DE19958243A1 - Elektronische Vorrichtung - Google Patents
Elektronische VorrichtungInfo
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- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
- H05K7/20736—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from server blades
Abstract
Eine elektrische Vorrichtung besitzt einen Rahmen (1) und eine hintere Platte (6), an der mehrere Logikeinheiten (2) und mehrere Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind. Die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten sind auf beiden Seiten der hinteren Platte in der Mitte des Rahmens abwechselnd angeordnet, so daß die auf einer Seite der hinteren Platte angebrachten Leistungsversorgungseinheiten an die nächstgelegenen Logikeinheiten, die an der anderen Seite angebracht sind, elektrische Leistung liefern können. Ferner sind Luftströmungswege zwischen den Logikeinheiten und den Leistungsversorgungseinheiten ausgebildet, so daß jede Einheit durch die von einer Lüftereinheit (5) gelieferte Luft wirksam gekühlt werden können. Im Ergebnis sind die Speisespannungen für alle Logikeinheiten gleich und kann der Kühlungswirkungsgrad verbessert werden.
Description
Die Erfindung betrifft elektronische Vorrichtungen, die
Logikeinheiten und Leistungsversorgungseinheiten enthal
ten, und insbesondere eine Anbringungsstruktur für elek
tronische Vorrichtungen, die einen hocheffizienten Lei
stungsversorgungs- und Kühlungsbetrieb ermöglicht.
Fig. 7 zeigt eine herkömmliche elektronische Vorrichtung,
in der mehrere Leiterplatten angebracht sind. Wie in
Fig. 7 gezeigt, ist beispielsweise ein Host-Computer so
konfiguriert, daß Logikeinheiten 22 und Leistungsversor
gungseinheiten 23 in einem kastenförmigen Rahmen 21
angebracht sind. Dieser Computertyp umfaßt eine hintere
Platte 25, auf deren beider Oberflächen normalerweise
entsprechende Einheiten angebracht sind. In der in Fig. 7
gezeigten Konfiguration sind die Logikeinheiten 22 an
einer Fläche der hinteren Platte 25 angebracht und werden
durch den Rahmen 21 und Führungsschienen 24 geführt. Jede
Logikeinheit 22 enthält mehrere Halbleiterelemente (LSI-
Elemente) sowie weitere darauf angebrachte Komponenten.
Im unteren Teil des Gehäuses befindet sich eine Lüf
tereinheit, die den Logikeinheiten 22 und den im oberen
Teil befindlichen Leistungsversorgungseinheiten 23 Küh
lungsluft zuführt. Diese Kühlungsluft dient der Kühlung
der Logikeinheiten 22 und der Leistungsversorgungseinhei
ten 23. Die mehreren Leistungsversorgungseinheiten 23
liefern elektrische Spannungen, die die Logikeinheiten
und dergleichen benötigen. Wie beispielsweise in Fig. 8
gezeigt ist, liefert eine Leistungsversorgungseinheit 23a
eine Spannung von 1,2 V, während eine weitere Leistungs
versorgungseinheit 23b eine Spannung von 3,3 V liefert
und eine nochmals weitere Leistungsversorgungseinheit 23c
eine Spannung von 5 V liefert. In diesem Fall arbeitet
die Leistungsversorgungseinheit 23a in der Weise, daß sie
an die Logikeinheiten 22 über eine Leistungsversorgungs
busschiene 27 und die hintere Platte 25 eine Spannung von
1,2 V anlegt.
Die herkömmliche Anbringungsstruktur enthält jedoch
mehrere Logikeinheiten, die alle an einer Fläche der
hinteren Platte 25 angebracht sind, sowie mehrere Lei
stungsversorgungseinheiten 23, die alle an der gegenüber
liegenden Fläche der hinteren Platte 25 angebracht sind.
Dies hat die folgenden Nachteile. Da die Logikeinheiten
22 im allgemeinen eine größere Wärmemenge als die Lei
stungsversorgungseinheiten 23 erzeugen und sowohl im
oberen als auch im unteren Abschnitt des Rahmens 21
angebracht sind, wird die größere Wärmemenge, die von den
in den Logikeinheiten 22 enthaltenen Halbleiterelementen
erzeugt wird, in der Umgebung einer einzigen Fläche der
hinteren Platte 25 (der Vorderseite in Fig. 7) konzen
triert.
Wie oben erwähnt worden ist, legt eine Leistungsversor
gungseinheit 23a an mehrere Logikeinheiten 22 über die
Leistungsversorgungsbusschiene 27, die einen Leistungs
versorgungspfad 27a bildet, eine Spannung von 1,2 V an.
Daher ist die Leistungsversorgungsbusschiene 27, über die
die Leistungsversorgungseinheit 23 eine Spannung anlegt,
mit der hinteren Platte 25 in verzweigter Weise verbun
den. Das bedeutet, daß die Länge der Leistungsversor
gungsbusschiene 27 vom Abstand zwischen der Leistungsver
sorgungseinheit 23a und jeder der Logikeinheiten 22
abhängt. Folglich sind ein kürzester Pfad und ein läng
ster Pfad von der Leistungsversorgungseinheit 23 zu den
jeweiligen Logikeinheiten 22 vorhanden. Wenn die Pfadlän
ge zunimmt, wird der Abfall der von der Leistungsversor
gungseinheit 23a angelegten Spannung erhöht. Dadurch
entsteht das Problem, daß der Spannungsabfall in Abhän
gigkeit von den einzelnen Pfadlängen unterschiedlich ist.
In der obigen Anbringungsstruktur befinden sich die
Führungsschienen 24 oberhalb und unterhalb zweier Logi
keinheiten 22, die in den oberen und unteren Abschnitten
vertikal angebracht sind. Wenn jedoch nur in einem unte
ren Abschnitt eine Logikeinheit angebracht ist, ist eine
Führungsschiene 24 zum Führen einer im oberen Abschnitt
befindlichen Logikeinheit 24 nicht erforderlich, so daß
an der oberen Oberfläche des Gehäuses keine Führungs
schiene 24 vorhanden ist. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, hat
die Führungsschiene 24 eine flächige Gestalt mit einer
Öffnung in der Mitte, um die Logikeinheit 22 zu halten,
in der LSI-Halbleiterelemente angebracht sind. Die Füh
rungsschiene 24 bewirkt eine Verengung des Strömungsweges
für die Kühlungsluft, wodurch ein Widerstand für die
Kühlungsluftströmung geschaffen wird. Falls daher die
Führungsschiene 24 an einer Stelle vorhanden ist und an
einer anderen Stelle nicht vorhanden ist, ist der Wider
stand für die Strömung der die Logikeinheiten 22 kühlen
den Kühlungsluft unterschiedlich.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die obige herkömmliche
Anbringungsstruktur so beschaffen, daß jede Logikeinheit
22 mehrere LSI-Elemente 29 enthält, die hintere Platte 25
ebenfalls mehrere LSI-Elemente 28 enthält und die Logik
einheit 22 an der hinteren Platte 25 über eine Führungs
schiene 30 angebracht ist. Diese Anbringungsstruktur wird
durch die vom unteren Abschnitt von Fig. 9 herangeführte
Kühlungsluft gekühlt. Der Strömungsweg der Kühlungsluft
für die LSI-Elemente 28 ist jedoch vom Strömungsweg der
Kühlungsluft für die LSI-Elemente 29 nicht durch eine
Wand oder dergleichen getrennt, so daß die LSI-Elemente
28 durch die Kühlungsluft, deren Temperatur aufgrund der
Wärme der LSI-Elemente 29 erhöht ist, beeinflußt werden.
Dieses Phänomen macht den Entwurf der Kühlungsstruktur
schwierig.
Wie oben beschrieben worden ist, ist die herkömmliche
Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen so
konstruiert, daß eine große Wärmemenge in der Umgebung
einer Fläche der hinteren Platte 25 konzentriert wird.
Ferner hat das Vorhandensein oder Fehlen einer Führungs
scheine 24 eine unterschiedliche Kühlungsluft-
Durchflußmenge zum Kühlen der Logikeinheiten 22 zur
Folge. Darüber hinaus hat die herkömmliche Anbringungs
struktur den Nachteil, daß die Wärme der LSI-Elemente 29
eine nachteilige Wirkung auf LSI-Elemente 28, die an der
hinteren Platte 25 angebracht sind, hat. Diese Nachteile
machen die Wärmeverteilung im Gehäuse ungleichmäßig,
wodurch der Kühlungswirkungsgrad gesenkt wird.
Weiterhin besitzt die herkömmliche Anbringungsstruktur
für elektronische Vorrichtungen den Nachteil, daß unter
schiedliche Längen der Leistungsversorgungspfade zwischen
den Leistungsversorgungseinheiten 23 und den Logikeinhei
ten 22 unterschiedliche Spannungsabfälle zur Folge haben,
wodurch die Versorgungsspannung an jeder Logikeinheit 22
unterschiedlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anbrin
gungsstruktur für elektronische Vorrichtungen zu schaf
fen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht
besitzt und eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Gehäuse
ermöglicht, den Kühlungswirkungsgrad verbessert und an
die einzelnen Logikeinheiten der elektronischen Vorrich
tung die gleiche Versorgungsspannung anlegen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektronische Vor
richtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 12. Weiterbildun
gen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
Erfindungsgemäß wird eine Anbringungsstruktur für elek
tronische Vorrichtungen geschaffen, mit der eine Konzen
tration der Wärme, die in Logikeinheiten und Leistungs
versorgungseinheiten erzeugt wird, verhindert wird und
die Wärme gleichmäßig verteilt werden kann. Weiterhin
kann mit der erfindungsgemäßen Anbringungsstruktur für
elektronische Vorrichtungen die Luftdurchflußmenge durch
eine Einheit, in der eine große Wärmemenge erzeugt wird,
erhöht werden, um die erzeugte Wärmemenge abzuführen und
die Wärmeverteilung gleichmäßig zu machen, wenn die
hintere Platte, an der Logikeinheiten und Leistungsver
sorgungseinheiten angebracht sind, in den oberen und
unteren Abschnitten vertikal angeordnet ist. Die erfin
dungsgemäße Anbringungsstruktur für elektronische Vor
richtungen schützt die an der hinteren Platte angebrach
ten LSI-Elemente vor dem Einfluß des Anstiegs der Luft
temperatur, der durch die Wärmemenge von den Logikeinhei
ten und Leistungsversorgungseinheiten verursacht wird.
Die erfindungsgemäße Anbringungsstruktur für elektroni
sche Vorrichtungen verbindet die Logikeinheiten mit
entsprechenden Leistungsversorgungseinheiten, die diese
mit elektrischer Leistung versorgen, über den kürzesten
Pfad. Die erfindungsgemäße Anbringungsstruktur für elek
tronische Vorrichtungen sorgt für eine 1 : 1-Entsprechung
zwischen den Logikeinheiten und den entsprechenden Lei
stungsversorgungseinheiten.
Die Anbringungsstruktur für elektronische Vorrichtungen,
die mehrere Logikeinheiten und mehrere Leistungsversor
gungseinheiten für die Lieferung von Leistung an die
Logikeinheiten, die jeweils an einer hinteren Platte
angebracht sind, sowie eine Lüftereinheit zum Zuführen
von Kühlungsluft an die Logikeinheiten und an die Lei
stungsversorgungseinheiten enthalten, besitzt das erste
Merkmal, daß die Leistungsversorgungseinheiten und die
Logikeinheiten abwechselnd an jeder Fläche der hinteren
Platte in der Weise angeordnet sind, daß die Logikeinheit
an einer Fläche der hinteren Platte der Leistungsversor
gungseinheit an der anderen Fläche der hinteren Platte
gegenüberliegt und die Leistungsversorgungseinheit elek
trische Leistung an die nächstgelegene Logikeinheit
liefert.
Gemäß einem zweiten Merkmal der Erfindung ist der Abstand
zwischen jeder Leistungsversorgungseinheit und jeder
damit über die hintere Platte verbundenen Logikeinheit im
wesentlichen gleich.
Die Logikeinheiten erzeugen jeweils eine größere Wärme
menge als die Leistungsversorgungseinheiten. Gemäß einem
dritten Merkmal der Erfindung werden die Logikeinheiten,
die Leistungsversorgungseinheiten und die hintere Platte
von entsprechenden Luftströmen gekühlt, wobei die Lüf
tereinheit der Zufuhr der Kühlungsluft an jeden Strö
mungsweg dient.
Gemäß einem vierten Merkmal der Erfindung muß die Luft
strömung für die Leistungsversorgungseinheiten einen
größeren Strömungswiderstand als die Luftströmung für die
Logikeinheiten überwinden.
Gemäß einem fünften Merkmal der Erfindung befinden sich
die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungseinheiten
abwechselnd auf wenigstens einer Fläche der hinteren
Platte, wobei sich die Leistungsversorgungseinheiten
unter den im unteren Abschnitt angeordneten Logikeinhei
ten befinden, so daß die Lüftereinheit Kühlungsluft
sowohl an die Logikeinheiten als auch an die Leistungs
versorgungseinheiten liefern kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es
zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Vorderansicht einer elektro
nischen Vorrichtung, die der Erläuterung einer
Anbringungsstruktur gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung dient, wobei die elektronische Vor
richtung eine im Bodenabschnitt des Gehäuses an
gebrachte Lüftereinheit aufweist;
Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht der elektroni
schen Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt der Vorrichtung nach Fig. 2
längs der Linie A-A', der die Beziehung der An
bringungspositionen zwischen den Logikeinheiten
und den Leistungsversorgungseinheiten veranschau
licht, wobei der Leistungsversorgungseinheit, der
Logikeinheit und der hinteren Platte jeweils ihre
eigene Kühlungsluftströmung zugeordnet ist;
Fig. 4 eine vergrößerte Draufsicht des Abschnitts um die
hintere Platte auf der oberen Fläche der Vorrich
tung nach Fig. 1;
Fig. 5 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des
Deckenabschnitts der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des
Deckenabschnitts der Vorrichtung, die in bezug
auf die Vorrichtung nach Fig. 5 um 180° gedreht
ist;
Fig. 7 die bereits erwähnte erläuternde Ansicht einer
herkömmlichen Anbringungs- und Versorgungsstruk
tur für elektronische Vorrichtungen, in der jede
Logikeinheit durch Führungsschienen geführt wird;
Fig. 8 die bereits erwähnte erläuternde Ansicht einer
herkömmlichen Anbringungs- und Versorgungsstruk
tur für elektronische Vorrichtungen, wobei auf
der hinteren Platte die Leistungsversorgungsein
heiten nur auf einer Fläche angebracht sind und
die Logikeinheiten nur auf der dieser Fläche ge
genüberliegenden Fläche angebracht sind; und
Fig. 9 die bereits erwähnte perspektivische Ansicht zur
Erläuterung der Kühlung der auf der hinteren
Platte der herkömmlichen Vorrichtung angebrachten
LSI-Elemente.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht einer elektronischen
Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite
dieser elektronischen Vorrichtung.
Die elektronische Vorrichtung enthält einen Rahmen 1, der
das Erscheinungsbild eines Außengehäuses eines Computers
hat, mehrere Logikeinheiten 2, in denen mehrere Halblei
terelemente angebracht sind, mehrere Leistungsversor
gungseinheiten 3, die die Logikeinheiten mit elektrischer
Leistung versorgen, eine hintere Platte 6, an der die
Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinheiten 3
mittels Führungsschienen 8 angebracht sind, eine Lüf
tereinheit 5, die einen Lüfter 5a zum Kühlen der Logik
einheiten 2 und der Leistungsversorgungseinheiten 3
umfaßt, und ein Lüftergehäuse 4, das die Lüftereinheit 5
enthält. Die Leistungsversorgungseinheit 3 unterscheidet
sich von einer herkömmlichen Leistungsversorgungseinheit
dadurch, daß jede der Leistungsversorgungseinheiten 3
mehrere elektrische Spannungen, genauer Spannungen von
1,2 V, 3,3 V und 5 V, bereitstellen kann.
Die weiter oben beschriebene herkömmliche Anbringungs
struktur ist so beschaffen, daß die Logikeinheiten auf
einer einzigen Fläche der hinteren Platte angebracht
sind, während die Leistungsversorgungseinheiten aus
schließlich auf der gegenüberliegenden Fläche der hinte
ren Platte angebracht sind. Andererseits ist die Anbrin
gungsstruktur der Logikeinheiten und der Leistungsversor
gungseinheiten gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung
so beschaffen, daß sich die Logikeinheiten und die Lei
stungsversorgungseinheiten abwechselnd auf beiden Flächen
der hinteren Platte 6 befinden. Falls zwei Typen von
Einheiten auf einer Fläche in oberen und unteren Ab
schnitten angebracht sind, können die Logikeinheit und
die Leistungsversorgungseinheit vertikal in den beiden
Abschnitten angebracht werden, möglich ist jedoch auch
die vertikale Anbringung desselben Typs von Einheiten.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind in dieser Ausführungsform
der Erfindung im oberen Abschnitt der Vorderseite der
hinteren Platte 6 am Rahmen 1 die Logikeinheiten 2 und
die Leistungsversorgungseinheiten 3 in Längsrichtung
abwechselnd angeordnet. Im unteren Abschnitt sind diese
Einheiten in gleicher Weise angeordnet. In dieser Anord
nung befinden sich die Logikeinheiten 2 im oberen Ab
schnitt gegenüber den entsprechenden Leistungsversor
gungseinheiten 3 im unteren Abschnitt. Falls die Lei
stungsversorgungseinheiten 3 im oberen Abschnitt angeord
net sind, sind die entsprechenden Logikeinheiten im
unteren Abschnitt angeordnet. Fig. 1 zeigt die Anbrin
gungsstruktur, in der die Typen von Einheiten im oberen
Abschnitt von den Typen der entsprechenden Einheiten im
unteren Abschnitt verschieden sind. Die Anbringungsstruk
tur kann jedoch auch so beschaffen sein, daß die Einhei
tentypen im oberen Abschnitt gleich den entsprechenden
Einheitentypen im unteren Abschnitt sind. Das heißt, daß
die Logikeinheiten 2 im unteren Abschnitt an der entspre
chenden Position der im oberen Abschnitt angebrachten
Logikeinheiten 2 angebracht sind und die Leistungsversor
gungseinheiten 3 in ähnlicher Weise wie die Logikeinhei
ten 2 angebracht sind.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält auch die hintere
Fläche der hinteren Platte 6 daran angebrachte Logikein
heiten und Leistungsversorgungseinheiten. In der in
Fig. 2 gezeigten Konstruktion, in der die Einheiten auf
beiden Seiten der hinteren Platte 6 angebracht sind, sind
die Leistungsversorgungseinheiten 3 dann, wenn die Logik
einheiten 2 an der vorderen Fläche der hinteren Platte 6
angebracht sind, an der entsprechenden hinteren Fläche
der hinteren Platte 6 angebracht, wenn hingegen die
Leistungsversorgungseinheiten 3 an der vorderen Fläche
der hinteren Platte 6 angebracht sind, sind die Logikein
heiten 2 an der entsprechenden hinteren Fläche ange
bracht. Die Fig. 5 und 6 zeigen den vergrößerten oberen
Abschnitt der in den Fig. 1 und 2 gezeigten elektroni
schen Vorrichtung, in dem die Logikeinheiten und die
Leistungsversorgungseinheiten abwechselnd angeordnet
sind. Wenn in diesen Figuren die Vorderseite und die
Rückseite der Vorrichtung betrachtet werden, wird deut
lich, daß die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversor
gungseinheiten 3 abwechselnd auf beiden Flächen der
hinteren Platte 6 angeordnet sind und daß die Einheiten
an einer Position im oberen Abschnitt vom gleichen Typ
wie die Einheiten an der entsprechenden Position im
unteren Abschnitt sind.
Selbstverständlich ist die in Fig. 2 gezeigte Struktur so
beschaffen, daß die an einer Position an der Vorderseite
der hinteren Platte 6 angebrachte Einheit von der an der
entsprechenden Position an der Rückseite der hinteren
Platte 6 angebrachten Einheit verschieden ist. Die Struk
tur kann jedoch an entsprechenden Positionen auf beiden
Seiten der hinteren Platte 6 die gleichen Einheiten
aufweisen.
Die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinhei
ten 3 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung bilden
ihre eigenen Gehäuse-Tunnelstrukturen, durch die in
vertikaler Richtung des Rahmens 7 die Kühlungsluft strö
men kann. In dieser Struktur umfaßt der Rahmen 1 eine die
Einheiten tragende untere Unterteilungsplatte 10 und eine
obere Unterteilungsplatte 9, die an der hinteren Platte 6
im unteren bzw. im oberen Bereich der Vorrichtung ange
bracht sind (siehe Fig. 3) und einen Luftstrom (in Fig. 5
mit dem Bezugszeichen 50 bezeichnet) durchlassen. Außer
dem sind in Richtung der Luftströmung in einem Abschnitt
des Rahmens 7, der die hintere Platte 6 trägt, Ausschnit
te (in Fig. 5 mit dem Bezugszeichen 71 bezeichnet) gebil
det.
In dieser Ausführungsform dient die im unteren Abschnitt
des Gehäuses angeordnete Lüftereinheit 5 der Lieferung
von Kühlungsluft in Aufwärtsrichtung. Wie in Fig. 3
gezeigt ist, dient die Kühlungsluft der Kühlung der
Halbleiterelemente (LSI-Elemente) der auf einer Seite der
hinteren Platte 6 angebrachten Logikeinheiten 2. Die
Kühlungsluft zum Kühlen der Logikeinheiten 2 wird zum
oberen Abschnitt des Gehäuses durch einen zylinderförmi
gen Tunnel, der die Fläche enthält, an der die Logikein
heiten 2 angebracht sind, ausgestoßen. Die Kühlungsluft
zum Kühlen der Leistungsversorgungseinheiten 3 wird zum
oberen Abschnitt des Gehäuses durch den Zwischenraum, der
die Fläche enthält, an der die Elemente wie etwa Lei
stungsversorgungsspulen der Leistungsversorgungseinheiten
angebracht sind, ausgestoßen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist,
wird die Kühlungsluft zum oberen Abschnitt des Kastens
durch den zylinderförmigen Tunnel ausgestoßen, der sich
zwischen den Logikeinheiten 2 und den Leistungsversor
gungseinheiten 3 befindet, die abwechselnd auf beiden
Seiten der hinteren Platte 6 angeordnet sind. Weiterhin
zeigt Fig. 4 eine Struktur, in der Einheiten gleichen
Typs an entsprechenden Positionen auf beiden Seiten der
hinteren Platte 6 angeordnet sind.
Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wird die Durchfluß
menge der ausgestoßenen Luft in der Weise eingestellt,
daß die Durchflußmenge der von der Führungsschiene 8
ausgestoßenen Kühlungsluft 50 im Vergleich zu der Durch
flußmenge der durch die Logikeinheiten 2 ausgestoßenen
Kühlungsluft 52 gering ist, indem an der oberen Fläche an
Stellen, an denen die Leistungsversorgungseinheiten 3
angebracht sind, hohle Führungsschienen 8 mit flächiger
Gestalt als Strömungswiderstand dienen.
Die Logikeinheiten 2 und die Leistungsversorgungseinhei
ten 3 sind kastenförmig ausgebildet, so daß die Luft im
Rahmen 1 vertikal zirkulieren kann. Daher wird der unab
hängige Luftströmungsweg näher bei der hinteren Platte 6
gebildet. Im Ergebnis wird die nach oben geförderte
Kühlungsluft näher bei den an der hinteren Platte 6
angebrachten LSI-Elementen 13 ausgestoßen. Daher trägt
diese Struktur dazu bei, eine Vermischung der Kühlungs
luft zum Abführen der in den LSI-Elementen 13 erzeugten
Wärmemenge mit der Kühlungsluft zum Kühlen der Halblei
terelemente (LSI-Elemente) der Logikeinheiten 2 zu ver
hindern.
Insbesondere sind die Führungsschienen 8 für die Logik
einheiten 2, die einen Strömungswiderstand bilden, bei
Betrachtung von der Ausstoßoberfläche, die sich an der
Oberseite der Vorrichtung befindet, abwechselnd angeord
net (genauer sind die Logikeinheiten und die Leistungs
versorgungseinheiten abwechselnd angeordnet); die Füh
rungsschienen 8 sind auf beiden Seiten der hinteren
Platte 6 angeordnet, so daß die Kühlungsluft von der
gesamten Oberfläche der Vorrichtung ausgestoßen wird, wie
in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Diese Struktur dient
dazu, die Wärmeverteilung über der gesamten Oberfläche
der Vorrichtung gleichmäßig zu machen, wodurch der Küh
lungswirkungsgrad verbessert wird.
Die Führungsschienen 8 befinden sich in den oberen und
unteren Abschnitten der Leistungsversorgungseinheit 3, so
daß die Leistungsversorgungseinheit 3, die eine geringe
Wärmemenge erzeugt, und die Logikeinheit 2, die eine
große Wärmemenge erzeugt, durch die Führungsschienen 8
angebracht sind. Die Führungsschienen 8 dienen als Strö
mungswiderstand für die Kühlungsluft, die durch die eine
geringe Wärmemenge erzeugenden Leistungsversorgungsein
heiten 3 strömt, so daß die Luftströmung abgesenkt wird,
sie bilden jedoch für die Kühlungsluft, die durch die
eine große Wärmemenge erzeugenden Logikeinheiten 2
strömt, keinen nennenswerten Strömungswiderstand. Dadurch
kann die Luftdurchflußmenge erhöht werden. Im Stand der
Technik kann der Einfluß der LSI-Elemente und der Verbin
der, die an der hinteren Platte angebracht sind, aufgrund
des Temperaturanstiegs der Kühlungsluft, der durch die
Wärme der Einheiten verursacht wird, nicht ohne weiteres
vorhergesagt werden, so daß die Bestimmung der Kühlungs
struktur schwierig gewesen ist. Bei der Anbringungsstruk
tur der Erfindung kann jedoch der Einfluß anhand eines
einfachen Modells vorhergesagt werden.
Die Anbringungsstruktur dieser Ausführungsform ist so
beschaffen, daß elektrische Leistung von der an einer
Fläche der hinteren Platte 6 angebrachten Leistungsver
sorgungseinheit 3 zur entsprechenden Logikeinheit 2, die
an der anderen Fläche angebracht ist, geliefert wird.
Diese Struktur ermöglicht, den physikalischen Abstand
zwischen der Leistungsversorgungseinheit 3 und der ent
sprechenden Logikeinheit 2 für sämtliche Einheiten im
wesentlichen gleich zu machen. Sie ermöglicht außerdem,
für den Versorgungspfad für den Anschluß der Logikeinheit
2 an die entsprechende Leistungsversorgungseinheit 3 die
gleiche Länge beizubehalten, so daß sämtliche an die
Logikeinheiten 2 gelieferten Spannungen gleich sind und
ein unterschiedlicher Spannungsabfall aufgrund unter
schiedlicher Versorgungspfade vermieden werden kann.
In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform dient die an
der hinteren Platte 6 angebrachte Leistungsversorgungs
einheit 3 dazu, die nächstgelegene Logikeinheit 2, die
sich hinter der hinteren Platte 6 befindet, mit elektri
scher Leistung zu versorgen. Der Versorgungspfad ist
daher der kürzestmögliche und durch eine direkte Draht
verbindung im Verbinder 14 und in der hinteren Platte 6
gebildet. Im Gegensatz zu der herkömmlichen Struktur, in
der die Leistung von unterschiedlichen Leistungsversor
gungseinheiten entsprechend ihren jeweiligen Spannungen
geliefert wird, kann bei Verwendung der erfindungsgemäßen
Struktur eine einzige Leistungsversorgungseinheit 3
mehrere verschiedene Spannungen liefern, die für den
Betrieb der Logikeinheiten 2 erforderlich sind. Das
bedeutet, daß bei Verwendung von Leistungsversorgungsein
heiten 3, die mehrere Spannungen liefern können, eine
1 : 1-Entsprechung zwischen den Logikeinheiten 2 und den
Leistungsversorgungseinheiten 3 erreicht werden kann.
Dadurch können zusätzliche Komponenten wie etwa die
herkömmliche Versorgungsbusschiene weggelassen werden.
Dies ermöglicht, daß der durch die Versorgungsbusschiene
verursachte Spannungsabfall verhindert werden kann, daß
die Anzahl der Komponenten reduziert werden kann und
infolgedessen die Anzahl der Herstellungsschritte verrin
gert werden kann, wodurch die Kosten gesenkt werden
können, die Montage vereinfacht wird und der Entwurf des
Produkts kompakt ist.
Nun werden weitere Ausführungsformen der Erfindung be
schrieben.
Zunächst ist die Anbringungsstruktur für eine elektroni
sche Vorrichtung, die in einem Gehäuse oder Rahmen eine
hintere Platte, an der Logikeinheiten und Leistungsver
sorgungseinheiten angebracht sind, sowie einen Lüfter zum
Kühlen der hinteren Platte und der Einheiten enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Platte mehrere
erste Verbinder besitzt und die Endabschnitte jeder
Logikeinheit und jeder Leistungsversorgungseinheit zweite
Verbinder besitzen, die mit den ersten Verbindern zu
verbinden sind. Durch Koppeln der Logikeinheiten mit der
hinteren Platte über die Verbinder werden die Leistungs
versorgungseinheiten, die elektrische Leistung für die
Logikeinheiten liefern, an der den Logikeinheiten gegen
über befindlichen Seite der hinteren Platte an der ent
sprechenden Position angebracht, so daß die Leistungsver
sorgungseinheiten mit den Logikeinheiten über die kür
zestmögliche Strecke verbunden sind. Diese Struktur hat
den Vorteil, daß Versorgungskomponenten wie etwa die
Versorgungsbusschiene unnötig sind.
Weiterhin ist in dem Fall, in dem die Logikeinheiten und
die Leistungsversorgungseinheiten an der hinteren Platte
angebracht sind, der Abstand zwischen der Logikeinheit
und einer Leistungsversorgungseinheit, die an diese
Logikeinheit elektrische Leistung liefert, unabhängig von
der einzelnen Logikeinheit stets im wesentlichen der
gleiche. In dieser Anbringungsstruktur ist der Abstand
zwischen der Logikeinheit und der Leistungsversorgungs
einheit nicht notwendig der kürzeste. Da die Länge des
Versorgungsweges für jede Logikeinheit im wesentlichen
die gleiche ist, wird ein unterschiedlicher Spannungsab
fall im wesentlichen verhindert. Der Abstand zwischen
einer Logikeinheit und der entsprechenden Leistungsver
sorgungseinheit muß nicht notwendig stets gleich sein.
Die obengenannte Wirkung kann erhalten werden, wenn der
Abstand zwischen nahezu jeder Logikeinheit und nahezu
jeder entsprechenden Leistungsversorgungseinheit gleich
ist.
Falls ferner die Wärmemengen, die von den Logikeinheiten
und Leistungsversorgungseinheiten erzeugt werden, unter
schiedlich sind, sind die Einheiten, die große Wärmemen
gen erzeugen, und die Einheiten, die kleine Wärmemengen
erzeugen, an der hinteren Platte in der Weise angebracht,
daß die erstgenannten Einheiten mit den letztgenannten
Einheiten abwechseln. Diese Struktur dient dazu, eine
Konzentration von Wärme, die die von den eine große
Wärmemenge erzeugenden Einheiten erzeugte Wärmemenge
übersteigt, zu verhindern, so daß die Wärmeverteilung
gleichmäßig wird. Weiterhin ist in dem Fall, in dem die
hintere Platte am Gehäuse oder Rahmen befestigt ist und
die Einheiten in oberen und unteren Abschnitten ange
bracht sind, die Anordnung der Logikeinheiten und der
Leistungsversorgungseinheiten, die sich an der hinteren
Platte befinden, derart, daß der Anordnungsbereich im
oberen Abschnitt um eine Einheit gegenüber dem Anord
nungsbereich im unteren Abschnitt versetzt ist. Dadurch
kann der Lufttemperaturanstieg, der durch die Wärme der
einzelnen Einheiten verursacht wird, in Richtung vom
unteren Abschnitt zum oberen Abschnitt des Kastens oder
Rahmens gleichmäßig gemacht werden. Falls die Einheiten
an zwei hinteren Platten anstatt an einer einzigen hinte
ren Platte in den oberen bzw. unteren Abschnitten ange
bracht sind, kann die im oberen Abschnitt des Kastens
befindliche erste hintere Platte um eine Einheit gegen
über der im unteren Abschnitt des Kastens befindlichen
zweiten hinteren Platte versetzt sein, um die gleiche
Wirkung wie oben zu erhalten.
Weiterhin sind in dem Fall, in dem die Logikeinheiten und
Leistungsversorgungseinheiten an der hinteren Platte
abwechselnd angebracht sind, die Führungsschienen für die
Anbringung der Einheiten in den oberen und unteren Ab
schnitten der Einheiten, die eine kleine Wärmemenge
erzeugen, angeordnet, da zwischen den von diesen Einhei
ten erzeugten Wärmemengen ein Unterschied besteht. Im
Ergebnis brauchen die Führungsschienen, die für die
Kühlungsluft einen Strömungswiderstand bilden, nicht in
den oberen und unteren Abschnitten der eine große Wärme
menge erzeugenden Einheiten angebracht zu werden, wodurch
die zu den eine große Wärmemenge erzeugenden Einheiten
strömende Kühlungsluftmenge erhöht wird.
Wenn LSI-Elemente, die an der hinteren Platte angebracht
sind, stärker gekühlt werden müssen, können an der Rück
seite einer Unterteilungsplatte, an der die Einheiten
angebracht sind, Luftschlitze ausgebildet werden, ferner
können an Stellen, an denen Luftschlitze nicht ausgebil
det werden können, Nuten oder Ausschnitte ausgebildet
werden, so daß die Anbringungsstruktur für elektronische
Vorrichtungen so beschaffen ist, daß die Kühlungsluft zu
den an der hinteren Platte angebrachten LSI-Elementen
strömt.
Weiterhin ist jede elektronische Einheit kastenförmig
ausgebildet, so daß die Kühlungsluft zum Kühlen der an
der hinteren Platte angebrachten LSI-Elemente nicht durch
den Lufttemperaturanstieg beeinflußt wird, der durch die
Erwärmung einer weiteren elektronischen Einheit verur
sacht wird. Diese Anbringungsstruktur kann einen Tunnel
und eine Kühlungsstruktur für die wirksame Kühlung der
LSI-Elemente aufweisen.
Wie oben beschrieben worden ist, kann die Wärmeverteilung
im Gehäuse gleichmäßig gemacht werden, indem die Logik
einheiten und die Leistungsversorgungseinheiten beider
seits der hinteren Platte abwechselnd angeordnet werden
und indem die Leistungsversorgungseinheiten am Rand der
hinteren Platte angeordnet werden, so daß sie elektrische
Leistung an die nächstgelegenen Logikeinheiten liefern
können. Indem ferner der Abstand zwischen jeder Lei
stungsversorgungseinheit und einer entsprechenden Logik
einheit, die beide über die hintere Platte miteinander
verbunden sind, auf den minimalen Wert reduziert wird,
kann der nachteilige unterschiedliche Spannungsabfall
aufgrund unterschiedlicher Versorgungsweglängen beseitigt
werden.
Die Logikeinheiten erzeugen eine große Wärmemenge, wäh
rend die Leistungsversorgungseinheiten eine geringe
Wärmemenge erzeugen. Die Logikeinheiten, die Leistungs
versorgungseinheiten und die hintere Platte besitzen
erfindungsgemäß ihre eigenen Luftströmungswege, so daß
die Lüftereinheit die Kühlungsluft an jeden Luftströ
mungsweg liefern kann, wodurch der Kühlungswirkungsgrad
verbessert wird. Ferner weist der für die Leistungsver
sorgungseinheiten gebildete Luftströmungsweg einen größe
ren Strömungswiderstand als der für die Logikeinheiten
gebildete Luftströmungsweg auf. Durch diese Struktur wird
an die Logikeinheiten eine größere Kühlungsluftmenge als
an die Leistungsversorgungseinheiten geliefert, wodurch
der Kühlungswirkungsgrad verbessert wird.
Weiterhin sind in dem Fall, in dem die Logikeinheit eine
größere Wärmemenge als die Leistungsversorgungseinheit
erzeugt, die Logikeinheiten und die Leistungsversorgungs
einheiten erfindungsgemäß abwechselnd angeordnet, wobei
die Leistungsversorgungseinheiten im oberen Abschnitt
unter den Logikeinheiten angeordnet sind oder die Logik
einheiten unter den Leistungsversorgungseinheiten ange
ordnet sind, wobei die Lüftereinheit, die am Boden des
Kastens angebracht ist, Kühlungsluft an die Logikeinhei
ten und an die Leistungsversorgungseinheiten liefert.
Diese Struktur ermöglicht, daß eine Konzentration von
Wärme im Gehäuse verhindert wird, wodurch der Kühlungs
wirkungsgrad verbessert wird.
Claims (12)
1. Elektronische Vorrichtung, mit
einer hinteren Platte (6), an der mehrere Logik einheiten (2) und mehrere Leistungsversorgungseinheiten (3), die an die Logikeinheiten (2) elektrische Leistung liefern, angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die den Logikeinheiten (2) und den Leistungsversorgungseinheiten (3) Kühlungs luft zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) auf beiden Seiten der hinteren Platte (6) angeordnet sind.
einer hinteren Platte (6), an der mehrere Logik einheiten (2) und mehrere Leistungsversorgungseinheiten (3), die an die Logikeinheiten (2) elektrische Leistung liefern, angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die den Logikeinheiten (2) und den Leistungsversorgungseinheiten (3) Kühlungs luft zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) auf beiden Seiten der hinteren Platte (6) angeordnet sind.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) auf einer Seite der hinte
ren Platte (6) angeordnet sind, die der Seite gegenüber
liegt, auf der die Leistungsversorgungseinheiten (3)
angebracht sind.
3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, da
durch gekennzeichnet, daß
die Leistungsversorgungseinheiten (3) so ange
schlossen sind, daß sie elektrische Leistung an die an
der gegenüberliegenden Seite der hinteren Platte (6)
angebrachten Logikeinheiten (2) durch die hintere Platte
(6) hindurch liefern können.
4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß
die Abstände zwischen den Leistungsversorgungs
einheiten (3) und den entsprechenden Logikeinheiten (2),
die jeweils durch die hintere Platte (6) hindurch mitein
ander verbunden sind, jeweils im wesentlichen gleich
sind.
5. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
die Leistungsversorgungseinheiten (3) so ange
schlossen sind, daß sie jeweils an die nächstgelegene
Logikeinheit (2) elektrische Leistung liefern.
6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
die mehreren Logikeinheiten (2) und die mehreren
Leistungsversorgungseinheiten (3), die auf einer Seite
der hinteren Platte (6) angebracht sind, abwechselnd
angeordnet sind.
7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, da
durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt oder im unteren Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Einheiten im oberen Abschnitt um eine Einheit zu den Einheiten im unteren Abschnitt versetzt sind.
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt oder im unteren Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Einheiten im oberen Abschnitt um eine Einheit zu den Einheiten im unteren Abschnitt versetzt sind.
8. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, da
durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) im unteren Abschnitt oder im oberen Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Logikeinheiten (2) unter den Logikeinheiten (2) im oberen Abschnitt angeordnet sind und die Lei stungsversorgungseinheiten (3) unter den Leistungsversor gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt angeordnet sind.
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) an der hinteren Platte (6) in oberen und unteren Abschnitten angebracht sind,
die Logikeinheiten (2) und die Leistungsversor gungseinheiten (3) im unteren Abschnitt oder im oberen Abschnitt abwechselnd angeordnet sind und
die Logikeinheiten (2) unter den Logikeinheiten (2) im oberen Abschnitt angeordnet sind und die Lei stungsversorgungseinheiten (3) unter den Leistungsversor gungseinheiten (3) im oberen Abschnitt angeordnet sind.
9. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
die Lüftereinheit (5) in einem Bereich unterhalb
der Logikeinheiten (2) und der Leistungsversorgungsein
heiten (3) angeordnet ist.
10. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß
die Logikeinheiten (2), die Leistungsversorgungs einheiten (3) und die hintere Platte (6) ihre jeweils eigenen Luftströmungswege besitzen und
die Lüftereinheit (5) der Zuführung von Kühlungs luft an jeden der Luftströmungswege dient.
die Logikeinheiten (2), die Leistungsversorgungs einheiten (3) und die hintere Platte (6) ihre jeweils eigenen Luftströmungswege besitzen und
die Lüftereinheit (5) der Zuführung von Kühlungs luft an jeden der Luftströmungswege dient.
11. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, da
durch gekennzeichnet, daß
der Luftströmungsweg für die Leistungsversor
gungseinheiten (3) einen größeren Luftströmungswiderstand
als der Luftströmungsweg für die Logikeinheiten (2)
besitzt.
12. Elektronische Vorrichtung, mit
einer hinteren Platte (6), an der Logikeinheiten (2) und Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die die hintere Platte (6) und die daran angebrachten Einheiten (2, 3) während ihres Betriebs kühlt,
wobei die hintere Platte (6) und die Lüfterein heit (5) in einem Gehäuse oder Rahmen (1) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die hintere Platte (6) mehrere erste Verbinder aufweist,
die Endabschnitte der Logikeinheiten (2) und der Leistungsversorgungseinheiten (3) zweite Verbinder auf weisen, die mit den ersten Verbindern verbunden werden können,
die Logikeinheiten (2) mit der hinteren Platte (6) durch Anschließen der ersten Verbinder an die zweiten Verbinder angebracht sind und
die Leistungsversorgungseinheiten (3), die die Logikeinheiten (2) mit elektrischer Leistung versorgen, auf einer Seite der Logikeinheiten (2) oder hinter den Logikeinheiten (2) angeordnet sind und durch die hintere Platte (6) hindurch mit diesen Logikeinheiten (2) verbun den sind, so daß sie mit den jeweiligen Logikeinheiten (2) über den kürzestmöglichen Abstand verbunden werden können.
einer hinteren Platte (6), an der Logikeinheiten (2) und Leistungsversorgungseinheiten (3) angebracht sind, und
einer Lüftereinheit (5), die die hintere Platte (6) und die daran angebrachten Einheiten (2, 3) während ihres Betriebs kühlt,
wobei die hintere Platte (6) und die Lüfterein heit (5) in einem Gehäuse oder Rahmen (1) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß
die hintere Platte (6) mehrere erste Verbinder aufweist,
die Endabschnitte der Logikeinheiten (2) und der Leistungsversorgungseinheiten (3) zweite Verbinder auf weisen, die mit den ersten Verbindern verbunden werden können,
die Logikeinheiten (2) mit der hinteren Platte (6) durch Anschließen der ersten Verbinder an die zweiten Verbinder angebracht sind und
die Leistungsversorgungseinheiten (3), die die Logikeinheiten (2) mit elektrischer Leistung versorgen, auf einer Seite der Logikeinheiten (2) oder hinter den Logikeinheiten (2) angeordnet sind und durch die hintere Platte (6) hindurch mit diesen Logikeinheiten (2) verbun den sind, so daß sie mit den jeweiligen Logikeinheiten (2) über den kürzestmöglichen Abstand verbunden werden können.
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