专利名称：通风装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个用于在机盘(Saugruppentraeger)中强制地通风组件的通风装置，并包括至少一个通过连接线路与电源单元相连接的风扇单元，以及一个控制单元，用于监控至少一个风扇单元的通风过程，其中，控制单元控制在连接线路的电路中的控制元件。
背景技术：
为了从机盘中散去热量而采用排风扇，这些排风扇生成强制性的气流，并引导该气流流过要通风的组件旁边。通常采用由控制单元控制的调速的电驱动装置。
具有电子和/或电气组件的系统的可靠性决定性地依赖于通风系统的功能作用。如果通风系统失效，则导致器件的局部过热，并因而导致系统的功能受到影响，或导致系统失效。
在安全性关键的系统中通常冗余地实施通风系统。在此，平行地运行多个排风扇，并分别由冗余设计的控制电子装置来控制。通常采用调速电机。通过在连接线路的电路中的开关元件来实现速度调节，该开关元件例如通过脉冲宽度调制来获得时钟脉冲(getaktet)。甚至当出于成本原因仅在控制驱动装置(Leitantrieb)上采集转速，并反馈到控制装置上时，冗余设计的控制电子装置仍要求对于许多应用情况说来是太大的成本花费。
为了从计算机的电子组件中散去热量，例如从专利文献US6,021,042中公开了一种具有两个并联的排风扇的通风装置。每个排风扇产生一个气流，将该气流通过混合室引导到两个要通风的处理器组件上。在混合室中如此布置止回阀，使得在故障情况下可以将每个生成的气流分别引导到要冷却的处理器组件中的一个上。存在着应用情况，其中，混合室和连接在其上的空气引导装置的机械的花费太大，或不具备必要的位置需求。
因此也常常已经在机盘中集成了，并在制造商方面预先给定了空气生成装置的机械构件。为了提高失效安全性，在应用者方面可以仅冗余地实施控制电子装置。
发明内容
本发明的任务在于，在开始时提及方式的通风装置中不用大的花费而改善了可靠性。
根据本发明通过权利要求1所述的特征来解决该任务。从属权利要求涉及本发明的有利的扩展方案。
在本发明的通风装置中给每个组件分配了温度监控装置。一旦组件的工作温度超过了规定的极限值，温度监控装置则接通开关设备。该开关设备位于通向控制元件的旁路上，该控制元件用来控制风扇驱动装置的能量输入。旁路的温度控制的接通促使了，在干扰情况下独有地保护每一个组件，其方式是将风扇驱动装置连接到最高的转速上，并产生了最大的冷却作用。可以用比较有利的成本来建造本发明的电路装置旁路开关设备可以通过无触点的半导体开关，舌簧继电器或类似物来形成。为了在印刷电路板上实现温度监控，在故障情况下生成输出信号的集成电路是商业上惯用的，可以将该输出信号直接连接到半导体开关的控制输入端上，例如连接到场效应晶体管的栅极上。通过本发明创造了一种紧凑构造的、成本有利的通风装置，该通风装置具有比较高的失效安全性。
如果旁路开关设备的开关元件分别布置在要保护的组件上，则是有利的。因此可以较短地保持从温度传感器向旁路开关的传输路径。
紧凑的构造可以如此来达到，其方式是将分配给组件的温度监控装置和开关元件分别汇总成一个电路单元。
优选一种装置，其中，风扇驱动装置的电路单元和控制单元安置在地点上分开的组件上。因此甚至当为了维修目的而短时地除去控制单元时，仍可以无中断地运行风扇驱动装置。
如果每个组件的各个控制元件分别连接到一个唯一的共同的底板线路上，则在制造成本方面是有利的。因此用微小的工作量创造了所谓的线接或门(wired-or)逻辑连接，该线接或门逻辑连接在背面印刷电路板上只要求少量的位置。
如果每个开关元件构成为半导体开关元件，则是特别有利的。以MOSFET技术的场效应功率晶体管得到优选的应用。
如果由具有集成的测速发电机的无电刷电机来驱动至少一个风扇单元，则可以因此实现通风装置的特别低的失效率。在无电刷的电机上无磨损地通过电子的开关元件来实现电流换向。由于不存在电刷，因此在整流过程中不产生可能引起电磁干扰的火花形成。
温度监控装置有利地包括传感器二极管，该传感器二极管集成在组件的电子器件的集成电路中。通过该芯片集成的装置，直接在每个引起最多的热量生成的器件上可以外部温度监控。因而取消了时间上延迟温度采集的热时间常数。通过该电路装置可以特别有效地保护处理器免受过热。
如果控制单元通过总线与控制计算机相连接，则可以由上级的计算机系统来监控通风。通过底板的数据传输线可以形成总线，组件连接到这些数据传输线上。上级的计算机系统可以布置在一个组件上，或集成到控制单元中。在通风装置以提高了的转速和噪音产生来运行的故障情况下，计算机系统可以查询当前的风扇转速，和必要时生成相应的报警信号或控制信号，或送往显示。特别优选标准化的总线系统，诸如系统管理总线(SMB总线)，智能平台管理总线(IPMB总线)，或I2C总线。
在电信装置中，本发明可以有利地采用来对于垂直或水平地布置在机盘中的，以紧凑PCI标准的印刷电路板组件进行通风。
以下借助附图进一步说明本发明的主题。
图1展示了根据现有技术的通风装置的示意图。
图2展示了本发明通风装置的示意图。
图3展示了本发明通风装置的方框电路图。
图4展示了具有用于温度采集的传感器二极管的本发明通风装置的优选实施例。
图5展示了在机盘中的本发明通风装置的优选的布置，其中，旁路开关元件连接到背面印刷电路板上的一个共同的印制导线上。
具体实施例方式
附图1中展示了以具有四个风扇3的实施方案的公知通风装置的示意图。通过附图1中未详细示出的空气引导装置，将由风扇3生成的气流引导到要通风的组件2上。附图中示意地示出了三个组件2，这些组件2插接在机盘的一个共同的背面印刷电路板中。每个组件2通过作为细线示出的IPMB总线与控制单元7相连接。以通过反馈的转速信号1…4由控制单元7(控制板I)在转速方面调节风扇3的方式，来实现通风过程的监控。作为备用的第二控制单元(控制板II)用于提高失效安全性。为了将通风过程与波动的环境条件进行匹配，控制单元可以包括温度传感器，这些温度传感器测量风扇上的入口空气的温度，并依此来调定风扇转速。与附图1中的示图不同地，出于成本原因也可以仅安排一个测速发电机(TG)。在该情况下，该控制驱动装置的转速电压用作为通风过程的调节量。如开始时所述的那样，冗余的控制电子装置引起了附加的成本，这些成本在某些应用情况下是不适当的。
与此相反地，附图2在示意图中展示了本发明的通风装置，其中，不存在冗余的控制系统。由组件2(紧凑的PCI板)上的温度传感器来采集故障情况。具有参考符号10的开关将风扇驱动装置的连接线路4接通到机壳上。因此通过旁路电路来跨接风扇调节装置7。其结果是，在故障情况下所有四个排风扇3位于全工作电压(Vcc)上。在所示出的实例中这是工作电压12V。风扇驱动装置3不调节地和以最高转速来运行。
从附图3的方框电路图中可以更好地看出故障情况下的转接。本发明的通风系统1由多个风扇单元3组成，在方框电路图中示出了其中的两个风扇单元3。这些排风扇3中的每一个产生指向要通风的组件2的气流19。控制单元7监控该通风过程。为此由测速发电机TG来采集排风扇的转速，并通过线路14反馈到控制单元7上。控制单元7生成通过控制线路15引向控制元件6的调整量。将控制元件6连接到连接线路4的电路中。连接线路4将每个风扇单元3与电源单元5相连接。按照实现在控制单元7中的调节算法来控制通向风扇单元的能量输入，并监控通风过程。例如通过电枢电流的时钟脉冲根据脉冲宽度调制可以实现向风扇3的电机的能量输入。如果现在出现了在组件2之一上的工作温度例如由于控制单元7失效而超过可预先给定的阈值的情况，则由该组件2上的监控装置8来采集该不允许的发热，并闭合开关10。开关10位于通向控制元件6的并联电路中。开关10的闭合促使了，在故障情况下将风扇单元3的所有的驱动装置直接连接到电源单元5上。它们用全工作电压工作，并以最高转速来运行。每个通风机组3生成了与发热起反作用的最大气流。在此要强调，可以由组件2中的每一个来触发控制元件6的跨接。旁路电路与控制单元7的功能状态无关，并与转速实际值采集无关。温度控制的旁路电路具有以下的优点，如果在由多个风扇组成的装置的情况下只有一个控制驱动装置的转速电压反馈到控制单元7上，机械地卡住了转子，则也转接到强化的通风上。在附图3中的优选的实施例中，分配给组件2的、具有所分配的开关元件10的温度监控系统8分别汇总成一个电路单元11。电路单元11布置在组件2上。在附图3的方框电路图中通过虚线示出了电路单元。
控制单元7通过数据总线17与上级的计算机系统16相连接。以该方式可以采集风扇转速，并转送到合适的显示装置上。计算机系统16同样还可以位于一个或多个组件2上，并通过数据总线17与控制单元7相连接。
附图4中示出了本发明的一个其它的优选的实施形式。以MOSFET技术实施了控制元件6和开关设备9。通过传感器二极管19实现过热温度的采集，将该传感器二极管19的测量信号连接到温度监控装置8上。优选将传感器二极管19集成到要监控的电子元件的集成电路中。该元件例如可以是处理器。由于直接就地通过芯片集成的传感器来采集发热，通风系统因此可以迅速对于局部的过热温度做出反应，因为在很大程度上排除了由于热的时间常数的滞后。
附图5展示了本发明的一种特别的实施形式，其中，每个组件2的开关元件10与底板13的一个共同的印制导线18相连接。每个组件2可以通过开关10的并联电路来接通旁路连接，并在故障情况下触发强化的冷却作用。附图5的示图展示了在垂直安装位置中的组件2。风扇单元3布置在位于其下的部件中。当然也可以在机盘中水平地布置组件2，和侧向地布置风扇3。
权利要求
1.用于在机盘中强制地通风组件(2)的通风装置(1)包括至少一个通过连接线路(4)与电源单元(5)相连接的风扇单元(3)，一个用于监控所述至少一个风扇单元(3)的通风过程的控制单元(7)，其中，所述的控制单元(7)控制了在所述连接线路(4)的电路中的控制元件(6)，其特征在于，给每个组件(2)分配了一个温度监控装置(8)，该温度监控装置(8)在超过组件极限温度时接通与所述的控制元件(6)并联的开关设备(9)。
2.按权利要求1的通风装置，其特征在于，所述的开关设备(9)包括分别布置在组件(2)上的开关元件(10)。
3.按权利要求2的通风装置，其特征在于，分配给所述组件(2)的温度监控装置(8)和开关元件(10)分别汇总成一个电路单元(11)。
4.按权利要求3的通风装置，其特征在于，所述的电路单元(11)和控制单元(7)地点上分开地布置在所述的机盘(12)中。
5.按以上权利要求之一的通风装置，其特征在于，所述的组件(2)可插接地布置在所述机盘(12)的底板(13)中，并通过一个与所述开关元件(10)共用的底板导线(18)建立所述开关元件(10)与所述控制元件(6)的并联电路。
6.按以上权利要求中的至少一个的通风装置，其特征在于，每个开关元件(10)构成为半导体开关元件，特别优选地构成为功率MOSFET。
7.按以上权利要求中的至少一个的通风装置，其特征在于，所述的至少一个风扇单元(3)具有一个带有集成的测速发电机(TG)的无电刷电机作为驱动装置。
8.按以上权利要求中的至少一个的通风装置，其特征在于，每个用于温度采集的温度监控装置(8)包括一个传感器二极管(19)，该传感器二极管(19)集成在所述各自组件(2)的电子器件的集成电路中。
9.按以上权利要求中的至少一个的通风装置，其特征在于，在一个机盘(12)中布置了共同由一个控制单元(7)监控的四个风扇单元(3)，该控制单元(7)构成为集成的控制器模块。
10.根据以上权利要求之一的通风装置，其特征在于，所述的控制单元(7)通过总线(17)与控制计算机(16)相连接，其中，所述的总线特别优选地构成为系统管理总线(SMB总线)，智能平台管理总线(IPMI总线)，或I2C总线。
11.印刷电路板组件用的机盘，含有至少一个按权利要求1至10中的至少一个所述的通风装置。
全文摘要
用于在机盘中强制地通风组件(2)的通风装置(1)包括至少一个通过连接线路(4)与电源单元(5)相连接的风扇单元(3)，一个用于监控所述至少一个风扇单元(3)的通风过程的控制单元(7)，其中，所述的控制单元(7)控制了在所述连接线路(4)的电路中的控制元件(6)，其中，给每个组件(2)分配了一个温度监控装置(8)，该温度监控装置(8)在超过组件极限温度时接通了与所述的控制元件(6)并联的开关设备(9)。
文档编号H05K7/20GK1701650SQ200480000744
公开日2005年11月23日 申请日期2004年1月21日 优先权日2003年3月28日
发明者K·罗伊施纳 申请人:西门子公司