【发明授权】机柜系统_中兴通讯股份有限公司_201610327471.2 

申请/专利权人:中兴通讯股份有限公司

申请日:2016-05-17

发明/设计人:龙细军;杨雪;舒新建;余细红

公开(公告)日:2020-06-23

代理机构:北京康信知识产权代理有限责任公司

公开(公告)号:CN107396593B

代理人:江舟;董文倩

主分类号:H05K7/20(20060101)

地址:518057 广东省深圳市南山区科技南路55号

分类号:H05K7/20(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2020.06.23#授权;2019.06.07#实质审查的生效;2017.11.24#公开

摘要:本发明提供了一种机柜系统,该机柜系统包括:由2N+1个子背板组成的背板装置、功能板、以及风扇;其中,子背板包括:第一互联背板和第二互联背板;每两个第一互联背板中设置一个第二互联背板;功能板水平设置在第一互联背板与第二互联背板之间,并分别与第一互联背板和第二互联背板水平正交连接;风扇设置在第一互联背板与第二互联背板之间以形成风道,且与第一互联背板与第二互联背板所在平面垂直的平面上;N为大于或等于1的整数。通过本发明,解决了相关技术中机柜系统散热开孔受限于功能模块之间的电气互联导致散热效率低的问题。

主权项:1.一种机柜系统,所述机柜系统包括:由2N+1个子背板组成的背板装置、功能板、以及风扇;其中,所述子背板包括:第一互联背板和第二互联背板;每两个所述第一互联背板之间设置一个所述第二互联背板;所述功能板水平设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板之间,并分别与所述第一互联背板和所述第二互联背板水平正交连接;所述风扇设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板之间以形成风道,且与所述第一互联背板与所述第二互联背板所在平面垂直的平面上;N为大于或等于1的整数;其中,所述系统还包括连接器;其中,所述连接器包括:设置在所述第一互联背板且与所述第二互联背板同侧的第一连接器;设置在所述第二互联背板两侧的第二连接器;设置在所述功能板上且与所述第一连接器正交连接的第三连接器;设置在所述功能板上且与所述第二连接器正交连接的第四连接器;所述第三连接器与所述第四连接器导通;在所述功能板有多个时,所述第一连接器和所述第二连接器有多个,其中,多个所述第一连接器中的任一连接器分别与其他第一连接器导通连接,多个所述第二连接器中的任一连接器分别与其他第二连接器导通连接;所述背板装置是全对称Mesh结构;所述多个功能板通过所述背板装置以最短路径进行全交叉连接。

全文数据:机柜系统技术领域[0001]本发明涉及机柜领域,具体而言,涉及一种机柜系统。背景技术[0002]在通讯及电子领域的设备中,基于服务器产品的架构是未来大容量集中式处理机柜的发展趋势,而服务器架构的散热方式是采用通过尾部风扇吸风,从而使得风从前面板进,风带出功能模块的热后从尾部流出,g卩:前后风道散热。另外机柜是实现各功能模块的集中式放置,其处理能力的扩容只需要配置相应数量的功能模块即可,因此各功能模块间就存在系统互联的需求,目前行业内还是以印制电路板PrintedCircuitBoard,简称为PCB背板来实现各功能模块的系统互联,极少数通过线缆互联,前者可靠性高成本低。[0003]当前行业内用于机框或者机柜系统互联均采用传统背板,g卩:都是一整块PCB背板,背板平面与功能模块平面垂直,各功能模块间的互联信号都通过背板承载,如图1和图2所示,图1是相关技术中传统背板系统互联拓扑示意图,图2是相关技术中传统互联系统装配及风道的示意图。从图2中可以看出,传统背板互联系统的散热适合于左右风道,并不适用于类似服务器架构的前后风道散热,如果要实现前后风道散热,目前行业内的做法是将背板开孔,风机在背板后进行吸风散热,如图3所示,图3是相关技术中基于背板互联的前后风道散热方案示意图;[0004]从图3中可以看出,当前业内基于背板互联的前后风道散热方案中,风机是在背板后,需要在背板上开很多散热孔,以便使从功能模块面板通风孔进来的风穿过背板通风孔,将热量带出来。这种方式弊端是非常明显的,背板的开孔率直接影响到系统的散热能力,但背板的开孔受限于功能模块之间的电气互联,不能无限制的随意开孔;同时功能模块上的发热器件的散热也受背板开孔的限制,因此功能模块发热器件的布局与背板的开孔也存在强相关的耦合关系。[0005]针对相关技术中的上述问题,目前尚未存在有效的解决方案。发明内容[0006]本发明实施例提供了一种机柜系统,以至少解决相关技术中机柜系统散热开孔受限于功能模块之间的电气互联导致散热效率低的问题。[0007]根据本发明的一个方面,提供了一种机柜系统,所述机柜系统包括:由2N+1个子背板组成的背板装置、功能板、以及风扇;其中,所述子背板包括:第一互联背板和第二互联背板;每两个所述第一互联背板中间等间隔设置一个所述第二互联背板;所述功能板水平设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板之间,并通分别与所述第一互联背板和所述第二互联背板水平正交连接;所述风扇设置于所述第一互联背板与所述第二互联背板之间且与所述第一互联背板与所述第二互联背板所在平面垂直的平面上;所述N为大于或等于1的整数。[0008]进一步地,所述系统还包括连接器;其中,所述连接器包括:设置在所述第一互联背板且与所述第二互联背板同侧的第一连接器;设置在所述第二互联背板两侧的第二连接器;设置在所述功能板上且与所述第一连接器正交连接的第三连接器;设置在所述功能板上且与所述第二连接器正交连接的第四连接器;所述第三连接器与所述第四连接器导通。[0009]进一步地,所述第三连接器和所述第四连接器设置所述功能板的同一侧。[0010]进一步地,所述第三连接器和所述第四连接器分别设置在所述功能板异侧。[0011]进一步地,在所述功能板有多个时,所述第一连接器和所述第二连接器有多个,其中,多个所述第一连接器中的任一连接器分别与其他第一连接器导通连接,多个所述第二连接器中的任一连接器分别与其他第二连接器导通连接。[0012]进一步地,在所述功能板有多个时,每个相隔的所述功能板之间设置一个所述风扇。[0013]进一步地,所述功能板的长度为一个或多个预设长度,其中,所述预设长度为所述第一互联背板与所述第二互联背板之间的间隔距离。[0014]进一步地,所述功能板设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板的任一一侧。[0015]进一步地,所述功能板设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板的两侧。[0016]通过本发明,子背板与各个功能板之间通过正交连接,使得系统为前后风道,背板和各功能版都不遮挡风道,使风冷散热效率更高,从而解决了相关技术中机柜系统散热开孔受限于功能模块之间的电气互联导致散热效率低的问题。附图说明[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:[0018]图1是相关技术中传统背板系统互联拓扑示意图;[0019]图2是相关技术中传统互联系统装配及风道的示意图;[0020]图3是相关技术中基于背板互联的前后风道散热方案示意图;[0021]图4a是根据本发明实施例的机柜系统的正面示意图;[0022]图4b是根据本发明实施例的机柜系统的俯视图;[0023]图5a〜5b是根据本发明实施例的包括连接器的机柜系统的结构示意图;[0024]图6是根据本发明实施例的包括背板装置的机柜系统的结构示意图一;[0025]图7是根据本发明实施例的背板装置的全交叉拓扑结构示意图一;[0026]图8是根据本发明实施例的背板装置的全宽、半宽的示意图;[0027]图9是根据本发明实施例的背板装置的两侧都有功能板的应用示意图;[0028]图10是根据本发明实施例的包括背板装置的机柜系统的结构示意图二;[0029]图11是根据本发明实施例的背板装置的全交叉拓扑结构示意图二。具体实施方式[0030]下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。[0031]需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。[0032]实施例1[0033]图4a是根据本发明实施例的机柜系统的正面示意图,图4b是根据本发明实施例的机柜系统的俯视图,如图4a和图4b所示,该机柜系统1包括:由2N+1个子背板组成的背板装置1-1、功能板1-2、以及风扇1-3;[0034]其中,子背板包括:第一互联背板1-1-1和第二互联背板1-1-2;每两个第一互联背板1-1-1中间等间隔设置一个第二互联背板1-1—2;[0035]功能板1-2水平设置在第一互联背板1-1-1与第二互联背板1-1-2之间,并通分别与第一互联背板1-1-1和第二互联背板1-1-2水平正交连接;[0036]风扇1-3设置于第一互联背板与第二互联背板之间且与第一互联背板与第二互联背板所在平面垂直的平面上;[0037]N为大于或等于1的整数。[0038]需要说明的是,在图4a和图4b中是以N=1为例进行说明的,也就是说在图4a和图4b中子背板的数量为3,即第一互联背板1-1-1的数量为2,第二互联背板1-1-2的数量为1,当然N的其他取值也是可以的例如N=2,3…•,只要满足第二互联背板间隔设置在两个第一互联背板之间即可;另外在4a和图4b中两个风扇1-3的间隔之间设置功能板1-2,且功能版与子背板正交连接。[0039]此外,本实施例中涉及到的功能板1-2也可以是一个或多个,如图4a和图4b所示,在功能板有多个时,每个相隔的功能板1-2之间设置一个风扇1-3。其中,该功能板1-2的长度为一个或多个预设长度,其中,预设长度为第一互联背板与第二互联背板之间的间隔距离。[0040]并且,在本实施例的可选实施方式中,该功能板1-2设置在第一互联背板1-1-1与第二互联背板1-1-2的任一一侧,也可以设置在第一互联背板1-1-1与第二互联背板1-1-2的两侧。如图4b所示,以功能板1-2设置在第一互联背板1-1-1与第二互联1-1-2背板的两侧为例,但需要说明的是,在本实施例的另一个实施方式中,该功能版可以只设置在互联背板的一侧,另一侧可以设置用于第一互联背板1-1-1与第二互联1-1-2背板间互联的互联背板,而在三块垂直背板间有大量需要互联的信号时,可以在另一侧增加功能版1-3水平互联背板实现三块背板间的互联,也就是图4b所示的方式,可见该方式不是必须的,因为在互联信号规模可控的情况下,三块垂直背板间的互联是通过只设置在一侧的功能版来实现的。[0041]可见,通过本实施例的上述方式,子背板与各个功能板之间通过正交连接,使得系统为前后风道,背板和各功能版都不遮挡风道,使风冷散热效率更高,从而解决了相关技术中机柜系统散热开孔受限于功能模块之间的电气互联导致散热效率低的问题。[0042]实施例2[0043]对于本实施例中涉及到的机柜系统1还包括连接器1-4,如图5a和图5b所示,图5a〜5b是根据本发明实施例的包括连接器的机柜系统的结构示意图;[0044]其中,连接器1-4包括:设置在第一互联背板且与第二互联背板同侧的第一连接器1-4-1;设置在第二互联背板两侧的第二连接器1-4-2;设置在功能板上且与第一连接器1-4-1正交连接的第三连接器1-4-3;设置在功能板上且与第二连接器1-4-2正交连接的第四连接器1-4-4;该第三连接器1-4-3与第四连接器1-4-4导通。[0045]需要说明的是,本实施例中涉及到的第三连接器1-4-3和第四连接器1-4-4可以设置功能板的同一侧。另外,该第三连接器1-4-3和第四连接器1-4-4分别设置在功能板异侧。[0046]对于本实施例中各个连接器之间的连接关系,在本实施例中涉及到的功能板卜2有多个时,第一连接器1-4-1和第二连接器1-4-2有多个,其中,多个第一连接器1-4-1中的任一连接器分别与其他第一连接器导通连接,多个第二连接器1-4-2中的任一连接器分别与其他第二连接器导通连接。[0047]实施例3[0048]本实施例是上述实施例1和实施例2的在具体应用场景中的实施方式,该实施方式以机柜为例对本发明进行举例说明,本实施例提供了一种基于背板互联前后风道散热的全Mesh正交互联机柜系统,如图6所示,图6是根据本发明实施例的包括背板装置的机柜系统的结构示意图一;[0049]该机柜系统包括:背板装置,其中,该背板装置包括三个子背板:上下互联背板i对应于上述实施例中的第一互联背板)、上下互联背板2对应于上述实施例中的第一互联背板)、水平互联背板对应于上述实施例中的第二互联背板),三个子背板相互平行。该机柜系统还包括功能t旲块及风扇等。[0050]其中,上下互联背板1和水平互联背板的同侧接有连接器1,上下互联背板2和水平互联背板的同侧接有连接器2,水平互联背板上连接器1和连接器2位于水平互联背板两侧。同时,功能模块的上侧接有可以和连接器1正交连接的连接器3,功能模块的下侧接有可以和连接器2正交连接的连接器4。从而,各功能板与子背板正交连接。风扇位于子背板的间隔处,前后出风,背板和功能板都位于风道上,并不遮挡风道,使得风冷效率达到最高。[0051]需要说明的是,该背板装置是全对Mesh结构,可以实现各功能板之间的最短路径连接,同时可以实现所有功能板的全交叉连接。如图7所示,图7是根据本发明实施例的背板装置的全交叉拓扑结构示意图一;其中,以槽位1为例,通过上下互联背板1的连接器1,槽位1上所插功能板可以实现和垂直位置的各槽位的功能板的连接,并且链路距离最短。通过水平互联背板的连机器1和连接器2,槽位1上所插功能板可以实现和水平位置的各槽位的功能板的连接,并且链路距离最短。总结起来,即,任何一个槽位上的功能板都可以实现跟其他槽位功能板的全mesh连接,并且连接链路最短。从而减少了链路损耗,提高信号质量,对高速信号来说尤其重要。同时,PCB走线简单可以减少走线层数,减小单板面积,也极大的节约了成本。[0052]图8是根据本发明实施例的背板装置的全宽、半宽的示意图;如图8所示,该背板装置不仅可以插半宽的功能板,也可以插全宽的功能板。当插全宽功能板时,该全宽功能板可以通过上下互联背板1的连接器1实现与左边槽位功能板的连接,可以通过上下互联背板2的连接器2实现与右边槽位功能板的连接,也可以实现跟其他槽位功能板的全mesh连接,并且连接链路最短。即,该背板装置可以支持半宽功能板,也可以支持全宽功能板,或者半宽功能板和全宽功能板的混插使用,应用十分灵活。[0053]图9是根据本发明实施例的背板装置的两侧都有功能板的应用示意图,如图9所示,为该背板装置两侧都有功能板的应用方式。[0054]本实施例中涉及到的背板装置还可以采用一个纵向的背板平面来走线,图1〇是根据本发明实施例的包括背板装置的机柜系统的结构示意图二,图11是根据本发明实施例的背板装置的全交叉拓扑结构示意图二,如图10、图11所示,与上述的图6、图7中所述的方案类似。[0055]可见,在本实施例中各功能板能够通过该背板装置实现最短的链路连接及全mesh连接,使背板各连接器之间的PCB走线最短,能更好的控制背板层数及面积,便于背板生产加工,极大的节约了成本。同时,该背板装置的结构不遮挡前后出风的风道,使系统的散热效率大大提高,有助于系统的使用和升级。[0056]即本实施例的方案适用于通讯及电子领域设备的基于背板互联前后风道散热系统的使用,与相关技术中背板互联技术进行比较,具有如下效果:[0057]①该背板互联装置包括三个子背板,子背板与各个功能板之间通过正交连接器连接;[0058]②该背板互联装置是全Mesh结构,可以实现各个功能板的全交叉连接。可以实现各功能板之间的最短链路连接;[0059]③该背板互联装置使得系统为前后风道,背板和各功能版都不遮挡风道,使风冷散热效率更高。[0060]以上所述仅为本发明的优选实施例而己,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求:1.一种机柜系统,其特征在于,所述机柜系统包括:由2N+1个子背板组成的背板装置、功能板、以及风扇;其中,所述子背板包括:第一互联背板和第二互联背板;每两个所述第一互联背板中间等间隔设置一个所述第二互联背板;所述功能板水平设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板之间,并通分别与所述第一互联背板和所述第二互联背板水平正交连接;所述风扇设置于所述第一互联背板与所述第二互联背板之间且与所述第一互联背板与所述第二互联背板所在平面垂直的平面上;所述N为大于或等于1的整数。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述系统还包括连接器;其中,所述连接器包括:设置在所述第一互联背板且与所述第二互联背板同侧的第一连接器;设置在所述第二互联背板两侧的第二连接器;设置在所述功能板上且与所述第一连接器正交连接的第三连接器•,设置在所述功能板上且与所述第二连接器正交连接的第四连接器;所述第三连接器与所述第四连接器导通。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述第三连接器和所述第四连接器设置所述功能板的同一侧。4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述第三连接器和所述第四连接器分别设置在所述功能板异侧。5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,在所述功能板有多个时,所述第一连接器和所述第二连接器有多个,其中,多个所述第一连接器中的任一连接器分别与其他第一连接器导通连接,多个所述第二连接器中的任一连接器分别与其他第二连接器导通连接。、6.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,在所述功能板有多个时,每个相隔的所述功能板之间设置一个所述风扇。7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述功能板的长度为一个或多个预设长度,其中,所述预设长度为所述第一互联背板与所述第二互联背板之间的间隔距离。8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述功能板设置在所述第一互联背板与所述第二互联背板的任一一侧。^9.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述功能板设置在所述弟一互联’板与戶述第二互联背板的两侧。

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