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 研华工控机基础教程(连载三)——工控机的散热剖析 发表人:小杨 

研华工控机基础教程(连载三)——工控机的散热剖析

工控机的散热剖析

上文我们介绍了工控机内部架构演变成为底板加插卡的来由及其好处,从本文起,我将会从细节上讨论一台设计优良的工控机的设计理念。据统计,灰尘、散热、静电是造成计算机不稳定的三大主要因素。但商用PC机由于使用环境的不同,仅在散热方面遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架构,而灰尘和静电问题在普通使用环境下并不突出,因此商用PC对此考虑很少。
但工控机使用环境比较特殊,经常在高温、粉尘、供电条件不好的环境下运行,并大多是在7X24小时环境下运行。而由于架构的不同,商用PC的机箱设计理念也不能直接照搬到工控机。因此在散热、防尘方面工控机必须有自己的设计理念,散热的好坏直接影响到工控机的稳定性,下面我们重点来介绍一下工控机在散热和防尘的特性。
早期的CPU由于功耗问题并不突出,因此工控机的散热不是设计的主要考虑因素。但随着人们对CPU性能需求的增加,处理器的功耗也日益增加。最新的Intel LGA775架构的P4处理器最大功耗居然在100W以上。工控机内部的散热问题也变得日益严峻起来。研华公司针对此问题,不断的在自身的产品上做出改进。下面我们拿研华的最经典4U上架式机箱610系列来具体分析:

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第一代IPC-610系列,F版机箱
这是第一代的IPC610系列机箱中的高端产品IPC-610BP-F,由于这款机箱设计时CPU的功耗问题并不突出,因此其仅采用了单风扇辅助散热设计。而且我们可以看出,为了考虑工控机应用环境的复杂多样性,风扇的前面是有过滤网设计的的。由于在某些恶劣环境下,过滤网和风扇必须经常清洗才能保证正常工作,因此在这款机箱上的风扇和过滤网都设计为易于更换的,易于维护的设计理念一直体现在工控机箱的设计中。尤其在高端工控机产品中,系统的易于维护性是高端市场工控机的设计理念之一。
当P4处理器进入工控机市场后,其高发热量使得各个工控厂商不得不重视工控机的散热问题。研华推出了第二代IPC-610系列的工控机便加强了散热方面的考虑。例如热卖的面对中高端市场的IPC-610H,为了提升散热效果,加大机箱内部风流,采用双风扇的设计。并基于维护考虑,将双风扇采用模块式的设计理念,固定在一个抽取板上,从而容易更换。由于采用双风扇后,过滤网的面积加大,因此原有的侧面抽取式过滤网更换方式无法适用,因此工程师们采用了滤网前置前开口的方式便于抽取滤网。

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第二代610系列机箱IPC-610H
即使面对中低端市场的IPC-610L,也在散热风扇和过滤网的设计上有独特的设计理念。采用前开口的单风扇设计,风扇可前置打开,滤网也易于抽取。

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第二代610系列机箱IPC-610L
看过4U的大机身散热设计,再来考虑1U和2U的机箱内部散热设计。这类机器由于机箱体积限制,都采用蝶型背板的设计,并提供模块化的设计便于用户维护,但由于小风扇的CFM都比较小,因此只能多采用多风扇来增大风流。下面我们来看看1U的机箱散热设计:

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ACP-1000机箱内部架构图

研华的2U机箱和ACP1000设计理念基本相同,在此不再赘述。
再来了解一下壁挂式机箱的散热设计考虑:
壁挂式机箱要求机构设计紧凑以便满足各种不同场合下的应用,机箱内部寸土寸金,每一个空间都需要合理的应用。但小机箱内部由于体积所限,采用的风扇功率也不能太大,因此小机箱的散热更考察一个公司的设计功底。总体来说,小机箱里面有两个最重要的散热对象:CPU和硬盘。下面我们来看看壁挂式机箱IPC-6806的在散热方面的设计及其后继版本的改进:

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IPC-6806WH

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改进版本IPC-6806W
在这种小机箱内部,采用不同的无源底板、内部的插卡数量也会对散热造成不同的影响。总体来说,所插入的扩展卡尽量远离电源模块和CPU长卡。以便留出足够的空隙给机箱内部的板卡。
今年研华推出了一款紧凑型的采用ATX母板的壁挂式/桌上式机箱IPC-7120,这款机箱以所有接口前置为主要卖点,便于用户集成在设备内部并易于维护使用,所以一经推出就吸引了众多用户的眼球。但由于机身体积较小并可能会被用户集成在散热条件不好的设备内部,且要求支持Intel最新的高性能处理器,因此对散热的要求更高。
多说无益,上图说话。

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IPC-7120
以上我们分析了研华在上架式和壁挂式机箱的散热设计理念。下篇我们会来谈谈工控机在EMC方面的设计考虑。

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发表时间: 2007/6/19 12:04:36 浏览次数:2469 
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