- 密集波分復(fù)用(DWDM)設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)
- 起拔器采用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料
- PCB板上電子元件安裝的方位要符合冷卻氣流的流動(dòng)特性
- 在功率較大的電子元器件上安裝小風(fēng)扇或銅、鋁導(dǎo)熱條、散熱肋片
- 面板、上下托盤、左右側(cè)板、前后蓋板全部采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁合金
當(dāng)代通信技術(shù)的發(fā)展極為迅速，通信設(shè)備的速度已經(jīng)從前幾年的155M，發(fā)展到現(xiàn)今的622M、2.5G、10G，甚至40G，可以肯定的是，今后還將朝著更高的速度發(fā)展。在SDH、DWDM等高速傳輸設(shè)備中普遍使用了多層電路板和高密度的表面貼裝元件，但隨之而來的是愈發(fā)不容忽視的散熱問題。當(dāng)這些設(shè)備內(nèi)部的溫度過高時(shí)，將可能導(dǎo)致電支路或光支路出現(xiàn)誤碼或者信號(hào)中斷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響通信質(zhì)量和設(shè)備的長(zhǎng)期正常使用，因此必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的散熱設(shè)計(jì)。
密集波分復(fù)用(DWDM)設(shè)備的散熱設(shè)計(jì)
32波DWDM設(shè)備包括光終端設(shè)備、光中繼設(shè)備和光分插復(fù)用設(shè)備三大類，采用靈活的模塊式結(jié)構(gòu)，插入到不同的子架構(gòu)成不同的設(shè)備。下面介紹32X2.5GDWDM終端在機(jī)械機(jī)構(gòu)方面的特點(diǎn)。
32X2.5GDWDM終端由一個(gè)光放大與監(jiān)控子架和兩個(gè)光信道子架組成。光放大及監(jiān)控子架和光信道子架采用靠背椅結(jié)構(gòu)，子架的光、電信號(hào)均采用前出線，高度為11U。3U電源子架提供-48V電源，機(jī)架采用21″標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架。子架工作時(shí)的功率參數(shù)和環(huán)境條件見表1與表2。
自然散熱方式
由表1可知DWDM終端的功率并不大，但每個(gè)子架中的單盤多達(dá)18塊，出于電磁屏蔽的需要，子架的左右側(cè)板、上下托盤與單盤的面板之間形成了一個(gè)緊密的金屬盒體，影響了子架內(nèi)單盤與外界環(huán)境正常的熱交換，同時(shí)設(shè)備需要長(zhǎng)期在惡劣的環(huán)境條件下運(yùn)行，若沒有良好的散熱，可能會(huì)損壞部分對(duì)溫度比較敏感的芯片和單盤。圖1是21″DWDM終端設(shè)備光信道子架結(jié)構(gòu)圖。
子架的熱設(shè)計(jì)主要包括單盤和子框的熱設(shè)計(jì)，具體的方法如下。
(1)在功率較大的電子元器件上安裝小風(fēng)扇或銅、鋁導(dǎo)熱條、散熱肋片。
(2)PCB板上電子元件安裝的方位要符合冷卻氣流的流動(dòng)特性，即與氣流流動(dòng)的方向一致。
(3)合理安排元件，把不耐熱的元件放在冷卻氣流的入口處，耐熱性好的元件放在冷卻氣流的出口處。
(4)起拔器采用導(dǎo)熱系數(shù)高的材料。由于起拔器外側(cè)直接暴露在環(huán)境空氣中，實(shí)際上起到了導(dǎo)熱肋片的散熱作用。數(shù)量眾多的起拔器能夠有效地降低子架內(nèi)部的溫度。
(5)面板、上下托盤、左右側(cè)板、前后蓋板全部采用導(dǎo)熱系數(shù)較高的鋁合金，并且在上下托盤表面對(duì)稱位置沖出相同的圓孔，保證氣流的暢通。考慮到電磁屏蔽的需要，圓孔的尺寸一般應(yīng)小于5毫米。
強(qiáng)迫通風(fēng)散熱-整機(jī)系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)
DWDM設(shè)備中僅僅對(duì)子架采用自然散熱方式是不夠的，還必須采用風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)迫通風(fēng)散熱。具體的方法是在設(shè)備中每一個(gè)子架的下面安裝一個(gè)風(fēng)機(jī)盒-風(fēng)扇子架，在機(jī)架的頂部安裝一個(gè)風(fēng)扇子架，通過強(qiáng)迫通風(fēng)降低每個(gè)子架內(nèi)的溫度。機(jī)架的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
采用強(qiáng)迫通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于風(fēng)扇子架的設(shè)計(jì)和正確選擇風(fēng)道以便合理地控制和分配氣流。
根據(jù)DWDM終端的整機(jī)功率，確定風(fēng)扇子架由3個(gè)3.5W的直流風(fēng)扇并聯(lián)組成的，子架高度為1U。為了形成風(fēng)道，在風(fēng)扇子架的上下表面沖出較大尺寸的圓孔，并且將風(fēng)扇的軸心安裝在功能子架的中心；同時(shí)在機(jī)架的頂部安裝一個(gè)風(fēng)扇子架，子架的前后門開小圓孔，這樣風(fēng)扇可以將環(huán)境空氣吸入機(jī)架內(nèi)，空氣在子架旁流過帶走部分熱量，最后由機(jī)架頂部的方孔排出，形成風(fēng)道。這種設(shè)計(jì)保證了機(jī)架的進(jìn)風(fēng)和熱空氣的流通，起到很好的散熱作用。
為了保證風(fēng)扇子架和DWDM終端設(shè)備的正常工作，在風(fēng)扇子架面板上設(shè)置了告警燈，可以及時(shí)檢測(cè)風(fēng)扇的工作情況；在機(jī)架頂?shù)碾娫磁c環(huán)境監(jiān)控板上設(shè)計(jì)了溫度檢測(cè)功能，當(dāng)子架的工作溫度超過警戒溫度時(shí)發(fā)出告警。
對(duì)DWDM終端設(shè)備的熱設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)試
對(duì)DWDM終端設(shè)備的高溫測(cè)試結(jié)果見表3，該測(cè)試結(jié)果表明產(chǎn)品的熱設(shè)計(jì)完全符合ITU-T的要求，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
熱設(shè)計(jì)是DWDM等高速通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮的問題，設(shè)計(jì)的好壞與否直接影響到設(shè)備工作的穩(wěn)定性與可靠性。上面介紹的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單實(shí)用，對(duì)其他設(shè)備的熱設(shè)計(jì)也有很好的借鑒作用。
