專利名稱：散熱系統及電子設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子設備技術領域，尤其是指一種散熱系統及具有該散熱系統的
電子設備。
背景技術：
隨著現代電子設備業務處理能力的不斷提高，以及支持業務種類不斷增多，設備 系統功耗密度隨之逐漸增大，因此對于設備系統內散熱系統的可靠性要求不斷提高，特別 是通訊系統設備，還要求散熱系統的風扇故障告警期間設備系統能夠短期持續工作，目前 有關通訊技術標準已對此提出明確要求。 由于電子設備系統往往由多種類型單板組成，不同物理區域配置單板類型不同， 因此對散熱要求也不同，如交叉板芯片區域散熱要求則高于其它芯片區域。而由于現有技 術電子設備的散熱系統通常是采用機框一體的強制風冷散熱方式，設置一體風扇盒或單獨 風扇盒，風扇盒中的風扇采用相同規格，所有風扇統一控制。如圖1為風扇統一控制的電路 結構示意圖，散熱系統的風扇1連接至故障告警電路和電源板，由采用該種風扇統一控制 的散熱系統，當散熱要求高的重點散熱區域風扇故障告警期間，整個風扇不能正常工作，該 區域散熱能力則會顯著降低，無法滿足系統設備短期持續工作要求。 另外，現有技術的散熱系統，特別是對于采用吹風方式散熱的系統設備，所使用風 扇通常為軸流風扇，存在風扇集線器(HUB)效應，也即風扇出風口形成氣流錐形擴散角，在 風扇HUB前方區域存在氣流死區，導致氣流分布不均勻，嚴重降低對應區域散熱效果。而且 又由于一體風扇盒或單獨風扇盒都采用相同規格風扇，為了滿足重點散熱區域或最熱點散 熱需要，必須都使用功率較高、吹風強勁的風扇，因此必將導致風扇成本上升，功耗和噪音 增大，壽命降低，相應降低風扇可靠性。
實用新型內容本實用新型技術方案的目的是提供一種散熱系統及具有該散熱系統的電子設備， 采用該散熱系統能夠產生均勻氣流，避免現有技術散熱系統風扇集線器(HUB)影響風流的 問題，且能夠使設備系統內部發熱量較高的重點散熱區域在風扇故障告警期間，仍可以維 持高水平散熱能力。 為實現上述目的，本實用新型一方面提供一種散熱系統，所述散熱系統包括組合 風扇裝置，設置于設備系統內的第一散熱區域，且所述組合風扇裝置包括至少兩顆風扇，所 述至少兩顆風扇的每一顆風扇具有單獨的故障告警電路；獨立風扇裝置，包括一顆風扇，設 置于所述設備系統內的第二散熱區域。 優選地，上述所述的散熱系統，所述第一散熱區域包括元件功耗大于一臨界功耗 值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗小于所述臨界功耗值的第二元件組。 優選地，上述所述的散熱系統，所述第一散熱區域包括元件功耗與所述設備系統 的總功耗之間的比值大于一第一預設比值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗與所述總功耗之間的比值小于一第二預設比值的第二元件組，所述第二預設比值小于所述 第一預設比值。 優選地，上述所述的散熱系統，所述第一散熱區域包括散熱所需風速大于一第一 預設風速值的第一元件組，所述第二散熱區域包括散熱所需風速小于一第二預設風速值的 第二元件組，所述第二預設風速值小于所述第一預設風速值。 優選地，上述所述的散熱系統，所述第一散熱區域的數量和所述第二散熱區域的 數量分別至少為一個，且所述組合風扇裝置的數量與所述第一散熱區域的數量對應，每一 所述組合風扇裝置分別對應設置于一所述第一散熱區域處；所述獨立風扇裝置的數量與所 述第二散熱區域的數量對應，每一所述獨立風扇裝置分別對應設置于一所述第二散熱區域 處。 優選地，上述所述的散熱系統，所述組合風扇裝置和所述獨立風扇裝置組合設置 于一風扇框盒內。 本實用新型另一方面提供一種電子設備，所述電子設備包括第一散熱區域，所述 第一散熱區域內設置有發熱量高的第一元件組；第二散熱區域，所述第二散熱區域內設置 有發熱量低的第二元件組；組合風扇裝置，設置于所述第一散熱區域，且所述組合風扇裝置 包括至少兩顆風扇，所述至少兩顆風扇的每一風扇具有單獨的故障告警電路；獨立風扇裝 置，包括一顆風扇，設置于所述第二散熱區域。 優選地，上述所述的電子設備，所述第一散熱區域包括元件功耗大于一臨界功耗
值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗小于所述臨界功耗值的第二元件組。 優選地，上述所述的電子設備，所述第一散熱區域包括元件功耗與所述設備系統
的總功耗之間的比值大于一第一預設比值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗
與所述總功耗之間的比值小于一第二預設比值的第二元件組，所述第二預設比值小于所述
第一預設比值。 優選地，上述所述的電子設備，所述第一散熱區域包括散熱所需風速大于一第一 預設風速值的第一元件組，所述第二散熱區域包括散熱所需風速小于一第二預設風速值的 第二元件組，所述第二預設風速值小于所述第一預設風速值。 上述技術方案中的至少一個具有以下有益效果 所述散熱系統在設備系統的第一散熱區域(重點散熱區域)設置組合風扇裝置， 以組合小風扇的形式替代原來的傳統大風扇，能夠產生均勻氣流，消除大風扇HUB氣流死 區效應，提高重點散熱區域的散熱能力； 所述散熱系統的組合風扇裝置的每一小風扇具有單獨的風扇故障告警功能，在其 中一小風扇故障告警期間，其它小風扇仍能正常工作，保證系統設備能夠短期持續工作，提 高重點散熱區域的散熱穩定性及可靠性； 所述散熱系統將設備系統的重點散熱區域和非重點散熱區域(第二散熱區域)區 分開來，非重點散熱區域因為不需要兼顧重點散熱區域而能夠采用轉速更低的大風扇，從 而能夠達到全面提升系統散熱性能，降低風扇功耗、噪音及成本的綜合技術效果。
圖1為現有技術散熱系統中風扇控制的電路結構示意4[0021] 圖2為舉例說明配置本實用新型所述散熱系統的步驟流程圖； 圖3為根據本實用新型所述散熱系統的設置方法，在一設備系統內劃分物理區域 的一實施例示意圖； 圖4為本實用新型所述散熱系統一實施例的結構示意圖； 圖5為本實用新型具體實施例所述散熱系統中組合風扇裝置的電路示意圖。
具體實施方式為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施 例對本實用新型進行詳細描述。 本實用新型具體實施例所述散熱系統，通過在設備系統內部依據物理空間劃分重
點散熱區域(第一散熱區域)與非重點散熱區域(第二散熱區域)，在非重點散熱區域沿用
傳統風扇配置方案，甚至可以采用更低轉速風扇來滿足該非重點散熱區域的散熱需求，在
重點散熱區域則進一步細分散熱區域，分別配置多個尺寸更小的風扇，以組合小風扇的形
式替代原來的傳統大風扇，消除大風扇HUB氣流死區效應，提高重點散熱區域的散熱能力，
且每一小風扇具有單獨的風扇故障告警功能，當任一小風扇故障告警時，其它小風扇正常
工作，保證在重點散熱區域的故障告警期間依然可以保持較高水平散熱能力。 本實用新型具體實施例所述散熱系統，在設備系統內設置組合風扇裝置，該組合
風扇裝置包括至少兩顆風扇，每一風扇具有單獨的故障告警電路，且將該組合風扇裝置設
置于設備系統內的重點散熱區域，其中該設備系統內重點散熱區域與非重點散熱區域的區
分方法可以為 根據物理空間將設備系統劃分多個散熱區域，當計算一物理空間區域內的元件功 耗大于一臨界功耗值時，即判斷該區域功耗較大，設定該區域為重點散熱區域；當計算該物 理空間區域內的元件功耗小于該臨界功耗值時，即判斷該區域功耗較小，設定該區域為非 重點散熱區域。 又或者計算一物理空間區域內元件功耗與設備系統內所有元件功耗之比的比值 大于一預設功耗比值時，即該區域功耗較大時，設定該區域為重點散熱區域，當計算該物理 空間區域內元件功耗與該設備系統內所有元件功耗之比的比值小于該預設功耗比值時，即 該區域功耗較小時，設定該區域為非重點散熱區域。 又或者當計算該物理空間區域內元件散熱所需風速大于一預設風速值時，即確認 該區域散熱需求風速較高時，將該區域定義為重點散熱區域，當計算該物理空間區域內元 件散熱所需風速小于該預設風速值時，即確認該區域散熱需求風速較低時，將該區域定義 為非重點散熱區域。 此外，也可以根據該物理空間區域內在沒有氣流通過情況下的工作狀態，來確定
該區域為重點散熱區域還是非重點散熱區域，當確認該區域在有氣流通過的情況下可以長
期持續工作，在沒有氣流通過情況下無法短期持續工作，該區域內設備出現故障時，則判定
該區域為重點散熱區域；當確認該區域在有氣流通過情況下可以長期持續工作，在沒有氣
流通過情況下依然可以短期持續工作時，則判定該區域為非重點散熱區域。 因此，綜合以上，當以臨界功耗值區分重點散熱區域和非重點區域時，重點散熱區
域內所有元件的元件功耗大于一臨界功耗值，非重點散熱區域內所有元件的元件功耗小于
5該臨界功耗值。 當以預設功耗比值區分重點散熱區域和非重點區域時，重點散熱區域內所有元件 功耗與所述設備系統總功耗之間的比值大于所述預設功耗比值，非重點散熱區域內所有元 件功耗與所述設備系統總功耗之間的比值小于所述預設功耗比值。 當以散熱需求風速區分重點散熱區域和非重點區域時，重點散熱區域內所有元件 散熱所需風速大于預設風速值，非重點散熱區域內所有元件散熱所需風速小于預設風速 值。 本領域技術人員可以理解，在一個設備系統內部，重點散熱區域可以有一個或多 個，而非重點散熱區域也可以有一個或多個，其中每一重點散熱區域分別對應設置一組合 風扇裝置，每一非重點散熱區域分別對應設置一獨立風扇裝置。 在確定重點散熱區域和非重點散熱區域在一設備系統內的設置個數以及布局情 況時，首先可根據設備系統總功耗及熱設計目標初步確定系統風扇架構，然后依據初步風 扇架構劃分多個物理區域，之后根據上述的判斷方法之一，即根據每一物理區域內的功耗、 需求散熱風速或在沒有氣流通過情況下的工作狀態，依次確定每一物理區域為重點散熱區 域還是非重點散熱區域。 以下將舉例詳細說明配置本實用新型所述散熱系統的過程，參閱圖2，在設備系統 內配置重點散熱區域，以及設置散熱系統的過程包括以下的步驟 S201，根據系統總功耗及熱設計目標初步確定系統風扇架構； 如，當系統功耗為350W，設備系統采用機框底部吹風方式散熱時，判斷在該設備系 統內應配置3個獨立風扇盒，每個風扇盒具有風扇故障告警功能。 步驟S202，根據初步風扇架構劃分多個物理區域； 當設備系統內配置3個獨立風扇盒時，相應地根據設備系統內發熱元件的空間布 局，將設備系統劃分為三個物理區域，分別為A區、B區和C區，如圖3所示，風扇I、 II和 III分別為A區、B區和C區散熱。 步驟S203，確定不同物理區域功耗狀況或不同物理區域風速需求； 如，計算判斷A區總功耗為80W， B區總功耗為150W， C區總功耗為80W ;或計算判
斷A區需求風速為0. 5m/s， B區需求風速為1. 20m/s， C區需求風速為0. 5m/s。 步驟S204，根據不同物理區域相應的功耗狀態或風速需求，確定重點散熱區域和
非重點散熱區域； 當A區、B區和C區的功耗和風速需求如上所述時，根據功耗狀態確定物理區域為 重點散熱區域還是非重點散熱區域，若設定第一、第二預設功耗比值分別為0. 3和0. 4，根 據該第一、第二預設功耗比值分別判斷A區、B區和C區為重點散熱區域還是非重點散熱區 域，當計算A區、B區或C區內元件功耗與設備系統內所有元件功耗相比的比值大于第二預 設功耗比值的0. 4時，則判定該區域為重點散熱區域，當小于第一預設功耗比值的0. 3時， 則判定該區域為非重點散熱區域； 當根據風速需求確定物理區域為重點散熱區域還是非重點散熱區域時，設定第一 預設風速值為0. 6m/s，設定第二預設風速值為lm/s，根據該第一、第二預設風速值判斷A 區、B區和C區為重點散熱區域還是非重點散熱區域，當需求風速大于lm/s時，為重點散熱 區域，當需求風速小于0. 6m/s時，為非重點散熱區域。[0047] 由此，根據上述的兩種判斷方法，均可確定A區和C區為非重點散熱區域，B區為 重點散熱區域。 本領域技術人員也可以理解，在設備系統內，根據不同物理區域的功耗狀態或風 速需求的不同，所確定重點散熱區域的數量至少為一個，保證每一重點散熱區域分別設置 一由多顆小風扇構成的組合風扇裝置，同時非重點散熱區域的數量也至少為一個，其中重 點散熱區域和非重點散熱區域在設備系統內的設置情況，還需要根據實際情況確定。 步驟S205，設定重點散熱區域配置組合小風扇的數目； 根據B區總功耗為150W，確定重點散熱區域B區設置風扇II為四個小風扇，每個 小風扇的功耗為4. 5W，非重點散熱區域A區和C區所配置風扇I和III為傳統大風扇，每一 傳統大風扇的功耗為6W，因此設備系統內所配置散熱系統的總功耗為30W。 如圖4為依據上述具體實施例設置組合散熱系統的結構示意圖，由風扇I、 II和 III構成，分別用于為A區、B區和C區散熱，其中重點散熱區域B區所設置風扇II為組合 風扇裝置，組合風扇裝置包括一風扇框架20，該風扇框架20上設置有四顆散熱小風扇10， 而非重點散熱區域A區和C區分別設置為風扇I和III，風扇I和III分別包括獨立設置的 風扇30和40。 在本實用新型具體實施例中，參閱圖4，風扇I、II和III分別設置于不同的風扇框 盒，因此所述散熱系統由三個獨立設置的風扇框盒構成，本實用新型領域技術人員可以理 解，依據風扇I、 II和III在設備系統內的安裝位置，如本實用新型具體實施例所述散熱系 統由于采用設備機框底部吹風散熱方式，具有上述結構的風扇I 、 11和111也可以組合設置 于一個風扇框盒內，安裝于設備機框底部，也即在該風扇框盒內，從左至右分別排列設置風 扇30、四顆小風扇10以及風扇40，具體結構設置只要能夠達到為對應散應區域散熱即可。 圖5為風扇II所設置組合風扇裝置的電路示意圖，說明B區所設置每一小風扇分 別具有獨立的故障告警電路。 B區采用如圖4中風扇II結構的組合風扇裝置，風扇集線器(HUB)效應明顯減弱，
而且在原大風扇HUB區域氣流更為集中，該區域往往又是核心散熱區域，因此組合小風扇
能顯著提升系統散熱性能。此外，參閱圖5組合風扇裝置的電路示意圖，每一小風扇具有獨
立的故障告警電路，因此當組合小風扇中任意一個小風扇故障告警期間，仍然有三顆小風
扇正常工作，理論認為可以保持75%散熱能力，保證系統設備短期持續工作。 本領域技術人員可以理解，在重點散熱區域的組合風扇裝置上，所設置小風扇的
數量至少應為2顆，每一小風扇都配置獨立告警信號電路，當組合風扇裝置的任意一小風
扇出現故障時，對應的告警信號電路動作，提示更換風扇盒，而故障告警期間其余的小風扇
仍然正常工作，因此該重點散熱區域仍然可以保持(N-1)/NX100X的散熱能力，N為組合
風扇裝置內所設置小風扇的數量，最小數值為2，因此該重點散熱區域至少可以保持50%
以上散熱能力，從而保證系統設備能夠短期持續工作。 本實用新型另一方面還提供一種電子設備，根據所述電子設備的物理空間，將電 子設備系統內部劃分為至少一個重點散熱區域(第一散熱區域)和至少一非重點散熱區域 (第二散熱區域)。 其中該重點散熱區域設置組合風扇裝置，組合風扇裝置包括至少兩顆風扇，所述 至少兩個風扇的每一風扇具有單獨的故障告警電路。[0058] 該非重點散熱區域設置獨立風扇裝置，包括一個風扇。 其中該電子設備系統內重點散熱區域和非重點散熱區域的劃分方法如上所述，當 以臨界功耗值區分重點散熱區域和非重點區域時，重點散熱區域內所有元件的元件功耗大 于一臨界功耗值，非重點散熱區域內所有元件的元件功耗小于該臨界功耗值；當以預設功 耗比值區分重點散熱區域和非重點區域時，重點散熱區域內所有元件功耗與所述設備系統 總功耗之間的比值大于一所述預設功耗比值，非重點散熱區域內所有元件功耗與所述設備 系統總功耗之間的比值小于所述預設功耗比值；當以散熱風速區分重點散熱區域和非重點 區域時，重點散熱區域內所有元件散熱所需風速大于預設風速值，非重點散熱區域內所有 元件散熱所需風速小于預設風速值。 所述電子設備通過設置如上結構的散熱系統，在重點散熱區域設置由多顆小風扇 構成的組合風扇裝置，風扇集線器(HUB)效應明顯減弱，而且在原大風扇HUB區域氣流更為 集中，使系統散熱性能顯著提升；另外，組合風扇裝置的每一小風扇具有獨立的故障告警電 路，當組合小風扇中任意一個小風扇故障告警期間，仍然有其他小風扇正常工作，保證系統 設備短期持續工作。 綜合以上所述，本實用新型具體實施例所述散熱系統及具有該散熱系統的電子設 備，通過在重點散熱區域設置具有多顆小風扇的組合風扇裝置，與非重點散熱區域的傳統 大風扇相結合，使設備系統內的散熱性能顯著提升，特別是重點散熱區域風扇故障告警期 間，該區域依然可以保持至少50%以上散熱能力，保證系統設備短期持續工作，而非重點散 熱區域因為不需要兼顧重點散熱區域而采用轉速更低的大風扇，從而達到全面提升系統散 熱性能，降低風扇功耗、噪音及成本的綜合技術效果。 以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和 潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
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權利要求一種散熱系統，其特征在于，所述散熱系統包括組合風扇裝置，設置于設備系統內的第一散熱區域，且所述組合風扇裝置包括至少兩顆風扇，所述至少兩顆風扇的每一顆風扇具有單獨的故障告警電路；獨立風扇裝置，包括一顆風扇，設置于所述設備系統內的第二散熱區域。
2. 如權利要求1所述的散熱系統，其特征在于，所述第一散熱區域包括元件功耗大于 一臨界功耗值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗小于所述臨界功耗值的第二 元件組。
3. 如權利要求1所述的散熱系統，其特征在于，所述第一散熱區域包括元件功耗與所 述設備系統的總功耗之間的比值大于一第一預設比值的第一元件組，所述第二散熱區域包 括元件功耗與所述總功耗之間的比值小于一第二預設比值的第二元件組，所述第二預設比 值小于所述第一預設比值。
4. 如權利要求1所述的散熱系統，其特征在于，所述第一散熱區域包括散熱所需風速 大于一第一預設風速值的第一元件組，所述第二散熱區域包括散熱所需風速小于一第二預 設風速值的第二元件組，所述第二預設風速值小于所述第一預設風速值。
5. 如權利要求1至4任一項所述的散熱系統，其特征在于，所述第一散熱區域的數量和 所述第二散熱區域的數量分別至少為一個，且所述組合風扇裝置的數量與所述第一散熱區 域的數量對應，每一所述組合風扇裝置分別對應設置于一所述第一散熱區域處；所述獨立 風扇裝置的數量與所述第二散熱區域的數量對應，每一所述獨立風扇裝置分別對應設置于 一所述第二散熱區域處。
6. 如權利要求1至4任一項所述的散熱系統，其特征在于，所述組合風扇裝置和所述獨 立風扇裝置組合設置于一風扇框盒內。
7. —種電子設備，其特征在于，所述電子設備包括 第一散熱區域，所述第一散熱區域內設置有發熱量高的第一元件組； 第二散熱區域，所述第二散熱區域內設置有發熱量低的第二元件組； 組合風扇裝置，設置于所述第一散熱區域，且所述組合風扇裝置包括至少兩顆風扇，所述至少兩顆風扇的每一風扇具有單獨的故障告警電路；獨立風扇裝置，包括一顆風扇，設置于所述第二散熱區域。
8. 如權利要求7所述的電子設備，其特征在于，所述第一散熱區域包括元件功耗大于 一臨界功耗值的第一元件組，所述第二散熱區域包括元件功耗小于所述臨界功耗值的第二 元件組。
9. 如權利要求7所述的電子設備，其特征在于，所述第一散熱區域包括元件功耗與所 述設備系統的總功耗之間的比值大于一第一預設比值的第一元件組，所述第二散熱區域包 括元件功耗與所述總功耗之間的比值小于一第二預設比值的第二元件組，所述第二預設比 值小于所述第一預設比值。
10. 如權利要求7所述的電子設備，其特征在于，所述第一散熱區域包括散熱所需風速 大于一第一預設風速值的第一元件組，所述第二散熱區域包括散熱所需風速小于一第二預 設風速值的第二元件組，所述第二預設風速值小于所述第一預設風速值。
專利摘要本實用新型公開了一種散熱系統及一種電子設備，所述散熱系統包括組合風扇裝置，設置于設備系統內的第一散熱區域，且所述組合風扇裝置包括至少兩顆風扇，所述至少兩顆風扇的每一顆風扇具有單獨的故障告警電路；獨立風扇裝置，包括一顆風扇，設置于所述設備系統內的第二散熱區域。所述散熱系統將設備系統的重點散熱區域和非重點散熱區域(第二散熱區域)區分開來，在重點散熱區域設置組合風扇裝置，以組合小風扇的形式替代原來的傳統大風扇，能夠產生均勻氣流，消除大風扇HUB氣流死區效應，提高重點散熱區域的散熱能力。
文檔編號H05K7/20GK201467611SQ200920108779
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者唐翔宇, 李丹, 李廷永 申請人:中興通訊股份有限公司