专利名称：散热系统及电子设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其是指一种散热系统及具有该散热系统的
电子设备。
背景技术：
随着现代电子设备业务处理能力的不断提高，以及支持业务种类不断增多，设备 系统功耗密度随之逐渐增大，因此对于设备系统内散热系统的可靠性要求不断提高，特别 是通讯系统设备，还要求散热系统的风扇故障告警期间设备系统能够短期持续工作，目前 有关通讯技术标准已对此提出明确要求。 由于电子设备系统往往由多种类型单板组成，不同物理区域配置单板类型不同， 因此对散热要求也不同，如交叉板芯片区域散热要求则高于其它芯片区域。而由于现有技 术电子设备的散热系统通常是采用机框一体的强制风冷散热方式，设置一体风扇盒或单独 风扇盒，风扇盒中的风扇采用相同规格，所有风扇统一控制。如图1为风扇统一控制的电路 结构示意图，散热系统的风扇1连接至故障告警电路和电源板，由采用该种风扇统一控制 的散热系统，当散热要求高的重点散热区域风扇故障告警期间，整个风扇不能正常工作，该 区域散热能力则会显著降低，无法满足系统设备短期持续工作要求。 另外，现有技术的散热系统，特别是对于采用吹风方式散热的系统设备，所使用风 扇通常为轴流风扇，存在风扇集线器(HUB)效应，也即风扇出风口形成气流锥形扩散角，在 风扇HUB前方区域存在气流死区，导致气流分布不均匀，严重降低对应区域散热效果。而且 又由于一体风扇盒或单独风扇盒都采用相同规格风扇，为了满足重点散热区域或最热点散 热需要，必须都使用功率较高、吹风强劲的风扇，因此必将导致风扇成本上升，功耗和噪音 增大，寿命降低，相应降低风扇可靠性。
实用新型内容本实用新型技术方案的目的是提供一种散热系统及具有该散热系统的电子设备， 采用该散热系统能够产生均匀气流，避免现有技术散热系统风扇集线器(HUB)影响风流的 问题，且能够使设备系统内部发热量较高的重点散热区域在风扇故障告警期间，仍可以维 持高水平散热能力。 为实现上述目的，本实用新型一方面提供一种散热系统，所述散热系统包括组合 风扇装置，设置于设备系统内的第一散热区域，且所述组合风扇装置包括至少两颗风扇，所 述至少两颗风扇的每一颗风扇具有单独的故障告警电路；独立风扇装置，包括一颗风扇，设 置于所述设备系统内的第二散热区域。 优选地，上述所述的散热系统，所述第一散热区域包括元件功耗大于一临界功耗 值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗小于所述临界功耗值的第二元件组。 优选地，上述所述的散热系统，所述第一散热区域包括元件功耗与所述设备系统 的总功耗之间的比值大于一第一预设比值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗与所述总功耗之间的比值小于一第二预设比值的第二元件组，所述第二预设比值小于所述 第一预设比值。 优选地，上述所述的散热系统，所述第一散热区域包括散热所需风速大于一第一 预设风速值的第一元件组，所述第二散热区域包括散热所需风速小于一第二预设风速值的 第二元件组，所述第二预设风速值小于所述第一预设风速值。 优选地，上述所述的散热系统，所述第一散热区域的数量和所述第二散热区域的 数量分别至少为一个，且所述组合风扇装置的数量与所述第一散热区域的数量对应，每一 所述组合风扇装置分别对应设置于一所述第一散热区域处；所述独立风扇装置的数量与所 述第二散热区域的数量对应，每一所述独立风扇装置分别对应设置于一所述第二散热区域 处。 优选地，上述所述的散热系统，所述组合风扇装置和所述独立风扇装置组合设置 于一风扇框盒内。 本实用新型另一方面提供一种电子设备，所述电子设备包括第一散热区域，所述 第一散热区域内设置有发热量高的第一元件组；第二散热区域，所述第二散热区域内设置 有发热量低的第二元件组；组合风扇装置，设置于所述第一散热区域，且所述组合风扇装置 包括至少两颗风扇，所述至少两颗风扇的每一风扇具有单独的故障告警电路；独立风扇装 置，包括一颗风扇，设置于所述第二散热区域。 优选地，上述所述的电子设备，所述第一散热区域包括元件功耗大于一临界功耗
值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗小于所述临界功耗值的第二元件组。 优选地，上述所述的电子设备，所述第一散热区域包括元件功耗与所述设备系统
的总功耗之间的比值大于一第一预设比值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗
与所述总功耗之间的比值小于一第二预设比值的第二元件组，所述第二预设比值小于所述
第一预设比值。 优选地，上述所述的电子设备，所述第一散热区域包括散热所需风速大于一第一 预设风速值的第一元件组，所述第二散热区域包括散热所需风速小于一第二预设风速值的 第二元件组，所述第二预设风速值小于所述第一预设风速值。 上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果 所述散热系统在设备系统的第一散热区域(重点散热区域)设置组合风扇装置， 以组合小风扇的形式替代原来的传统大风扇，能够产生均匀气流，消除大风扇HUB气流死 区效应，提高重点散热区域的散热能力； 所述散热系统的组合风扇装置的每一小风扇具有单独的风扇故障告警功能，在其 中一小风扇故障告警期间，其它小风扇仍能正常工作，保证系统设备能够短期持续工作，提 高重点散热区域的散热稳定性及可靠性； 所述散热系统将设备系统的重点散热区域和非重点散热区域(第二散热区域)区 分开来，非重点散热区域因为不需要兼顾重点散热区域而能够采用转速更低的大风扇，从 而能够达到全面提升系统散热性能，降低风扇功耗、噪音及成本的综合技术效果。
图1为现有技术散热系统中风扇控制的电路结构示意4[0021] 图2为举例说明配置本实用新型所述散热系统的步骤流程图； 图3为根据本实用新型所述散热系统的设置方法，在一设备系统内划分物理区域 的一实施例示意图； 图4为本实用新型所述散热系统一实施例的结构示意图； 图5为本实用新型具体实施例所述散热系统中组合风扇装置的电路示意图。
具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施 例对本实用新型进行详细描述。 本实用新型具体实施例所述散热系统，通过在设备系统内部依据物理空间划分重
点散热区域(第一散热区域)与非重点散热区域(第二散热区域)，在非重点散热区域沿用
传统风扇配置方案，甚至可以采用更低转速风扇来满足该非重点散热区域的散热需求，在
重点散热区域则进一步细分散热区域，分别配置多个尺寸更小的风扇，以组合小风扇的形
式替代原来的传统大风扇，消除大风扇HUB气流死区效应，提高重点散热区域的散热能力，
且每一小风扇具有单独的风扇故障告警功能，当任一小风扇故障告警时，其它小风扇正常
工作，保证在重点散热区域的故障告警期间依然可以保持较高水平散热能力。 本实用新型具体实施例所述散热系统，在设备系统内设置组合风扇装置，该组合
风扇装置包括至少两颗风扇，每一风扇具有单独的故障告警电路，且将该组合风扇装置设
置于设备系统内的重点散热区域，其中该设备系统内重点散热区域与非重点散热区域的区
分方法可以为 根据物理空间将设备系统划分多个散热区域，当计算一物理空间区域内的元件功 耗大于一临界功耗值时，即判断该区域功耗较大，设定该区域为重点散热区域；当计算该物 理空间区域内的元件功耗小于该临界功耗值时，即判断该区域功耗较小，设定该区域为非 重点散热区域。 又或者计算一物理空间区域内元件功耗与设备系统内所有元件功耗之比的比值 大于一预设功耗比值时，即该区域功耗较大时，设定该区域为重点散热区域，当计算该物理 空间区域内元件功耗与该设备系统内所有元件功耗之比的比值小于该预设功耗比值时，即 该区域功耗较小时，设定该区域为非重点散热区域。 又或者当计算该物理空间区域内元件散热所需风速大于一预设风速值时，即确认 该区域散热需求风速较高时，将该区域定义为重点散热区域，当计算该物理空间区域内元 件散热所需风速小于该预设风速值时，即确认该区域散热需求风速较低时，将该区域定义 为非重点散热区域。 此外，也可以根据该物理空间区域内在没有气流通过情况下的工作状态，来确定
该区域为重点散热区域还是非重点散热区域，当确认该区域在有气流通过的情况下可以长
期持续工作，在没有气流通过情况下无法短期持续工作，该区域内设备出现故障时，则判定
该区域为重点散热区域；当确认该区域在有气流通过情况下可以长期持续工作，在没有气
流通过情况下依然可以短期持续工作时，则判定该区域为非重点散热区域。 因此，综合以上，当以临界功耗值区分重点散热区域和非重点区域时，重点散热区
域内所有元件的元件功耗大于一临界功耗值，非重点散热区域内所有元件的元件功耗小于
5该临界功耗值。 当以预设功耗比值区分重点散热区域和非重点区域时，重点散热区域内所有元件 功耗与所述设备系统总功耗之间的比值大于所述预设功耗比值，非重点散热区域内所有元 件功耗与所述设备系统总功耗之间的比值小于所述预设功耗比值。 当以散热需求风速区分重点散热区域和非重点区域时，重点散热区域内所有元件 散热所需风速大于预设风速值，非重点散热区域内所有元件散热所需风速小于预设风速 值。 本领域技术人员可以理解，在一个设备系统内部，重点散热区域可以有一个或多 个，而非重点散热区域也可以有一个或多个，其中每一重点散热区域分别对应设置一组合 风扇装置，每一非重点散热区域分别对应设置一独立风扇装置。 在确定重点散热区域和非重点散热区域在一设备系统内的设置个数以及布局情 况时，首先可根据设备系统总功耗及热设计目标初步确定系统风扇架构，然后依据初步风 扇架构划分多个物理区域，之后根据上述的判断方法之一，即根据每一物理区域内的功耗、 需求散热风速或在没有气流通过情况下的工作状态，依次确定每一物理区域为重点散热区 域还是非重点散热区域。 以下将举例详细说明配置本实用新型所述散热系统的过程，参阅图2，在设备系统 内配置重点散热区域，以及设置散热系统的过程包括以下的步骤 S201，根据系统总功耗及热设计目标初步确定系统风扇架构； 如，当系统功耗为350W，设备系统采用机框底部吹风方式散热时，判断在该设备系 统内应配置3个独立风扇盒，每个风扇盒具有风扇故障告警功能。 步骤S202，根据初步风扇架构划分多个物理区域； 当设备系统内配置3个独立风扇盒时，相应地根据设备系统内发热元件的空间布 局，将设备系统划分为三个物理区域，分别为A区、B区和C区，如图3所示，风扇I、 II和 III分别为A区、B区和C区散热。 步骤S203，确定不同物理区域功耗状况或不同物理区域风速需求； 如，计算判断A区总功耗为80W， B区总功耗为150W， C区总功耗为80W ;或计算判
断A区需求风速为0. 5m/s， B区需求风速为1. 20m/s， C区需求风速为0. 5m/s。 步骤S204，根据不同物理区域相应的功耗状态或风速需求，确定重点散热区域和
非重点散热区域； 当A区、B区和C区的功耗和风速需求如上所述时，根据功耗状态确定物理区域为 重点散热区域还是非重点散热区域，若设定第一、第二预设功耗比值分别为0. 3和0. 4，根 据该第一、第二预设功耗比值分别判断A区、B区和C区为重点散热区域还是非重点散热区 域，当计算A区、B区或C区内元件功耗与设备系统内所有元件功耗相比的比值大于第二预 设功耗比值的0. 4时，则判定该区域为重点散热区域，当小于第一预设功耗比值的0. 3时， 则判定该区域为非重点散热区域； 当根据风速需求确定物理区域为重点散热区域还是非重点散热区域时，设定第一 预设风速值为0. 6m/s，设定第二预设风速值为lm/s，根据该第一、第二预设风速值判断A 区、B区和C区为重点散热区域还是非重点散热区域，当需求风速大于lm/s时，为重点散热 区域，当需求风速小于0. 6m/s时，为非重点散热区域。[0047] 由此，根据上述的两种判断方法，均可确定A区和C区为非重点散热区域，B区为 重点散热区域。 本领域技术人员也可以理解，在设备系统内，根据不同物理区域的功耗状态或风 速需求的不同，所确定重点散热区域的数量至少为一个，保证每一重点散热区域分别设置 一由多颗小风扇构成的组合风扇装置，同时非重点散热区域的数量也至少为一个，其中重 点散热区域和非重点散热区域在设备系统内的设置情况，还需要根据实际情况确定。 步骤S205，设定重点散热区域配置组合小风扇的数目； 根据B区总功耗为150W，确定重点散热区域B区设置风扇II为四个小风扇，每个 小风扇的功耗为4. 5W，非重点散热区域A区和C区所配置风扇I和III为传统大风扇，每一 传统大风扇的功耗为6W，因此设备系统内所配置散热系统的总功耗为30W。 如图4为依据上述具体实施例设置组合散热系统的结构示意图，由风扇I、 II和 III构成，分别用于为A区、B区和C区散热，其中重点散热区域B区所设置风扇II为组合 风扇装置，组合风扇装置包括一风扇框架20，该风扇框架20上设置有四颗散热小风扇10， 而非重点散热区域A区和C区分别设置为风扇I和III，风扇I和III分别包括独立设置的 风扇30和40。 在本实用新型具体实施例中，参阅图4，风扇I、II和III分别设置于不同的风扇框 盒，因此所述散热系统由三个独立设置的风扇框盒构成，本实用新型领域技术人员可以理 解，依据风扇I、 II和III在设备系统内的安装位置，如本实用新型具体实施例所述散热系 统由于采用设备机框底部吹风散热方式，具有上述结构的风扇I 、 11和111也可以组合设置 于一个风扇框盒内，安装于设备机框底部，也即在该风扇框盒内，从左至右分别排列设置风 扇30、四颗小风扇10以及风扇40，具体结构设置只要能够达到为对应散应区域散热即可。 图5为风扇II所设置组合风扇装置的电路示意图，说明B区所设置每一小风扇分 别具有独立的故障告警电路。 B区采用如图4中风扇II结构的组合风扇装置，风扇集线器(HUB)效应明显减弱，
而且在原大风扇HUB区域气流更为集中，该区域往往又是核心散热区域，因此组合小风扇
能显著提升系统散热性能。此外，参阅图5组合风扇装置的电路示意图，每一小风扇具有独
立的故障告警电路，因此当组合小风扇中任意一个小风扇故障告警期间，仍然有三颗小风
扇正常工作，理论认为可以保持75%散热能力，保证系统设备短期持续工作。 本领域技术人员可以理解，在重点散热区域的组合风扇装置上，所设置小风扇的
数量至少应为2颗，每一小风扇都配置独立告警信号电路，当组合风扇装置的任意一小风
扇出现故障时，对应的告警信号电路动作，提示更换风扇盒，而故障告警期间其余的小风扇
仍然正常工作，因此该重点散热区域仍然可以保持(N-1)/NX100X的散热能力，N为组合
风扇装置内所设置小风扇的数量，最小数值为2，因此该重点散热区域至少可以保持50%
以上散热能力，从而保证系统设备能够短期持续工作。 本实用新型另一方面还提供一种电子设备，根据所述电子设备的物理空间，将电 子设备系统内部划分为至少一个重点散热区域(第一散热区域)和至少一非重点散热区域 (第二散热区域)。 其中该重点散热区域设置组合风扇装置，组合风扇装置包括至少两颗风扇，所述 至少两个风扇的每一风扇具有单独的故障告警电路。[0058] 该非重点散热区域设置独立风扇装置，包括一个风扇。 其中该电子设备系统内重点散热区域和非重点散热区域的划分方法如上所述，当 以临界功耗值区分重点散热区域和非重点区域时，重点散热区域内所有元件的元件功耗大 于一临界功耗值，非重点散热区域内所有元件的元件功耗小于该临界功耗值；当以预设功 耗比值区分重点散热区域和非重点区域时，重点散热区域内所有元件功耗与所述设备系统 总功耗之间的比值大于一所述预设功耗比值，非重点散热区域内所有元件功耗与所述设备 系统总功耗之间的比值小于所述预设功耗比值；当以散热风速区分重点散热区域和非重点 区域时，重点散热区域内所有元件散热所需风速大于预设风速值，非重点散热区域内所有 元件散热所需风速小于预设风速值。 所述电子设备通过设置如上结构的散热系统，在重点散热区域设置由多颗小风扇 构成的组合风扇装置，风扇集线器(HUB)效应明显减弱，而且在原大风扇HUB区域气流更为 集中，使系统散热性能显著提升；另外，组合风扇装置的每一小风扇具有独立的故障告警电 路，当组合小风扇中任意一个小风扇故障告警期间，仍然有其他小风扇正常工作，保证系统 设备短期持续工作。 综合以上所述，本实用新型具体实施例所述散热系统及具有该散热系统的电子设 备，通过在重点散热区域设置具有多颗小风扇的组合风扇装置，与非重点散热区域的传统 大风扇相结合，使设备系统内的散热性能显著提升，特别是重点散热区域风扇故障告警期 间，该区域依然可以保持至少50%以上散热能力，保证系统设备短期持续工作，而非重点散 热区域因为不需要兼顾重点散热区域而采用转速更低的大风扇，从而达到全面提升系统散 热性能，降低风扇功耗、噪音及成本的综合技术效果。 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
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权利要求一种散热系统，其特征在于，所述散热系统包括组合风扇装置，设置于设备系统内的第一散热区域，且所述组合风扇装置包括至少两颗风扇，所述至少两颗风扇的每一颗风扇具有单独的故障告警电路；独立风扇装置，包括一颗风扇，设置于所述设备系统内的第二散热区域。
2. 如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第一散热区域包括元件功耗大于 一临界功耗值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗小于所述临界功耗值的第二 元件组。
3. 如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第一散热区域包括元件功耗与所 述设备系统的总功耗之间的比值大于一第一预设比值的第一元件组，所述第二散热区域包 括元件功耗与所述总功耗之间的比值小于一第二预设比值的第二元件组，所述第二预设比 值小于所述第一预设比值。
4. 如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述第一散热区域包括散热所需风速 大于一第一预设风速值的第一元件组，所述第二散热区域包括散热所需风速小于一第二预 设风速值的第二元件组，所述第二预设风速值小于所述第一预设风速值。
5. 如权利要求1至4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述第一散热区域的数量和 所述第二散热区域的数量分别至少为一个，且所述组合风扇装置的数量与所述第一散热区 域的数量对应，每一所述组合风扇装置分别对应设置于一所述第一散热区域处；所述独立 风扇装置的数量与所述第二散热区域的数量对应，每一所述独立风扇装置分别对应设置于 一所述第二散热区域处。
6. 如权利要求1至4任一项所述的散热系统，其特征在于，所述组合风扇装置和所述独 立风扇装置组合设置于一风扇框盒内。
7. —种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括 第一散热区域，所述第一散热区域内设置有发热量高的第一元件组； 第二散热区域，所述第二散热区域内设置有发热量低的第二元件组； 组合风扇装置，设置于所述第一散热区域，且所述组合风扇装置包括至少两颗风扇，所述至少两颗风扇的每一风扇具有单独的故障告警电路；独立风扇装置，包括一颗风扇，设置于所述第二散热区域。
8. 如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第一散热区域包括元件功耗大于 一临界功耗值的第一元件组，所述第二散热区域包括元件功耗小于所述临界功耗值的第二 元件组。
9. 如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第一散热区域包括元件功耗与所 述设备系统的总功耗之间的比值大于一第一预设比值的第一元件组，所述第二散热区域包 括元件功耗与所述总功耗之间的比值小于一第二预设比值的第二元件组，所述第二预设比 值小于所述第一预设比值。
10. 如权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述第一散热区域包括散热所需风速 大于一第一预设风速值的第一元件组，所述第二散热区域包括散热所需风速小于一第二预 设风速值的第二元件组，所述第二预设风速值小于所述第一预设风速值。
专利摘要本实用新型公开了一种散热系统及一种电子设备，所述散热系统包括组合风扇装置，设置于设备系统内的第一散热区域，且所述组合风扇装置包括至少两颗风扇，所述至少两颗风扇的每一颗风扇具有单独的故障告警电路；独立风扇装置，包括一颗风扇，设置于所述设备系统内的第二散热区域。所述散热系统将设备系统的重点散热区域和非重点散热区域(第二散热区域)区分开来，在重点散热区域设置组合风扇装置，以组合小风扇的形式替代原来的传统大风扇，能够产生均匀气流，消除大风扇HUB气流死区效应，提高重点散热区域的散热能力。
文档编号H05K7/20GK201467611SQ200920108779
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者唐翔宇, 李丹, 李廷永 申请人:中兴通讯股份有限公司