CP-TA：解決ATCA機(jī)架和電路板的熱互用性問題

Ven Holalkere，Karel Rasovsky，Brian Jarrett，David Chau，

Kevin OConnor，Rajesh Nair，CP-TA overview

通信平臺(tái)貿(mào)易協(xié)會(huì)(CP-TA)是一個(gè)由通信平臺(tái)和構(gòu)建模塊提供商組成的協(xié)會(huì)，致力于通過互用性認(rèn)證，加速由SIG支配的、開放的、基于規(guī)范的通信平臺(tái)的普及應(yīng)用。在行業(yè)協(xié)作下，CP-TA計(jì)劃通過認(rèn)證互用性構(gòu)建模塊，推動(dòng)基于通信標(biāo)準(zhǔn)的開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成為主流市場。

CP-TA成員正在開發(fā)互用性依從文件(ICD)及測試程序手冊(TPM)以定義目標(biāo)和可驗(yàn)證的互用性準(zhǔn)則。這兩個(gè)文件的開發(fā)都是針對來自像PICMG、OSDL和服務(wù)可用性論壇這樣的、基于現(xiàn)有開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬件和軟件構(gòu)建模塊，并針對SCOPE開發(fā)的系統(tǒng)級(jí)規(guī)范。最初，CP-TA的重心是根據(jù)基于PICMG的ATCA的互用性要求來認(rèn)證構(gòu)建模塊。

本文描述用于冷卻所有電路板及便于實(shí)現(xiàn)機(jī)架插槽互用性的先進(jìn)TCA(ATCA)機(jī)架要求。它也覆蓋電路板的流阻抗問題并介紹一種阻抗平衡方法。此外，迄今為止，還沒有一種標(biāo)準(zhǔn)的測量技術(shù)可以被用于比較機(jī)架中通過每一個(gè)插槽的氣流量。本文也描述一種測評(píng)ATCA機(jī)架中每一個(gè)插槽氣流量的方法，該方法可以被用作每一個(gè)機(jī)架的測試基準(zhǔn)。最近，裝配了中層卡(AMC)的電路板要求氣流具有較高的流阻。此外，還探討了采用AMC之后給電路板帶來的冷卻挑戰(zhàn)。

熱互用性

面向ATCA的PICMG指南為機(jī)架和電路板定義了熱互用性，因?yàn)樵谌魏问褂玫男吞?hào)中，任何一個(gè)及所有插槽都可能在板上組裝任何一種及所有電路板，其功耗在前板插槽小于200W，而在RTM插槽小于25W。

在ATCA機(jī)架中一塊電路板的冷卻空氣可能要與流過熱板的氣流相比，這可以由下式表示：



該方程在板上產(chǎn)生大約29CFM的氣流，其200W的熱功耗把空氣的溫度增加了12度。

若干流測試和仿真表明：跨越樣品計(jì)算板以大約30CFM的氣流實(shí)現(xiàn)了0.15到0.2英寸的水壓降，在機(jī)架中的大多安裝的電路板都是這樣。計(jì)算板或SBC(單板計(jì)算機(jī))的P-Q曲線的例子如圖2所示。



假設(shè)電路板的功耗增加，跨越電路板的壓降會(huì)因?yàn)楦郊釉骷蜕岬慕M合而增加，這在邏輯上是成立的。理論和實(shí)驗(yàn)評(píng)估表明：為了能夠冷卻一塊200W的板，機(jī)架應(yīng)該以0.15英寸的水壓降為每一個(gè)插槽提供30CFM的氣流。此外，機(jī)架需要以0.15英寸的水壓降提供總計(jì)(nx30)CFM的氣流，其中，n是機(jī)架中插槽的數(shù)量。

作為一種基本的要求，機(jī)架迫切需要以0.15英寸的水壓降提供至少每插槽30CFM的氣流以適應(yīng)任何電信產(chǎn)品型號(hào)。

機(jī)架氣流測量方法

目前，要比較通過機(jī)架中每一個(gè)插槽的氣流量尚沒有標(biāo)準(zhǔn)的測量技術(shù)可供采用。本節(jié)描述一種評(píng)估通過ATCA機(jī)架中每一個(gè)插槽的氣流的方法，以便于被用作每一個(gè)機(jī)架的測試基準(zhǔn)。已插入刀片的插槽被稱為“氣流校直板(FSB)”，它可以有效地校直通過每一個(gè)插槽的氣流向量。圖13描述了被用作氣流測量的FSB設(shè)計(jì)。



在圖4中可能要注意：FSB的初步設(shè)計(jì)有一個(gè)0.11英寸的水壓降。進(jìn)一步微調(diào)孔徑產(chǎn)生一個(gè)大約描繪一塊計(jì)算板(SBC)的壓降。FSB的構(gòu)成包括：在氣流路徑的每一端上所定義的孔、基于等于一塊計(jì)算板的壓降所做的設(shè)計(jì)及在圖3中顯示的跨越FSB各點(diǎn)用于測量氣流速度的風(fēng)速計(jì)探頭插孔的開口。

經(jīng)校正的風(fēng)速計(jì)被插入到每一個(gè)FSB，而跨越FSB橫截面的氣流速度的讀數(shù)每隔一段時(shí)間被讀出(例如0.5秒)。這些氣流速度的平均值利用下列方程被轉(zhuǎn)換為通過插槽的流量：

測容量的流速(CFM)=平均線性流速(LFM)(測量值)X通過FSB橫截面的氣流面積

這個(gè)測試對機(jī)架中所有插槽都重復(fù)了一遍。在氣流測試之前，風(fēng)速計(jì)和FSB要用風(fēng)隧道進(jìn)行校正。此外，在機(jī)架中的總氣流要由風(fēng)隧道測試，并與在每一個(gè)插槽中獲得的氣流測量結(jié)果比較，以實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證的目的。插槽測試和總的氣流(風(fēng)隧道)測試之間的差異大約為5%。這種手工氣流測量程序如果在FSB上采用嵌入式風(fēng)速計(jì)可能會(huì)加速。以電子數(shù)據(jù)表形式輸出的測量結(jié)果可能被設(shè)計(jì)到產(chǎn)品之中，以通過每一個(gè)插槽給出精確的讀數(shù)。

圖5描述了在典型的ATCA機(jī)架上的氣流測量結(jié)果。可能要注意的是：雖然通過所有插槽的氣流相對一致，但是，通過每一個(gè)插槽的氣流量小于20CFM。那就比通過機(jī)架熱互用性測試所需要的30CFM要小33%。



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