CN115103545A - 基于ima架构的智能温控风冷系统 - Google Patents

Abstract

基于IMA架构的智能温控风冷系统，包括机架、上位机，机架上插装插卡式的板卡、风扇模块，板卡包括功率板卡、电源板卡，功率板卡内部集成温度采集芯片，板卡、风扇模块通过总线形式与上位机通信连接；风扇模块包括结构件，集成设置在结构件上的印制板、轴流风扇，印制板上集成设置风扇调速板、风扇供电板，风扇调速板上集成设置总线缓冲器、MCU集成电路、数字隔离器；所述风扇模块上设置手动调速旋钮。该散热系统通过上位机以总线的形式实现远程遥控风扇的转速和状态的监控，以总线形式进行信号传输，且增加信号缓冲和隔离，提高信号传输的抗干扰性、可靠性；该散热系统可实现远程遥控、手动旋钮调速两种方式对风扇转速进行控制。

Description

基于IMA架构的智能温控风冷系统

技术领域

本发明属于通信系统技术领域，具体涉及基于IMA架构的智能温控风冷系统。

背景技术

综合化、模块化的航空电子架构(IMA)被广泛应用于新一代民用与军用飞行器或者地面设备的设计中，该架构属于开放式结构，是一种模块化、综合化、小型化、即插即拔快锁形式的通讯设备，在该设备工作时，散热系统的好坏极大地决定了设备能否正常工作。

传统的机箱一般为封闭式或者半开放式结构，且机箱的散热系统一般采用可调风扇，可调风扇安装于机箱内部的侧面板、后面板或者上下板，如申请号为201510037069.6、发明名称为《一种大容量光线路终端散热机箱》的中国发明专利申请，提出在封闭式机箱中采用上下风扇模块单元进行下进风、上抽风的方式，通过底部的进风系统和顶部的排风系统形成散热风道，这种散热通道适用于封闭式及半开放式结构，在结构上需要设计上下固定板对风扇模块进行固定，同时该申请中的风扇模块为拼装形式，上下位置需安装多个风扇单元，存在结构复杂、不便于维修的问题，且该申请中紧固螺钉较多，影响产品的维修周期。现有技术中，在风扇控制上采用PWM控制方式，由于现有轴流风扇自身配置PWM和风扇状态反馈接口，可通过PWM占空比直接控制风扇的转速，该控制方式在风扇和设备功率板卡统一供电的前提下，易对设备的功率板卡造成干扰，由于风扇属于感性负载且启动冲击电流较大，从而降低了散热系统的稳定性和可靠性。

现有的风冷散热系统主要采用固定转速和可调转速的轴流风扇，通过控制占空比对风扇进行调速，且风扇属于耗损性器件，需考虑其维修性和可靠性，但目前风冷散热系统存在以下缺点：

(1)空间利用率不高，为保证机箱内部板卡的散热效率，机箱内部采用多个风扇模块，多个风扇模块分别进行插拔，多个风扇模块拼装后对板卡进行散热，导致机箱体积增大、空间占用率高；

(2)维修不便，机箱采用多个风扇模块或者多个风扇进行散热，接线关系复杂，维修时需将风扇模块先拔出，然后将信号接口拆卸后才能对风扇模块内部进行维修，导致风扇模块维修不便、模块与机箱之间互连导线过长且易拉断；

(3)风扇噪音过大，散热系统采用同规格风扇进行散热，虽然可以满足散热效率和风速调整，但灵活性差；

(4)集成化程度较低，风扇供电一般采用并联供电，由机箱主功率电源通过多根导线依次对风扇模块进行供电，导致接线关系复杂、可靠性降低，并且在接口处存在电磁泄漏的风险，同时不具备防淋雨的要求；

(5)散热系统控制单一，风冷散热系统一般通过自动调速实现，实际在联调时还需通过PWM信号进行控制，不能直接对风扇的转速进行控制；

因此，为实现应用于开放式架构的散热系统尤为重要，需要同时满足模块化、小型化、集成化和综合化的特点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供基于IMA架构的智能温控风冷系统。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的基于IMA架构的智能温控风冷系统，包括开放式的机架，还包括上位机，机架上插装插卡式的板卡、风扇模块，风扇模块位于机架底部，板卡竖直插装在机架内，板卡包括功率板卡、为功率板卡及风扇模块供电的电源板卡，功率板卡内部集成温度采集芯片，板卡、风扇模块均与机架后端的母板组件连接并通过总线形式与上位机通信连接；风扇模块包括结构件，集成设置在结构件上的印制板、轴流风扇，印制板上集成设置风扇调速板、与电源板卡连接的风扇供电板，风扇调速板上集成设置总线缓冲器、MCU集成电路、数字隔离器；上位机根据温度采集芯片采集的温度数据发出控制信号，控制信号通过IIC总线协议的形式经过机架上的母板组件以及风扇调速板上集成设置的总线缓冲器、MCU集成电路数字、隔离器后控制轴流风扇的转速，同时，轴流风扇的工作状态以IIC总线协议的形式进行反馈，反馈信号经数字隔离器、MCU集成电路、总线缓冲器、母板组件至上位机；所述风扇模块上设置手动调速旋钮。

进一步的，所述机架内腔竖直设置多个槽位，每个槽位的底部均设置从前到后延伸的轨道，板卡沿轨道插入机架内，母板组件设置在机架后端，母板组件包括PCB板、LRM连接器、自恢复保险丝器件，LRM连接器集成设置在PCB板上，与机架内用于插装板卡的槽位一一对应，自恢复保险丝器件集成在PCB板上，与机架上用于安装板卡的槽位一一对应。

进一步的，所述机架后端设置断路器、滤波器、转接刚柔板，母板组件通过转接刚柔板与上位机通信连接，转接刚柔板包括两个刚性区域、一个柔性区域，两个刚性区域通过柔性区域连接，两个刚性区域分别设置对外航插、板间转接连接器，板间转接连接器插接在母板组件上的对外转接连接器上，对外航插与上位机连接；电源板卡的供电线路依次经过断路器、滤波器，然后通过母板组件为功率板卡、风扇模块供电。

进一步的，所述风扇模块水平插装在机架的底部，风扇模块后端设置浮动连接器，风扇模块插装后通过浮动连接器与机架上的插座连接器插接，所述插座连接器通过线缆与母板组件连接，浮动连接器固定在结构件的后端；所述结构件内设置多个隔腔，隔腔内设置轴流风扇或印制板。

进一步的，所述印制板位于结构件的其中一个隔腔内，该隔腔开口的边缘环绕设置屏蔽胶条，并使用金属材质的盖板覆盖在开口上；所述浮动连接器和风扇模块后端的面板之间设置导电胶垫。

进一步的，所述风扇模块的底部以及机架的底部均安装导电屏蔽网或者波导窗，以实现抗电磁干扰。

进一步的，所述风扇模块的后端设置引导销，引导销与机架上的插孔配合，在风扇模块插合时起到引导作用；所述风扇模块的前端设置松不脱螺钉，将风扇模块插装在机架内后，松不脱螺钉固定在机架的前端。

进一步的，所述风扇模块的两侧设置导轨，导轨与机架底部两侧的轨道相互滑动；风扇模块前部的两侧边均设置铣槽把手。

进一步的，所述风扇供电板设置浪涌电流抑制功能电路。

进一步的，相邻的两个所述板卡之间留有作为风道的空隙，板卡侧面设置散热齿。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

该发明基于开放式机架，当自带散热齿的功率板卡插合后，两块板卡相邻，组成排风散热风道，由于功率板卡在开放式环境中，一方面可通过散热风道进行排风，另一方面可通过空气中冷风流动直接带走板卡的热耗，并且开放式散热系统相比传统的密封散热系统，热量不会在机架内集中，可实现长期稳定性工作。

风扇模块与机架采用浮动盲插的结构，在任何环境下均能实现即插即拔，可靠性高；风扇模块与机架的盲插互连形式可避免风扇模块拔出后再手动拆除与机架间的互连接口，风扇模块出现故障后，可以取下该模块进行维修，具有维护性高和无缆化的优点；通过引导销引导、松不脱螺钉紧固和浮动连接提高散热系统的稳定性和有效性；风扇模块侧面设置铣槽把手，可用于模块的插拔，在减少重量的同时快速插拔；风扇模块将风扇供电板、风扇调速板、轴流风扇和浮动连接器集成一体，有利于实现无缆化、模块化、小型化、高可靠性，便于维修，具有集成化程度高、空间利用率高和高可互换性的特点；

风扇调速板和风扇供电板集成在风扇模块内部，使信号传输路径短，并容易进行集中屏蔽，降低机架内部设备间的干扰；风扇模块与开放式的机架、插卡式的板卡组合应用，利于机架的散热和维护，也可防止接口缝隙泄露，可实现防淋雨及电磁屏蔽；

该散热系统通过上位机以总线的形式实现远程遥控风扇的转速和状态的监控，以总线形式进行信号传输，且增加信号缓冲和隔离，提高信号传输的抗干扰性、可靠性；该散热系统可实现远程遥控、手动旋钮调速两种方式对风扇转速进行控制，可在现场调试时根据功耗和噪音大小随时调速。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的原理框图；

图2为图1中机架安装风扇模块后的立体图；

图3为图1中机架未安装风扇模块的立体图；

图4为图1中机架安装板卡、风扇模块后的风向示意图；

图5为图1中风扇模块的立体图；

图6为图1中风扇模块另一视角的立体图；

图7为图1中风扇模块另一视角的立体图；

图8为图1中风扇模块去盖板的示意图；

图9为图1中风扇模块的手动调速示意图；

图10为图1中机架上转接刚柔板的立体图；

图11为本发明实施例机架之间的连接示意图。

【附图标记】

1-机架，101-通风孔，102-插座连接器，103-插孔，104-轨道，105-母板组件，106-转接刚柔板，10601-刚性区域，10602-柔性区域，10603-对外航插，10604-板间转接连接器，107-后盖，2-板卡，3-风扇模块，301-印制板，302-轴流风扇，303-浮动连接器，304-结构件，305-盖板，306-屏蔽胶条，307-导轨，308-引导销，309-档位旋钮，310-铣槽把手，311-导电胶垫。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明基于IMA架构的智能温控风冷系统的实施例，如图1至图11所示，该系统包括上位机、机架1、板卡2、风扇模块3，板卡2、风扇模块3均插装在机架1上。机架外部的上位机通过IIC等总线协议与机架1上的板卡2、风扇模块3互连。

机架1采用开放式设计，其前端面及上端面敞口，其他面均为板状支架，机架1用于固定板卡2、风扇模块3，以及用于电气互连器件、链路的安装紧固。机架1前端开口，其内腔竖直设置多个槽位，槽位的底部位于机架1的底部，每个槽位的底部均设置从前到后延伸的轨道104，竖直插入板卡2时，板卡2沿着轨道104插装在机架1内，并与机架1后端的母板组件105插接。板卡2的插装方向为从前到后，以板卡2的插装方向为准进行说明。

机架1后侧设置后盖107，母板组件105设置在机架后端，在机架后端与后盖107之间设置断路器、滤波器、转接刚柔板。母板组件105包括PCB板、LRM连接器、自恢复保险丝器件、对外转接连接器。母板组件105固定在机架上，其上设置多个LRM连接器，LRM连接器与机架1内用于插装板卡2的槽位一一对应。其中，PCB板用于支撑固定母板组件105上的各个元器件，将板卡2插装在LRM连接器上后，PCB板能够使各板卡的内部信号互连。根据各板卡互连总线类型及传输速率，PCB板选择低介电常数的印制板材料，通过板内叠层、高速信号差分对内和对间等长、背钻、阻抗等设计，使整个互连链路可满足12.5Gbps以上的传输速率。自恢复保险丝器件集成在PCB板上，与机架上用于安装板卡的槽位一一对应，为各个板卡提供配电保护功能，由于自恢复保险丝器件在链路短路或者过流时会使自身电阻值增大，从而降低链路通过的大电流，在故障消除后，自恢复保险丝组件恢复正常，当某个板卡短路时，可以避免对其它板卡造成损坏。

母板组件105后侧设置转接刚柔板106，母板组件105通过转接刚柔板106与机架外部设备通信连接，用于母板组件105与上位机之间的数据交换。母板组件105除了实现板卡2之间的信号互连以外，还可以通过刚柔转接板106将板卡2的信号传输至上位机。转接刚柔板106为一种软硬结合的线路板，转接刚柔板106的刚性区域10601材质选用FR4或者TU872SLK等材质的印制板，柔性区域10602材质选用聚酰亚胺等材质的软板，在本实施例中，转接刚柔板106包括两个刚性区域10601、一个柔性区域10602，两个刚性区域通过柔性区域连接。两个刚性区域分别设置对外航插10603、板间转接连接器10604。板间转接连接器10604插接在母板组件105上的对外转接连接器上，对外航插10603的接口穿出后盖107与上位机连接。

转接刚柔板106的柔性区域10602可按照机架结构的布局进行共形设计，可弯曲、扭转，实现三维组装，在三维空间内进行敷设和立体组装，实现元器件装配和导线连接的一体化。由于IMA架构的机架具有体积小、重量轻及空间利用率高的特点，对机架内部器件的空间占比要求较高，采用柔性材料的多片印制板代替线缆组件，一方面可以提高内部空间利用率和降低重量，实现无缆化；另一方面减少对外信号的转接次数，提高传输信号的稳定性和可靠性。

考虑到IMA架构机架的空间利用率和小型化，对外航插10603需具备体积小、安装方便、插拔快速、连接可靠的特点，因此，对外航插10603选用F系列的高密度微圆形连接器，该连接器具有快速插拔、高密度、小体积等特点，且插合后具有自锁功能，适合于高密度安装场景以及相对狭小的空间安装场合。该连接器集成在转接刚柔板106上，采用后装形式设置在机架面板上，然后将刚柔转接板106上的板间转接连接器10604与母板组件105上的对外转接连接器对插，一方面提高航电互连电气系统的可靠性及维修性，另一方面实现航电系统的模块化和无缆化。

断路器为机架内的各个用电设备提供短路和过流保护功能，与母板组件105上各槽位对应的自恢复保险丝器件联合设计，提高设备工作的安全性和保障性。滤波器用于去除信号传递中的杂波。断路器、滤波器、刚柔转接板106、母板组件105的后侧罩盖有用于防护上述器件的后盖107。

板卡2采用插卡式设计，包括功率板卡、电源板卡。功率板卡可以集成光、电、射频等信号，板卡可以是千兆以太网交换模块、万兆以太网交换模块、管理模块、数据存储模块，电信号传输速率可达12.5Gbps以上、光传输信号可达10Gbps以上、射频传输频率可达40GHz。为保证各功率板卡之间的互换性和可扩展性，可采用总线形式进行通信并进行统一管控，采用管理总线和时间总线对各个板卡进行统一管理，保证时序的准确性，也可以采用总线形式将多个机架内的功率板卡并联扩展使用，采用上位机统一对各个功率板卡进行管理。电源板卡为功率板卡、风扇模块3供电，电源板卡插装在背板组件105上，电源板卡的供电线路依次经过断路器、滤波器，然后通过母板组件为功率板卡、风扇模块3供电。

风扇模块3包括印制板301、轴流风扇302、浮动连接器303、结构件304，风扇模块3中的各部分均固定在结构件304上。结构件304上设置多个隔腔，隔腔内设置轴流风扇302或印制板301，印制板301上集成设置风扇供电板、风扇调速板。风扇模块3设置多个轴流风扇302，保证覆盖机架1各个槽位的底部，能够使每个板卡2散热冷却。风扇供电板用于将电源板卡的供电进行滤波处理，然后分配至各个轴流风扇302进行供电，风扇供电板增加浪涌电流抑制功能电路，防止风扇模块3瞬间启动对主供电的干扰。通过风扇调速板可控制轴流风扇302的转速，并可以获取轴流风扇302的工作状态并进行反馈。

轴流风扇302包括可单独控制的多种类型的风扇并集成在结构件304内，一方面可实现不同风速和风量的控制，另一方面在满足散热的前提下减小设备的体积、提高空间利用率。该风冷系统采用多种规格风扇类型，按照机架功率板卡的功耗分布进行排布，可实现风扇转速的多种组合，提高风扇模块的空间利用率和综合化。

风扇调速板、风扇供电板位于结构件304其中一个隔腔内，该隔腔开口的边缘环绕设置导电胶条306，并使用金属材质的盖板305覆盖在开口处，实现电磁屏蔽。同时，在风扇模块3的底部以及机架1的底部均安装导电屏蔽网或者波导窗，实现抗电磁干扰。

机架1底部的下方水平插装风扇模块3，机架底部设置通风孔101，机架1底部下方的后侧设置插座连接器102。插座连接器102与母板组件105通过线缆连接，风扇模块3插装在机架1底部的同时，风扇模块3后端的浮动连接器303插接在插座连接器102上，实现风扇模块3与母板组件105的通信连接，并通过总线形式与上位机通信连接。风扇模块3后端的浮动连接器采用后装形式，在浮动连接器的法兰和风扇模块3后端的面板之间设置导电胶垫311，可以实现密封、防淋雨，并保持良好的导电性，可以抗电磁干扰。

为便于风扇模块3快速插拔和信号的快速传输，风扇模块3采用插卡式盲插结构设计，风扇模块3通过后端的浮动连接器303与机架上的插座连接器102插接，实现风扇模块3的即插即拔及盲插。浮动连接器303固定在结构件304的后端。风扇模块3的后端还设置钢制的引导销308，引导销308与机架上的插孔103配合，在风扇模块3插合时起到引导作用，并在后端浮动连接器303盲插时，防止浮动连接器303锁死以及在振动、冲击过程中受力。由于钢制的引导销308伸出长度比浮动连接器伸出部分长，故在引导销308引导到位后，浮动连接器303再进行对插，可保护风扇模块的浮动连接器，防止其接口位置的接触件损坏。当风扇模块3插合到位后，浮动连接器303作为插头和机架上的插座实现对插，防止在振动、冲击等环境下导致的风扇模块3插合锁死或信号传输中断。

该系统采用下进风上出风形式对机架1内安装的板卡2进行冷却散热，在风扇模块3的作用下，外部的空气从通风孔101进入机架1内。板卡2自带散热齿，板卡2插装在机架1内后，相邻的两个板卡2之间的空隙作为风道，通过板卡自身的散热齿将内部热量带出。

风扇模块3的前端设置松不脱螺钉、两侧设置导轨307，在将风扇模块3插装在机架1内时，风扇模块3两侧的导轨307与机架1底部下方两侧的轨道相互滑动，待风扇模块3与机架1上的母板组件插合，将风扇模块3前端的松不脱螺钉固定在机架1的前端，实现风扇模块3与机架1的插合引导和紧固，防止在机械环境下风扇模块3发生位移。

为实现风扇模块的快速插拔，在风扇模块前部的两侧边均设置铣槽把手310，在将松不脱螺钉拧松后，可直接拔出风扇模块，操作方便。若只采用独立把手或松不脱螺钉进行插拔，会导致插拔困难和占用面板空间，铣槽把手310以及松不脱螺钉配合可避免这种情况。

风扇调速板可通过自动的方式进行调速，也可以自动和手动两种方式结合进行调速。风扇调速板包括总线缓冲器、MCU集成电路、数字隔离器、阻容器件和磁性器件。风扇供电板为总线缓冲器、MCU集成电路、数字隔离器供电。总线缓冲器在总线信号传输中起数据暂存缓冲的作用，实现总线的单向传输控制，防止风扇模块端的IIC异常对机架上的功率板卡造成影响，提高总线传输控制的可靠性。MCU集成电路的主要作用为，将总线缓冲器从上位机接收的信号通过芯片引脚输入，经芯片内部寄存器配置的软件协议解析后，通过GPIO口输出风扇调速信号；同时将风扇的反馈信号经芯片的GPIO口传输至其内部寄存器，并以符合总线协议的数据格式通过总线缓冲器上传至上位机。数字隔离器的主要目的是将风扇供电与上位机供电完全隔离，通过隔离提高功率板卡抗干扰性和风冷系统的稳定性，并且可实现电平的转换满足上位机的控制要求。

功率板卡内部集成温度采集芯片，温度采集芯片根据各个功率板卡内部发热器件的功耗和温度通过IIC总线协议进行发送和接收数据，温度采集芯片发出的信号依次经过母板组件、转接刚柔板至上位机，当上位机根据温度采集芯片的温度数据发送指令时，MCU集成电路响应命令，以高低电平形式输出风扇调速控制信号，从而控制风扇的转速大小。同时风扇的转速反馈信号经MCU集成电路以IIC数据格式上传至上位机，转换为十进制即可得到风扇的转速。

风扇模块3在进行转速自动控制时，上位机根据采集的温度数据发出的控制信号，控制信号通过IIC总线协议的形式依次经过机架上的转接刚柔板、母板组件、线缆、插座连接器102以及风扇调速板上集成设置的总线缓冲器、MCU集成电路，在MCU集成电路中，按照内部软件协议在MCU集成电路的GPIO口输出控制信号，然后经数字隔离器进行电平转换，进而通过控制风扇转速的PWM占空比控制风扇转速；风扇模块3在进行反馈时，风扇模块3将风扇转速的工作状态以IIC总线协议的形式进行反馈，反馈信号依次经数字隔离器、MCU集成电路、总线缓冲器、母板组件、转接刚柔板进行上报。在控制风扇转速的同时，电源板卡的供电电源经风扇供电板上的浪涌电流抑制电路对风扇模块中的各个风扇供电。轴流风扇302可接收供电、调速控制、状态反馈等类型的信号，通过上位机可对轴流风扇进行控制和查询工作状态。

常用直流风扇供电电压范围为12V～24V，由于风扇为感性负载且瞬间启动时存在浪涌冲击电流，易降低风冷系统的稳定性和可靠性。因此，在风扇供电板上通过电感、阻容器件和延时开关等器件实现风扇的缓启动，防止冲击电流对主功率电源的影响。通过上位机实时监控轴流风扇302的转速状态并随各功率板卡温度的变化而调整控制对应风扇转速，一方面，根据需要控制风扇转速，不需要全功率运行，可以降低风扇的功耗，另一方面，也减少了风扇的噪音。

风扇供电板将电源板卡的供电电压转换成各器件的所需电压，其中电源板卡提供的24V的电压经过浪涌电流抑制功能电路为轴流风扇供电，经过24V转3.3V转换模块为总线缓冲器、MCU集成电路供电，并为隔离器的供电1模块供电，经过24V转5V转换模块为隔离器的供电2模块供电。

风扇模块3面板上可以设置档位旋钮309，当进行手动调速时，旋拧档位旋钮309，以高低电平(高电平3.3V，低电平0.6V以下)的形式输入至MCU集成电路的I/O，根据内部寄存器配置的软件协议，在检测到该I/O口的地址状态变化时，发送指令要求自动调速信号指令暂停，可按照旋钮开关发送的不同地址状态实现风扇的多档位调速。对该风冷系统进行调试时，可以操作手动调速旋钮309来控制轴流风扇302的转速，在本实施例中，共设置三档调速。

该发明基于开放式机架，当自带散热齿的功率板卡插合后，两块板卡相邻，组成排风散热风道，由于功率板卡在开放式环境中，一方面可通过散热风道进行排风，另一方面可通过空气中冷风流动直接带走板卡的热耗，并且开放式散热系统相比传统的密封散热系统，热量不会在机架内集中，可实现长期稳定性工作。

风扇模块与机架采用浮动盲插的结构，在任何环境下均能实现即插即拔，可靠性高；风扇模块与机架的盲插互连形式可避免风扇模块拔出后再手动拆除与机架间的互连接口，风扇模块出现故障后，可以取下该模块进行维修，具有维护性高和无缆化的优点；通过引导销引导、松不脱螺钉紧固和浮动连接提高散热系统的稳定性和有效性；风扇模块侧面设置铣槽把手，可用于模块的插拔，在减少重量的同时快速插拔；风扇模块将风扇供电板、风扇调速板、轴流风扇和浮动连接器集成一体，有利于实现无缆化、模块化、小型化、高可靠性，便于维修，具有集成化程度高、空间利用率高和高可互换性的特点；

风扇调速板和风扇供电板集成在风扇模块内部，使信号传输路径短，并容易进行集中屏蔽，降低机架内部设备间的干扰；风扇模块与开放式的机架、插卡式的板卡组合应用，利于机架的散热和维护，也可防止接口缝隙泄露，可实现防淋雨及电磁屏蔽；

该散热系统通过上位机以总线的形式实现远程遥控风扇的转速和状态的监控，以总线形式进行信号传输，且增加信号缓冲和隔离，提高信号传输的抗干扰性、可靠性；该散热系统可实现远程遥控、手动旋钮调速两种方式对风扇转速进行控制，可在现场调试时根据功耗和噪音大小随时调速；同时在风扇输入端增加浪涌抑制功能，降低风扇启动对前端设备的影响，提高散热系统的可靠性。

尽管已经展示和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.基于IMA架构的智能温控风冷系统，包括开放式的机架(1)，其特征在于：还包括上位机，机架(1)上插装插卡式的板卡(2)、风扇模块(3)，风扇模块(3)位于机架(1)底部，板卡(2)竖直插装在机架(1)内，板卡(2)包括功率板卡、为功率板卡及风扇模块(3)供电的电源板卡，功率板卡内部集成温度采集芯片，板卡(2)、风扇模块(3)均与机架后端的母板组件连接并通过总线形式与上位机通信连接；风扇模块(3)包括结构件(304)，集成设置在结构件上的印制板(301)、轴流风扇(302)，印制板(301)上集成设置风扇调速板、与电源板卡连接的风扇供电板，风扇调速板上集成设置总线缓冲器、MCU集成电路、数字隔离器；上位机根据温度采集芯片采集的温度数据发出控制信号，控制信号通过IIC总线协议的形式经过机架(1)上的母板组件以及风扇调速板上集成设置的总线缓冲器、MCU集成电路数字、隔离器后控制轴流风扇(302)的转速，同时，轴流风扇(302)的工作状态以IIC总线协议的形式进行反馈，反馈信号经数字隔离器、MCU集成电路、总线缓冲器、母板组件至上位机；所述风扇模块(3)上设置手动调速旋钮(309)。

2.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述机架(1)内腔竖直设置多个槽位，每个槽位的底部均设置从前到后延伸的轨道(104)，板卡(2)沿轨道(104)插入机架内，母板组件(105)设置在机架(1)后端，母板组件(105)包括PCB板、LRM连接器、自恢复保险丝器件，LRM连接器集成设置在PCB板上，与机架内用于插装板卡(2)的槽位一一对应，自恢复保险丝器件集成在PCB板上，与机架上用于安装板卡的槽位一一对应。

3.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述机架后端设置断路器、滤波器、转接刚柔板(106)，母板组件(105)通过转接刚柔板(106)与上位机通信连接，转接刚柔板(106)包括两个刚性区域(10601)、一个柔性区域(10602)，两个刚性区域通过柔性区域连接，两个刚性区域分别设置对外航插(10603)、板间转接连接器(10604)，板间转接连接器(10604)插接在母板组件(105)上的对外转接连接器上，对外航插(10603)与上位机连接；电源板卡的供电线路依次经过断路器、滤波器，然后通过母板组件(105)为功率板卡、风扇模块(3)供电。

4.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述风扇模块(3)水平插装在机架(1)的底部，风扇模块(3)后端设置浮动连接器(303)，风扇模块(3)插装后通过浮动连接器(303)与机架上的插座连接器插接，所述插座连接器通过线缆与母板组件连接，浮动连接器(303)固定在结构件(304)的后端；所述结构件(304)内设置多个隔腔，隔腔内设置轴流风扇(302)或印制板(301)。

5.根据权利要求2所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述印制板位于结构件(304)的其中一个隔腔内，该隔腔开口的边缘环绕设置屏蔽胶条(306)，并使用金属材质的盖板(305)覆盖在开口上；所述浮动连接器(303)和风扇模块(3)后端的面板之间设置导电胶垫(311)。

6.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述风扇模块(3)的底部以及机架(1)的底部均安装导电屏蔽网或者波导窗，以实现抗电磁干扰。

7.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述风扇模块(3)的后端设置引导销(308)，引导销(308)与机架上的插孔配合，在风扇模块(3)插合时起到引导作用；所述风扇模块(3)的前端设置松不脱螺钉，将风扇模块(3)插装在机架(1)内后，松不脱螺钉固定在机架(1)的前端。

8.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述风扇模块(3)的两侧设置导轨(307)，导轨(307)与机架(1)底部两侧的轨道相互滑动；风扇模块前部的两侧边均设置铣槽把手(310)。

9.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：所述风扇供电板设置浪涌电流抑制功能电路。

10.根据权利要求1所述的基于IMA架构的智能温控风冷系统，其特征在于：相邻的两个所述板卡(2)之间留有作为风道的空隙，板卡(2)侧面设置散热齿。

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