寶音內(nèi)蒙古超高壓供電局

（溫感）網(wǎng)絡(luò)交換機散熱裝置

寶音
內(nèi)蒙古超高壓供電局

網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱情況直接關(guān)系到通訊網(wǎng)絡(luò)運行與服務(wù)能力。隨著網(wǎng)絡(luò)交換機的廣泛應(yīng)用，其作為網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備，決定著整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)服務(wù)質(zhì)量和效率的提升。為了減少潛在隱患，做好交換機維護管理工作，本文對溫感網(wǎng)絡(luò)交換機散熱技術(shù)進行了簡要分析，并對改善網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱設(shè)計提出建議，以避免維護管理的各項突發(fā)意外，保障網(wǎng)絡(luò)交換機的服務(wù)能力。

交換機；散熱裝置

前言

隨著高清視頻和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，通信已經(jīng)成了工作與生活中不可缺少的組成部分。為了滿足用戶對性能、服務(wù)的要求，交換機的功率密度將會不斷提高，芯片的熱流密度也會增大，這就要求設(shè)備具有良好的散熱設(shè)計?；谝陨弦蛩?，本文從三個方面入手，對散熱裝置的選擇、印制板及整體設(shè)備散熱設(shè)計進行了簡要概述。

1.網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱概況

1.1 溫度對電子設(shè)備的影響

以太網(wǎng)交換機作為目前網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的設(shè)備主體，高性能、大容量已經(jīng)成為其必然趨勢。用戶量大、能耗比較高、散發(fā)出來的熱量也很大，若此時不加以控制，就會給元器件造成壓力，甚至造成設(shè)備的故障和損壞。在實際工作中，電子設(shè)備的有效輸出功率僅占輸入功率的一小部分，大部分功率以熱量形式散失，這在大功率電子設(shè)備中尤為明顯。若不能將熱量及時散出去，電子元件在高溫下將會產(chǎn)生損壞，例如變壓器、扼流圈等材料絕緣性能退化、電容器等材料熱老化、低熔點焊縫開裂、焊點變脆脫落等。電子元件的失效不僅會造成設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)，還可能造成整機破壞，如材料軟化，造成應(yīng)力結(jié)構(gòu)不合理，進而對整個電子設(shè)備系統(tǒng)造成影響。

1.2 網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱要求

高性能的核心以太網(wǎng)交換機對于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有重要價值網(wǎng)絡(luò)交換機從整體上被分為單板區(qū)、風扇區(qū)、電源區(qū)、背板四個部分,無論是單板區(qū)還是電源區(qū)，產(chǎn)生的熱量都很高，溫度又是導致其失效的重要因素，因此，作為通訊網(wǎng)絡(luò)的重要結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)交換機對散熱提出了較高的要求。實驗表明，固定空氣流量、固定散熱器壓降以及固定風扇功耗等參數(shù)都會對散熱器性能造成影響。網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱要求不僅提現(xiàn)在對溫度的控制和冷卻上，還體系其熱阻和熱流特性對散熱器參變量的相互適應(yīng)上。現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱要求溫差傳熱和磨擦損失等不可逆的能量做功損失最小，同時還能夠協(xié)調(diào)熱阻和流阻，達到性能的綜合優(yōu)化。

1.3 網(wǎng)絡(luò)交換機散熱技術(shù)

電子設(shè)備的散熱是熱技術(shù)的一項重要組成部分，良好的散熱基于熱分析、熱設(shè)計以及熱測試一系列過程，并能對不同的電子設(shè)備起到有效散熱作用。熱分析指在設(shè)備的概念設(shè)計階段，采用有限元法、有限差法等數(shù)學方法模擬出的電子設(shè)備的溫度分布，為散熱設(shè)計提供基礎(chǔ)，同時及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，減少投入使用后散熱問題的出現(xiàn)。熱設(shè)計即散熱設(shè)計，在產(chǎn)品設(shè)計階段選擇冷卻方法并運用不同層級的散熱裝置，來實現(xiàn)一套可靠的散熱系統(tǒng)。散熱系統(tǒng)的設(shè)計直接決定了產(chǎn)品的散熱性能，在這一過程中，元器件選擇及裝置的布局等都會對其造成影響，對于電子設(shè)備尤其是交換機的穩(wěn)定運行具有決定性的作用。熱測試是對產(chǎn)品散熱性能的檢驗過程，通過測量原型機溫度來檢測散熱系統(tǒng)的有效性。通過熱測試，產(chǎn)品的設(shè)計方案可以得到改善，其測量數(shù)據(jù)和結(jié)論能夠促進交換機散熱持續(xù)改進。

2.網(wǎng)絡(luò)交換機的散熱裝置

2.1 散熱裝置的選擇

通訊設(shè)備大功率芯片的散熱普遍使用高性能的熱管翅片散熱器，選擇風扇時考慮的因素很多，包括風扇的風量、靜壓、壽命、轉(zhuǎn)速、噪音及空間尺寸等，其中，風扇的風量和靜壓對其影響最大。風扇的總風量取決于風扇的數(shù)量以及組合形式，單個風扇的風量和風壓是一定的，選擇散熱裝置時，要考慮實際風量需求，以及對其他結(jié)構(gòu)的影響。例如將兩風扇串聯(lián)，將送風量適當提高，同時測量風扇的工作點與風扇特性曲線的位置關(guān)系，盡量提高其抗干擾能力，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定工作。也可以增加翅片密度，以增加換熱面積減少熱阻。在此過程中，需要注意散熱器流阻和熱阻特性，避免由于增加密度導致流動阻力過大，對散熱性能造成不利影響。風扇工作點決定流過散熱器的空氣流量，對于散熱裝置的優(yōu)化具有實際意義。實際過程中，散熱器的優(yōu)化還要考慮其空間尺寸及可制造性。目前應(yīng)用較多的散熱器制程工藝主要有鋁擠、壓鑄、鍛造、折疊、粘接、鏟削等,根據(jù)工藝的不同，散熱器的最小翅片厚度和間距也有所差異，在散熱裝置的選擇和優(yōu)化時要對其綜合考慮。

2.2 印制板散熱設(shè)計

印制板作為交換機的重要部件，對整體散熱量有很大影響。印制板良好的散熱可以為散熱裝置提供輔助，降低散熱裝置工作壓力。現(xiàn)階段印制板主要通過將元器件產(chǎn)生的熱量以導熱的形式傳遞到機箱側(cè)壁以及外部環(huán)境，來達到散熱的目的。為了平衡散熱量，印制板上的元器件多按熱量大小和散熱程度分區(qū)排列，并針對元器件的耐熱程度進行合理安排。例如使發(fā)熱器件盡可能分散布置，將發(fā)熱量小或耐熱性差的元件放置在冷卻氣流上層，或針對少數(shù)發(fā)熱過大的元器件，設(shè)置單獨的散熱裝置等。目前為了加強印制板的散熱設(shè)計，可以采用添加散熱孔或柔軟熱相變導熱墊等方式，以增強其散熱效果。

2.3 整體散熱設(shè)計

交換機器件的布局對于散熱有很大的影響，相同熱耗的器件安裝在不同的位置會有不同的溫度結(jié)果，除了將大功耗元件及耐熱元件布置在下風口，還要考慮背板位置對于通風口風道以及通風方式的影響。實驗表明，不同布局下影響芯片結(jié)溫的主要因素是散熱器的風量。為了改善交換機散熱性能，可以采取以下幾種方式，例如采用交錯布置，避免平行布置；將散熱器翅片置于出口處，使其得到充足的冷卻氣流；或改變原通風方式，將風扇布置于機箱側(cè)面，一方面避免風扇抽風口受堵，另一方面降低芯片結(jié)溫，使流場內(nèi)部壓力分布更加均勻，散熱效果更好。交換機整體散熱設(shè)計需綜合考慮熱布局建議、元器件走線及系統(tǒng)通風設(shè)計等因素，以便在現(xiàn)實可行的基礎(chǔ)之上降低溫度對于設(shè)備運行的影響。

結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會通信要求的不斷提升以及周邊環(huán)境的變化，交換機技術(shù)也將相應(yīng)的迅速發(fā)展，交換機的性能也將得到不斷的完善。核心網(wǎng)交換機作為局域網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運轉(zhuǎn)中的關(guān)鍵支持設(shè)備,需要在技術(shù)、功能上不斷創(chuàng)新，利用先進的技術(shù)與工藝手段，保證其良好運行，同時延長其使用壽命，擴大經(jīng)濟效益。

[1]徐龍?zhí)?電子封裝中熱可靠性的有限元分析[碩士學位論文].哈爾濱工業(yè)大學，2013

[2]鄭鑫.淺談核心網(wǎng)交換機的維護與管理[J].信息通信,2012（3）：241-241

寶音（1981-），內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，從事信息網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和信息安全與應(yīng)急處理工作。