CN115826717A - 一种vpx模块的散热结构以及具备该散热结构的vpx机箱 - Google Patents

Abstract

本发明属于VPX机箱设备技术领域，具体涉及一种VPX模块的散热结构以及具备该散热结构的VPX机箱，在机箱进出风口分别设置初级增压风机结构和次级增压风机结构的方案，通过风道二级增压以及直通散热风道的方式，降低了系统硬件对空气流的阻力，增大空气流与热元器件的换热面积，极大提升系统换热效率。从而解决高功耗带来的散热问题，在此方案下，将业务模块内部高功耗信息处理单元拆分为主从模块，将其中高集成化、散热功耗较大的部分独立出来，与热管散热器绑定在一起形成高可靠的散热结构，利于让流经模块的流体将热量带出；另一部分则采用器件贴壳的方式实现散热功能；两种散热方式协同散热，进一步提升了对业务模块的散热效率。

Description

一种VPX模块的散热结构以及具备该散热结构的VPX机箱

技术领域

本发明属于VPX机箱设备技术领域，具体涉及一种VPX模块的散热结构以及具备该散热结构的VPX机箱。

背景技术

VPX模块是一个集成模块 ，VPX总线是VITA组织于2007年在其VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。VPX总线的基本规范、机械结构和总线信号等具体内容均在ANSI/VITA46系列技术规范中定义。

VPX总线采用高速串行总线技术替代了VME总线的并行总线技术。VPX总线引入了目前最新串行总线技术，例如：RapidIO、PCI-Express和万兆以太网等，支持更高的背板带宽。VPX核心交换可以提供32对差分对，每对差分对理论上可以提供10Gbps的数据交换能力，一个VPX模块理论上最高可以提供8GByte/s的数据交换能力。

VPX总线还采用交换式结构替代VME的主控式结构。交换式结构使得系统整体性能不在受主控板的限制，提高了系统的整体性能。同时，在交换式结构下，处理器可以在任意的时间发送数据，而不需要等待总线后才发起传输，特别适合多处理器系统。

当前加固型服务器运用场景丰富，使用环境复杂苛刻，同时随着集成化程度越来越高，以及结构小型化、CUP性能极限化，因此对机箱整体散热技术提出了更高的要求，安装VPX模块的箱体若散热效果不佳，十分容易出现过热的问题，影响VPX模块的正常使用，同时缩短VPX模块的使用寿命。当前的VPX机箱主要采用风冷结构，VPX机箱布局分为竖插卡和横插卡两种布局，其中竖插卡的风道一般设计为下进上出的方式；横插卡布局的机箱一般为左右风道布局，对于当前常见设计方法，简单的采用上下、左右风道难以满足系统对散热的需求，为达到系统要求，通常会采用降低系统规格、或加大系统体积的方法来实现。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种全新的散热结构方案，通过风道二级增压提升系统风量，内置板卡采用主从的方式提升散热效率，以达到系统的热性能要求。

本发明采用的技术方案如下：

一种VPX模块的散热结构，包括进风口、初级增压风机结构、次级增压风机结构以及出风口，所述进风口以及出风口分别设置在机箱相对的两侧壁上，所述初级增压风机结构安装在机箱内部的进风口处，所述次级增压风机结构安装在机箱内部的出风口处，热源器件安装于所述初级增压风机结构与次级增压风机结构之间，热源器件中开设有水平方向的通风结构，进风口、通风结构以及出风口形成一个水平方向贯通的直通散热风道。

采用上述技术方案，与现有技术中简单的加大单风扇转速、或加大整机尺寸、增加风机数量不同的是，本技术方案中通过在机箱进出风口分别设置初级增压风机结构和次级增压风机结构的方案，冷空气通过初级增压风机结构吸入至机箱内部，且机箱内部进风口、通风结构以及出风口形成一个水平方向贯通的直通散热风道，高速冷空气在该直通散热风道中形成并在空气流道，最大程度的带走机箱内部工作元件产生的热量，并通过次级增压风机，进一步将机箱内部的热空气排出至空气中，通过风道二级增压以及直通散热风道的方式，降低了系统硬件对空气流的阻力，增大了空气流与热元器件的换热面积，极大地提升系统换热效率。从而解决了高功耗带来的散热问题，在此方案下，可降低风机转速从而延长整机寿命提升系统可靠性。

优选的技术方案中，所述初级增压风机结构、次级增压风机结构的结构相同，均包括架体以及若干个散热风机组，所述散热风机组按序排列安装在架体上。采用该优选的技术方案，初级增压风机结构、次级增压风机结构采用模块化组装的方案，一方面，通过模块集成化设计，在保证提供足够风量的前提下，进一步减少风机在机箱中所占体积，使之机箱内部可以安装更多数量的VPX板卡，另一方面，所述初级增压风机结构、次级增压风机结构均滑动安装在机箱内，方便日常检修更换。

优选的技术方案中，所述散热风机组中包括两个高速风机，所述架体的侧壁上均开设有与高速风机适配的风孔。通过上述结构，高速风机运转，通过风孔，带动空气的流动。

优选的技术方案中，所述热源器件包括电源模块以及业务模块，所述电源模块表面设置有散热筋条，同时筋条的开槽方向与系统的直通散热风道方向一致，所述业务模块内部设置有水平方向的风道。通过上述结构，设计时在电源模块上表面增加筋条，筋条的开槽方向与系统的风道方向一致，可以提升散热面积，另外电源模块底部与机箱接触，可以实现物理换热导冷的效果；业务模块内部设置的水平方向的风道，高速冷空气通过该风道，带走业务模块表面的热量，达到散热的目的。

优选的技术方案中，所述进风口以及出风口处均设置有防尘格栅。通过上述结构，能够有效的避免灰尘进行机箱内部而对计算机部件造成影响，延长部件使用寿命

另一方面本发明还提供一种VPX机箱，包括箱体、前面板以及箱体内部的热源器件，所述前面板底部与箱体通过铰链转动连接，所述前面板表面设置有向外弯折的手拉结构，所述箱体还安装上述技术方案中VPX模块的散热结构，所述VPX模块的散热结构设置在热源器件两侧，用于将热源器件产生的热量通过空气排出。

采用上述技术方案，通过在VPX机箱内部设置该散热结构，使得不必降低系统规格、或加大系统体积，即可实现系统散热的需求。

优选的技术方案中，所述箱体内部沿长度方向依次设置有风机模块腔一、电源腔和业务模块腔、风机模块腔二，所述风机模块腔一、风机模块腔二与业务模块腔之间通过设置支撑件一隔开，所述风机模块腔一、风机模块腔二与电源腔通过设置支撑件二隔开，所述业务模块腔与电源腔之间通过设置隔板隔开。

进一步的，所述初级增压风机结构、次级增压风机结构分别安装于风机模块腔一、风机模块腔二中，所述电源模块通过支撑件二安装于电源腔中，所述业务模块通过支撑件一安装于业务模块腔中，所述支撑件一、支撑件二上均开设有若干通风孔，所述支撑件一上的通风孔与所述业务模块内部的风道一一对应，所述支撑件二上的通风孔与电源模块表面的散热筋条位置适配。采用上述优选的技术方案，在机箱内部分别设置有安装各个模块的腔室，相应模块均可拆换的安装在对应腔室中，方便后期维护检修需要；另外，业务模块腔和电源腔设置于两风机模块腔之间，在形成各个腔体的支撑件上均配合内置模块设置有相应的通风过孔，使之风机模块能够最大效率的将业务模块以及电源产生的热量带走，整个机箱内部各个模块布设更加集成化，进一步控制了机箱的整体尺寸。

优选的技术方案中，所述业务模块包括主处理单元以及从处理单元，所述主处理单元表面设置有热管散热器，所述从处理单元通过导热垫与壳体连接。采用上述优选的技术方案，信息处理模块分为主从两部分，其中高集成化、散热功耗较大的部分独立出来，与热管散热器绑定在一起形成高可靠的散热结构，有利于让流经模块的流体将热量带出；另一部分则采用器件贴壳的方式实现散热功能；两种散热方式协同散热，进一步提升了对业务模块的散热效率，实现高效热交换。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

与现有技术中简单的加大单风扇转速、或加大整机尺寸、增加风机数量不同的是，本技术方案中通过在机箱进出风口分别设置初级增压风机结构和次级增压风机结构的方案，冷空气通过初级增压风机结构吸入至机箱内部，且机箱内部进风口、通风结构以及出风口形成一个水平方向贯通的直通散热风道，高速冷空气在该直通散热风道中形成并在空气流道，最大程度的带走机箱内部工作元件产生的热量，并通过次级增压风机，进一步将机箱内部的热空气排出至空气中，通过风道二级增压以及直通散热风道的方式，降低了系统硬件对空气流的阻力，增大了空气流与热元器件的换热面积，极大地提升系统换热效率。从而解决了高功耗带来的散热问题，在此方案下，可降低风机转速从而延长整机寿命提升系统可靠性。进一步的，将内部主要高功耗信息处理单元拆分为主从模块，将其中高集成化、散热功耗较大的部分独立出来，与热管散热器绑定在一起形成高可靠的散热结构，有利于让流经模块的流体将热量带出；另一部分则采用器件贴壳的方式实现散热功能；两种散热方式协同散热，进一步提升了对业务模块的散热效率，实现高效热交换。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明一实施例中VPX机箱进风口侧视角的立体图；

图2为本发明一实施例中VPX机箱出风口侧视角的立体图；

图3为本发明一实施例中VPX机箱内部元器件安装示意图；

图4为本发明一实施例中初级增压风机结构、次级增压风机的结构示意图；

图5为本发明一实施例中电源模块的结构示意图；

图6为本发明一实施例中业务模块的结构示意图；

图7为本发明一实施例中VPX机箱内部结构布局示意图；

图8为本发明一实施例中支撑件一的结构示意图；

图9为本发明一实施例中业务模块内部信息处理单元的结构示意图。

附图标记：箱体-1；前面板-2；手拉结构-3；风机模块腔一-4；风机模块腔二-5；电源腔-6；业务模块腔-7；支撑件一-8；支撑件二-9；隔板-10；初级增压风机结构-11；次级增压风机结构-12；电源模块-13；业务模块-14；通风孔-15；风道-16；散热筋条-17；壳体-18；主处理单元-19；从处理单元-20；热管散热器-21；进风口-22；出风口-23；架体-24；散热风机组-25；风孔-26；高速风机-27。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合图1～图9对本发明作详细说明。

实施例1

一种VPX模块的散热结构，参阅图3，包括进风口22、初级增压风机结构11、次级增压风机结构12以及出风口23，参阅图1,所述进风口22开设在机箱的一侧壁上, 参阅图2,所述出风口23设置在进风口22相对的机箱另一侧壁上，所述初级增压风机结构11安装在机箱内部的进风口22处，所述次级增压风机结构12安装在机箱内部的出风口23处，热源器件安装于所述初级增压风机结构11与次级增压风机结构12之间，热源器件中开设有水平方向的通风结构，进风口22、通风结构以及出风口23形成一个水平方向贯通的直通散热风道；本技术方案中通过在机箱进出风口23分别设置初级增压风机结构11和次级增压风机结构12的方案，冷空气通过初级增压风机结构11吸入至机箱内部，且机箱内部进风口22、通风结构以及出风口23形成一个水平方向贯通的直通散热风道，高速冷空气在该直通散热风道中形成并在空气流道，最大程度的带走机箱内部工作元件产生的热量，并通过次级增压风机，进一步将机箱内部的热空气排出至空气中，通过风道16二级增压以及直通散热风道的方式，没有背板和风道16拐弯等阻力影响，降低了系统硬件对空气流的阻力，增大了空气流与热元器件的换热面积，极大地提升系统换热效率。从而解决了高功耗带来的散热问题，在此方案下，可降低风机转速从而延长整机寿命提升系统可靠性。

在一具体的实施方式中，参阅图4，所述初级增压风机结构11、次级增压风机结构12的结构相同，均包括架体24以及若干个散热风机组25，所述散热风机组25按序排列安装在架体24上。具体的，本实施例中，散热风机组25数量优选设置为3组，每一个散热风机组25中包括两个高速风机27，所述架体24的侧壁上均开设有与高速风机27适配的风孔26；使用时，高速风机27运转，通过风孔26，带动空气的流动，在直通散热风道中形成高速通过的空气流，进而带走热源器件表面的热量；本技术方案实现的有益效果为：初级增压风机结构11、次级增压风机结构12采用模块化组装的方案，一方面，通过模块集成化设计，在保证提供足够风量的前提下，进一步减少风机在机箱中所占体积，使之机箱内部可以安装更多数量的VPX板卡，另一方面为了方便散热风机组25的更换以及检修，采用模块化组装的方案，将所述架体24滑动安装在机箱上，架体24外侧设置有手拉结构3，当需要对散热风机组25进行检修或更换时，直接将架体24抽出即可。

在一具体的实施方式中，参阅图3，所述热源器件包括电源模块13以及业务模块14，如图5所示，所述电源模块13表面设置有散热筋条17，同时筋条的开槽方向与系统的直通散热风道方向一致，如图6所示,所述业务模块14内部设置有水平方向的风道16。本技术方案实现的有益效果：设计时在电源模块13上表面增加筋条，筋条的开槽方向与系统的风道16方向一致，可以提升散热面积，另外电源模块13底部与机箱接触，可以实现物理换热导冷的效果；业务模块14内部设置的水平方向的风道16，高速冷空气通过该风道16，带走业务模块14表面的热量，达到散热的目的。

在一具体的实施方式中，参阅图1,所述进风口22的形状设置为大面积矩形，增大初级增压风机进气，参阅图2,出风口23的形状均设置为蜂窝状，出风口23数量优选为6个，分别与次级增压风机的6个风机形成的直通散热风道一一对应；为了避免灰尘进行机箱内部而对计算机部件造成影响，延长部件使用寿命，在所述进风口22以及出风口23内部均设置有防尘格栅（图未示）。

实施例2

一种VPX机箱，参阅图3，包括箱体1、前面板2以及箱体1内部的热源器件，所述前面板2底部与箱体1通过铰链转动连接，所述前面板2表面设置有向外弯折的手拉结构3，所述箱体1还安装上述技术方案中VPX模块的散热结构，所述VPX模块的散热结构设置在热源器件两侧，用于将热源器件产生的热量通过空气排出。机箱散热结构通过将冷空气吸入至机箱内，并在机箱内形成空气流道，利用冷空气将热源器件表面的热量带走，进而实现有效的控制机箱内部的温度，解决热源器件高功耗带来的散热问题，在此方案下，不必降低系统规格、或加大系统体积，即可实现系统散热的需求，可降低风机转速从而延长整机寿命提升系统可靠性。

在一具体的实施方式中，参阅图7，所述箱体1内部沿长度方向依次设置有风机模块腔一4、电源腔6和业务模块腔7、风机模块腔二5，所述风机模块腔一4、风机模块腔二5与业务模块腔7之间通过设置支撑件一8隔开，所述风机模块腔一4、风机模块腔二5与电源腔6通过设置支撑件二9隔开，所述业务模块腔7与电源腔6之间通过设置隔板10隔开。

进一步的实施方式中，参阅图3，所述初级增压风机结构11、次级增压风机结构12分别安装于风机模块腔一4、风机模块腔二5中，所述电源模块13通过支撑件二9安装于电源腔6中，所述业务模块14通过支撑件一8安装于业务模块腔7中，参阅图8，所述支撑件一8、支撑件二9均为镂空结构，在其本体上开设有若干通风孔15，所述支撑件一8上的通风孔15与所述业务模块14内部的风道16一一对应，所述支撑件二9上的通风孔15与电源模块13表面的散热筋条17位置适配。采用上述优选的技术方案，在机箱内部分别设置有安装各个模块的腔室，相应模块均可拆换的安装在对应腔室中，方便后期维护检修需要；另外，业务模块腔7和电源腔6设置于两风机模块腔之间，在形成各个腔体的支撑件上均配合内置模块设置有相应的通风过孔，使之风机模块能够最大效率的将业务模块14以及电源产生的热量带走，整个机箱内部各个模块布设更加集成化，进一步控制了机箱的整体尺寸。

在一具体的实施方式中，参阅图9，所述业务模块14包括壳体18以及内部的信息处理单元，所述信息处理单元包括主处理单元19以及从处理单元20，主从处理单元通过连接器实现通信，所述主处理单元19表面设置有热管散热器21，所述从处理单元通过高导热性能的导热垫（图未示）与壳体18连接。采用上述优选的技术方案，信息处理模块分为主从两部分，其中高集成化、散热功耗较大的部分独立出来，与热管散热器21绑定在一起形成高可靠的散热结构，有利于让流经模块的流体将热量带出；另一部分则采用器件贴壳的方式实现散热功能；两种散热方式协同散热，进一步提升了对业务模块14的散热效率，实现高效热交换

本发明中的技术提出的VPX机箱与现有VPX机箱方案中简单的加大单风扇转速、或加大整机尺寸、增加风机数量不同的是，本技术方案中通过在机箱进出风口23分别设置初级增压风机结构11和次级增压风机结构12的方案，冷空气通过初级增压风机结构11吸入至机箱内部，且机箱内部进风口22、通风结构以及出风口23形成一个水平方向贯通的直通散热风道，高速冷空气在该直通散热风道中形成并在空气流道，最大程度的带走机箱内部工作元件产生的热量，并通过次级增压风机，进一步将机箱内部的热空气排出至空气中，通过风道16二级增压以及直通散热风道的方式，没有背板和风道16拐弯等阻力影响，降低了系统硬件对空气流的阻力，增大了空气流与热元器件的换热面积，极大地提升系统换热效率。从而解决了高功耗带来的散热问题，在此方案下，可降低风机转速从而延长整机寿命提升系统可靠性。进一步的，将内部主要高功耗信息处理单元拆分为主从模块，将其中高集成化、散热功耗较大的部分独立出来，与热管散热器21绑定在一起形成高可靠的散热结构，有利于让流经模块的流体将热量带出；另一部分则采用器件贴壳的方式实现散热功能；两种散热方式协同散热，进一步提升了对业务模块14的散热效率，实现高效热交换。

本发明中涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本发明保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种VPX模块的散热结构，其特征在于，包括进风口、初级增压风机结构、次级增压风机结构以及出风口，所述进风口以及出风口分别设置在机箱相对的两侧壁上，所述初级增压风机结构安装在机箱内部的进风口处，所述次级增压风机结构安装在机箱内部的出风口处，热源器件安装于所述初级增压风机结构与次级增压风机结构之间，热源器件中开设有水平方向的通风结构，进风口、通风结构以及出风口形成一个水平方向贯通的直通散热风道。

2.根据权利要求1所述的一种VPX模块的散热结构，其特征在于，所述初级增压风机结构、次级增压风机结构的结构相同，均包括架体以及若干个散热风机组，所述散热风机组按序排列安装在架体上。

3.根据权利要求2所述的一种VPX模块的散热结构，其特征在于，所述散热风机组中包括两个高速风机，所述架体的侧壁上均开设有与高速风机适配的风孔。

4.根据权利要求1所述的一种VPX模块的散热结构，其特征在于，所述热源器件包括电源模块以及业务模块，所述电源模块表面设置有散热筋条，同时筋条的开槽方向与系统的直通散热风道方向一致，所述业务模块内部设置有水平方向的风道。

5.根据权利要求1所述的一种VPX模块的散热结构，其特征在于，所述进风口以及出风口处均设置有防尘格栅。

6.一种VPX机箱，其特征在于，包括箱体、前面板以及箱体内部的热源器件，所述箱体还安装有权利要求1-5任一项所述的VPX模块的散热结构，所述VPX模块的散热结构设置在热源器件两侧，用于将热源器件产生的热量通过空气排出。

7.根据权利要求6所述的一种VPX机箱，其特征在于，所述箱体内部沿长度方向依次设置有风机模块腔一、电源腔和业务模块腔、风机模块腔二，所述风机模块腔一、风机模块腔二与业务模块腔之间通过设置支撑件一隔开，所述风机模块腔一、风机模块腔二与电源腔通过设置支撑件二隔开，所述业务模块腔与电源腔之间通过设置隔板隔开。

8.根据权利要求7所述的一种VPX机箱，其特征在于，所述初级增压风机结构、次级增压风机结构分别安装于风机模块腔一、风机模块腔二中，所述电源模块通过支撑件二安装于电源腔中，所述业务模块通过支撑件一安装于业务模块腔中，所述支撑件一、支撑件二上均开设有若干通风孔，所述支撑件一上的通风孔与所述业务模块内部的风道一一对应，所述支撑件二上的通风孔与电源模块表面的散热筋条位置适配。

9.根据权利要求6所述的一种VPX机箱，其特征在于，所述业务模块包括主处理单元以及从处理单元，所述主处理单元表面设置有热管散热器，所述从处理单元通过导热垫与壳体连接。

10.根据权利要求6所述的一种VPX机箱，其特征在于，所述前面板底部与箱体通过铰链转动连接，所述前面板表面设置有向外弯折的手拉结构。

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