CP-TA：解決ATCA機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

通信平臺貿(mào)易協(xié)會(CP-TA)是一個由通信平臺和構建模塊提供商組成的協(xié)會，致力于通過互用性認證，加速由SIG支配的、開放的、基于規(guī)范的通信平臺的普及應用。在行業(yè)協(xié)作下，CP-TA計劃通過認證互用性構建模塊，推動基于通信標準的開放行業(yè)標準成為主流市場。

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)以定義目標和可驗證的互用性準則。這兩個文件的開發(fā)都是針對來自像PICMG、OSDL和服務可用性論壇這樣的、基于現(xiàn)有開放行業(yè)標準的硬件和軟件構建模塊，并針對SCOPE開發(fā)的系統(tǒng)級規(guī)范。最初，CP-TA的重心是根據(jù)基于PICMG的ATCA的互用性要求來認證構建模塊。

本文描述用于冷卻所有電路板及便于實現(xiàn)機架插槽互用性的先進TCA(ATCA)機架要求。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，還沒有一種標準的測量技術可以被用于比較機架中通過每一個插槽的氣流量。本文也描述一種測評ATCA機架中每一個插槽氣流量的方法，該方法可以被用作每一個機架的測試基準。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指南為機架和電路板定義了熱互用性，因為在任何使用的型號中，任何一個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：跨越樣品計算板以大約30CFM的氣流實現(xiàn)了0.15到0.2英寸的水壓降，在機架中的大多安裝的電路板都是這樣。計算板或SBC(單板計算機)的P-Q曲線的例子如圖2所示。



假設電路板的功耗增加，跨越電路板的壓降會因為附加元器件和散熱的組合而增加，這在邏輯上是成立的。理論和實驗評估表明：為了能夠冷卻一塊200W的板，機架應該以0.15英寸的水壓降為每一個插槽提供30CFM的氣流。此外，機架需要以0.15英寸的水壓降提供總計(nx30)CFM的氣流，其中，n是機架中插槽的數(shù)量。

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

機架氣流測量方法

目前，要比較通過機架中每一個插槽的氣流量尚沒有標準的測量技術可供采用。本節(jié)描述一種評估通過ATCA機架中每一個插槽的氣流的方法，以便于被用作每一個機架的測試基準。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插槽的氣流向量。圖13描述了被用作氣流測量的FSB設計。



在圖4中可能要注意：FSB的初步設計有一個0.11英寸的水壓降。進一步微調(diào)孔徑產(chǎn)生一個大約描繪一塊計算板(SBC)的壓降。FSB的構成包括：在氣流路徑的每一端上所定義的孔、基于等于一塊計算板的壓降所做的設計及在圖3中顯示的跨越FSB各點用于測量氣流速度的風速計探頭插孔的開口。

經(jīng)校正的風速計被插入到每一個FSB，而跨越FSB橫截面的氣流速度的讀數(shù)每隔一段時間被讀出(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

這個測試對機架中所有插槽都重復了一遍。在氣流測試之前，風速計和FSB要用風隧道進行校正。此外，在機架中的總氣流要由風隧道測試，并與在每一個插槽中獲得的氣流測量結(jié)果比較，以實現(xiàn)驗證的目的。插槽測試和總的氣流(風隧道)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上采用嵌入式風速計可能會加速。以電子數(shù)據(jù)表形式輸出的測量結(jié)果可能被設計到產(chǎn)品之中，以通過每一個插槽給出精確的讀數(shù)。

圖5描述了在典型的ATCA機架上的氣流測量結(jié)果?？赡芤⒁獾氖牵弘m然通過所有插槽的氣流相對一致，但是，通過每一個插槽的氣流量小于20CFM。那就比通過機架熱互用性測試所需要的30CFM要小33%。



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