AdvancedTCA系統散熱仿真分析策略

　AdvancedTCA標準的出現為我們帶來了新的機遇與挑戰。8UX280mm 尺寸的板卡和基于串行交換技術的模式為我們帶來了更高的交換能力，但同時，也為我們帶來了很多方面的麻煩，至少在散熱方面是這樣的，尤其當系統空間有約束、限制的情況下更是如此。高主頻速度、高集成度、以及高可靠性要求，都為系統散熱提出了新的要求。AdvanceTCA對每槽200W散熱能力的能力要求我們需要對每個具體應用都需要進行必要的散熱分析。本文就重點討論12U AdvancedTCA系統散熱問題以及與之相關的優化設計。

　　12U ATCA系統

　　從散熱角度上來說，13U與14U ATCA系統更加容易實現，因為他們有足夠的空間來保證充足的散熱空氣的流量與流動，在這一點上來看，12U ATCA系統就有很多不利條件。但從系統配置與應用角度來看，12U ATCA系統確有其優點，因為標準42U機柜可以容納3個12U ATCA系統。

　　無論采用12U標準ATCA系統還是客制化系統，散熱仿真對于系統散熱方案優化都是很大的幫助的。事實上，如果與板卡銷售廠商工作足夠緊密，則系統集成設計者可以很清楚地板卡的散熱方式，同時來優化系統本身的散熱，比如，他可以更加系統板卡廠商說提供的散熱資料，并結合其系統的散熱方案來準確的預測整個系統中的熱點以及散熱死角。

　　利用基于CFD技術的散熱分析軟件（以Flotherm為例），設計者可以在分析模型中根據設計需要來調整進風與出風口面積、調整風扇具體參數與配置、增加風道擋板或者增加溫度檢測點。這些優化措施都將為我們將來在測試時帶來很多方便，因為，實際系統溫度測試中，第一步就是在系統中布置溫度測試熱電偶，如果不清楚系統中溫度的分布，這將是一個費時費力，而且可能需要多次重復的過程。在有散熱分析結果的前提下，溫度探頭將不再是一個沒有目的性的工作，從而大大提高效率。

　　LFM與CFM

　　通常使用CFM（cubic feet per minute）與LFM（linear feet per minute）兩個指標來衡量空氣流量。CFM測量的是體積流量，LFM則側重于流體線速度。通常，風扇的指標采用CFM來衡量，然而，在具體應用場合中，LFM卻能夠提供更加有效的信息，比如散熱器表面的空氣速度。當系統配置與布局確定后，則LFM可以通過仿真數據獲得。

　　對于風扇的CFM數據，應該全面的分析。比如在12U ATCA系統中，利用Flotherm分析可以知道，采用某些低CFM風扇可以獲得更好的散熱效果，如下圖所示：風扇靜壓大約為0.32 inH2O，此時的流量為55CFM；當我們把靜壓力降低0.1 inH2O，其流量為120CFM。通常高CFM指標的風扇并不意味著更好的散熱效果。靜壓力也是需要考慮的指標。

　　除此之外，利用散熱分析軟件，（以Flotherm為例），還可以對系統風道，風扇類型已經風道擋板的效果進行檢驗，從而確定系統散熱效果，為改善系統設計提供必要的建議與信息。

　　集成系統管理模塊

　　AdvancedTCA的一個重要特點就是集成了系統管理模塊。系統管理模塊（Shelf Mangers）可以監視與控制系統電源、風扇、溫度散熱情況，并可以以報警的形式通知給系統管理人員，或者根據系統設定的邏輯來自我修復錯誤。比如 Elma提供的IPM Sentry Manager模塊可以對系統的風扇進行調速，以降低噪音與使用成本。

　　散熱分析結果可以幫助提高系統管理模塊的最優化使用：散熱分析的結果可以為管理策略提供必要的數據基礎，以使系統管理模塊來決定是否需要關閉一些板卡還是要關閉所有模塊。

　　瞬態分析

　　利用散熱分析軟件，可以對系統進行瞬態分析，這將為系統維護提供必要的信息，比如：當系統維護時功能模塊或者散熱風扇可能被更換，這時，散熱仿真數據就將為系統設計或者維護人員提供在特殊條件下可以運行的時間，如下就是一個瞬態分析的實例。

　　12U ATCA機箱系統分析

　　對于12U ATCA系統來說，最重要的問題就是要驗證系統可以在給定的條件下可以滿足10－15C的溫升，經過必要的仿真，可知，整個系統基本溫升在10C左右，只有個別的在12C左右，滿足散熱要求。