CN101466249A - 底座、具有中板设计的装置及用于冷却该装置的方法 - Google Patents

底座、具有中板设计的装置及用于冷却该装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种底座，该底座可包括：前部，该前部包括定位在第一平面中的第一电路板；后部，该后部包括定位在第二平面中的第二电路板，其中第一平面和第二平面基本上正交；隔开前部和后部的中板；以及风扇盘组件，该风扇盘组件包括多个风扇，以冷却前部的第一电路板和后部的第二电路板。

Description

底座、具有中板设计的装置及用于冷却该装置的方法
技术领域
本发明涉及底座、具有中板设计的装置及用于冷却该装置的方法。
背景技术
可采用各种方案来冷却位于装置底座中的印刷电路板(PCB)(例如，线路卡)及其他零件。装置包括中板(midplane)设计中的正交定位的PCB(例如，水平的PCB和垂直的PCB)的情况中，可以有至少两个风扇系统。例如，可以有一个风扇系统用来冷却水平的PCB，而另一个风扇系统用来冷却垂直的PCB。然而，即使当使用两个风扇系统时，气流也可能不会均匀地分布并且可能不会适当地冷却装载的底座。
发明内容
根据一方面，底座可包括：前部，该前部包括定位在第一平面中的第一电路板；后部，该后部包括定位在第二平面中的第二电路板，其中第一平面和第二平面基本上正交；隔开前部和后部的中板；以及风扇盘组件，该风扇盘组件包括多个风扇，以冷却前部的第一电路板和后部的第二电路板。
根据另一方面，提供了用于冷却具有中板设计的装置的方法。该方法可包括以下步骤：引导具有第一方向的第一气流以提供具有第二方向的第二气流，第二方向正交于第一方向；通过第二气流冷却装置的第一电路板，第一电路板正交于中板；重新引导第二气流以提供具有第三方向的第三气流，第三方向正交于第二方向；重新引导第三气流以提供具有第四方向的第四气流，第四方向正交于第三方向；以及通过第四气流冷却装置的第二电路板。
根据又一方面，具有中板设计的装置可包括：沿第一方向定位在底座的第一分隔间中的第一阵列电路板；沿第二方向定位在底座的第二分隔间中的第二阵列电路板，第二方向不同于第一方向；中板，该中板将阵列电路板的第一阵列电路板中的一个或多个电路板与阵列电路板中的第二阵列电路板中的一个或多个电路板相连接；以及风扇盘组件，所述风扇盘组件具有设置在第一分隔间的平面上的多个风扇，以冷却第一阵列电路板和第二阵列电路板。
根据再一方面，具有中板设计的装置可包括：沿水平方向定位的第一多个电路板；沿垂直方向定位的第二多个电路板；垂直定位的中板，该中板提供第一多个电路板中的一个或多个电路板与第二多个电路板中的一个或多个电路板之间的连接；以及风扇系统，该风扇系统定位在与第二多个电路板平行的平面上，以冷却第一多个电路板和第二多个电路板。
根据另一个方面，具有中板设计的装置可包括：中板，该中板与正交于第二电路板定位的第一电路板相连接；底座；以及冷却机构，该冷却机构定位在与底座侧部相对应的平面上，其中冷却机构抽吸空气以冷却第一电路板和第二电路板。
附图说明
包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了文中描述的一个或多个实施例，并与描述一起解释本发明的方面。在附图中：
图1是示出了文中所述原理的视图；
图2是示出了可根据文中所述的原理而操作的示例性装置的视图；
图3是示出了可以与图2中所示的挡板相对应的示例性挡板的视图；
图4和图5是示出了与文中所述的原理相关的示例性气流模式的视图；以及
图6是示出了可以与文中所述原理相关的程序的流程图。
具体实施方式
以下的详细描述以附图为参考。不同图中相同的参考标号可标示相同或相似的元件。
为了便于描述可在文中使用诸如“水平”、“垂直”、“前”、“后”等空间相对的术语，以描述图中所示的元件或该元件相对于另一元件的关系。因此，这些术语不必仅具有一个操作含义且不应认为其是限制性的。对于诸如“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等术语也是一样。
例如，应该理解的是，空间相对术语可旨在除包含图中所示的方位以外还包含装置在使用或操作中的其他不同方位。例如，如果图中所示的装置被翻转过来，则描述为位于其他元件“下方”或“下面”的元件会随之定位于该其他元件的“上方”。因此，示例性术语“下方”可包含上方和下方两种方位。该装置可以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，并相应地解释文中所使用的空间相对术语。
术语“连接”及其变化形式(连接的或连接)可为直接的或间接的。当用在文中时，术语“和/或”包括一个或多个相关列示项目的任意和所有组合。
图1是示出了可实施文中所述原理的装置100的视图。如图所示的，装置100可为例如网络装置，该网络装置包括采用中板设计的多插槽底座105。多插槽底座105可具有通常为直线型的结构，该结构具有前表面110、后表面115、以及侧表面125。挡板120可紧邻后表面115定位。挡板120可包括校准的穿孔密度，以调节装置100内的气流。风扇130的矩阵可紧邻侧表面125定位，该风扇可用于冷却装置100。
根据这种结构，单独的风扇系统可冷却装置100的水平定位的PCB 135和垂直定位的PCB 140。例如，水平定位的PCB 135可紧邻前表面110，而垂直定位的PCB 140可紧邻后表面115。另外，如下面将描述的，挡板120可供装置100内的气流均匀分布之用。
作为前面所述的结果，具有用于调节气流的挡板的单独风扇系统可充分地冷却装置以及与之相关的PCB。也就是说，与可能需要紧邻后表面115的风扇系统(未示出)来冷却PCB 140以及紧邻侧表面125的另一风扇系统来冷却PCB 135的其他实施方式不同，单独的风扇系统130可冷却PCB 135和PCB 140。已结合图1部分地描述了文中所述的原理。因此，下面将描述上述的变型。
示例性装置
图2是示出了可根据文中所述的原理操作的示例性装置200的视图。如图所示的，装置200除其他零件外还包括底座205、前表面210、后表面215、侧表面220、侧表面225、PCB 230、PCB 235、中板240、挡板245、以及风扇盘组件250。
底座205可为用于支撑装置200的零件的任意壳体结构。在一个实施方案中，底座205可具有直线型的结构并且例如可由金属、塑料等制成。底座205可包括插槽和/或导向件(未示出)以用于接收和容纳多个模块(诸如PCB)。如下面将描述的，在一个实施方案中，插槽和/或导向件可接收和容纳根据中板设计以水平和垂直方式定位的PCB。也就是说，底座205可被横向中板(诸如中板240)分成为前分隔间207和后分隔间209。底座205的大小和/或尺寸可取决于待容纳的PCB的大小和数量。
底座205可包括前表面210、后表面215、侧表面220、以及侧表面225。紧邻前表面210，装置200可包括以水平方式定位的PCB230，而紧邻后表面215，装置200可包括以垂直方式定位的PCB235。PCB 230和PCB 235均可包括PCB阵列，其中阵列中的每个PCB均基本平行于该阵列中的另一个PCB。
中板240可为用于使PCB 230中的一个或多个PCB与一个或多个其他零件(诸如PCB 235中的一个或多个PCB)相配合的任何连接器。中板240可定位成与PCB 230和PCB 235两者正交。中板240可连接至电源(未示出)。中板240可容许一个或多个PCB 230与一个或多个PCB 235之间的连通。
挡板245可包括用于调节装置中的气流的结构。例如，挡板245可为金属板，每个金属板具有校准穿孔密度以调节紧邻PCB 235的气流。例如，可基于以如下方式布置和定位的挡板245来调节气流，所述方式即，产生阻塞以防止高速气流形成并使得紧邻PCB 235的气流的回流区最小化。如图2中所示的，在一个实施方案中，挡板245中的一个挡板可位于PCB 235的下面而挡板245中的另一个挡板可位于PCB 235的上面。挡板245可与PCB 235正交。图3是示出了示例性挡板245的视图。如图所示的，挡板245可包括用于调节气流的多个孔305。图3中所示的孔305的大小、形状、数量和布置是示例性的。与孔305有关的穿孔密度可以是被校准的。
例如，挡板245可包括直径从0.140”变化至0.500”的圆孔，以使得开口百分比最大化(例如，为60％或更大)的方式来设计圆孔的模式。在不需要气流的某些区域(诸如连接器区域)中，穿孔可被忽略从而气流可集中于其他区域。
风扇盘组件250可包括框架，该框架具有用于冷却装置200的风扇矩阵。如图所示的，在一个实施方案中，风扇盘组件250可紧邻侧表面220。例如，风扇盘组件250可与PCB 230正交。风扇盘组件250中的风扇可将空气抽出和/或使空气循环以冷却装置200。
尽管图2示出了示例性装置200，但在其他实施方案中，也可使用更少、附加的或不同的零件。例如，在其他实施方案中，PCB 230可位于装置200的后分隔间209中，而PCB 235可位于装置200的前分隔间207中。另外，或可替换地，风扇盘组件250中的风扇可推动空气以冷却装置200。
图4是示出了与文中所述原理相关的示例性气流模式的视图。在图4中，从左侧示出了装置200的前视图。通过与气流方向相对应的箭头示出了气流。图4中所示的气流可基于例如风扇盘组件250、气压差、烟囱效应(chimney effect)等。
如所示的，气流410可通过前表面210的开口405进入装置200。例如，开口405可为装置200的通风部分，以允许空气进入装置200。气流410可沿装置200的底表面415朝向后表面215穿过。之后，气流410可向上移动为气流420。如结合图5进一步示出和描述的，气流420可穿过挡板245，与此同时冷却PCB 235。之后，气流430可沿着存在于装置200的顶表面425与PCB 230之间的风室(plenum)移动。最后，气流435可朝向侧表面220的风扇盘组件250移动以便于在冷却PCB 230的同时从装置200排出。
尽管图4示出了示例性气流模式，但在其他情况中，气流模式可包含另外的和/或不同的气流。
图5是从侧表面220的透视角度示出了可与文中所述的原理相对应的部分气流模式的视图。如先前所述的，气流410可从装置200的前表面210朝向后表面215进入。气流420可向上移动穿过挡板245以冷却PCB 235。基于挡板245以及它们相应的穿孔密度，气流420可均匀分布在装置200的后部中。例如，挡板245可调节气流420以使得高速的形成最小化和/或使得可具有低速中心的回流区最小化。
尽管图5示出了示例性气流模式，但在其他情况中，气流模式可包含另外的和/或不同的气流。
图6是示出了可以与文中所述的原理相关的程序的流程图。
程序600可从通过装置的开口接收具有第一方向的气流的步骤(程序块610)开始。例如，气流410可通过开口405被接收。气流410可沿第一方向(诸如从前表面210到后表面215的方向)移动。
气流可被重新引导至与第一方向正交的第二方向(程序块620)。例如，气流420可被引导至与气流410的方向正交的第二方向，如图4和图5中所示的。被重新引导的气流420可冷却装置200的一个或多个电路，诸如具有第一方位的一个或多个电路。例如，气流420可冷却一个或多个电路，诸如具有垂直方位的PCB 235。在一个实施方案中，气流420可通过挡板245沿第二方向移动。也就是说，挡板245可向上重新引导气流420。
气流可被重新引导至与第二方向正交的第三方向(程序块630)。例如，气流430可被引导至与气流420的方向正交的第三方向。例如，第三方向可对应于从后表面215到前表面210的方向，如图4中所示的。
气流可被重新引导至与第三方向正交的第四方向(程序块640)。例如，气流435可被引导至与气流430的方向正交的第四方向，如图4中所示。第四方向可对应于从侧表面225到侧表面220的方向。被重新引导的气流435可冷却装置200的一个或多个电路，诸如具有与第一方位正交的第二方位的一个或多个电路。例如，气流435可冷却一个或多个电路，诸如具有水平方位的PCB 230。
在程序块650中，气流可从装置中排出。例如，基于从装置200中抽吸空气的风扇盘组件，气流435可通过风扇盘组件250从装置200中排出。例如，风扇盘组件250的风扇可沿与气流435相对应的方向从装置200中抽吸空气。
尽管图6示出了示例性程序，但在其他情况中，程序600可包含更少的、附加的和/或不同的操作。例如，如果风扇盘组件250推动空气而不是抽吸空气的话，所描述的气流可以以不同的方式移动。另外地，或可替换地，相对于装置200的表面的方向的描述可为不同的。例如，如果PCB 230在底座205的后分隔间209中而PCB 235在底座205的前分隔间207中，则气流410可沿从后表面215到前表面210的方向移动，并且剩余气流可以与以上所述相对应的方式移动。
结论
前面对实施方案的描述提供了例证，但不应认为其是排他的或将实施方案局限于所公开的具体形式。结合以上教导可进行改进或修改，或者可从所述教导的实践中得到改进或修改。
另外，虽然已针对图6中所示的程序描述了一系列程序块，但在其他实施方案中这些程序块的顺序可改变。而且，可并行地执行非依赖(non-dependent)程序块。此外，还可省略图6的程序中的程序块。
尽管在权利要求中陈述和/或在说明书中公开了特征的具体组合，但这些组合并非旨在限制本发明。实际上，这些特征中的许多特征可以以权利要求中未明确陈述和/或在说明书中未明确公开的方式组合。
本申请中所使用的元件、程序块、或指令不应被认为对所描述的实施方案来说是关键性的或必不可少的，除非明确地如此描述。另外，当用在文中时，冠词“a”旨在包含一个或多个项目。在仅意指一个项目时，则使用词语“一个”或类似语言。而且，除非以另外的方式明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。

Claims (25)

1.一种底座，包括：
前部，所述前部包括定位在第一平面中的第一电路板；
后部，所述后部包括定位在第二平面中的第二电路板，其中所述第一平面和所述第二平面基本上正交；
中板，所述中板隔开所述前部和所述后部；以及
风扇盘组件，所述风扇盘组件包括多个风扇，以冷却所述前部的第一电路板和所述后部的第二电路板。
2.根据权利要求1所述的底座，其中，所述第一平面被水平地定位且所述第二平面被垂直地定位，并且所述风扇盘组件定位在与所述第一平面基本上正交的第三平面中。
3.根据权利要求2所述的底座，其中，所述第三平面基本平行于所述第二平面。
4.根据权利要求1所述的底座，还包括：
挡板，所述挡板具有穿孔以便调节气流用于冷却所述第一电路板和所述第二电路板。
5.根据权利要求4所述的底座，其中，所述后部包括所述挡板，并且所述挡板被定位成与所述第二电路板基本正交。
6.根据权利要求5所述的底座，其中，所述挡板包括多个挡板，所述多个挡板包括位于所述第二电路板上方的第一挡板和位于所述第二电路板下方的第二挡板。
7.根据权利要求1所述的底座，其中，所述风扇盘组件通过沿平行于所述第一平面的方向抽吸空气而冷却所述第一电路板。
8.根据权利要求1所述的底座，其中，所述风扇盘组件定位在所述前部的第三平面上。
9.一种用于冷却具有中板设计的装置的方法，所述方法包括以下步骤：
引导具有第一方向的第一气流以提供具有第二方向的第二气流，所述第二方向正交于所述第一方向；
通过所述第二气流冷却所述装置的第一电路板，所述第一电路板正交于所述中板；
重新引导所述第二气流以提供具有第三方向的第三气流，所述第三方向正交于所述第二方向；
重新引导所述第三气流以提供具有第四方向的第四气流，所述第四方向正交于所述第三方向；以及
通过所述第四气流冷却所述装置的第二电路板。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述引导步骤包括：
通过第一挡板引导所述第二气流。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述引导步骤还包括：
通过第二挡板引导所述第二气流。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
使用风扇盘组件从所述装置中抽吸所述第四气流。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一方向和所述第三方向是相反的方向。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：
通过位于所述中板下面的开口接收所述第一气流。
15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述重新引导所述第二气流的步骤包括：
在位于所述中板上方的位置处重新引导所述第二气流。
16.一种具有中板设计的装置，包括：
第一阵列电路板，沿第一方向定位在底座的第一分隔间中；
第二阵列电路板，沿第二方向定位在所述底座的第二分隔间中，所述第二方向不同于所述第一方向；
中板，所述中板将所述第一阵列电路板中的一个或多个电路板与所述第二阵列电路板中的一个或多个电路板相连接；以及
风扇盘组件，所述风扇盘组件具有设置在所述第一分隔间的平面上的多个风扇，以冷却所述第一阵列电路板和所述第二阵列电路板。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括用以调节气流的挡板系统。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述挡板系统包括：
第一挡板；以及
第二挡板，其中，所述第一挡板和所述第二挡板具有穿孔密度以调节气流。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一挡板和所述第二挡板位于所述第二分隔间中。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述第一挡板被定位于所述第二阵列电路板的顶部的上方，而所述第二挡板被定位于所述第二阵列电路板的底部的下方。
21.一种具有中板设计的装置，包括：
沿水平方向定位的第一多个电路板；
沿垂直方向定位的第二多个电路板；
垂直定位的中板，所述中板提供所述第一多个电路板中的一个或多个电路板与所述第二多个电路板中的一个或多个电路板之间的连接；以及
风扇系统，所述风扇系统定位在与所述第二多个电路板平行的平面上，以冷却所述第一多个电路板和所述第二多个电路板。
22.根据权利要求21所述的装置，还包括：
第一挡板；以及
第二挡板，其中，所述第一挡板和所述第二挡板包括一个或多个穿孔以调节气流来冷却所述第二多个电路板。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述第一挡板平行于所述第二挡板。
24.一种具有中板设计的装置，包括：
中板，所述中板与正交于第二电路板定位的第一电路板相连接；
底座；以及
冷却机构，所述冷却机构定位在与所述底座侧部相对应的平面上，其中，所述冷却机构抽吸空气以冷却所述第一电路板和所述第二电路板。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述底座被分隔为前部和后部，并且所述冷却机构被定位在与所述前部的底座侧部相对应的平面上。
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