НТЦ Метротек. Архив блога

Наш новый прибор — Bercut-ETX (ака 10G)  находится на стадии подготовки к массовому производству, но путь к этому событию был весьма тернист… Хочется вспомнить и рассказать об этих моментах. Когда мы начинали разработку 10G, мы еще не знали что переходим на новый уровень скорости в наших платах, а отсюда и повышенного энергопотребления и выделения тепла.

Раньше мы применяли FPGA Altera CycloneIII с довольно низким энергопотреблением(где-то до 1.5Вт), но в 10G-устройстве для поддержки интерфейса XAUI-нам пришлось применить FPGA семейства Arria GX. В даташитах на нее нет данных об энергопотреблении, а рекомендуется рассчитывать его специальной программой PowerPlay (Altera). Посчитали, прикинули — 6Вт — немало, решили поставить вентилятор. Так и появился на свет первый вариант нашей платы.

После первых испытаний платы, а она, в общем, заработала сразу, стало понятно — с теплом у нас в приборе будут проблемы.  Дело в том, что энергопотребление и, как следствие, тепловыделение сильно зависят от режима работы высокочастотных схем — выше скорость — больше потребления — больше тепла. Еще одна особенность таких схем заключается в том, что при хорошем охлаждении они потребляют меньший ток. Таким образом, наша плата — вместо планируемых 6-10Вт вышла на 13Вт, а с модулями XFP на 40км и того больше, и, если плату не охлаждать вентилятором 80×80мм, то через час работы до нее уже не дотронуться (т.е температура выше 60C).

Решено было найти подходящие радиаторы, но все оказалось не так просто. Радиаторов пруд-пруди, а подходящих по высоте, типу корпуса, креплению к плате не найти. Пока в одном из каталогов не наткнулись на эти… Отличные радиаторы — не требуют отверстий в плате а крепятся прямо на BGA и по высоте между платами в приборе лезут… Но применить их в этой ревизии платы не удалось — данные радиаторы требуют чтобы на плате со стороны установки BGA детали устанавливались не ближе 3-4мм от корпуса. В общем, мы решили проблему с теплом комплексно:

1. Подобрали корпус поглубже, чтобы можно было 3 платы «бутербродом» установить. А в торец плат поставили дополнительный вентилятор.
2. Произвели декомпозицию платы 10g, вынеся мощные источники питания (которые сами при работе прилично выделяют тепла ) на отдельную плату.
3. Переразвели  собственно саму плату 10g для того чтобы установить на нее радиаторы и вписали ее в новый корпус.

А вот установить радиаторы (точнее, пластиковые рамки для крепления радиаторов)  без специального приспособления оказалось невозможно — пластик рамок очень жесткий.  Для этого производители придумали хитроумный инструмент именуемый MaxiGrip. Принцип работы прост-рамка кладется на специальную оправку, сверху одевается ручка и поворачивается-рамка скользя по пазам разжимается. Теперь рамка с ручкой одевается на BGA и ручка поворачивается в обратную сторону-рамка сжимается и специальными выступами подсовывается под BGA.  Просто и удобно. Вот как это выглядит:

И что получается после установки рамки на BGA:

Радиатор устанавливается на BGA крепится специальной прижимной скобой.

После всех проведенных переделок — результат был получен — все наши основные высокочастотные компоненты получили достойное охлаждение.  А когда собрали первый образец b3etx провели небольшое термоиспытание — в специальную камеру поместили прибор и нагрели воздух до 40С,  включили прибор на зарядки батарей и попутно выполняли тест. Все прошло замечательно,  прибор изредка отключал заряд батарей по перегреву, а ошибок при тесте нет. Все получилось!!!