专利名称：具有冗余风扇盘的嵌入式计算机机箱的制作方法
具有冗余风扇盘的嵌入式计算枳4几箱
背景技术：
嵌入式计算机机箱系统一般包括与背板或中板相连的安装在 架上的很多计算机卡。计算机卡可以包括使用背板上的总线或交 换结构拓4卜通信的有效载荷卡和交换卡。可以选择有效载荷卡和 交换卡，从而使计算机机箱具有用户所需的功能性和特征。
嵌入式计算机机箱一般包括安装在机箱中的冷却风扇盘以冷 却计算机卡。周期性地，需要在不中断嵌入式计算机机箱的操作 的情况下移除这些冷却风扇盘以进行维修和更换。
对于嵌入式计算机机箱中的每个区域，先前的冷却方法使用 容纳任意数目的冷却风扇的单片风扇盘。尽管在单片风扇盘中风 扇的数目可以冗余，但是没有用于风扇盘自身的冗余。如果单片 风扇盘被移除，则风扇失效，因为没有风扇盘，计算机卡将很快 过热，整个机箱可能必须关机。从服务质量角度来说，机箱的关 机是不能接受的。
在嵌入式计算机机箱中的给定冷却区域中的风扇盘数目中提 供冗余方面，现有技术是有所欠缺的。因此，十分需要克服如上 所述的现有技术的缺陷的装置和方法。
本发明的代表性元件、操作特征、应用和/或优点尤其存在于 此后更完整示意、描述和权利要求的结构和操作的细节中。对形 成本说明书的一部分的附图做出参引，其中贯穿附图，相同的数
字表示相同的部件。其他元件、操作特征、应用和/或优点将依照
具体实施例中陈述的某些示例性实施例而变得显现，附图中
4图1代表性示出了根据本发明的一个示例性实施例的嵌入式 计算机机箱的侧视图；以及
图2代表性示出了根据本发明的示例性实施例的嵌入式计算 机机箱的顶面局部剖视图。
为了简单和清晰目的，示意的图中的元件不必按比例绘制。
一步理解本发明的各个实施例。而且，此处，如果存在，术语"第 一"、"第二"等尤其用于在相似元件之间进行区分而不一定是
用于描述连续或时间顺序。而且，如果存在，说明书和/或权利要 求书中的术语"前"、"后"、"顶，，、"底"、"上，，、"下"
等一般用于描述性目的而不必理解成描述排他的相对位置。如此 使用的上述术语其中任意一个在合适的条件下可以互换，使得此 处描述的本发明的各个实施例能够在不同于此处明确说明或描述 的其他配置和/或方向中操作。
具体实施例方式
本发明的下面的代表性描述一般涉及示例性实施例和发明人 的最佳^^莫式概念，且并不旨在以任意方式限制本发明的应用性或 配置。而是，下面的描述旨在提供用于实施本发明的各种实施例 的便利的说明。如将显现的，可以在披露的示例性实施例中描述 的任意元件的功能和/或设置中做出改变而不偏离本发明的精神和 范围。
当在此使用时，术语"一"或"一个，，被定义为一个或多于 一个。当在此使用时，术语"多个"被定义为两个或多于两个。 当在此使用时，术语"另一个，，被定义为至少第二个。当在此使 用时，术语"包括"和/或"具有"被定义为包括(即，开放语言)。 当在此使用时，术语"连接"被定义为连接，尽管不必直接也不 必机械地连接。示例性应用的详细描述被设定为一种特定的授权/>开，该授 权公开可以一般化为用于根据本发明的各种实施例的计算机系统 的才皮露的系统、设备和方法的任意应用。
图1代表性示出了根据本发明的一个示例性实施例的嵌入式
计算机机箱102的侧视图。如图1所示，嵌入式计算机机箱102 可以由包括正面118和背面120的多个外表面定义。嵌入式计算 机机箱102可以包括具有任意数目的槽的部分，该任意数目的槽 被适当地调适以用于接收一个或多个计算机卡。例如， 一个部分 可以-敗适当地调适以用于接收前卡(front card) 106或后卡(rear card) 108其中的至少一个。例如，前卡106可以连^t妄到中板104 的第一侧面105,且后卡108可以连接到中—反104的背面107。
中板104可以包括必需的硬件和软件以1吏用并行多站拓朴 (multi-drop topology)、交换结构拓朴等实现数据网络。中板l(M 在嵌入式计算机机箱102中基本垂直地布置且基本平行于正面 118和背面120。在另一实施例中，中板104可以被水平地布置。
作为一个实施例的示例，前卡106可以是有效载荷卡、交换 卡等。后卡108可以是后端转换卡以将嵌入式计算机机箱102连 接到其他机箱、网络设备等的。前卡106和后卡108其中每一个 可以包括印刷电路板(PCB ),该PCB上可以布置有任意数目的 电子设备，例如但不限于，处理器、内存、存储设备、1/0元件等。 在一个实施例中，前卡106和后卡108可以与中板104 —起基本 垂直地布置。在另一实施例中，前卡106和后卡108可以基本水 平地布置。
嵌入式计算机机箱102可以被调适以用于需要模块化的嵌入 式计算资源的任意应用，例如但不限于，电信、工业控制、系统 控制和数据采集(SCADA)等。在示例性实施例中，嵌入式计算 机机箱102可以包括1U、 3U、 6U、 9U计算机机箱等。嵌入式计 算机机箱102可以连接在一起且"堆叠"以形成从每个机箱连接到共享资源的分布式计算系统。
如现有技术中已知的，"U"和多个"U"可以表示卡的宽度
和嵌入式计算机机箱102的高度。在一个实施例中，"U"可以测 量为大约1.75英寸。作为实施例的示例，卡部分可以被连接以容 纳6U外形封装(form factor)的前卡106和后卡108。任意尺寸 的计算机机箱或卡都处于本发明的范围内。"U"术语不是本发明 的限制。于是，本发明不限于"U"作为外形封装参照。其他外形 封装参照符号和增量都处于本发明的范围内。
在一个实施例中，嵌入式计算机机箱102可以包括中板104、 前卡106和后卡108,它们-陂适当调适以操:作^使用本领域中已知的 VMEbus协议其中任意一个的并行多站(multi-drop)网络，例如 VERSAmodule Eurocard ( VMEbus )网络。VMEbus在VMEbus国 际贸易协会(VITA ) ( P.O.Box 19658， Fountain Hills, Arizona, 85269 )公布的ANSI/VITA 1-1994和ANSI/VITA 1.1-1997标准中 被定义(其中ANSI代表美国国家标准学会)。在本发明的一个实 施例中，基于VMEbus的协议可以包括但不限于，单周期传输协 议(SCT)、区块传输协议(BLT)、多区块传输协议(MBLT)、 双边VMEbus协议(2eVME)和双边源同步传输协议(2eSST)。 这些VMEbus协议在本领域中是已知的。
在另一实施例中，嵌入式计算枳4几箱102可以包括"帔调适以 操作交换结构的中板104、前卡106和后卡108。交换结构可以使 用交换卡作为中央交换集线器，任意数目的有效载荷卡可以与交 换卡连接。交换结构可以基于点对点、交换输入/输入(I/O )结构， 由此可以是与终端节点设备互联的级联交换设备。在一个实施例 中，交换结构可以被配置为与本领域中已知的星形拓朴、网状拓 朴等以用于通信地连接交换结构。交换结构可以包括卡到卡(例 如，支持I/O卡附加槽的计算机系统)和计算机机箱到计算机机箱 环境(例如，数据中心环境中的互联计算机、外部存储系统、外
7部局域网(LAN)和广域网(WAN)存取设备)。交换结构可以 通过使用多个交换结构网络标准其中的一个或多个来实现，这些 交换结构网络标准例如但不限于，InfmiBandTM、 Serial RapidIO 、 FibreChannelTM、 Ethernet , PCI Express , AdvancedTCATM、 HypertransportTM、 Gigabit Ethernet等。交换结构不限于这些交换 结构网络标准的使用且任意交换结构网络标准的使用都处于本发 明的范围内。
在另一个实施例中，嵌入式计算积4几箱102可以包括中^！ 104、前卡106和后卡108,它们被适当地调适以遵循PICMG 3.0 AdvancedTCA规范中定义的高级电信计算架构(ATCATM)标准 (及其后续版本)。在另一实施例中，嵌入式计算机机箱102可 以包括中才反104、前卡106和后卡108,它们被适当地调适以遵循 CompactPC产标准。在又一实施例中，嵌入式计算机机箱102可以 包括中才反104、前卡106和后卡108,它们一皮适当地调适以遵循如 PICMG MicroTCA.O草案0.6中定义的MicroTCA.O标准-微电信 计算架构基本规范(及后续版本)。
在又一个实施例中，嵌入式计算机机箱102可以包括中板 104、前卡106和后卡108,它们被适当地调适以操作VXS网络， 其中中板104符合如VMEbus国际贸易协会(VITA) ( P.O.Box 19658, Fountain Hills, Arizona, 85269)公布的VITA 41中提及 的VERSAmodule Eurocard (MVEbus)交换串联标准背板(VXS )。 VXS网络包括均位于中板104上的交换结构和VMEbuw网络。换 句话说，VXS网络包括相符的交换结构，且与中板104上的 VMEbus网络并行操作。本发明的实施例不限于遵循这些标准其 中任意 一个的计算机系统，且遵循其他系统的计算机系统也处于 本发明的范围内。
当操作时，在其他设备之间，计算卡可能产生热量，必须从 嵌入式计算机机箱102去除该热量。在一个实施例中，嵌入式计
8算机机箱可以包括任意数目的表面来定义冷却区域110。冷却区域 110可以包括充气区域和空隙区域，其中空隙区域被适当地调适以
接收第一风扇盘112和第二风扇盘114。第一风扇盘112可以被适 当地调适以连接到中板104的第一侧面105，且第二风扇盘114 可以一皮适当地调适以连接到中板104的第二侧面107,第一侧面 105和第二侧面107基本;f皮此面对。在一个实施例中，对于去除至 少一个计算卡产生的热量，第一风扇盘112和第二风扇盘114是 充分冗余的。可选地，第一风扇盘112和第二风扇盘114可以包 括温度传感器和其他硬件和软件模块以检测和反应嵌入式计算机 才凡箱102中的温度变化。
冷却区域可以延伸嵌入式计算机机箱102的高度或延伸其一 部分。冷却区域110的特定尺寸和配置可以通过本领域才支术人员 调整以符合特定应用且处于本发明的范围内。冷却区域110可以 包括围绕一个或多个计算机卡(例如前卡106和后卡108)的区域。 冷却区域llO可以-陂适当地调适以冷却至少一个计算才几卡，例如， 前卡106和后卡108其中至少之一。
在一个实施例中，嵌入式计算机机箱102的表面，例如正面 118，可以包括一个或多个孔以允许冷却空气116在基本垂直于正 面118的方向被抽入到嵌入式计算机机箱102中，例如，抽入到 充气区域中。充气区域可以包括进入屏蔽/过滤器和空腔，冷却空 气116从屏蔽/过滤器和空腔进入嵌入式计算机机箱102。冷却空 气116可用于冷却与前卡106、后卡108和中^反104等相关的发热 电子设备。冷却空气116可以沿着基本限定的路径122通过嵌入 式计算机机箱102和冷却区域110。
在一个实施例中，嵌入式计算机机箱102可以包括被适当配 置以可滑动地插入到冷却区域110的空隙区域的第一风扇盘112 和第二风扇盘114。第一风扇盘112可以连接到中板104的第一侧 面105,且第二风扇盘114可以连接到中板104的第二侧面107，
9第二风扇盘114基本对立于第一风扇盘112。在一个实施例中，第 一风扇盘112和第二风扇盘114可以从中板104或从嵌入式计算 机机箱102中的其他专用电路吸取功率。在一个实施例中，第一 风扇盘112和第二风扇盘114其中每一个可以在嵌入式计算机机 箱102中热插拔(hot-swappable)，使得可滑动插入或移除的第一 风扇盘112和/或第二风扇盘114不中断嵌入式计算机机箱102的 操作。
在一个实施例中，第一风扇盘112和第二风扇盘114其中每 一个可以包括任意数目的风扇124，所述风扇可以包括，例如^f旦不 限于，离心式风扇、轴流式风扇、鼓风机等。风扇124可以以"推" 或"拉"方式的组合被适当地配置且在风扇盘中以任意适当角度 布置。风扇124可以在一个或多个计算卡上"推动，，冷却空气116 或在一个或多个计算机卡上"拉动"冷却空气116,或是其任意组 合。在计算机卡上推动或拉动冷却空气11的过程中，冷却空气116 可以在计算机卡的一面或两面流过。作为一个实施例的示例，第 一风扇盘112和第二风扇盘114其中每一个可以包括一个或多个 轴流式风扇。风扇124的数量和操作点可以被选择以符合特定应 用且这是本领域技术人员能力范围内的事情。
在一个实施例中，第一风扇盘112和第二风扇盘114其中每 一个均被适当地调适以在基本平行于中板104的方向中在前卡 106和后卡108上抽取冷却空气116。 一旦冷却空气116到达第一 风扇盘112和第二风扇盘114其中之一或者既到达第一风扇盘112 又到达第二风扇盘114,冷却空气116可以如限定的路径122所示 向背面120旋转大约90度。冷却空气116然后可以从嵌入式计算 机机箱102的背面120的孔排出。在另一实施例中，冷却空气116 可以从背面120进入且从正面118排出。冷却空气116可以从嵌 入式计算机机箱102的任意表面进入和/或排出且都处于本发明的 范围内。
10在所示的实施例中，示出第一风扇盘112和第二风扇盘114
位于计算机卡上方，而充气区域位于计算机卡下方。这不是本发
明的限制，因为风扇盘和充气区域可以在嵌入式计算机机箱102 中或在嵌入式计算机机箱102周围以任意配置布置，且处于本发 明的范围内。
在一个实施例中，第一风扇盘112和第二风扇盘114其中之 一或二者都可以包括控制器卡。在一个实施例中，控制器卡插入 到中板104中且操作以控制每一个风扇盘卡中的风扇。例如但不 限于，控制器卡可以被适当调适以向第一风扇盘112和第二风扇 盘114二者供电，监控风扇124,并且基于来自一个或多个温度传 感器的反馈增力口/减小风扇到所选速度。在一个实施例中， 一个控 制器卡可以被适当地调适以操作第一风扇盘112和第二风扇盘 114。控制器卡还可以操作以向维护总线(例如智能平台管理总线 (IPMB))报告风扇管理数据。风扇管理数据可以包括但不限于， 温度、电压、安培数、总线流量、状态指示等。
在一个实施例中，第一风扇盘112和第二风扇盘114在冷却 计算机机箱102的给定冷却区域110中的一个或多个计算机卡方 面是充分冗余的。例如，如果第一风扇盘112和第二风扇盘114 其中之一被移除，剩余的风扇盘能够从冷却区域110充分去除必 须的热量以允许冷却区域110中的 一 个或多个计算机卡维持工作。
图2代表性示出了根据本发明的示例性实施例的嵌入式计算 机机箱102的顶面剖视图。图2中示出的嵌入式计算机机箱102 包括三个不同的冷却区域。每个冷却区域由其自己的第一风扇盘 112和第二风扇盘114组服务，对于每个冷却区域，这是充分冗余 的。
例如，如果顶部冷却区域(如箭头所示)中的第二风扇盘114 被移除以进行维护，相应的第一风扇盘112能够从其冷却区域充 分去除必须的热量以允许该冷却区域中的一个或多个计算机卡维持工作。
类似地，如果正面冷却区域(如箭头所示)中的第一风扇盘
112被移除以进行维护，相应的第二风扇盘114能够从其冷却区域 充分去除必须的热量以允许该冷却区域中的一个或多个计算机卡 维持工作。本发明不限于一个、两个、三个等冷却区域。嵌入式 计算机机箱可以具有任意数目的冷却区域且都处于本发明的范围 内。
上述实施例通过具有用于嵌入式计算机机箱中的每个冷却区 域的一组冗余、分支的风扇提供了优于现有技术的单片风扇盘的 优点。具体而言，提供了可以连接到中板的相对面的冗余风扇盘， 且所述冗余风扇盘可以基于任一风扇盘提供的单个控制器卡操 作。而且，冷却空气可以连续地流经每个风扇盘，且风扇盘在向 嵌入式计算机机箱中的特定冷却区域提供冷却方面是冗余的。
在上述说明书中，已经参照特定示例性实施例描述了本发明。 然而，应当意识到，如下面的权利要求所述，可以在不偏离本发 明的范围的情况下做出各种修改和变化。说明书和附图被认为是 说明性方式，而不是限制方式，且所有的这种修都被包括在本发 明的范围内。因此，本发明的范围应当由此处所附的权利要求书 和它们的合法等同决定，而不是仅由上述示例决定。
例如，任意方法或处理权利要求中陈述的步骤可以以任意顺 序执行且不限于权利要求中提出的特定顺序。另外，任意设备权
置以得出与本发明基本相同的结果，且相应地并不限于权利要求 中陈述的特定配置。
如上所述，已经参照特定实施例描述了益处、其他优点或问 题的解决方法；然而，任意益处、优点、问题的解决方法或可以 导致任意特定益处、优点或解决方法发生或变得显著的任意元件 并不应该被理解为任意或所有权利要求中的重要、需要或关键的
12特征或组件。
除非明确说明，在本发明的实践中使用的上述结构、设置、 应用、比例、元件、材冲牛或组件的其他组合和/或修改可以变化， 或尤其被调适为特定环境、测量规范、设计参数或其他操作需求, 而不偏离本发明的 一般原则。
权利要求
1. 一种嵌入式计算机机箱，包括中板，具有彼此基本面对的第一侧面和第二侧面，其中所述中板适用于在第一侧面和第二侧面其中每一个中接收至少一个计算机卡；以及冷却区域，适用于冷却所述至少一个计算机卡，其中所述冷却区域的至少一部分适用于接收第一风扇盘和第二风扇盘，其中第一风扇盘适用于连接到所述中板的第一侧面，其中第二风扇盘适用于连接到所述中板的第二侧面，且其中第一风扇盘和第二风扇盘对于去除所述至少一个计算机卡产生的热量而言是充分冗余的。
2. 根据权利要求1所述的嵌入式计算机机箱，还包括控制器卡，其中 该控制器器卡适用于操作所述第 一风扇盘和所述第二风扇盘。
3. 根据权利要求1所述的嵌入式计算机机箱，其中冷却空气从所述嵌
4. 一种嵌入式计算机机箱中的冷却方法，包括提供具有彼此基本面对的第 一侧面和第二侧面的中板，其中所述中板 适用于在第 一侧面和第二侧面其中每一个中接收至少 一个计算机卡；以及提供适用于冷却所述至少 一个计算机卡的冷却区域，其中所述冷却区 域的至少一部分适用于接收第 一风扇盘和第二风扇盘，其中第一风扇盘适 用于连接到所述中板的第 一侧面，其中第二风扇盘适用于连接到所述中板 的第二侧面，且其中第一风扇盘和第二风扇盘对于去除所述至少一个计算 机卡产生的热量而言是充分冗余的。
5. 根据权利要求4所述的方法，还包括冷却空气从所述嵌入式计算
6. 根据权利要求5所述的方法，还包括所述冷却空气沿着所述冷却 区域中的指定路径而行。
7. 根据权利要求6所述的方法，还包括所述冷却空气经过所述第一 风扇盘和所述第二风扇盘中的至少 一个。
8. —种用于嵌入式计算机机箱的冷却系统，包括第一风扇盘，适用于连接到所述嵌入式计算枳j凡箱的中^!的第 一侧面； 第二风扇盘，适用于连接到所述嵌入式计算机机箱的中板的第二侧面， 其中所述第一侧面基本面对于所述第二侧面，其中所述第一风扇盘和所述 第二风扇盘适用于布置在所述嵌入式计算机机箱中的冷却区域的至少一部 分中，其中所述冷却区域适用于冷却至少一个计算机卡，且其中所述第一 风扇盘和第二风扇盘对于去除所述至少一个计算机卡产生的热量而言是充 分冗余的。
9. 根据权利要求8所述的冷却系统，其中所述第一风扇盘和所述第二 风扇盘中的至少 一个是热插拔的。
10. 根据权利要求8所述的冷却系统，其中如果所述第一风扇盘和所 述第二风扇盘中的一个被移除，所述第 一风扇盘和所述第二风扇盘中剩余 的另 一个将继续充分地冷却所述至少 一个计算机卡。
全文摘要
一种嵌入式计算机机箱(102)可以包括具有彼此基本面对的第一侧面(105)和第二侧面(107)的中板(104)，其中该中板适用于在第一侧面和第二侧面其中每一个中接收至少一个计算机卡。嵌入式计算机机箱还可以包括冷却区域(110)，该冷却区域(110)适用于冷却至少一个计算机卡，其中该冷却区域的至少一部分适用于接收第一风扇盘(112)和第二风扇盘(114)，其中该第一风扇盘适用于连接到该中板的第一侧面，且其中该第二风扇盘适用于连接到该中板的第二侧面。该第一风扇盘和第二风扇盘对于去除该至少一个计算机卡产生的热量而言是充分冗余的。
文档编号H05K7/20GK101485242SQ200780024840
公开日2009年7月15日 申请日期2007年3月26日 优先权日2006年5月25日
发明者格雷格·R·哈姆林 申请人:艾默生网络能源-深入计算股份有限公司