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工控機的散熱剖析 上shang文wen我wo們men介jie紹shao了le工gong控kong機ji內nei部bu架jia構gou演yan變bian成cheng為wei底di板ban加jia插cha卡ka的de來lai由you及ji其qi好hao處chu,從cong本ben文wen起qi,我wo將jiang會hui從cong細xi節jie上shang討tao論lun一yi台tai設she計ji優you良liang的de工gong控kong機ji的de設she計ji理li念nian。據ju統tong計ji,灰hui塵chen、散熱、靜電是造成計算機不穩定的三大主要因素。但商用PC機由於使用環境的不同,僅在散熱方麵遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架構,而灰塵和靜電問題在普通使用環境下並不突出,因此商用PC對此考慮很少。 但工控機使用環境比較特殊,經常在高溫、粉塵、供電條件不好的環境下運行,並大多是在7X24小時環境下運行。而由於架構的不同,商用PC的機箱設計理念也不能直接照搬到工控機。因此在散熱、fangchenfangmiangongkongjibixuyouzijideshejilinian,sanredehaohuaizhijieyingxiangdaogongkongjidewendingxing,xiamianwomenzhongdianlaijieshaoyixiagongkongjizaisanrehefangchendetexing。 早期的CPU由於功耗問題並不突出,因此工控機的散熱不是設計的主要考慮因素。但隨著人們對CPU性能需求的增加,處理器的功耗也日益增加。最新的Intel LGA775架構的P4處理器最大功耗居然在100W以上。工控機內部的散熱問題也變得日益嚴峻起來。研華公司針對此問題,不斷的在自身的產品上做出改進。下麵我們拿研華的最經典4U上架式機箱610係列來具體分析:
 第一代IPC-610係列,F版機箱 這是第一代的IPC610係列機箱中的高端產品IPC-610BP-F,由於這款機箱設計時CPU的de功gong耗hao問wen題ti並bing不bu突tu出chu,因yin此ci其qi僅jin采cai用yong了le單dan風feng扇shan輔fu助zhu散san熱re設she計ji。而er且qie我wo們men可ke以yi看kan出chu,為wei了le考kao慮lv工gong控kong機ji應ying用yong環huan境jing的de複fu雜za多duo樣yang性xing,風feng扇shan的de前qian麵mian是shi有you過guo濾lv網wang設she計ji的de的de。由you於yu在zai某mou些xie惡e劣lie環huan境jing下xia,過guo濾lv網wang和he風feng扇shan必bi須xu經jing常chang清qing洗xi才cai能neng保bao證zheng正zheng常chang工gong作zuo,因yin此ci在zai這zhe款kuan機ji箱xiang上shang的de風feng扇shan和he過guo濾lv網wang都dou設she計ji為wei易yi於yu更geng換huan的de,易yi於yu維wei護hu的de設she計ji理li念nian一yi直zhi體ti現xian在zai工gong控kong機ji箱xiang的de設she計ji中zhong。尤you其qi在zai高gao端duan工gong控kong機ji產chan品pin中zhong,係xi統tong的de易yi於yu維wei護hu性xing是shi高gao端duan市shi場chang工gong控kong機ji的de設she計ji理li念nian之zhi一yi。 當P4處理器進入工控機市場後,其高發熱量使得各個工控廠商不得不重視工控機的散熱問題。研華推出了第二代IPC-610係列的工控機便加強了散熱方麵的考慮。例如熱賣的麵對中高端市場的IPC-610H,為(wei)了(le)提(ti)升(sheng)散(san)熱(re)效(xiao)果(guo),加(jia)大(da)機(ji)箱(xiang)內(nei)部(bu)風(feng)流(liu),采(cai)用(yong)雙(shuang)風(feng)扇(shan)的(de)設(she)計(ji)。並(bing)基(ji)於(yu)維(wei)護(hu)考(kao)慮(lv),將(jiang)雙(shuang)風(feng)扇(shan)采(cai)用(yong)模(mo)塊(kuai)式(shi)的(de)設(she)計(ji)理(li)念(nian),固(gu)定(ding)在(zai)一(yi)個(ge)抽(chou)取(qu)板(ban)上(shang),從(cong)而(er)容(rong)易(yi)更(geng)換(huan)。由(you)於(yu)采(cai)用(yong)雙(shuang)風(feng)扇(shan)後(hou),過(guo)濾(lv)網(wang)的(de)麵(mian)積(ji)加(jia)大(da),因(yin)此(ci)原(yuan)有(you)的(de)側(ce)麵(mian)抽(chou)取(qu)式(shi)過(guo)濾(lv)網(wang)更(geng)換(huan)方(fang)式(shi)無(wu)法(fa)適(shi)用(yong),因(yin)此(ci)工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)采(cai)用(yong)了(le)濾(lv)網(wang)前(qian)置(zhi)前(qian)開(kai)口(kou)的(de)方(fang)式(shi)便(bian)於(yu)抽(chou)取(qu)濾(lv)網(wang)。
 第二代610係列機箱IPC-610H 即使麵對中低端市場的IPC-610L,也在散熱風扇和過濾網的設計上有獨特的設計理念。采用前開口的單風扇設計,風扇可前置打開,濾網也易於抽取。
 第二代610係列機箱IPC-610L 看過4U的大機身散熱設計,再來考慮1U和2U的機箱內部散熱設計。這類機器由於機箱體積限製,都采用蝶型背板的設計,並提供模塊化的設計便於用戶維護,但由於小風扇的CFM都比較小,因此隻能多采用多風扇來增大風流。下麵我們來看看1U的機箱散熱設計:
 ACP-1000機箱內部架構圖 研華的2U機箱和ACP1000設計理念基本相同,在此不再贅述。 再來了解一下壁掛式機箱的散熱設計考慮: 壁bi掛gua式shi機ji箱xiang要yao求qiu機ji構gou設she計ji緊jin湊cou以yi便bian滿man足zu各ge種zhong不bu同tong場chang合he下xia的de應ying用yong,機ji箱xiang內nei部bu寸cun土tu寸cun金jin,每mei一yi個ge空kong間jian都dou需xu要yao合he理li的de應ying用yong。但dan小xiao機ji箱xiang內nei部bu由you於yu體ti積ji所suo限xian,采cai用yong的de風feng扇shan功gong率lv也ye不bu能neng太tai大da,因yin此ci小xiao機ji箱xiang的de散san熱re更geng考kao察cha一yi個ge公gong司si的de設she計ji功gong底di。總zong體ti來lai說shuo,小xiao機ji箱xiang裏li麵mian有you兩liang個ge最zui重zhong要yao的de散san熱re對dui象xiang:CPU和硬盤。下麵我們來看看壁掛式機箱IPC-6806的在散熱方麵的設計及其後繼版本的改進:
 IPC-6806WH
 改進版本IPC-6806W 在這種小機箱內部,采用不同的無源底板、內部的插卡數量也會對散熱造成不同的影響。總體來說,所插入的擴展卡盡量遠離電源模塊和CPU長卡。以便留出足夠的空隙給機箱內部的板卡。 今年研華推出了一款緊湊型的采用ATX母板的壁掛式/桌上式機箱IPC-7120,zhekuanjixiangyisuoyoujiekouqianzhiweizhuyaomaidian,bianyuyonghujichengzaishebeineibubingyiyuweihushiyong,suoyiyijingtuichujiuxiyinlezhongduoyonghudeyanqiu。danyouyujishentijijiaoxiaobingkenenghuibeiyonghujichengzaisanretiaojianbuhaodeshebeineibu,qieyaoqiuzhichiIntel最新的高性能處理器,因此對散熱的要求更高。 多說無益,上圖說話。
 IPC-7120 以上我們分析了研華在上架式和壁掛式機箱的散熱設計理念。下篇我們會來談談工控機在EMC方麵的設計考慮。
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