專利名稱：通風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)用于在機(jī)盤(Saugruppentraeger)中強(qiáng)制地通風(fēng)組件的通風(fēng)裝置，并包括至少一個(gè)通過連接線路與電源單元相連接的風(fēng)扇單元，以及一個(gè)控制單元，用于監(jiān)控至少一個(gè)風(fēng)扇單元的通風(fēng)過程，其中，控制單元控制在連接線路的電路中的控制元件。
背景技術(shù)：
為了從機(jī)盤中散去熱量而采用排風(fēng)扇，這些排風(fēng)扇生成強(qiáng)制性的氣流，并引導(dǎo)該氣流流過要通風(fēng)的組件旁邊。通常采用由控制單元控制的調(diào)速的電驅(qū)動(dòng)裝置。
具有電子和/或電氣組件的系統(tǒng)的可靠性決定性地依賴于通風(fēng)系統(tǒng)的功能作用。如果通風(fēng)系統(tǒng)失效，則導(dǎo)致器件的局部過熱，并因而導(dǎo)致系統(tǒng)的功能受到影響，或?qū)е孪到y(tǒng)失效。
在安全性關(guān)鍵的系統(tǒng)中通常冗余地實(shí)施通風(fēng)系統(tǒng)。在此，平行地運(yùn)行多個(gè)排風(fēng)扇，并分別由冗余設(shè)計(jì)的控制電子裝置來(lái)控制。通常采用調(diào)速電機(jī)。通過在連接線路的電路中的開關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)，該開關(guān)元件例如通過脈沖寬度調(diào)制來(lái)獲得時(shí)鐘脈沖(getaktet)。甚至當(dāng)出于成本原因僅在控制驅(qū)動(dòng)裝置(Leitantrieb)上采集轉(zhuǎn)速，并反饋到控制裝置上時(shí)，冗余設(shè)計(jì)的控制電子裝置仍要求對(duì)于許多應(yīng)用情況說(shuō)來(lái)是太大的成本花費(fèi)。
為了從計(jì)算機(jī)的電子組件中散去熱量，例如從專利文獻(xiàn)US6,021,042中公開了一種具有兩個(gè)并聯(lián)的排風(fēng)扇的通風(fēng)裝置。每個(gè)排風(fēng)扇產(chǎn)生一個(gè)氣流，將該氣流通過混合室引導(dǎo)到兩個(gè)要通風(fēng)的處理器組件上。在混合室中如此布置止回閥，使得在故障情況下可以將每個(gè)生成的氣流分別引導(dǎo)到要冷卻的處理器組件中的一個(gè)上。存在著應(yīng)用情況，其中，混合室和連接在其上的空氣引導(dǎo)裝置的機(jī)械的花費(fèi)太大，或不具備必要的位置需求。
因此也常常已經(jīng)在機(jī)盤中集成了，并在制造商方面預(yù)先給定了空氣生成裝置的機(jī)械構(gòu)件。為了提高失效安全性，在應(yīng)用者方面可以僅冗余地實(shí)施控制電子裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，在開始時(shí)提及方式的通風(fēng)裝置中不用大的花費(fèi)而改善了可靠性。
根據(jù)本發(fā)明通過權(quán)利要求1所述的特征來(lái)解決該任務(wù)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利的擴(kuò)展方案。
在本發(fā)明的通風(fēng)裝置中給每個(gè)組件分配了溫度監(jiān)控裝置。一旦組件的工作溫度超過了規(guī)定的極限值，溫度監(jiān)控裝置則接通開關(guān)設(shè)備。該開關(guān)設(shè)備位于通向控制元件的旁路上，該控制元件用來(lái)控制風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置的能量輸入。旁路的溫度控制的接通促使了，在干擾情況下獨(dú)有地保護(hù)每一個(gè)組件，其方式是將風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置連接到最高的轉(zhuǎn)速上，并產(chǎn)生了最大的冷卻作用。可以用比較有利的成本來(lái)建造本發(fā)明的電路裝置旁路開關(guān)設(shè)備可以通過無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體開關(guān)，舌簧繼電器或類似物來(lái)形成。為了在印刷電路板上實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控，在故障情況下生成輸出信號(hào)的集成電路是商業(yè)上慣用的，可以將該輸出信號(hào)直接連接到半導(dǎo)體開關(guān)的控制輸入端上，例如連接到場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極上。通過本發(fā)明創(chuàng)造了一種緊湊構(gòu)造的、成本有利的通風(fēng)裝置，該通風(fēng)裝置具有比較高的失效安全性。
如果旁路開關(guān)設(shè)備的開關(guān)元件分別布置在要保護(hù)的組件上，則是有利的。因此可以較短地保持從溫度傳感器向旁路開關(guān)的傳輸路徑。
緊湊的構(gòu)造可以如此來(lái)達(dá)到，其方式是將分配給組件的溫度監(jiān)控裝置和開關(guān)元件分別匯總成一個(gè)電路單元。
優(yōu)選一種裝置，其中，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置的電路單元和控制單元安置在地點(diǎn)上分開的組件上。因此甚至當(dāng)為了維修目的而短時(shí)地除去控制單元時(shí)，仍可以無(wú)中斷地運(yùn)行風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置。
如果每個(gè)組件的各個(gè)控制元件分別連接到一個(gè)唯一的共同的底板線路上，則在制造成本方面是有利的。因此用微小的工作量創(chuàng)造了所謂的線接或門(wired-or)邏輯連接，該線接或門邏輯連接在背面印刷電路板上只要求少量的位置。
如果每個(gè)開關(guān)元件構(gòu)成為半導(dǎo)體開關(guān)元件，則是特別有利的。以MOSFET技術(shù)的場(chǎng)效應(yīng)功率晶體管得到優(yōu)選的應(yīng)用。
如果由具有集成的測(cè)速發(fā)電機(jī)的無(wú)電刷電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)風(fēng)扇單元，則可以因此實(shí)現(xiàn)通風(fēng)裝置的特別低的失效率。在無(wú)電刷的電機(jī)上無(wú)磨損地通過電子的開關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)電流換向。由于不存在電刷，因此在整流過程中不產(chǎn)生可能引起電磁干擾的火花形成。
溫度監(jiān)控裝置有利地包括傳感器二極管，該傳感器二極管集成在組件的電子器件的集成電路中。通過該芯片集成的裝置，直接在每個(gè)引起最多的熱量生成的器件上可以外部溫度監(jiān)控。因而取消了時(shí)間上延遲溫度采集的熱時(shí)間常數(shù)。通過該電路裝置可以特別有效地保護(hù)處理器免受過熱。
如果控制單元通過總線與控制計(jì)算機(jī)相連接，則可以由上級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控通風(fēng)。通過底板的數(shù)據(jù)傳輸線可以形成總線，組件連接到這些數(shù)據(jù)傳輸線上。上級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以布置在一個(gè)組件上，或集成到控制單元中。在通風(fēng)裝置以提高了的轉(zhuǎn)速和噪音產(chǎn)生來(lái)運(yùn)行的故障情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以查詢當(dāng)前的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，和必要時(shí)生成相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)或控制信號(hào)，或送往顯示。特別優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)化的總線系統(tǒng)，諸如系統(tǒng)管理總線(SMB總線)，智能平臺(tái)管理總線(IPMB總線)，或I2C總線。
在電信裝置中，本發(fā)明可以有利地采用來(lái)對(duì)于垂直或水平地布置在機(jī)盤中的，以緊湊PCI標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路板組件進(jìn)行通風(fēng)。


以下借助附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的主題。
圖1展示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的通風(fēng)裝置的示意圖。
圖2展示了本發(fā)明通風(fēng)裝置的示意圖。
圖3展示了本發(fā)明通風(fēng)裝置的方框電路圖。
圖4展示了具有用于溫度采集的傳感器二極管的本發(fā)明通風(fēng)裝置的優(yōu)選實(shí)施例。
圖5展示了在機(jī)盤中的本發(fā)明通風(fēng)裝置的優(yōu)選的布置，其中，旁路開關(guān)元件連接到背面印刷電路板上的一個(gè)共同的印制導(dǎo)線上。
具體實(shí)施例方式
附圖1中展示了以具有四個(gè)風(fēng)扇3的實(shí)施方案的公知通風(fēng)裝置的示意圖。通過附圖1中未詳細(xì)示出的空氣引導(dǎo)裝置，將由風(fēng)扇3生成的氣流引導(dǎo)到要通風(fēng)的組件2上。附圖中示意地示出了三個(gè)組件2，這些組件2插接在機(jī)盤的一個(gè)共同的背面印刷電路板中。每個(gè)組件2通過作為細(xì)線示出的IPMB總線與控制單元7相連接。以通過反饋的轉(zhuǎn)速信號(hào)1…4由控制單元7(控制板I)在轉(zhuǎn)速方面調(diào)節(jié)風(fēng)扇3的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)過程的監(jiān)控。作為備用的第二控制單元(控制板II)用于提高失效安全性。為了將通風(fēng)過程與波動(dòng)的環(huán)境條件進(jìn)行匹配，控制單元可以包括溫度傳感器，這些溫度傳感器測(cè)量風(fēng)扇上的入口空氣的溫度，并依此來(lái)調(diào)定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。與附圖1中的示圖不同地，出于成本原因也可以僅安排一個(gè)測(cè)速發(fā)電機(jī)(TG)。在該情況下，該控制驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速電壓用作為通風(fēng)過程的調(diào)節(jié)量。如開始時(shí)所述的那樣，冗余的控制電子裝置引起了附加的成本，這些成本在某些應(yīng)用情況下是不適當(dāng)?shù)摹?br> 與此相反地，附圖2在示意圖中展示了本發(fā)明的通風(fēng)裝置，其中，不存在冗余的控制系統(tǒng)。由組件2(緊湊的PCI板)上的溫度傳感器來(lái)采集故障情況。具有參考符號(hào)10的開關(guān)將風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置的連接線路4接通到機(jī)殼上。因此通過旁路電路來(lái)跨接風(fēng)扇調(diào)節(jié)裝置7。其結(jié)果是，在故障情況下所有四個(gè)排風(fēng)扇3位于全工作電壓(Vcc)上。在所示出的實(shí)例中這是工作電壓12V。風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置3不調(diào)節(jié)地和以最高轉(zhuǎn)速來(lái)運(yùn)行。
從附圖3的方框電路圖中可以更好地看出故障情況下的轉(zhuǎn)接。本發(fā)明的通風(fēng)系統(tǒng)1由多個(gè)風(fēng)扇單元3組成，在方框電路圖中示出了其中的兩個(gè)風(fēng)扇單元3。這些排風(fēng)扇3中的每一個(gè)產(chǎn)生指向要通風(fēng)的組件2的氣流19。控制單元7監(jiān)控該通風(fēng)過程。為此由測(cè)速發(fā)電機(jī)TG來(lái)采集排風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，并通過線路14反饋到控制單元7上。控制單元7生成通過控制線路15引向控制元件6的調(diào)整量。將控制元件6連接到連接線路4的電路中。連接線路4將每個(gè)風(fēng)扇單元3與電源單元5相連接。按照實(shí)現(xiàn)在控制單元7中的調(diào)節(jié)算法來(lái)控制通向風(fēng)扇單元的能量輸入，并監(jiān)控通風(fēng)過程。例如通過電樞電流的時(shí)鐘脈沖根據(jù)脈沖寬度調(diào)制可以實(shí)現(xiàn)向風(fēng)扇3的電機(jī)的能量輸入。如果現(xiàn)在出現(xiàn)了在組件2之一上的工作溫度例如由于控制單元7失效而超過可預(yù)先給定的閾值的情況，則由該組件2上的監(jiān)控裝置8來(lái)采集該不允許的發(fā)熱，并閉合開關(guān)10。開關(guān)10位于通向控制元件6的并聯(lián)電路中。開關(guān)10的閉合促使了，在故障情況下將風(fēng)扇單元3的所有的驅(qū)動(dòng)裝置直接連接到電源單元5上。它們用全工作電壓工作，并以最高轉(zhuǎn)速來(lái)運(yùn)行。每個(gè)通風(fēng)機(jī)組3生成了與發(fā)熱起反作用的最大氣流。在此要強(qiáng)調(diào)，可以由組件2中的每一個(gè)來(lái)觸發(fā)控制元件6的跨接。旁路電路與控制單元7的功能狀態(tài)無(wú)關(guān)，并與轉(zhuǎn)速實(shí)際值采集無(wú)關(guān)。溫度控制的旁路電路具有以下的優(yōu)點(diǎn)，如果在由多個(gè)風(fēng)扇組成的裝置的情況下只有一個(gè)控制驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速電壓反饋到控制單元7上，機(jī)械地卡住了轉(zhuǎn)子，則也轉(zhuǎn)接到強(qiáng)化的通風(fēng)上。在附圖3中的優(yōu)選的實(shí)施例中，分配給組件2的、具有所分配的開關(guān)元件10的溫度監(jiān)控系統(tǒng)8分別匯總成一個(gè)電路單元11。電路單元11布置在組件2上。在附圖3的方框電路圖中通過虛線示出了電路單元。
控制單元7通過數(shù)據(jù)總線17與上級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)16相連接。以該方式可以采集風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并轉(zhuǎn)送到合適的顯示裝置上。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)16同樣還可以位于一個(gè)或多個(gè)組件2上，并通過數(shù)據(jù)總線17與控制單元7相連接。
附圖4中示出了本發(fā)明的一個(gè)其它的優(yōu)選的實(shí)施形式。以MOSFET技術(shù)實(shí)施了控制元件6和開關(guān)設(shè)備9。通過傳感器二極管19實(shí)現(xiàn)過熱溫度的采集，將該傳感器二極管19的測(cè)量信號(hào)連接到溫度監(jiān)控裝置8上。優(yōu)選將傳感器二極管19集成到要監(jiān)控的電子元件的集成電路中。該元件例如可以是處理器。由于直接就地通過芯片集成的傳感器來(lái)采集發(fā)熱，通風(fēng)系統(tǒng)因此可以迅速對(duì)于局部的過熱溫度做出反應(yīng)，因?yàn)樵诤艽蟪潭壬吓懦擞捎跓岬臅r(shí)間常數(shù)的滯后。
附圖5展示了本發(fā)明的一種特別的實(shí)施形式，其中，每個(gè)組件2的開關(guān)元件10與底板13的一個(gè)共同的印制導(dǎo)線18相連接。每個(gè)組件2可以通過開關(guān)10的并聯(lián)電路來(lái)接通旁路連接，并在故障情況下觸發(fā)強(qiáng)化的冷卻作用。附圖5的示圖展示了在垂直安裝位置中的組件2。風(fēng)扇單元3布置在位于其下的部件中。當(dāng)然也可以在機(jī)盤中水平地布置組件2，和側(cè)向地布置風(fēng)扇3。
權(quán)利要求
1.用于在機(jī)盤中強(qiáng)制地通風(fēng)組件(2)的通風(fēng)裝置(1)包括至少一個(gè)通過連接線路(4)與電源單元(5)相連接的風(fēng)扇單元(3)，一個(gè)用于監(jiān)控所述至少一個(gè)風(fēng)扇單元(3)的通風(fēng)過程的控制單元(7)，其中，所述的控制單元(7)控制了在所述連接線路(4)的電路中的控制元件(6)，其特征在于，給每個(gè)組件(2)分配了一個(gè)溫度監(jiān)控裝置(8)，該溫度監(jiān)控裝置(8)在超過組件極限溫度時(shí)接通與所述的控制元件(6)并聯(lián)的開關(guān)設(shè)備(9)。
2.按權(quán)利要求1的通風(fēng)裝置，其特征在于，所述的開關(guān)設(shè)備(9)包括分別布置在組件(2)上的開關(guān)元件(10)。
3.按權(quán)利要求2的通風(fēng)裝置，其特征在于，分配給所述組件(2)的溫度監(jiān)控裝置(8)和開關(guān)元件(10)分別匯總成一個(gè)電路單元(11)。
4.按權(quán)利要求3的通風(fēng)裝置，其特征在于，所述的電路單元(11)和控制單元(7)地點(diǎn)上分開地布置在所述的機(jī)盤(12)中。
5.按以上權(quán)利要求之一的通風(fēng)裝置，其特征在于，所述的組件(2)可插接地布置在所述機(jī)盤(12)的底板(13)中，并通過一個(gè)與所述開關(guān)元件(10)共用的底板導(dǎo)線(18)建立所述開關(guān)元件(10)與所述控制元件(6)的并聯(lián)電路。
6.按以上權(quán)利要求中的至少一個(gè)的通風(fēng)裝置，其特征在于，每個(gè)開關(guān)元件(10)構(gòu)成為半導(dǎo)體開關(guān)元件，特別優(yōu)選地構(gòu)成為功率MOSFET。
7.按以上權(quán)利要求中的至少一個(gè)的通風(fēng)裝置，其特征在于，所述的至少一個(gè)風(fēng)扇單元(3)具有一個(gè)帶有集成的測(cè)速發(fā)電機(jī)(TG)的無(wú)電刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置。
8.按以上權(quán)利要求中的至少一個(gè)的通風(fēng)裝置，其特征在于，每個(gè)用于溫度采集的溫度監(jiān)控裝置(8)包括一個(gè)傳感器二極管(19)，該傳感器二極管(19)集成在所述各自組件(2)的電子器件的集成電路中。
9.按以上權(quán)利要求中的至少一個(gè)的通風(fēng)裝置，其特征在于，在一個(gè)機(jī)盤(12)中布置了共同由一個(gè)控制單元(7)監(jiān)控的四個(gè)風(fēng)扇單元(3)，該控制單元(7)構(gòu)成為集成的控制器模塊。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一的通風(fēng)裝置，其特征在于，所述的控制單元(7)通過總線(17)與控制計(jì)算機(jī)(16)相連接，其中，所述的總線特別優(yōu)選地構(gòu)成為系統(tǒng)管理總線(SMB總線)，智能平臺(tái)管理總線(IPMI總線)，或I2C總線。
11.印刷電路板組件用的機(jī)盤，含有至少一個(gè)按權(quán)利要求1至10中的至少一個(gè)所述的通風(fēng)裝置。
全文摘要
用于在機(jī)盤中強(qiáng)制地通風(fēng)組件(2)的通風(fēng)裝置(1)包括至少一個(gè)通過連接線路(4)與電源單元(5)相連接的風(fēng)扇單元(3)，一個(gè)用于監(jiān)控所述至少一個(gè)風(fēng)扇單元(3)的通風(fēng)過程的控制單元(7)，其中，所述的控制單元(7)控制了在所述連接線路(4)的電路中的控制元件(6)，其中，給每個(gè)組件(2)分配了一個(gè)溫度監(jiān)控裝置(8)，該溫度監(jiān)控裝置(8)在超過組件極限溫度時(shí)接通了與所述的控制元件(6)并聯(lián)的開關(guān)設(shè)備(9)。
文檔編號(hào)H05K7/20GK1701650SQ200480000744
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2004年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者K·羅伊施納 申請(qǐng)人:西門子公司