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工控機的散熱剖析 </P><P> 上文我們介紹了工控機內部架構演變成為底板加插卡的來由及其好處，從本文起，我將會從細節上討論一臺設計優良的工控機的設計理念。據統計，灰塵、散熱、靜電是造成計算機不穩定的三大主要因素。但商用PC機由于使用環境的不同，僅在散熱方面遵守AT、ATX、乃至最新的BTX架構，而灰塵和靜電問題在普通使用環境下并不突出，因此商用PC對此考慮很少。<BR> 但工控機使用環境比較特殊，經常在高溫、粉塵、供電條件不好的環境下運行，并大多是在7X24小時環境下運行。而由于架構的不同，商用PC的機箱設計理念也不能直接照搬到工控機。因此在散熱、防塵方面工控機必須有自己的設計理念，散熱的好壞直接影響到工控機的穩定性，下面我們重點來介紹一下工控機在散熱和防塵的特性。<BR> 早期的CPU由于功耗問題并不突出，因此工控機的散熱不是設計的主要考慮因素。但隨著人們對CPU性能需求的增加，處理器的功耗也日益增加。最新的Intel LGA775架構的P4處理器最大功耗居然在100W以上。工控機內部的散熱問題也變得日益嚴峻起來。研華公司針對此問題，不斷的在自身的產品上做出改進。下面我們拿研華的最經典4U上架式機箱610系列來具體分析：<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616333345346.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616333345346.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 第一代IPC－610系列，F版機箱<BR> 這是第一代的IPC610系列機箱中的高端產品IPC－610BP－F，由于這款機箱設計時CPU的功耗問題并不突出，因此其僅采用了單風扇輔助散熱設計。而且我們可以看出，為了考慮工控機應用環境的復雜多樣性，風扇的前面是有過濾網設計的的。由于在某些惡劣環境下，過濾網和風扇必須經常清洗才能保證正常工作，因此在這款機箱上的風扇和過濾網都設計為易于更換的，易于維護的設計理念一直體現在工控機箱的設計中。尤其在高端工控機產品中，系統的易于維護性是高端市場工控機的設計理念之一。<BR> 當P4處理器進入工控機市場后，其高發熱量使得各個工控廠商不得不重視工控機的散熱問題。研華推出了第二代IPC－610系列的工控機便加強了散熱方面的考慮。例如熱賣的面對中高端市場的IPC－610H，為了提升散熱效果，加大機箱內部風流，采用雙風扇的設計。并基于維護考慮，將雙風扇采用模塊式的設計理念，固定在一個抽取板上，從而容易更換。由于采用雙風扇后，過濾網的面積加大，因此原有的側面抽取式過濾網更換方式無法適用，因此工程師們采用了濾網前置前開口的方式便于抽取濾網。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616334019029.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616334019029.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 第二代610系列機箱IPC－610H<BR> 即使面對中低端市場的IPC－610L，也在散熱風扇和過濾網的設計上有獨特的設計理念。采用前開口的單風扇設計，風扇可前置打開，濾網也易于抽取。 <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616334658958.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616334658958.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 第二代610系列機箱IPC－610L<BR> 看過4U的大機身散熱設計，再來考慮1U和2U的機箱內部散熱設計。這類機器由于機箱體積限制，都采用蝶型背板的設計，并提供模塊化的設計便于用戶維護，但由于小風扇的CFM都比較小，因此只能多采用多風扇來增大風流。下面我們來看看1U的機箱散熱設計：<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616335444385.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616335444385.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> ACP－1000機箱內部架構圖</P><P> 研華的2U機箱和ACP1000設計理念基本相同，在此不再贅述。<BR> 再來了解一下壁掛式機箱的散熱設計考慮：<BR> 壁掛式機箱要求機構設計緊湊以便滿足各種不同場合下的應用，機箱內部寸土寸金，每一個空間都需要合理的應用。但小機箱內部由于體積所限，采用的風扇功率也不能太大，因此小機箱的散熱更考察一個公司的設計功底。總體來說，小機箱里面有兩個最重要的散熱對象：CPU和硬盤。下面我們來看看壁掛式機箱IPC－6806的在散熱方面的設計及其后繼版本的改進：<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616341680784.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616341680784.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> IPC－6806WH<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616342213938.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616342213938.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 改進版本IPC－6806W<BR> 在這種小機箱內部，采用不同的無源底板、內部的插卡數量也會對散熱造成不同的影響。總體來說，所插入的擴展卡盡量遠離電源模塊和CPU長卡。以便留出足夠的空隙給機箱內部的板卡。<BR> 今年研華推出了一款緊湊型的采用ATX母板的壁掛式/桌上式機箱IPC－7120，這款機箱以所有接口前置為主要賣點，便于用戶集成在設備內部并易于維護使用，所以一經推出就吸引了眾多用戶的眼球。但由于機身體積較小并可能會被用戶集成在散熱條件不好的設備內部，且要求支持Intel最新的高性能處理器，因此對散熱的要求更高。<BR> 多說無益，上圖說話。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/200672616342910318.jpg" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/200672616342910318.jpg" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> IPC－7120<BR> 以上我們分析了研華在上架式和壁掛式機箱的散熱設計理念。下篇我們會來談談工控機在EMC方面的設計考慮。
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