему преобразования постоянного тока в постоянный (DC-DC), схему электростатической защиты и схему медленного запуска, при этом схема преобразования DC-DC, схема электростатической защиты и схема медленного запуска встроены в одну монтажную плату.

В качестве альтернативы тепловыделяющий модуль дополнительно содержит схему электростатической защиты USB, и/или схему фильтра USB, и/или схему управления питанием, и/или чип радиомодема, отдельно или объединенные с модулем преобразования напряжения на одной монтажной плате.

Монтажная плата может представлять собой печатную плату (РСВ) или монтажную плату на толстых пленках.

Разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены с возможностью электрического соединения одним из следующих способов:

разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC); или

разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены на одной печатной плате и соединены с помощью расположенных на ней соединений.

Использование тепловыделяющим модулем и материнской платой электрических соединений представляет собой их взаимное соединение с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC).

USB-компонент соединен с корпусом с помощью поворотной оси для обеспечения возможности складывания USB-компонента или с помощью защелкивающегося (Push-Pull) соединения.

Корпус имеет вырез, форма которого соответствует форме USB-компонента, причем USB-компонент установлен внутри данного выреза.

Один конец USB-компонента может быть установлен внутри выреза с помощью поворотной оси, а другой конец USB-компонента поворачивается вокруг данной поворотной оси и также расположен внутри выреза.

Тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, могут быть соединены с помощью вводного провода USB-компонента, при этом данный вводный провод отходит от поворотной оси USB-компонента и соединен с верхней контактной точкой материнской платы.

Тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, могут быть соединены с контактной точкой материнской платы с помощью кабелей.

Корпус состоит из соединенных друг с другом и взаимно соответствующих верхней и нижней частей.

Представленные варианты настоящего решения имеют следующие преимущества по сравнению с системами, известными из уровня техники:

с одной стороны, детали тепловыделяющих устройств в терминале беспроводной связи отделены от материнской платы и перемещены из корпуса терминала во внутреннюю часть внешнего USB-компонента, уменьшая количество тепловыделяющих устройств в корпусе терминала беспроводной связи, что позволяет снизить температуру поверхности корпуса; также детали тепловыделяющих устройств отделены от терминала беспроводной связи, формируя тепловыделяющий модуль за пределами корпуса, в результате чего уменьшается количество тепловыделяющих устройств в материнской плате, что позволяет уменьшить область, занимаемую материнской платой, за счет уменьшения объема модуля терминала беспроводной связи;

с другой стороны, представленный терминал беспроводной связи имеет компактную конструкцию, температура поверхности которой достигает меньших значений, что значительно повышает удобство использования.

Кроме того, представленная конструкция терминала беспроводной связи проста в использовании и не увеличивает стоимость изделия.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема внешней конструкции в соответствии с первым вариантом реализации настоящего устройства.

На фиг. 2 показана конструкция в разобранном виде в соответствии с первым вариантом реализации устройства.

На фиг. 3 показана схема внешней конструкции в соответствии со вторым вариантом реализации устройства.

На фиг. 4 показана конструкция в разобранном виде в соответствии со вторым вариантом реализации устройства.

На фиг. 5 представлена структурная схема USB-компонента в соответствии с первым вариантом реализации устройства.

На фиг. 6 представлена структурная схема USB-компонента в соответствии со вторым вариантом реализации устройства.

На фиг. 7 представлен вид в разрезе USB-компонента в соответствии с первым вариантом реализации устройства.

На фиг. 8 представлена схема внутренней электропроводки в соответствии с первым вариантом реализации устройства.

На фиг. 9 представлена схема внутренней электропроводки в соответствии со вторым вариантом реализации устройства.

Осуществление изобретения

Представлен терминал беспроводной связи с уменьшенным объемом модуля терминала и уменьшенным количеством тепловыделяющих устройств в корпусе терминала беспроводной связи, что снижает температуру поверхности корпуса и повышает удобство использования.

Указанный терминал беспроводной связи содержит корпус и расположенную в нем материнскую плату, а также компонент универсальной последовательной шины (USB), в котором расположен тепловыделяющий модуль, а USB-компонент расположен за пределами корпуса, при этом разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем, указанный тепловыделяющий модуль содержит, по крайней мере, модуль преобразования напряжения; тепловыделяющий модуль и материнская плата используют электрические соединения, а USB-компонент соединен с корпусом.

Модуль преобразования напряжения может содержать схему преобразования постоянного тока в постоянный (DC-DC), схему электростатической защиты и схему медленного запуска, причем схема преобразования DC-DC, схема электростатической защиты и схема медленного запуска встроены в одну монтажную плату.

Тепловыделяющий модуль дополнительно содержит один или один и более из следующих компонентов: схема электростатической защиты USB, схема фильтра USB, схема управления питанием, а также чип радиомодема;

схема электростатической защиты USB, схема фильтра USB, схема управления питанием и чип радиомодема, объединенные с модулем преобразования напряжения на одной монтажной плате.

Монтажная плата представляет собой печатную плату (РСВ) или монтажную плату на толстых пленках.

Разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены с возможностью электрического соединения одним из следующих способов:

разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC);

разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены на одной печатной плате и соединены с помощью расположенных на ней соединений.

В тепловыделяющем модуле и материнской плате могут быть использованы электрические соединения: тепловыделяющий модуль и материнская плата соединены с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC).

USB-компонент может быть соединен с корпусом с помощью поворотной оси для возможности складывания USB-компонента, или USB-компонент и корпус соединены с помощью защелкивающегося (Push-Pull) соединения.

Корпус имеет вырез, форма которого соответствует форме USB-компонента, причем USB-компонент установлен внутри данного выреза.

Один конец USB-компонента установлен внутри выреза с помощью поворотной оси, а другой конец USB-компонента поворачивается вокруг данной поворотной оси и также расположен внутри выреза.

Тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, могут быть соединены с помощью вводного провода USB-компонента, при этом данный вводный провод отходит от поворотной оси USB-компонента и соединен с верхней контактной точкой материнской платы.

Тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, могут быть соединены с контактной точкой материнской платы с помощью кабелей.

Корпус состоит из соединенных друг с другом и взаимно соответствующих верхней и нижней частей.

Заявленное решение также будет рассмотрено на примере вариантов реализации со ссылкой на сопроводительные чертежи:

на фиг. 1 показана схема конструкции, соответствующая первому варианту устройства, содержащему корпус 11 и расположенную в нем материнскую плату, а также USB-компонент 12, в котором расположен тепловыделяющий модуль, при этом разъем 13 для прямого подключения USB-компонента 12 соединен с тепловыделяющим модулем; USB-компонент 12 расположен вне корпуса 11, а тепловыделяющий модуль электрически соединен с материнской платой, и разъем 13 для прямого подключения USB-компонента 12, электрически соединенный с тепловыделяющим модулем следующим образом: с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC); либо разъем 13 для прямого подключения и тепловыделяющий модуль расположены на одной печатной плате и соединены с помощью линейных соединений на этой печатной плате (не показано), а USB-компонент 12 соединен с корпусом 11, который имеет вырез, форма которого соответствует форме USB-компонента 12, причем указанный вырез предназначен для установки сложенного USB-компонента 12 в корпус.

На фиг. 2 в разобранном виде представлена конструкция, соответствующая первому варианту реализации устройства, которая содержит корпус 11, состоящий из верхнего корпуса 21 и нижнего корпуса, также в корпусе 11 расположена материнская плата 23, содержащая USB-компонент 12, в котором расположен тепловыделяющий модуль, и разъем 13 для прямого подключения, расположенный на переднем конце USB-компонента 12, при этом USB-компонент 12 и корпус 11 соединены через поворотную ось 24, содержащую провод 25 USB-компонента 12 для соединения тепловыделяющего модуля с материнской платой 23, при этом провод 25 отходит от центра поворотной оси 24 и соединен с точкой 26 контакта материнской платы 23.

На фиг. 3 показана схема конструкции, соответствующая второму варианту устройства, которая содержит корпус 11 и расположенную в нем материнскую плату, состоящую из следующих компонентов: USB-компонент 12, в котором расположен тепловыделяющий модуль, и разъем 13 для прямого подключения, расположенный на переднем конце USB-компонента 12, и различие заключается в том, что USB-компонент 12 соединен с корпусом 11 с помощью кабеля 31, который, во-первых, обеспечивает физическое соединение USB-компонента 12 с корпусом 11, и во-вторых, обеспечивает электрическое соединение между тепловыделяющим модулем и материнской платой 23.

На фиг. 4 показана конструкция по фиг. 3 в разобранном виде, на которой также показана внутренняя конструкция корпуса 11 и способ электропроводки. Данная конструкция содержит корпус 11 и расположенную в нем материнскую плату, состоящую из следующих компонентов: USB-компонент 12, в котором расположен тепловыделяющий модуль, и разъем 13 для прямого подключения, расположенный на переднем конце USB-компонента 12, причем корпус 11 состоит из верхнего корпуса 21 и нижнего корпуса 22, а материнская плата 23, расположенная в корпусе 11, дополнительно содержит USB-компонент 12, в котором расположен тепловыделяющий модуль, при этом тепловыделяющий модуль и материнская плата 23 соединены с контактной точкой 41 на материнской плате 23 с помощью сигнального провода 31. Сигнальным проводом 31 может быть кабель.

Несмотря на то, что структурные схемы устройства по фиг. 1-4 представляют собой лишь две схемы внешней конструкции, соответствующие вариантам реализации, следует понимать, что возможны и другие внешние конструкции, например: между корпусом и USB-компонентом применяется защелкивающееся (Push-Pull) соединение, при этом в неактивном состоянии USB-компонент может быть втянут в корпус, а в рабочем состоянии USB-компонент может быть выдвинут.

На фиг. 5 показан первый вариант схемы USB-компонента 12, состоящего из следующих элементов: корпус 51 USB-компонента, USB-разъем 13 для прямого подключения, расположенный на переднем конце, при этом корпус 51 USB-компонента соединен с корпусом терминала беспроводной связи посредством поворотной оси 24, а сигнальный провод 25 соединяет тепловыделяющий модуль с материнской платой, проходя через корпус 51 USB-компонента наружу через центр поворотной оси 24, данный провод может представлять собой обычный провод или может быть изготовлен из материала для гибких печатных плат (FPC).

Тепловыделяющий модуль содержит модуль преобразования напряжения, блок схемы электростатической защиты, блок схемы управления питанием и чип радиомодема, при этом блок схемы электростатической защиты, блок схемы управления питанием и чип радиомодема объединены с модулем преобразования напряжения на одной монтажной плате. При этом, в частности, монтажная плата может представлять собой печатную плату (PCB) или монтажную плату на толстых пленках.

На фиг. 6 показана конструкция USB-компонента, соответствующая второму варианту реализации, которая содержит USB-разъем 13 для прямого подключения, корпус 62 USB-компонента, при этом сигнальный провод 31 соединяет тепловыделяющий модуль с материнской платой в корпусе USB-компонента и выходит из корпуса USB-компонента, соединяясь с основным корпусом (тепловыделяющий модуль представлен на фиг. 5 и не показан на данном чертеже). Сигнальным проводом 31 может быть кабель.

На фиг. 7 показан разрез USB-компонента, соответствующего первому варианту реализации устройства, на котором показан способ монтажа и соединений тепловыделяющего модуля внутри USB-компонента, данный USB-компонент содержит следующие элементы: корпус 51 USB-компонента, USB-разъем 13 для прямого подключения, тепловыделяющий модуль 71 и соединительный провод 72, который соединяет тепловыделяющий модуль 71 с USB-разъемом 13 для прямого подключения, при этом, в частности, соединительный провод 72 может быть проводом или элементом FPC, однако возможны и другие варианты, например: разъем для прямого подключения и тепловыделяющий модуль могут быть расположены на одной печатной плате и соединены через расположенные на ней линейные соединения; при этом корпус 51 USB-компонента соединен с корпусом терминала беспроводной связи с помощью поворотной оси 24, а сигнальный провод 25 соединяет тепловыделяющий модуль с материнской платой внутри корпуса 51 USB-компонента и выходит наружу через центр поворотной оси 24. В частности, корпус USB-компонента и корпус соединены механически или с помощью кабелей, например, в настоящем варианте они соединены с помощью поворотной оси, обеспечивающей складывание USB-компонента.

На фиг. 8 показана схема внутренней проводки USB-компонента в соответствии с первым вариантом, при этом четыре сигнала 5V, USB-, USB+ и GND разъема для прямого подключения USB-компонента соединены с блоком схемы преобразования напряжения в тепловыделяющем модуле, при этом блок схемы преобразования напряжения преобразует сигнал 5V в сигнал VPH, который может быть равен 3,6 В или другому значению, а сигналы USB- и USB+ соединены с блоком схемы преобразования напряжения для осуществления электростатической защиты и фильтрации, после чего провода VPH, USB-, USB+ и GND объединяют вместе в один провод, который выходит из USB-компонента и который может представлять собой обычный провод или гибкую печатную плату (FPC).

На фиг. 9 показана схема внутренней проводки USB-компонента в соответствии со вторым вариантом, которая отличается от схемы по фиг. 8 тем, что помимо сигналов VPH, USB-, USB+ и GND присутствуют и другие сигналы, передаваемые по проводу блока преобразования напряжения. Для тепловыделяющего модуля помимо модуля DC-DC преобразования напряжения, схемы электростатической защиты и фильтра USB, из материнской платы могут быть выделены другие схемы, например, схема управления питания и даже микросхема радиомодема и так далее, таким образом, провод тепловыделяющего модуля также может содержать другие сигнальные линии помимо сигналов источника питания и USB.

На фиг. 8 и 9 показано только два способа внутреннего монтажа USB-компонента, поэтому следует понимать, что возможны и другие способы, например, сигналы USB- и USB+ могут не проходить через модуль DCDC, а объединяться с линиями VPH и GND в одном проводе, выходящем из USB-компонента.

В описанную конструкцию могут быть внесены изменения и модификации без отклонения от существа данного изобретения. Таким образом, различные варианты и изменения заявленного решения, выполненные в рамках сущности настоящего изобретения, относятся к объему прав на настоящее изобретение.

В настоящем решении, с одной стороны, детали тепловыделяющих устройств в терминале беспроводной связи отделены от материнской платы и перемещены из корпуса терминала во внутреннюю часть внешнего USB-компонента, что позволяет уменьшить количество тепловыделяющих устройств в корпусе терминала беспроводной связи, а также снизить температуру поверхности корпуса; также детали тепловыделяющих устройств отделены от терминала беспроводной связи, формируя тепловыделяющий модуль за пределами корпуса, в результате чего уменьшается количество тепловыделяющих устройств в материнской плате, что позволяет уменьшить область, занимаемую материнской платой, за счет уменьшения объема модуля терминала беспроводной связи; с другой стороны, представленный терминал беспроводной связи имеет компактную конструкцию с уменьшенной температурой поверхности, что значительно улучшает восприятие пользователем; кроме того, представленная конструкция терминала беспроводной связи проста в использовании и не увеличивает стоимость изделия.

Изобретение относится к технологиям производства электронной аппаратуры, в частности к терминалу беспроводной связи. Техническим результатом является снижение температуры поверхности корпуса модуля терминала беспроводной связи. Терминал беспроводной связи содержит корпус и расположенную в нем материнскую плату, а также USB-компонент, в котором предусмотрен тепловыделяющий модуль. USB-компонент выполнен с возможностью установки снаружи корпуса, а разъем для прямого подключения на USB-компоненте соединен с тепловыделяющим модулем, который содержит, по крайней мере, модуль преобразования напряжения; причем тепловыделяющий модуль и материнская плата используют электрические соединения. USB-компонент соединен с корпусом. 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Терминал беспроводной связи, который содержит корпус и расположенную в нем материнскую плату, а также компонент универсальной последовательной шины (USB), внутри которого имеется тепловыделяющий модуль, причем USB-компонент расположен за пределами корпуса, а разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем, тепловыделяющий модуль содержит модуль преобразования напряжения; а указанный тепловыделяющий модуль и материнская плата используют электрические соединения, и USB-компонент соединен с корпусом;
причем указанный USB-компонент содержит USB-разъем для прямого подключения и корпус USB-компонента;
в котором модуль преобразования напряжения содержит схему преобразования постоянного тока в постоянный (DC-DC), схему электростатической защиты и схему медленного запуска, размещенные внутри USB-компонента, расположенного за пределами корпуса.

2. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором схема преобразования DC-DC, схема электростатической защиты и схема медленного запуска встроены в одну монтажную плату.

3. Терминал беспроводной связи по п. 1 или 2, в котором тепловыделяющий модуль дополнительно содержит схему электростатической защиты USB, и/или схему фильтра USB, и/или схему управления питанием, и/или чип радиомодема, отдельно или объединенные с модулем преобразования напряжения на одной монтажной плате.

4. Терминал беспроводной связи по п. 2, в котором монтажная плата представляет собой печатную плату (РСВ) или монтажную плату на толстых пленках.

5. Терминал беспроводной связи по п. 3, в котором монтажная плата представляет собой печатную плату (РСВ) или монтажную плату на толстых пленках.

6. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены с возможностью электрического соединения одним из следующих способов:
разъем для прямого подключения USB-компонента соединен с тепловыделяющим модулем с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC);
разъем для прямого подключения USB-компонента и тепловыделяющий модуль выполнены на одной печатной плате и соединены с помощью расположенных на ней соединений.

7. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором использование тепловыделяющим модулем и материнской платой электрических соединений представляет собой их взаимное соединение с помощью провода или гибкой печатной платы (FPC).

8. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором USB-компонент соединен с корпусом с помощью поворотной оси для обеспечения возможности складывания USB-компонента либо с помощью защелкивающегося (Push-Pull) соединения.

9. Терминал беспроводной связи по п. 8, в котором корпус имеет вырез, форма которого соответствует форме USB-компонента, причем USB-компонент установлен внутри данного выреза.

10. Терминал беспроводной связи по п. 9, в котором один конец USB-компонента установлен внутри выреза с помощью поворотной оси, а другой конец USB-компонента поворачивается вокруг данной поворотной оси и также расположен внутри выреза.

11. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, соединены с помощью вводного провода USB-компонента, при этом данный вводный провод отходит от поворотной оси USB-компонента и соединен с верхней контактной точкой материнской платы.

12. Терминал беспроводной связи по п. 1, в котором тепловыделяющий модуль, расположенный внутри USB-компонента, и материнская плата, расположенная в корпусе, соединены с контактной точкой материнской платы с помощью кабелей.

13. Терминал беспроводной связи по п. 11 или 12, в котором корпус состоит из соединенных друг с другом и взаимно соответствующих верхней и нижней частей.