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Die
Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinheit mit integrierten
Lüftern
mit einem im wesentlichen quaderförmigen Gehäuse mit mindestens zwei Luftdurchtrittsbereichen,
durch die Luft in das Gehäuse
ein- oder austreten kann, und einem ersten Lüfter, der an einem der Luftdurchtrittsbereiche
angeordnet ist zur Erzeugung eines Luftstrom durch das Gehäuse.
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Solche
Stromversorgungseinheiten werden bei vielen elektrischen Geräten eingesetzt,
die in ihrem Inneren eine Wärmequelle
haben und daher zu kühlen
sind. Die Integration eines Lüfters
in die Stromversorgungseinheit birgt den Vorteil, daß auch für die zu
kühlenden
Komponenten der Stromversorgungseinheit eine ausreichende Kühlung sichergestellt
ist. Durch einen der Luftdurchtrittsbereiche wird Frischluft angesaugt,
die dann durch den anderen Luftdurchtrittsbereich ausgeblasen wird.
Sofern eine solche Stromversorgungseinheit an der Außenwand eines
ansonsten weitgehend geschlossenen Gerätegehäuses angeordnet ist, wird durch
die Stromversorgungseinheit Frischluft von dem Gehäuseäußeren angesaugt
und nachfolgend in das Gehäuseinnere
geblasen, wodurch ein Luftaustausch der in dem Gehäuseinneren
erwärmten
Luft ermöglicht
wird. Dazu weisen solche Gerätegehäuse eine
weitere Öffnung
auf, durch die die warme Luft ausströmen kann.
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Insbesondere
bei Datenverarbeitungsanlagen sind mehrere elektronische Komponenten
vorgesehen, die Wärme
erzeugen. Der Kühlungsbedarf
ist jedoch unterschiedlich und hängt
unter anderem von der Menge der erzeugten Wärme ab. Bei Datenverarbeitungsanlagen
sind die Prozessoren dasjenige Bauteil, das am meisten Wärme produziert
und somit eine besonders starke Kühlung benötigt. Mit steigender Taktrate
der Prozessoren steigt auch die Verlustleistung an, so daß immer
stärkere
Kühlungen
für Prozessoren
benötigt
werden.
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Es
ist üblich,
auf dem Kühlkörper des
Prozessors einen zweiten Lüfter,
einen sogenannten Prozessorlüfter
aufzusetzen, durch den die Kühlung des
Prozessors weiter verbessert wird. Eine solche Lösung bringt jedoch erhebliche
Probleme mit sich. Einerseits ist der Luftstrom, der durch den Prozessorlüfter erzeugt
wird, verhältnismäßig ungünstig, da große Oberflächenbereiche
des Kühlkörpers abgeschattet
sind. Zum anderen wird der Prozessor auf diese Weise mit Umgebungsluft
des Prozessors, also der Luft im Inneren des Gerätegehäuses, gekühlt und nicht mit Frischluft
von außerhalb
des Gerätegehäuses, die
naturgemäß wesentlich
kühler
ist. Ein weiteres Problemfeld besteht in der Geräuscherzeugung des Prozessorlüfters. Auf
Grund der oben genannten Probleme arbeitet der Prozessorlüfter uneffektiv
und muß daher
besonders schnell drehen. Zum zweiten ist er direkt auf den Kühlkörper montiert
und erzeugt somit einen beträchtlichen
Körperschall.
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Eine
bekannte Lösung
des Problems besteht darin, daß seitlich
am Gerätegehäuse ein
weiterer Lüfter
angebracht ist, der eine besondere Luftführung besitzt, durch die Frischluft
von außen
zu dem Prozessor geführt
wird. Eine solche Lösung
ist aber verhältnismäßig aufwendig
und verbreitert zusätzlich das
Gerätegehäuse. Gerade
bei Datenverarbeitungsvorrichtungen, die oftmals auf einem Schreibtisch
aufgestellt sind, ist aber ein kleines Gehäuse gewünscht. Insbesondere soll das
Gehäuse
schmal sein, während
die Tiefe eine nicht so wesentliche Rolle spielt. Eine Anordnung
des zweiten Lüfters
an der Gehäuserückseite
ist nicht möglich,
da dort die Anschlüsse
vorzusehen sind. An der Vorderseite kann der zusätzliche Lüfter ebenfalls nicht angeordnet werden,
da hier CD-ROM-Laufwerke, Diskettenlaufwerke, Festplatten oder ähnliches
montiert sind.
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Aus
der
US 5,287,244 A ist
eine Datenverarbeitungsvorrichtung mit einer Stromversorgungseinheit
bekannt, die drei Lüfter
besitzt zur Verbesserung der Kühlung
der innerhalb der Datenverarbeitungsvorrichtung gelegenen Komponenten.
Die Lüfter
verbinden dabei das Innere der Stromversorgungseinheit mit dem Innern
der Datenverarbeitungsvorrichtung.
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Die
US 6,108,203 A offenbart
eine Lüftereinheit,
die zwei getrennte Lüfter
besitzt, die redundant arbeiten. Zwischen den Austrittsöffnungen
der Luftkanäle,
in die die Lüfter
aufgenommen sind, ist eine schwenkbare Klappe angeordnet, durch
die bei Ausfall eines der Lüfters
der Luftkanal mit dem defekten Lüfter
automatisch geschlossen wird zur Vermeidung des Ausströmens von
durch den zweiten Lüfter
eingeblasener Luft.
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Die
US 5,793,608 A offenbart
eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die einerseits eine Stromversorgungseinheit
mit einem integrierten Lüfter
aufweist sowie einen zusätzlichen
Lüfter
an einer anderen Gehäusewand
der Datenverarbeitungsvorrichtung zur Kühlung wärmekritischer Komponenten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Stromversorgungseinheit mit integrierten
Lüftern
bereitzustellen, durch die auch eine gesondert zu kühlende Komponente
außerhalb
der Stromversorgungseinheit gekühlt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Stromversorgungseinheit mit integrierten
Lüftern
der eingangs genannten Art gelöst,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem mittleren Bereich
des Gehäuses
ein sich zwischen zwei Gehäusewänden erstreckender und
dort offener Luftkanal vorgesehen ist, in den ein zweiter Lüfter aufgenommen
ist zur Erzeugung eines Luftstrom durch den Luftkanal.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinheit
besteht darin, daß die
Kühlung der
besonders kühlungsbedürftigen
Komponente außerhalb
der Stromversorgungseinheit von der Seite erfolgen kann, von der
auch andere Komponenten gekühlt
werden. Die Position des Luftkanals ist so festlegbar, daß der Luftstrom
direkt auf die zu kühlende
Komponente trifft. Da konstruktionsgemäß ohnehin ein gewisser Abstand
zwischen Lüfter
und zu kühlender
Komponente gegeben ist, entfällt
das Problem der Abschattung und der Lüfter arbeitet wesentlich effizienter
als ein Prozessorlüfter
nach dem Stand der Technik. Weitere Effizienzsteigerungen sind dadurch
gegeben, daß mit
Frischluft gekühlt wird.
Die Nachteile bezüglich
der Geräuschsbelästigung,
die bei der Lüfteranordnung
auf dem Kühlkörper nach
dem Stand der Technik auftritt, entfällt bei Aufnahme des zweiten
Lüfters
in einen Luftkanal in der Stromversorgungseinheit.
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Vorteilhafterweise
ist die Stromversorgungseinheit so ausgestaltet, daß in den
sich seitlich an den mittleren Bereich anschließenden Bereichen jeweils ein
Luftdurchtrittsbereich vorgesehen ist. Der erste Lüfter kann
nur in einem der Bereiche angeordnet sein, wobei bei einer solchen
Ausgestaltung der Erfindung der Bereich, in dem sich der erste Lüfter befindet,
stark gekühlt
und der andere Bereich weniger stark gekühlt wird.
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Der
Luftkanal in der Stromversorgungseinheit benötigt zwar zusätzlichen
Platz, was zu einer Vergrößerung der
Stromversorgungseinheit führt.
Bei Einsatz in dem Gerätegehäuse einer
Datenverarbeitungsvorrichtung vergrößert dies aber nur die Tiefe des
Gehäuses
und nicht die Breite, wobei, wie oben ausgeführt, eine Vergrößerung der
Tiefe verhältnismäßig unproblematisch
ist.
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Eine
Datenverarbeitungsvorrichtung, in die eine erfindungsgemäße Stromversorgungseinheit eingesetzt
ist, ist in vorteilhafter Weise so ausgestaltet, daß die Stromversorgungseinheit
an einer Gehäusewand
angeordnet ist oder einen Teil der Gehäusewand bildet. Die besonders
zu kühlende
elektrische Komponente ist dann nahe des Luftkanals der Stromversorgungseinheit
anzuordnen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung
einer Stromversorgungseinheit in Verbindung mit der Hauptplatine
einer Datenverarbeitungsvorrichtung,
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2 einer Draufsicht auf die
Anordnung von 1 und
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3 eine perspektivische Ansicht
von unten der Anordnung von 1 und 2.
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In
der 1 ist in einer dreidimensionalen Darstellung
gezeigt, wie eine erfindungsgemäße Stromversorgungseinheit 9 bezüglich einer
Hauptplatine 12 einer Datenverarbeitungseinheit angeordnet
ist. Die Stromversorgungseinheit 9 besitzt einen ersten
Lüfter 4 und
einen zweiten Lüfter 7.
Der erste Lüfter 4 ist
an einer Luftdurchtrittsöffnung 3 des
Gehäuses 1 der
Stromversorgungseinheit 9 angeordnet. Der zweite Lüfter 7 befindet
sich in einem Luftkanal 6, der in einem mittleren Bereich 5 der
Stromversorgungseinheit 9 vorgesehen ist. Der Luftkanal
befindet sich in unmittelbarer Nähe
eines Kühlkörpers 11 eines
Prozessors. Die Lüfter 4 und 7 versehen
unterschiedliche Aufgaben. In einer betriebsfähigen Anordnung sind sowohl
die Stromversorgungseinheit 9 als auch die Hauptplatine 12 in
einem gemeinsamen Gerätegehäuse angeordnet,
wobei sich die Stromversorgungseinheit 9 an einer Gerätegehäuseseitwand
befindet. Der Lüfter 4 übernimmt
die Aufgabe, das Gehäuseinnere
als Gesamtes mit Frischluft zu versorgen. Dagegen ist es die Aufgabe
des zweiten Lüfters 7,
gezielt den Kühlkörper 11 des
Prozessor der Datenverarbeitungsvorrichtung zu kühlen. Daher sind die Position
des Luftkanals 6 innerhalb der Stromversorgungseinheit 9 und
die Lage des Prozessors auf der Hauptplatine 12 so aufeinander
abgestimmt, daß der
Luftstrom durch den Luftkanal 6, der durch den zweiten
Lüfter 7 erzeugt
wird, direkt auf den Kühlkörper 11 des
Prozessors gelangt.
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In
der 1 ist zu erkennen,
daß zwischen dem
Luftkanal 6 und der Oberseite des Gehäuses 1 der Stromversorgungseinheit 9 ein
Abstand verbleibt, durch den ein Luftaustausch zwischen den Bereichen
links und rechts des mittleren Bereichs 5 erfolgen kann.
Der Hintergrund dieser Maßnahme
ist an Hand der 2 zu
erkennen.
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In
der 2, die eine Draufsicht
auf die Anordnung von 1 zeigt,
sind drei Bereiche der Stromversorgungseinheit 9 sichtbar.
In dem mittleren Bereich 5 befindet sich der Luftkanal 6 mit
dem Lüfter 7.
Seitlich davon befinden sich Bereiche 13 und 14, in
die jeweils Komponenten der Stromversorgungseinheit aufgenommen
sein können.
In jedem der Bereiche 13 und 14 befindet sich
eine Luftdurchtrittsöffnung 8 und 2,
durch die von außen
Luft in das Innere der Stromversorgungseinheit 9 gelangen
kann. Der erste Lüfter 4,
der an der in Richtung des Gehäuseinnern
weisenden Luftdurchtrittsöffnung 3 angeordnet ist,
bläst nun
einen Luftstrom 20 in das Innere des Gerätegehäuses 15.
Dieser Luftstrom, der das Gehäuse 1 der
Stromversorgungseinheit 9 verläßt, setzt sich aus zwei Luftströmen 21 und 22 zusammen,
die durch die Luftdurchtrittsöffnungen 8 bzw. 2 in
das Gehäuse 1 gelangen.
Der Luftstrom 21 verläuft
durch den in der 1 gezeigten
schmalen Bereich zwischen dem Luftkanal 6 und der oberen
Gehäusewand
des Gehäuses 1 der
Stromversorgungseinheit 9. Da dadurch der Luftdurchsatz
des Luftstroms 21 begrenzt und wesentlich schwächer ausgeprägt ist als
der Luftstrom 22, sind in dem Bereich 13 der Stromversorgungseinheit
entsprechend Komponenten anzuordnen, die nur eine geringe Verlustwärme erzeugen
und daher nicht so stark gekühlt
werden müssen.
In dem Bereich 14 der Stromversorgungseinheit 9 dagegen,
durch den sich der gesamte Luftstrom 20 bewegt, sind die
eine große
Verlustwärme erzeugenden
Komponenten anzuordnen. In dem schlechter gekühlten Bereich 13 können beispielsweise
die Anschlußelemente
sowie Schalter untergebracht werden.
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Unabhängig davon
wird durch den Lüfter 7 ein
Luftstrom 23 durch den Luftkanal 6 erzeugt, der auf
Grund der günstigen
Anordnung und der fehlenden Abschottung durch andere Komponenten
in dem Gehäuse
effizient den Kühlkörper 11 des
Prozessors kühlen
kann.
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Da
die Kühlung
sehr effizient erfolgt, kann der Lüfter 7 mit einer verhältnismäßig geringen
Umdrehungszahl betrieben werden, was die von einer solchen Datenverarbeitungsvorrichtung
erzeugten Geräusche
niedrig hält.
Die Breite des Gehäuses 1 muß durch
den zweiten Lüfter 7 bzw.
den Luftkanal 6 nicht vergrößert werden, so daß sich die
Breite eines zu verwendeten Gerätegehäuses 15 nicht
verändert, wenn
eine erfindungsgemäße Stromversorgungseinheit 9 eingesetzt
wird. Vergrößert wird
eventuell nur die Tiefe des Gehäuses 15,
die aber in der Regel weniger störend
ist.
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In
der 3 ist eine Ansicht
der Anordnung von 1 und 2 gezeigt, in der die Gestaltung
der Luftdurchtrittsöffnungen
gut erkennbar ist. Die Luftdurchtrittsöffnungen 2 und 8,
durch die Luft in das Innere des Gehäuses 1 strömt, besteht aus
einem Lochraster. Die Größe und der
Abstand der Löcher sind
so bemessen, daß einerseits
ein ausreichend hoher Luftdurchsatz gewährleistet ist und andererseits
Vorschriften beachtet werden, die den Brandschutz oder das Hindurchstecken
von Teilen betreffen. Der Luftkanal 6 ist in Richtung des
Gehäuseinnern
offen, um einen ungestörten
Luftstrom zuzulassen. Durch die offen gezeichnete Unterseite des
Gehäuses 1 ist
in der 3 der Kühlkörpern 11 des
Prozessors zu erkennen.
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- 1
- Gehäuse
- 2,
3, 8
- Luftdurchtrittsöffnungen
- 4
- erster
Lüfter
- 5
- mittlerer
Bereich
- 6
- Luftkanal
- 7
- zweiter
Lüfter
- 9
- Stromversorgungseinheit
- 11
- Kühlkörper des
Prozessors
- 12
- Hauptplatine
- 13
- seitlicher
Bereich
- 14
- seitlicher
Bereich
- 15
- Gerätegehäuse
- 20,
21, 22, 23
- Luftstrom