CN115808748A - 用于热电冷却光学端口的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统，可包括发热部件和热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到所述发热部件并且被布置为使得在电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。

Description

用于热电冷却光学端口的系统和方法
技术领域
本公开总体涉及信息处置系统，并且更特别地涉及用于热电冷却信息处置系统的信息处置资源，包括热电冷却光学端口的系统和方法。
背景技术
随着信息的价值和使用不断增加，个体和企业寻求处理和存储信息的其他方式。用户可利用的一个选项是信息处置系统。信息处置系统通常处理、编译、存储和/或传达用于商业、个人或其他目的的信息或数据，从而允许用户利用这些信息的价值。由于技术以及信息处置需求和要求在不同用户或应用之间有所不同，因此信息处置系统也可能关于以下方面有所不同：处置什么信息，如何处置信息，处理、存储或传达多少信息，以及可多快速且多高效地处理、存储或传达信息。信息处置系统的变化允许信息处置系统是通用的，或者针对特定用户或特定用途(诸如财务事务处理、航班订票、企业数据存储或全球通信)进行配置。此外，信息处置系统可包括可被配置为处理、存储和传达信息的各种硬件和软件部件，并且可包括一个或多个计算机系统、数据存储系统以及联网系统。
信息处置系统可具有被配置为接收光学收发器模块(例如，小型可插拔(SFP)收发器、四通道小型可插拔(QSFP)收发器，和/或根据开放计算项目(OCP)规范的其他模块)的网络接口或其他输入/输出(I/O)接口。此类收发器模块通常插入到设置在I/O接口卡上的“保持架”中，所述保持架通常驻留在信息处置系统的热空气(例如，处于55℃至65℃)从系统排出的后部中。此类温度通常接近光学收发器模块的温度要求的上限。
为了降低光学收发器模块内的温度，已经在设置在I/O接口卡上并被配置为接收光学收发器模块的保持架上的固定位置中实现了散热片。然而，考虑到通常分配到光学收发器和光学端口的空间有限，因此此类收发器通常是受限的并且相关联的端口在其散热片的使用中通常是受限的。由于光学收发器的电力消耗一代又一代地增加，因此使用现有方法来充分地冷却光学收发器和光学端口可能会变得越来越困难。
发明内容
根据本公开的教导，可减少或消除与冷却光学联网部件和其他信息处置资源的现有方法相关联的缺点和问题。
根据本公开的实施方案，一种系统可包括：发热部件和热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到所述发热部件并且被布置为使得在电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
根据本公开的这些和其他实施方案，一种方法可包括：使电参数应用于热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到发热部件并且被布置为使得在所述电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
根据本公开的这些和其他实施方案，一种方法可包括：将热电冷却器热耦合到发热部件并且将所述热电冷却器布置为使得在电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
根据本文包括的附图、说明书和权利要求，本公开的技术优点对于本领域技术人员而言可能是显而易见的。实施方案的目的和优点将至少通过在权利要求中特别指出的元件、特征和组合来实现和获得。
应理解，前文的概括描述和下文的具体实施方式是示例性和解释性的，并且不对本公开阐述的权利要求进行限制。
附图说明
可通过参考以下结合附图进行的描述来获取对本发明实施方案以及其优点的更完整的理解，其中相似的附图标记指示相似的特征，并且在附图中：
图1示出了根据本公开的实施方案的示例信息处置系统的选定部件的框图；
图2示出了根据本公开的实施方案的示例光学收发器模块的透视图；
图3示出了根据本公开的实施方案的图2所示的插入到I/O接口的相应光学端口中的示例光学收发器模块的两个实例的透视图；并且
图4示出了根据本公开的实施方案的光学端口以及热耦合到所述光学端口的热电冷却器的横截面正视图。
具体实施方式
通过参考图1至图4将最佳地理解优选的实施方案以及其优点，其中相似的编号用于指示相似和对应的部分。
出于本公开的目的，信息处置系统可包括任何工具或工具的集合，它们出于商业、科学、控制、娱乐或其他目的可操作来计算、分类、处理、传输、接收、检索、产生、切换、存储、显示、显现、检测、记录、再现、处置或利用任何形式的信息、情报或数据。例如，信息处置系统可为个人计算机、个人数字助理(PDA)、消费者电子装置、网络存储装置或任何其他合适的装置，并且在大小、形状、性能、功能和价格上可有所变化。信息处置系统可包括存储器、一个或多个处理资源诸如中央处理单元(“CPU”)，或者硬件或软件控制逻辑。信息处置系统的附加部件可包括一个或多个存储装置、用于与外部装置通信的一个或多个通信端口以及各种输入/输出(“I/O”)装置(诸如，键盘、鼠标和视频显示器)。信息处置系统还可包括可操作来在各种硬件部件之间传输通信的一条或多条总线。
出于本公开的目的，计算机可读介质可包括可在一段时间内保留数据和/或指令的任何工具或工具的集合。计算机可读介质可包括但不限于：存储介质，诸如直接存取存储装置(例如，硬盘驱动器或软盘)、顺序存取存储装置(例如，磁带磁盘驱动器)、光盘、CD-ROM、DVD、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和/或闪存存储器；以及通信介质，诸如导线、光纤、微波、无线电波以及其他电磁和/或光学载波；和/或以上各项的任何组合。
出于本公开的目的，信息处置资源可广义地指代信息处置系统的任何部件系统、装置或设备，包括但不限于：处理器、服务处理器、基本输入/输出系统(BIOS)、总线、存储器、I/O装置和/或接口、存储资源、网络接口、主板和/或信息处置系统的任何其他部件和/或元件。
出于本公开的目的，电路板可广义地指代印刷电路板(PCB)、印刷线路板(PWB)、印刷线路组件(PWA)、蚀刻线路板和/或可操作来机械地支撑并电耦合电子部件(例如，封装集成电路、槽连接器等)的任何其他板或类似的物理结构。电路板可包括具有多个导电层的基板，所述多个导电层由层压在一起的绝缘材料层隔开并由其支撑，其中导电迹线设置在任何此类导电层之上和/或之中，其中过孔用于将不同层的导电迹线耦合在一起，并且其中焊盘用于将电子部件(例如，封装集成电路、槽连接器等)耦合到电路板的导电迹线。
图1示出了根据本公开的实施方案的示例信息处置系统102的选定部件的功能框图。在一些实施方案中，信息处置系统102可为个人计算机(例如，台式计算机或便携式计算机)。在其他实施方案中，信息处置系统102可包括用于对数据归档的存储服务器。
如图1所示，信息处置系统102可包括：处理器103；存储器104，所述存储器通信地耦合到处理器103；输入/输出接口106，所述输入/输出接口通信地耦合到处理器103；空气增流器108，所述空气增流器通信地耦合到处理器103；用户接口110，所述用户接口通信地耦合到处理器103；光学端口112，所述光学端口通信地耦合到I/O接口106；以及热电冷却器116，所述热电冷却器热耦合到光学端口112。
处理器103可包括被配置为解译和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、装置或设备，并且可包括但不限于：微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)，或被配置为解译和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施方案中，处理器103可解译和/或执行程序指令和/或处理数据，它们存储在存储器104、空气增流器108和/或信息处置系统102的另一个部件中。
存储器104可通信地耦合到处理器103，并且可包括被配置为在一段时间内保留程序指令和/或数据的任何系统、装置或设备(例如，计算机可读介质)。存储器104可包括随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、PCMCIA卡、闪存存储器、磁存储体、光磁存储体，或者在其相关联的信息处置系统102的电力关断之后保留数据的任何合适的一群和/或一组易失性或非易失性存储器I/O接口106可包括可操作来用作信息处置系统102与一个或多个其他外部装置之间的接口的任何合适的系统、设备或装置。例如，在一些实施方案中，I/O接口106可包括被配置为经由网络用作信息处置系统102与多个信息处置系统之间的接口的网络接口，在此情况下，I/O接口106可包括网络接口卡或“NIC”。
空气增流器108可包括可操作来移动空气和/或其他气体以便冷却信息处置系统102的信息处置资源的任何机械或机电系统、设备或装置。在一些实施方案中，空气增流器108可包括风扇(例如，对空气起作用的叶片或刀片的旋转布置)。在其他实施方案中，空气增流器108可包括鼓风机(例如，采用旋转叶轮以使其进气口处接收的空气加速并改变气流的方向的离心式风扇)。在这些和其他实施方案中，系统空气增流器108的旋转部件和其他移动部件可由马达驱动。在操作中，空气增流器108可通过以下方式来冷却信息处置系统102的信息处置资源：从容纳信息处置资源的外壳(例如，机箱)外部抽吸冷空气并将所述冷空气抽吸到所述外壳中；将暖空气从外壳内部排放到该外壳的外部；和/或使空气移动穿过在外壳内部或外部的一个或多个散热片(未明确示出)以冷却一个或多个信息处置资源。
用户接口110可包括用户可利用来与信息处置系统102交互的任何工具或工具的集合。例如，用户接口110可准许用户将数据和/或指令输入到信息处置系统102中，和/或以其他方式操纵信息处置系统102以及其相关联的部件。用户接口110还可准许信息处置系统102例如通过显示装置向用户传达数据。
光学端口112可包括用于接收光学收发器模块114的对应的连接器的呈插孔、插座和/或“保持架”的任何合适的组合的形式的电连接器。
光学收发器模块114可包括容纳并包括光学收发器的任何系统、装置或设备，所述光学收发器被配置为将传入的光学信号转换为等同的电信号，并且向I/O接口106传达此类等同的电信号，并且还被配置为从I/O接口106接收电信号，将此类电信号转换为等同的光学信号，并且(例如，经由光缆，所述光缆可与光学收发器模块114整合为同一个组件)将此类光学信号作为传出的光学信号传达出去。光学收发器模块114可包括SFP收发器、QSFP收发器或任何其他合适的形状因数的收发器。
热电冷却器116可包括被配置为响应于施加到其的电压，根据热电效应(其也可被称为珀尔帖效应(Peltier effect)，以及其他名称)将热量从热电冷却器116的一侧传递到热电冷却器116的另一侧的任何合适的系统、装置或设备。如下文更详细地描述和示出的，热电冷却器116可相对于光学端口112布置，使得热电冷却器116的在电压施加到其上时进行冷却的一侧可热耦合到光学端口112的表面，并且使得热电冷却器116的在电压施加到其上时进行加热的一侧可在从空气增流器108流动的空气的气流路径内。因此，热量可从光学端口112传递到热电冷却器116，并且从热电冷却器116传递到靠近热电冷却器116流动的空气，从而冷却光学端口112并且还潜在地冷却插入光学端口112中的光学收发器模块114。
除了处理器103、存储器104、I/O接口106、空气增流器108、用户接口110、光学端口112、光学收发器模块114和热电冷却器116之外，信息处置系统102还可包括一个或多个其他信息处置资源。此类信息处置资源可包括信息处置系统的任何部件系统、装置或设备，包括但不限于：处理器、总线、存储器、I/O装置和/或接口、存储资源(例如，硬盘驱动器)、网络接口、机电装置(例如，风扇)、显示器、电源和/或其任何部分。信息处置资源可包括任何合适的封装或形状因数，包括但不限于：集成电路封装，或者上面安装有一个或多个集成电路的印刷电路板。
图2示出了根据本公开的实施方案的示例光学收发器模块114以及插入光学收发器模块114中的缆线208的透视图。在一些实施方案中，图2所示的示例光学收发器模块114可用于实现图1的光学收发器模块114。如图2所示，光学收发器模块114可包括用于容纳光学收发器204和一个或多个其他部件的壳体202、缆线208以及应变消除特征209。壳体202可包括被配置为容纳光学收发器204和/或提供用于所述光学收发器的机械结构的金属外壳，所述机械结构包括用于经由光学端口112将光学收发器204对准和/或机械地紧固到I/O接口106的机械特征(例如，导向特征)。
光学收发器204可包括被配置为(例如，经由缆线208)接收传入的光学信号，将传入的光学信号转换为等同的电信号并且向I/O接口106传达此类等同的电信号(例如，经由光学端口112)，并且还被配置为从I/O接口106接收电信号(例如，经由光学端口112)，将此类电信号转换为等同的光学信号并且将此类光学信号作为传出的光学信号传达出去(例如，经由缆线208)的任何系统、装置或设备。
缆线208可包括能够在其中传递光学信号的任何合适的系统、装置或设备。例如，缆线208可包括一根或多根光纤，所述光纤由光学不透明材料和/或用于保护此类一根或多根光纤的材料包围。与缆线208成整体的此类一根或多根光纤可光学耦合到光学收发器204，从而经由此类光纤实现与光学收发器204的通信。
应变消除特征209可机械地封闭缆线208，并且可由可被配置为对缆线208提供应变消除，同时还提供对壳体202的延伸部的支撑的任何合适的材料形成。
图3示出了根据本公开的实施方案的图2所示的插入到I/O接口106的相应的光学端口112中的示例光学收发器模块114的两个实例的透视图。如图3所示，一个或多个热电冷却器116中的每一个可热耦合到相应的光学端口112的表面。
图4示出了根据本公开的实施方案的光学端口112以及热耦合到所述光学端口的热电冷却器116的横截面正视图。如图4所示，热电冷却器116可经由设置在光学端口112的表面上的热界面材料402(例如，硅润滑脂)以及对接在热界面材料402与热电冷却器116之间的颈部404而热耦合到光学端口112。颈部404可包括导热材料(例如，铜)，并且所述颈部的存在可使得热界面材料402与热电冷却器116之间的直接接触是不需要的。在不存在颈部404的情况下，热电冷却器116对于光学收发器模块114的重复插入和移除可能不具有弹性。
尽管出于清楚阐述的目的没有在图3中示出，但是在一些实施方案中，可将散热片或其他排热介质机械地且以热的方式耦合到热电冷却器116，以便(例如，经由由风扇、鼓风机或其他空气增流器驱动的空气)从热电冷却器116的处于较高温度的一侧耗散热量。
尽管图3和图4没有示出热电冷却器116的电连接，但是可以任何合适的方式在底表面(例如，热电冷却器116的最靠近光学端口112的表面)以及顶表面(例如，热电冷却器116的与底表面相对的表面)上施加电压，以便引发热电效应，使得在底表面与顶表面之间形成温度梯度，其中底表面冷于顶表面。例如，用于施加此类电压的合适的导电线可耦合在包括I/O接口106的印刷电路板与热电冷却器116的相应电压端子之间。
图4所示的各种部件可经由一个或多个机械夹、一个或多个机械支架、一个或多个机械紧固件(例如，螺钉)、粘合材料和/或任何其他合适的机制而彼此机械地联接。
尽管前文设想了相对于光学端口使用本文公开的方法和系统，但是本文公开的热传递技术通常可应用于任何合适的信息处置资源的冷却。
如本文所使用，当两个或更多个元件被称为彼此“耦合”时，此类术语指示这两个或更多个元件在适用时处于电子通信或机械连通，而不管是间接还是直接连接，具有还是不具有中间元件都是如此。
本公开涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文的示例实施方案的所有改变、替换、变化、变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文的示例实施方案的所有改变、替换、变化、变更和修改。在所附权利要求中对被适配成、被布置成、能够、被配置为、被启用以、可操作以或操作以执行特定功能的设备或系统或者设备或系统的部件的引用涵盖所述设备、系统、部件，无论是否激活、开启或解锁所述设备、系统、部件或者所述特定功能，只要所述设备、系统或部件被适配成、被布置成、能够、被配置为、被启用以、可操作以或操作以执行特定功能即可。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，可对本文描述的系统、设备和方法做出修改、添加或省略。例如，系统和设备的部件可被整合或分开。此外，本文公开的系统和设备的操作可通过更多、更少或其他部件来执行，并且所描述的方法可包括更多、更少或其他步骤。另外，可以任何合适的次序执行步骤。如本文档中所使用，“每个”指代集合的每个成员或集合的子集的每个成员。
尽管在附图中示出并在下文描述了示例性实施方案，但是可使用无论当前是否已知的任何数量的技术来实现本公开的原理。本公开决不应当限制于以上附图中所示和文字所描述的示例性实现方式和技术。
除非另外明确指明，否则附图中所示的物品不一定按比例绘制。
本文叙述的所有示例和条件语言都意图用于教学目的以协助读者理解本公开以及发明人为了深化该技术而提出的概念，并且应被解释为不受限于此类明确叙述的示例和条件。尽管已经详细地描述了本公开的实施方案，但是应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对其进行各种改变、替换和变更。
尽管上文已经列举了具体优点，但是各种实施方案可包括一些所列举优点、不包括所列举优点或者包括所有所列举优点。另外，在审阅前面的图和描述之后，其他技术优点对于本领域普通技术人员而言可能容易变得显而易见。

Claims (15)

1.一种系统，其包括：
发热部件；和
热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到所述发热部件并且被布置为使得在电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述电参数包括电压和电流中的至少一者。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述发热部件包括信息处置资源。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述信息处置资源包括光学端口。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述热电冷却器经由以下项热耦合到所述发热部件：
热界面材料，所述热界面材料施加到所述发热部件的表面；以及
颈部，所述颈部对接在所述热界面材料与所述热电冷却器之间。
6.一种方法，其包括：
使电参数应用于热电冷却器，所述热电冷却器热耦合到发热部件并且被布置为使得在所述电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述电参数包括电压和电流中的至少一者。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述发热部件包括信息处置资源。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述信息处置资源包括光学端口。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述热电冷却器经由以下项热耦合到所述发热部件：
热界面材料，所述热界面材料施加到所述发热部件的表面；以及
颈部，所述颈部对接在所述热界面材料与所述热电冷却器之间。
11.一种方法，其包括:
将热电冷却器热耦合到发热部件并且将所述热电冷却器布置为使得在电参数被应用于所述热电冷却器时，跨所述热电冷却器产生温度梯度，其中所述热电冷却器的靠近所述发热部件的第一侧处于比所述热电冷却器的与所述第一侧相对且不如所述第一侧靠近所述发热部件的第二侧低的温度。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述电参数包括电压和电流中的至少一者。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述发热部件包括信息处置资源。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述信息处置资源包括光学端口。
15.如权利要求11所述的方法，其中将所述热电冷却器热耦合到所述发热部件包括：
将热界面材料施加到所述发热部件的表面；以及
将颈部对接在所述热界面材料与所述热电冷却器之间。
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