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   前言 

   PXI/PXIe系統是追求穩定度與嚴苛環(huán)境的量測與自動(dòng)化測試系統的最佳平臺。系統散熱的設計，對于系統的穩定度扮演重要的角色，包含風(fēng)流與流場(chǎng)的規劃，該如何避免氣流通道吸入不必要的熱源？如何將散熱孔在安規的限制下取得極大化的平衡；如何配置風(fēng)扇，以取得風(fēng)扇最佳性能？以及如何規劃電源供應模塊的空間配置，以提供獨立的流場(chǎng)？以上種種，都會(huì )是影響PXI/PXIe系統散熱的要素。本文將帶您一窺系統散熱設計的秘訣，以挑選最適合的PXI/PXIe系統。

   PXI/PXIe系統設計的限制 

   PXI/PXIe機箱的設計首要考慮PXI/PXIe模塊配置的方向。模塊插卡的方向會(huì )直接影響風(fēng)流的走向。一般市場(chǎng)上最常見(jiàn)的是以4U高的PXI/PXIe機箱，搭載3U PXI/PXIe模塊卡片，卡片大多是直立式插放配置于4U PXI/PXIe機箱中。在如此有限的空間下，散熱的設計，以保持系統的穩定度，是系統設計者的一大挑戰。

   風(fēng)扇配置的考慮

   一般說(shuō)來(lái)，PXI/PXIe機箱風(fēng)扇配置的位置有兩種，分別為“下方式”或“后方式”。傳統風(fēng)扇大多配置于機箱的下方，然而配置于機箱的下方，容易造成風(fēng)流分布的不均勻，影響系統整體的散熱質(zhì)量。例如兩組風(fēng)扇中間的插槽的溫度，就可能因為風(fēng)流不平均的緣故，溫度因而高于其他插槽（見(jiàn)圖一）。如此一來(lái)將不利于系統的規劃與配置。因而將風(fēng)扇配置于后機箱后方的新型設計應運而生，風(fēng)扇配置于機箱后方的設計，可帶來(lái)平均的風(fēng)流，改善溫度不均勻的問(wèn)題。（見(jiàn)圖二）
  
                         

                   圖一：將風(fēng)扇配置于機箱下方，兩風(fēng)扇間的風(fēng)流因為受到阻隔，無(wú)法提供平均的風(fēng)流。
  
                    

                    圖二：將風(fēng)扇配置于機箱后方，可增加風(fēng)速，并提供平均的風(fēng)流。

   然而，將風(fēng)扇配置于機箱后方，仍然有不同的作法考慮。其一為風(fēng)流“由后往前吸入式”，因為風(fēng)扇可直接吸入空氣的緣故，風(fēng)速可較高，但風(fēng)流的控制較為不易，再加上根據PXI規范所定義，風(fēng)流必須由下而上通過(guò)PXI模塊，如此一來(lái)，散熱的規劃勢必得透過(guò)機箱上方的開(kāi)孔才得以實(shí)現，這對于嚴苛環(huán)境要求較高的環(huán)境，是比較不利的設計（見(jiàn)圖三）。相反的，假設風(fēng)流為“由前往后吸入式”，雖然風(fēng)扇距離吸入的空氣距離較遠，風(fēng)速較低，但風(fēng)流的表現可以比較穩定且易于控制。
  
                  
                     圖三：風(fēng)流“由后往前吸入式”，散熱出孔必須通過(guò)系統上方。

   流道的規劃

   此外，風(fēng)扇的配置也需考慮流道的設計，如何避開(kāi)客戶(hù)使用時(shí)可能遭遇到的熱源，將冷空氣順利的導出，是設計機箱時(shí)極為重要的考慮點(diǎn)。以PXI/PXIe機箱的使用環(huán)境來(lái)說(shuō)，大多的客戶(hù)會(huì )使用混合式的測試系統，將PXI/PXIe系統安裝于機柜中。如此一來(lái)，熱源的考慮將不單只是該PXI/PXIe系統本身，而包含完整的混合式測試系統。就以剛剛提到的第一種，由后往前吸入式的風(fēng)扇配置的機箱，會(huì )將空氣吸入機箱本體，再導向機箱前方排出，然而因為機柜后方帶入的空氣，易混雜其他混和系統所產(chǎn)生的熱空氣，也會(huì )把PXI/PXIe機箱背板所產(chǎn)生的熱，一并帶入置于前方的PXI/PXIe模塊中，反而不利整體系統的散熱。而第二款新型PXI/PXIe機箱的設計，則改采用后方風(fēng)扇由前往后吸入式的設計，將前方“干凈”的冷空氣，通過(guò)PXI模塊，引導至機箱后方排出，以避免上述的情況發(fā)生。（見(jiàn)圖四）
  
                  
          圖四：由前往后吸入式的機箱設計，可提供較干凈的流道，避免帶入不必要的熱源。

   優(yōu)化開(kāi)孔的設計

   為了引導風(fēng)流散熱優(yōu)化，機箱開(kāi)孔的規劃與設計也有其重要性。如何在安規限制與機構的極限下，取得平衡，也考驗設計機箱的功力。新型PXI機箱不僅在前后對應的位置開(kāi)孔加強散熱外，包含兩側、前面板，均做了極大化的開(kāi)孔設計。首先受到PXI規范的限制，風(fēng)流必須是由下往上散熱，所以能夠開(kāi)孔的位置僅能在機箱的下方，就高度而言，考慮到PXI模塊的高度限制，開(kāi)孔的上緣不得超過(guò)PXI模塊的下緣位置，在如此有限的空間下，新款PXI/PXIe機箱在不僅僅在前方下緣做了很多微小的開(kāi)孔進(jìn)風(fēng)，在機箱的兩側下緣，也利用可能的空間，極大化了開(kāi)孔設計。（見(jiàn)圖五）
  
                
                             圖五：機箱前下方與兩側下緣，均提供進(jìn)風(fēng)點(diǎn)。

   風(fēng)扇性能與背壓的平衡

   受到機箱先天空間環(huán)境的限制下，必須找出風(fēng)扇背壓與風(fēng)扇流量的優(yōu)化配置。最理想的狀況是擁有平滑的曲線(xiàn)距離以及較長(cháng)的距離，讓風(fēng)扇的表現可以達到PQ曲線(xiàn)優(yōu)化。然而受到PXI/PXIe機箱空間限制的緣故，必須在不斷的計算與調整中，取得機箱背板的最佳斜率，以表現風(fēng)扇最佳性能。
  
                       

   電源模塊配置的考慮
 
   電源模塊的選擇與配置也是一門(mén)學(xué)問(wèn)。在過(guò)去的系統設計中，很容易就忽略掉電源供應模塊本身產(chǎn)生的熱源，也會(huì )影響PXI/PXIe機箱的性能。在傳統設計中，沒(méi)有將電源供應模塊與機箱本身的熱流隔開(kāi)，電源供應模塊強制排氣的功能，會(huì )造成機箱的流場(chǎng)混亂。因而新款機箱必須能阻隔電源供應模塊以及風(fēng)扇本身的熱流，甚至為電源供應模塊設計獨立的開(kāi)孔，以提供獨立的風(fēng)流。這些都是為了改善此現象所做的設計。（見(jiàn)圖六）
  
              
     圖六：梯形部位顯示該電源供應模塊擁有獨立的流場(chǎng)，同時(shí)左右也提供獨立的開(kāi)孔散熱。     

   智能型監控與自動(dòng)調節

   為了確保系統運作時(shí)的穩定性，智能型監控系統的設計，可以提供保護與系統調節的功能。PXI/PXIe機箱可透過(guò)傳感器的配置，例如在背板上方配置五組的傳感器，以監控機箱內溫度的變化，透過(guò)程序的設定，在溫度高時(shí)，加快風(fēng)扇的轉速，可有效確保系統運作的穩定性，并達到節能的效果。

   PXI/PXIe移動(dòng)運算方案

   為滿(mǎn)足PXI/PXIe量測系統移動(dòng)運算的需求，可安裝便攜型的屏幕鍵盤(pán)套件，對客戶(hù)來(lái)說(shuō)，是很方便的設計?？蛻?hù)可使用外接式的屏幕鍵盤(pán)套件，將機柜型PXI/PXIe系統，轉化成便攜型PXI/PXIe系統。這時(shí)如果PXI/PXIe機箱的散熱配置不當，一旦加上屏幕鍵盤(pán)套件，可能會(huì )影響原有的散熱。正如先前提到，一旦新款風(fēng)扇采用“由前往后吸入”的設計，在搭配便攜型套件時(shí)，將不會(huì )阻絕原有的散熱設計。并且，鍵盤(pán)底部可附上11mm墊片，使得電源供應模塊的獨立的散熱設計可持續作用，大幅提升PXI/PXIe系統的便利性，而無(wú)需擔憂(yōu)系統的穩定。（見(jiàn)圖七）
  
                
                            圖七：便攜型屏幕鍵盤(pán)套件增加行動(dòng)運算的便利性

   總結

   PXI/PXIe機箱的設計并非單一考慮機箱本身的設計，必須和其他量測系統所使用環(huán)境一并搭配考慮，包含風(fēng)扇的配置、風(fēng)流的規劃、電源的選購，模塊優(yōu)化性能的提升等。凌華科技為PXI系統聯(lián)盟的協(xié)會(huì )董事會(huì )及最高等級會(huì )員，也是亞洲唯一的PXI產(chǎn)品的專(zhuān)業(yè)制造商。多年來(lái)相繼開(kāi)發(fā)超過(guò)100個(gè)以上PXI產(chǎn)品，以滿(mǎn)足各類(lèi)高端PXI及PXI Express測試平臺需求。其中最新上市的PXES-2590，為業(yè)界首款全混合式插槽的PXIe機箱，針對高性能高帶寬的PXI/PXIe模塊所設計。PXIS-2719A為19 槽3U智能型PXI 機箱，特別適合需要高容量PXI的量測與測試相關(guān)應用。它們均采用最新PXI/PXIe機箱設計，為高穩定高性能的系統首選。

   關(guān)于凌華

   凌華科技致力于量測、自動(dòng)化及計算機通訊科技之改進(jìn)及創(chuàng )新，提供解決方案給全球網(wǎng)絡(luò )電信、智能交通及電子制造客戶(hù)。憑著(zhù)對專(zhuān)業(yè)技術(shù)的執著(zhù)與實(shí)踐客戶(hù)承諾的自我要求，領(lǐng)先業(yè)界推出多項創(chuàng )新性產(chǎn)品，獲ISO-9001、ISO-14001、ISO-13485、臺灣精品、TL9000等多項認證。凌華科技為Intel® Intelligent Systems Alliance 會(huì )員，PICMG協(xié)會(huì )可參與制定規格的會(huì )員，PXI Systems Alliance協(xié)會(huì )董事會(huì )及最高等級會(huì )員，與AXIe Consortium會(huì )員。目前在美國、新加坡、中國、日本、德國設有子公司，在印度、韓國、法國、以色列設有辦事處，為當地客戶(hù)提供快捷服務(wù)和實(shí)時(shí)支持。