您所不知的PXI/PXI Express系统散热设计的秘诀 通道, 如何, 平衡, 设计

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前言
PXI/PXIe系统是追求稳定度与严苛环境的量测与自动化测试系统的最佳平台。系统散热的设计，对于系统的稳定度扮演重要的角色，包含风流与流场的规划，该如何避免气流通道吸入不必要的热源？如何将散热孔在安规的限制下取得极大化的平衡；如何配置风扇，以取得风扇最佳性能？以及如何规划电源供应模块的空间配置，以提供独立的流场？以上种种，都会是影响PXI/PXIe系统散热的要素。本文将带您一窥系统散热设计的秘诀，以挑选最适合的PXI/PXIe系统。


PXI/PXIe系统设计的限制
　　PXI/PXIe机箱的设计首要考虑PXI/PXIe模块配置的方向。模块插卡的方向会直接影响风流的走向。一般市场上最常见的是以4U高的PXI/PXIe机箱，搭载3U PXI/PXIe模块卡片，卡片大多是直立式插放配置于4U PXI/PXIe机箱中。在如此有限的空间下，散热的设计，以保持系统的稳定度，是系统设计者的一大挑战。

风扇配置的考虑
一般说来，PXI/PXIe机箱风扇配置的位置有两种，分别为“下方式”或“后方式”。传统风扇大多配置于机箱的下方，然而配置于机箱的下方，容易造成风流分布的不均匀，影响系统整体的散热质量。例如两组风扇中间的插槽的温度，就可能因为风流不平均的缘故，温度因而高于其他插槽（见图一）。如此一来将不利于系统的规划与配置。因而将风扇配置于后机箱后方的新型设计应运而生，风扇配置于机箱后方的设计，可带来平均的风流，改善温度不均匀的问题。（见图二）




图一：将风扇配置于机箱下方，两风扇间的风流因为受到阻隔，无法提供平均的风流。





图二：将风扇配置于机箱后方，可增加风速，并提供平均的风流。


然而，将风扇配置于机箱后方，仍然有不同的作法考虑。其一为风流“由后往前吸入式”，因为风扇可直接吸入空气的缘故，风速可较高，但风流的控制较为不易，再加上根据PXI规范所定义，风流必须由下而上通过PXI模块，如此一来，散热的规划势必得透过机箱上方的开孔才得以实现，这对于严苛环境要求较高的环境，是比较不利的设计（见图三）。相反的，假设风流为“由前往后吸入式”，虽然风扇距离吸入的空气距离较远，风速较低，但风流的表现可以比较稳定且易于控制。




图三：风流“由后往前吸入式”，散热出孔必须通过系统上方。


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