Патент на изобретение №2341921

(54) ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в комплексе бортового оборудования летательных аппаратов, в частности в многофункциональных пультах управления. Технический результат – создание надежной системы посредством наличия коротких сигнальных линий внутри экранированной схемы и между энергетической частью и экранированной схемой, более плотного размещения печатных плат, уменьшения взаимных помех и обеспечения ее высокой ремонтопригодности. Достигается тем, что плата объединения расположена в центральной части системы, где, вокруг нее, трехмерно, расположены модули и/или источники питания, электрические соединения с модулями и/или источниками питания расходятся по кратчайшему пути, радиально, электрическое соединение с объединительной платой выполнено с помощью электрических соединителей и/или гибких кабелей, электрическая связь выполнена таким образом, что на модулях в виде печатных плат и/или источниках питания, а также на самих платах объединения сформирован соединитель, с одной стороны печатных плат расположены штыри, а с другой стороны – гнезда, соединитель, устанавливаемый в металлизированные отверстия, позволяет сформировать трехмерное электрическое соединение, гибкие кабели снабжены электрическими соединителями, расположенными на плате объединения в центральной части и по периметру платы, электрическими шинами являются как сами соединители, так и внутренние слои печатных плат и гибкие кабели. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в комплексе бортового оборудования летательных аппаратов, в частности в многофункциональных пультах управления, при компоновке модулей и источников питания на платах, имеющих большое количество электрических связей, для решения задач создания надежной системы, что достигается благодаря наличию коротких сигнальных линий внутри экранированной схемы и между энергетической частью и экранированной схемой, более плотному размещению печатных плат, уменьшению взаимных помех при обеспечении ее высокой ремонтопригодности.

Известно техническое решение (Иванов-Есипович П.П. “Конструирование радиоэлектронной аппаратуры”, “Энергия”, Ленинградское отделение, 1972, стр.38-39, рис.2-10), в котором метод выдвигания предполагает полное или неполное выдвижение частей конструкции по направляющим. Связь выдвинутых частей с объединительной платой осуществляется через разъемные контакты. Недостаток – невысокая ремонтопригодность, являющаяся следствием выдвижения печатных плат в одном направлении. Следующим недостатком является низкая плотность размещения печатных плат, так как модули вставляются своими торцевыми частями по направляющей в соответствующий разъем объединительной платы перпендикулярно ее плоскости, при этом смежные платы устанавливаются на размер максимального габарита установленных на них радиоэлементов. Электрические связи между двумя модулями проходят через объединительную плату и длину каждого модуля, что, соответственно, увеличивает длину цепи.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является электронная система (Патент РФ №20133897, H05K 7/00, опубл. 1994.30.05), содержащая модули в виде печатных плат, источники питания и плату объединения модулей для соединения между собой плат и источников питания, которая выполнена с электрическими шинами для передачи напряжения питания между источниками питания и печатными платами и травлеными линиями для распределения напряжения питания от электрических шин между печатными платами, система снабжена первыми соединителями, установленными на плате объединения модулей для передачи и приема сигналов управления источниками питания, вторыми соединителями, установленными на плате объединения модулей для передачи и приема сигналов управления источниками питания, третьими соединителями, установленными на печатных платах для состыковки с первыми соединителями, четвертыми соединителями, установленными на источниках питания для состыковки со вторыми соединителями, пятыми соединителями, установленными на плате объединения модулей для подачи напряжения питания к шинам, и шестыми соединителями на источниках питания для состыковки с пятыми соединителями для подачи напряжения питания к шинам, причем первые и вторые соединители соединены между собой с помощью травленых линий для передачи сигналов управления между печатными платами и источниками питания. Конструктивно шины земли и шины напряжения соединены физически и электрически с платой объединительной посредством ряда втулок. Втулки припаяны к соответствующим вытравленным линиям земли и напряжения. Шины земли и напряжения присоединены к втулкам посредством болтов. Разъем присоединен к каждой шине посредством двух болтов. Недостатком этой конструкции является наличие электрических шин, предназначенных для передачи напряжения питания между источниками питания и печатными платами, произведенными из отдельного элемента конструкции, который состоит из многих конструктивных и электрических соединений, это снижает надежность соединения, при этом удлиняются электрические соединения между платами, следствием множества контактов соединителей является увеличение паразитных наводок, возникают электромагнитные помехи. Еще одним недостатком является низкая ремонтопригодность, являющаяся следствием большого количества соединений и соединителей. Конструкция характеризуется невысокой плотностью размещения печатных плат, так как модули вставляются своими торцевыми частями по направляющей в соответствующий разъем объединительной платы перпендикулярно ее плоскости. Электрические связи между двумя модулями проходят через объединительную плату и длину каждого модуля, тем самым увеличивая длину цепи.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в создании надежной системы посредством наличия коротких сигнальных линий внутри экранированной схемы и между энергетической частью и экранированной схемой, более плотного размещения печатных плат, уменьшения взаимных помех при обеспечении ее высокой ремонтопригодности.

Технический результат достигается тем, что электронная система, содержащая модули, источники питания и плату объединения модулей для соединения между собой модулей и источников питания при расположении платы объединения в центральной части, где, вокруг нее, трехмерно, расположены модули и/или источники питания, причем электрические соединения с модулями и/или источниками питания расходятся по кратчайшему пути, радиально.

Кроме этого, в электронной системе электрическое соединение с объединительной платой выполнено с помощью электрических соединителей и/или гибких кабелей.

Кроме этого, в электронной системе электрическая связь выполнена таким образом, что на модулях в виде печатных плат и/или источниках питания, а также на самих платах объединения сформирован соединитель, где с одной стороны печатных плат расположены штыри, а с другой стороны печатных плат – гнезда, соединитель устанавливается в металлизированные отверстия, что позволяет сформировать трехмерное электрическое соединение.

Кроме этого, в электронной системе гибкие кабели снабжены электрическими соединителями.

Кроме этого, в электронной системе электрические соединители на плате объединения расположены в центральной части и по периметру платы.

Кроме этого, в электронной системе электрическими шинами являются как сами соединители, так и внутренние слои печатных плат и гибкие кабели.

Сущность изобретения заключается в том, что в предложенной электронной системе плата объединения расположена в центральной ее части, при этом модули и/или источники питания расположены вокруг нее, трехмерно, причем электрические соединения с модулями и/или источниками питания расходятся по кратчайшему пути, радиально. Короткие длины электрических связей, идущих радиально к каждому модулю, позволяют достичь уменьшения взаимных помех электронной системы. Плотное размещение модулей, обеспечиваемое их трехмерной установкой, увеличивает надежность и ведет к высокой ремонтопригодности системы в целом.

В предложенной электронной системе электрическое соединение с объединительной платой выполнено с помощью электрических соединителей и/или гибких кабелей, что позволяет увеличить плотность радиальных электрических связей и уменьшить их длины.

В предложенной электронной системе электрическая связь выполнена таким образом, что на модулях в виде печатных плат и/или источниках питания, а также на самих платах объединения сформирован соединитель, где с одной стороны печатных плат расположены штыри, а с другой стороны – гнезда, соединитель устанавливается в металлизированные отверстия, что позволяет сформировать трехмерное электрическое соединение плат относительно платы объединения, такая конструкция минимизирует длину электрических связей и обеспечивает более плотную компоновку модулей, следствием чего является повышенная надежность системы.

В предложенной электронной системе гибкие кабели снабжены электрическими соединителями, что увеличивает ее ремонтопригодность.

В предложенной электронной системе электрические соединители на плате объединения расположены в центральной части и по периметру платы, что ведет к уменьшению длин расхождения радиальных связей, уменьшающих взаимные помехи.

В предложенной электронной системе электрическими шинами являются как сами соединители, так и внутренние слои печатных плат, а также гибкие кабели, многообразие связей позволяет повысить надежность системы в целом.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид электронной системы в аксонометрии; на фиг.2 – вид в аксонометрии электронной системы сзади; на фиг.3 – фрагмент электронной системы, выполненный в аксонометрии (соединение платы объединения с параллельно расположенными модулями); на фиг.4 – схема соединения электронной системы, выполненная в аксонометрии, с условно раздвинутыми модулями; на фиг.5 – конструктивно целостный электрический соединитель с прямыми штыревыми контакт-деталями и гнездами; на фиг.6 – конструктивно целостный электрический соединитель с угловыми штыревыми контакт-деталями и гнездами; на фиг.7 – электрический соединитель с угловыми штыревыми контакт-деталями.

На фиг.1-7 приведены следующие обозначения:

1 – электронная система;

2 – модули;

3 – плата;

4 – первая плата;

5 – вторая плата;

6 – третья плата;

7 – четвертая плата;

8 – плата объединения модулей;

9 – источники питания;

10 – центральная часть электронной системы;

11 – верхняя торцевая часть платы объединения;

12 – модуль в верхней торцевой части системы;

13 – пятая плата;

14 – нижняя торцевая часть платы объединения;

15 – шестая плата;

16 – седьмая плата;

17 – передняя торцевая часть платы объединения;

18 – восьмая плата;

19 – девятая плата;

20 – задняя торцевая часть платы объединения;

21 – десятая плата;

22 – разъемы на задней торцевой части платы;

23 – электрические шины;

24 – внутренние слои многослойной печатной платы объединения;

25 – травленые линии (печатные дорожки);

26 – первый соединитель, установленный на плате объединения модулей;

27 – второй соединитель, установленный на плате объединения модулей;

28 – третий соединитель, установленный на модулях;

29 – четвертый соединитель, установленный на источниках питания;

30 – пятый соединитель, установленный на плате объединения модулей;

31 – шестой соединитель, установленный на источниках питания;

32 – конструктивно целостный электрический соединитель;

32-1 – конструктивно целостный электрический соединитель с прямыми штыревыми контакт-деталями и гнездами;

32-2 – конструктивно целостный электрический соединитель с угловыми штыревыми контакт-деталями и гнездами;

32-3 – электрический соединитель с угловыми штыревыми контакт-деталями;

33 – гибкий кабель;

34 – радиальное расхождение электрических соединений (линий связи);

35 – электрическая связь (линия связи);

36 – штыри электрического соединителя;

37 – гнезда электрического соединителя;

38 – сквозное электрическое соединение;

39 – пакет параллельных плат;

40 – периметр платы объединения.

Электронная система 1 (фиг.1-4) содержит модули 2 (фиг.2-4) в виде печатных плат 3:

– первая плата 4 (фиг.2, 3);

– вторая плата 5;

– третья плата 6;

– четвертая плата 7 (фиг.2).

Модули 2 (фиг.1-4) расположены параллельно плате 8 объединения модулей с двух сторон. Источники питания 9 (фиг.1, 2, 4) расположены с двух сторон и параллельны плате 8 (фиг.1-4) объединения модулей. Плата 8 объединения модулей находится в центральной части 10 (фиг.1, 2-4) электронной системы 1 (фиг.1-4), и вокруг нее, трехмерно, расположены модули 2 (фиг.1, 2, 4) в виде печатных плат 3. В верхней торцевой части 11 платы 8 объединения расположены модуль 12 (фиг.2) и пятая плата 13. В нижней торцевой части 14 (фиг.3, 4) платы 8 (фиг.1-4) объединения расположены шестая плата 15 (фиг.2) и седьмая плата 16. В передней торцевой части 17 (фиг.2-4) платы 8 (фиг.1-4) объединения расположены восьмая плата 18 (фиг.2) и девятая плата 19 (фиг.1, 2). В задней торцевой части 20 (фиг.2, 4) установлены десятая плата 21 (фиг.2) и разъемы 22. Плата 8 (фиг.1-4) объединения модулей, предназначенная для соединения между собой модулей 2 и источников питания 9 (фиг.1, 2, 4), выполнена с электрическими шинами 23 (фиг.2, 3), которые расположены во внутренних слоях 24 (фиг.3) многослойной печатной платы 8 (фиг.1-4) для передачи напряжения питания между источниками питания 9 (фиг.1, 2, 4) и печатными платами 3 (фиг.1-4) и травлеными линиями 25 (фиг.3) для распределения напряжения питания от электрических шин 23 (фиг.2, 3) между печатными платами 3 (фиг.1-4). Шинами питания являются также электрические соединители 32 (фиг.2-7). Электронная система 1 (фиг.1-4) снабжена первыми соединителями 26 (фиг.3, 4), установленными на плате 8 (фиг.1-4) объединения модулей 2, вторыми соединителями 27 (фиг.3, 4), установленными на плате 8 (фиг.1-4) объединения модулей 2 для передачи и приема сигналов управления источниками питания 9 (фиг.1, 2, 4), третьими соединителями 28 (фиг.3, 4), установленными на печатных платах 3 (фиг.1-4) для состыковки с первыми соединителями 26 (фиг.3, 4), четвертыми соединителями 29 (фиг.4), установленными на источниках питания 9 (фиг.1, 2, 4) для состыковки со вторыми соединителями 27 (фиг.3, 4), пятыми соединителями 30, установленными на плате 8 (фиг.1-4) объединения модулей 2 для подачи напряжения питания к шинам 23 (фиг.2, 3), и шестыми соединителями 31 (фиг.4) на источниках питания 9 (фиг.1, 2, 4) для состыковки с пятыми соединителями 30 (фиг.3, 4) для подачи напряжения питания к шинам 23 (фиг.2, 3), плата 8 (фиг.1-4) объединения расположена в центральной части 10 системы, где вокруг нее, трехмерно, расположены модули 2 и/или источники питания 9 (фиг.1, 2, 4), причем первые соединители 26 (фиг.3, 4), установленные на плате 8 (фиг.1-4) объединения модулей 2, предназначены для передачи и приема информационных сигналов, сигналов управления, синхронизации и шины питания с третьих соединителей 28 (фиг.3, 4) на модулях 2 (фиг.1-4) в виде печатных плат 3, электрическое соединение с объединительной платой 8 организовано как непосредственно электрическими соединителями 32 (фиг.2-7), так и гибкими кабелями 33 (фиг.2, 4), при этом электрические соединения с модулями 2 в виде печатных плат 3 и/или источниками питания 9 (фиг.1, 2, 4) расходятся по кратчайшему пути, радиально, конструктивно электрическая связь 35 (фиг.2-4) выполнена таким образом, что на модулях 2 в виде печатных плат 3 и/или источниках питания 9 (фиг.1, 2, 4), вокруг платы 8 (фиг.1-4) объединения, а также на самих платах 8 объединения сформирован соединитель 32 (фиг.2-7), где с одной стороны печатных плат 3 (фиг.2-4) расположены штыри 36 (фиг.2, 4-7), а с другой стороны печатных плат – гнезда 37 (фиг.2-6), соединитель 32 (фиг.2-7) устанавливается в металлизированные отверстия 37 (фиг.2-6), что позволяет сформировать сквозное электрическое соединение 38 (фиг.2-4) пакета 39 (фиг.1-4) плат 3 относительно шести сторон платы 8 объединения, где дополнительно электрическое соединение 35 (фиг.2-4) осуществляется гибкими кабелями 33 (фиг.2, 4) через электрические соединители 32 (фиг.2-7) на плату 8 (фиг.1-4) объединения, а электрические соединители 32 (фиг.2-7) расположены по периметру 40 (фиг.2-4) платы 8 (фиг.1-4) объединения, причем электрические соединители 32 (фиг.2-7) конструктивно выполнены в трех исполнениях:

– конструктивно целостный соединитель 32-1 (фиг.3-5) с прямыми штыревыми контакт-деталями и гнездами;

– конструктивно целостный соединитель 32-2 (фиг.3, 4, 6) с угловыми штыревыми контакт-деталями и гнездами;

– соединитель 32-3 (фиг.3, 4, 7) с угловыми штыревыми контакт-деталями.

Вышеизложенное конструктивное решение позволяет, во-первых, более плотно разместить печатные платы, во-вторых, уменьшить взаимные помехи, посредством коротких электрических соединений, в-третьих, обеспечить высокую ремонтопригодность системы при сборке и разборке с сохранением всех электрических характеристик и, наконец, достичь высокой ее надежности.

Таким образом, из вышесказанного следует, что заявляемое изобретение промышленно применимо и решает поставленную задачу.

Формула изобретения

1. Электронная система, содержащая модули, источники питания и плату объединения модулей для соединения между собой модулей и источников питания, отличающаяся тем, что плата объединения расположена в центральной части системы, где вокруг нее трехмерно расположены модули и/или источники питания, где по кратчайшему пути радиально расходятся электрические соединения с модулями и/или источниками питания.

2. Электронная система по п.1, отличающаяся тем, что электрическое соединение с объединительной платой выполнено с помощью электрических соединителей и/или гибких кабелей.

3. Электронная система по п.2, отличающаяся тем, что электрическая связь выполнена таким образом, что на модулях в виде печатных плат и/или источниках питания, а также на самих платах объединения сформирован соединитель, где с одной стороны печатных плат расположены штыри, а с другой стороны печатных плат – гнезда, соединитель, устанавливаемый в металлизированные отверстия, позволяет сформировать трехмерное электрическое соединение.

4. Электронная система по п.2, отличающаяся тем, что гибкие кабели снабжены электрическими соединителями.

5. Электронная система по п.2, отличающаяся тем, что электрические соединители на плате объединения расположены в центральной части и по периметру платы.

6. Электронная система по п.2, отличающаяся тем, что электрическими шинами являются как сами соединители, так и внутренние слои печатных плат и гибкие кабели.

РИСУНКИ