ATCA机箱风扇模块设计与实现

摘要

随着下一代网络的发展，电信运营商将更加关注业务平台的系统架构、高度集成性、业务灵活性、稳定性和更高的性价比。ATCA平台作为下一代先进通讯计算架构，其突出的模块化、可扩展性和高可靠性、高性价比等特征在电信领域得到越来越广泛的使用。而ATCA机箱风扇模块作为PICMG组织核心标准中定义的重要部分，对整个ATCA机箱的散热管理以及ATCA机箱的结构和可靠性起到至关重要的作用。
　　 本文提出了一个19英寸机架标准14槽位的ATCA平台风扇模块整体设计方案，并进行了实现。
　　 首先根据设计的总体散热和结构要求，完成了风扇模块的结构设计和风扇选型。
　　 其次，根据ATCA平台对风扇模块的技术要求，对风扇模块各模块进行了详细设计与实现。主要包括风扇电源模块、控制电路模块、和可靠性模块。其中，风扇电源模块提出了一种采用分离元器件做的BUCK型开关电源，有效地减少了风扇控制板体积和减少了成本。控制电路模块用MCU小系统实现了一个简易IPMC，并通过风扇调速、测速和测温实现了风扇智能控制。可靠性模块提出了可靠性设计应注意的几个问题并给出了本系统的设计方案，提高了系统的可靠性。
　　 最后，通过搭建测试环境，对风扇模块的散热能力和风扇控制单板关键信号进行了测试，包括电源的纹波、风扇调速、风扇测速等进行了测试，测试结果满足系统设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出和意义

1．2 国内外研究现状和发展趋势

1．3 课题来源与论文结构

1．4 小结

第2章 风扇模块结构和总体功能需求

2．1 ATCA机箱

2．1．1 ATCA机箱组成

2．1．2 ATCA管理架构

2．1．3 单板介绍

2．1．4 ATCA机箱结构

2．2 风扇模块总体功能需求

2．3 风扇模块结构设计

2．3．1 机箱风扇模块散热方式

2．3．2 风扇选型

2．3．3 风扇模块结构

2．4 小结

第3章 FCM单板电源设计

3．1 FCM单板电源介绍

3．1．1 电源系统

3．1．2 FCM单板电源需求

3．2 FCM单板电源设计

3．2．1 单板电源拓扑

3．2．2 缓启动电路设计

3．2．3 开关电源设计

3．2．4 辅助电源设计

3．3 小结

第4章 FCM单板控制电路设计

4．1 简易IPMC方案设计

4．1．1 MCU小系统设计

4．1．2 SRAM电路设计

4．1．3 IPMB电路设计

4．1．4 本地12C电路设计

4．1．5 RS232串口电路设计

4．1．6 软件接口说明

4．2 风扇智能监控电路设计

4．2．1 风扇调速设计

4．2．2 风扇测速设计

4．2．3 风扇模块温度测量

4．3 小结

第5章 可靠性设计

5．1 可靠性介绍

5．2 可靠性设计

5．2．1 冗余设计

5．2．2 接口保护

5．2．3 器件降额设计

5．2．4 EMC设计

5．2．5 单板热设计

5．2．6 单板可靠性预计

5．3 小结

第6章 风扇模块功能性能测试

6．1 风扇散热能力测试

6．2 单板关键性能测试

6．2．1 BUCK电源输出纹波

6．2．2 MOS管驱动信号波形

6．2．3 IPMB总线信号

6．2．4 风扇调速PWM信号

6．2．5 风扇测速反馈信号

6．3 小结

第7章 总结与展望

7．1 系统设计总结

7．2 展望

参考文献

致谢

附录