前言

　　PXI/PXIe系統(tǒng)是追求穩(wěn)定度與嚴(yán)苛環(huán)境的量測(cè)與自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的最佳平臺(tái)。系統(tǒng)散熱的設(shè)計(jì)，對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定度扮演重要的角色，包含風(fēng)流與流場(chǎng)的規(guī)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(guī)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(guī)劃電源供應(yīng)模塊的空間配置，以提供獨(dú)立的流場(chǎng)？以上種種，都會(huì)是影響PXI/PXIe系統(tǒng)散熱的要素。本文將帶您一窺系統(tǒng)散熱設(shè)計(jì)的秘訣，以挑選最適合的PXI/PXIe系統(tǒng)。

　　PXI/PXIe系統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制

　　PXI/PXIe機(jī)箱的設(shè)計(jì)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(jī)箱，搭載3UPXI/PXIe模塊卡片，卡片大多是直立式插放配置于4UPXI/PXIe機(jī)箱中。在如此有限的空間下，散熱的設(shè)計(jì)，以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定度，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的一大挑戰(zhàn)。

　　風(fēng)扇配置的考慮

　　一般說(shuō)來(lái)，PXI/PXIe機(jī)箱風(fēng)扇配置的位置有兩種，分別為“下方式”或“后方式”。傳統(tǒng)風(fēng)扇大多配置于機(jī)箱的下方，然而配置于機(jī)箱的下方，容易造成風(fēng)流分布的不均勻，影響系統(tǒng)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?yàn)轱L(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(tǒng)的規(guī)劃與配置。因而將風(fēng)扇配置于后機(jī)箱后方的新型設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，風(fēng)扇配置于機(jī)箱后方的設(shè)計(jì)，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(jī)箱下方，兩風(fēng)扇間的風(fēng)流因?yàn)槭艿阶韪?，無(wú)法提供平均的風(fēng)流。

　　圖二：將風(fēng)扇配置于機(jī)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(jī)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?yàn)轱L(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(jù)PXI規(guī)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(guī)劃勢(shì)必得透過(guò)機(jī)箱上方的開(kāi)孔才得以實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于嚴(yán)苛環(huán)境要求較高的環(huán)境，是比較不利的設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖三）。相反的，假設(shè)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(yuǎn)，風(fēng)速較低，但風(fēng)流的表現(xiàn)可以比較穩(wěn)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(tǒng)上方。

　　流道的規(guī)劃

　　此外，風(fēng)扇的配置也需考慮流道的設(shè)計(jì)，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(dǎo)出，是設(shè)計(jì)機(jī)箱時(shí)極為重要的考慮點(diǎn)。以PXI/PXIe機(jī)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(cè)試系統(tǒng)，將PXI/PXIe系統(tǒng)安裝于機(jī)柜中。如此一來(lái)，熱源的考慮將不單只是該P(yáng)XI/PXIe系統(tǒng)本身，而包含完整的混合式測(cè)試系統(tǒng)。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(jī)箱，會(huì)將空氣吸入機(jī)箱本體，再導(dǎo)向機(jī)箱前方排出，然而因?yàn)闄C(jī)柜后方帶入的空氣，易混雜其他混和系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱空氣，也會(huì)把PXI/PXIe機(jī)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(tǒng)的散熱。而第二款新型PXI/PXIe機(jī)箱的設(shè)計(jì)，則改采用后方風(fēng)扇由前往后吸入式的設(shè)計(jì)，將前方“干凈”的冷空氣，通過(guò)PXI模塊，引導(dǎo)至機(jī)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(jī)箱設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)

　　為了引導(dǎo)風(fēng)流散熱優(yōu)化，機(jī)箱開(kāi)孔的規(guī)劃與設(shè)計(jì)也有其重要性。如何在安規(guī)限制與機(jī)構(gòu)的極限下，取得平衡，也考驗(yàn)設(shè)計(jì)機(jī)箱的功力。新型PXI機(jī)箱不僅在前后對(duì)應(yīng)的位置開(kāi)孔加強(qiáng)散熱外，包含兩側(cè)、前面板，均做了極大化的開(kāi)孔設(shè)計(jì)。首先受到PXI規(guī)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(jī)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(jī)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(jī)箱的兩側(cè)下緣，也利用可能的空間，極大化了開(kāi)孔設(shè)計(jì)。（見(jiàn)圖五）

　　圖五：機(jī)箱前下方與兩側(cè)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(jī)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(zhǎng)的距離，讓風(fēng)扇的表現(xiàn)可以達(dá)到PQ曲線(xiàn)優(yōu)化。然而受到PXI/PXIe機(jī)箱空間限制的緣故，必須在不斷的計(jì)算與調(diào)整中，取得機(jī)箱背板的最佳斜率，以表現(xiàn)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(tǒng)設(shè)計(jì)中，很容易就忽略掉電源供應(yīng)模塊本身產(chǎn)生的熱源，也會(huì)影響PXI/PXIe機(jī)箱的性能。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，沒(méi)有將電源供應(yīng)模塊與機(jī)箱本身的熱流隔開(kāi)，電源供應(yīng)模塊強(qiáng)制排氣的功能，會(huì)造成機(jī)箱的流場(chǎng)混亂。因而新款機(jī)箱必須能阻隔電源供應(yīng)模塊以及風(fēng)扇本身的熱流，甚至為電源供應(yīng)模塊設(shè)計(jì)獨(dú)立的開(kāi)孔，以提供獨(dú)立的風(fēng)流。這些都是為了改善此現(xiàn)象所做的設(shè)計(jì)。（見(jiàn)圖六）

　　圖六：梯形部位顯示該電源供應(yīng)模塊擁有獨(dú)立的流場(chǎng)，同時(shí)左右也提供獨(dú)立的開(kāi)孔散熱。

　　智能型監(jiān)控與自動(dòng)調(diào)節(jié)

　　為了確保系統(tǒng)運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性，智能型監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以提供保護(hù)與系統(tǒng)調(diào)節(jié)的功能。PXI/PXIe機(jī)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(jiān)控機(jī)箱內(nèi)溫度的變化，透過(guò)程序的設(shè)定，在溫度高時(shí)，加快風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，可有效確保系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定性，并達(dá)到節(jié)能的效果。

　　PXI/PXIe移動(dòng)運(yùn)算方案

　　為滿(mǎn)足PXI/PXIe量測(cè)系統(tǒng)移動(dòng)運(yùn)算的需求，可安裝便攜型的屏幕鍵盤(pán)套件，對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)，是很方便的設(shè)計(jì)?？蛻?hù)可使用外接式的屏幕鍵盤(pán)套件，將機(jī)柜型PXI/PXIe系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化成便攜型PXI/PXIe系統(tǒng)。這時(shí)如果PXI/PXIe機(jī)箱的散熱配置不當(dāng)，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(shè)計(jì)，在搭配便攜型套件時(shí)，將不會(huì)阻絕原有的散熱設(shè)計(jì)。并且，鍵盤(pán)底部可附上11mm墊片，使得電源供應(yīng)模塊的獨(dú)立的散熱設(shè)計(jì)可持續(xù)作用，大幅提升PXI/PXIe系統(tǒng)的便利性，而無(wú)需擔(dān)憂(yōu)系統(tǒng)的穩(wěn)定。（見(jiàn)圖七）

　　圖七：便攜型屏幕鍵盤(pán)套件增加行動(dòng)運(yùn)算的便利性

　　總結(jié)

　　PXI/PXIe機(jī)箱的設(shè)計(jì)并非單一考慮機(jī)箱本身的設(shè)計(jì)，必須和其他量測(cè)系統(tǒng)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(guī)劃、電源的選購(gòu)，模塊優(yōu)化性能的提升等。凌華科技為PXI系統(tǒng)聯(lián)盟的協(xié)會(huì)董事會(huì)及最高等級(jí)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PXIExpress測(cè)試平臺(tái)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(jī)箱，針對(duì)高性能高帶寬的PXI/PXIe模塊所設(shè)計(jì)。PXIS-2719A為19槽3U智能型PXI機(jī)箱，特別適合需要高容量PXI的量測(cè)與測(cè)試相關(guān)應(yīng)用。它們均采用最新PXI/PXIe機(jī)箱設(shè)計(jì)，為高穩(wěn)定高性能的系統(tǒng)首選。