硬盘背板设计

八卦谈佚名 ▪ 2024-01-08 04:30:29

硬盘背板是一种电子设备的机械部件，它提供了一个固定硬盘的位置，并将硬盘与主板上的接口连接起来。下面是一些我在设计硬盘背板时的基本步骤和经验：

接口兼容

在设计一款硬盘背板时，首先应该明确盘位和硬盘尺寸。目前主流硬盘有3种，SATA3、SAS3、U2.在家用NAS上主要是SATA盘。SAS3可以向下兼容SATA3，但SATA3背板无法使用SAS3硬盘。U2是单独的一种规格，主要用于企业级U2固态硬盘。

SATA与SAS接口的不同之处。SAS中间缺口处还有两路差分通讯线路，所以速度是SATA的2倍。SAS能兼容SATA硬盘，但SATA接口不能插SAS硬盘。

电源系统

常见硬盘分为2.5寸盘和3.5寸盘，不同尺寸的硬盘涉及的电源电压不同。2.5寸盘只需要5VDC电源，而3.5寸盘同时需要12VDC和5VDC，对电源功率的需求比2.5寸盘高很多。原因在于3.5寸电机负载大、带的磁盘片多。

2.5寸SATA3背板：标准SATA3座，设计电源 5V10W/盘，一般采用12VDC转5VDC模块，纹波50mV~100mV。4盘以内一个ZXDN10 5V10A模块就足够了。
3.5寸SATA3背板：标准SATA3座，设计电源 12V/5V 25W/盘，一般采用12VDC直供/12VDC转5VDC两路供电，纹波50mV~100mV。2盘以用ZXDN10 5V10A，两盘以上每4盘增加一个PWASAB 20A模块（无顺序启动）；两盘以上每3盘增加一个ZXDN10 10A模块（有顺序启动）。开关电源的功率应大于所有电源模块的功率总和。
2.5寸SAS3背板：标准SAS3座，设计电源 5V10W/盘，一般采用12VDC转5VDC模块，12VDC转3.3VDC两路电压供电。纹波50mV~100mV。4盘以内一个ZXDN10 5V10A模块就足够了。
3.5寸SAS3背板：标准SAS3座，设计电源 12V/5V 25W/盘，一般采用12VDC直供/12VDC转5VDC/12VDC转3.3VDC三路供电，纹波50mV~100mV。2盘以用ZXDN10 5V10A，两盘以上每4盘增加一个PWASAB 20A模块（无顺序启动）；两盘以上每3盘增加一个ZXDN10 10A模块（有顺序启动）。开关电源的功率应大于所有电源模块的功率总和。
U2硬盘背板：同2.5寸SAS背板。

背板尺寸

背板尺寸主要由几个因素决定。

硬盘尺寸。硬盘尺寸决定背板的长度。
硬盘固定方式。硬盘是采用螺丝固定还是硬盘笼+硬盘托固定。这里接口底座的位置需要根据实际硬盘间距来设计。我采用硬盘笼的方式固定，托盘为2.5寸华为2288H V3。这里就需要考虑托盘间隙问题。在实际设计中，我购买了一个华为的后置硬盘笼测绘尺寸，量取底座间距，对硬盘托、硬盘底座等部件进行1：1建模，然后再根据模型推导出底座位置。

必须精确把握硬盘托和背板的尺寸、位置配合，因为配合公差只有1mm，误差太大可能导致卡住或底座对接不上。

这是一个2.5寸的硬盘托单元，硬盘通过上下两侧的螺丝固定。使用时插入硬盘笼进行硬盘接口对接。使用这样的意义在于硬盘的热插拔，不需要服务器关机即可更换硬盘。主要用于服务器上。

硬盘托正面，开有通风孔。冷风从正面进去给硬盘散热。下方有两个led导光口，一个显示电源，另一个显示读写状态。

确定好背板尺寸后和各个关键位置后导入立创EDA软件开始方式零件。这是我第一版时的布局，在放置元器件时发现空间尺寸极其有限，不得不做一些调整。XT30电源座改成了直插，4颗固态电容换成了钽电容，钱包在哭泣。。

设计机械结构

硬盘散热风道的设计。想要硬盘风道，就需要在PCB上开槽。利用元器件的合理腾挪和选型，以及两面端子座部分位置重叠，开了两个40mm长的通风槽。

背板固定的设计。我采用贴片螺母把PCB从背后4点固定到硬盘笼的方式安装。这样的好处是PCB可以提高螺母间空间的利用率。螺母可以把PCB从固定面抬高，这样就可以放下一些贴片元件。一点小新得：M3的贴片螺母和M2.5的外形尺寸一样大，优先选M3，螺丝大固定得牢。

背板开槽，不开槽的话硬盘热量散不掉会加速硬盘老化故障。开孔尽可能的大，降低风阻。

配套附件

DIY硬盘背板可以根据自己实际需要增加接口。这块背板总电源接口我采用XT30接口，DIY首选电源接口，接口牢固，载流能力强，还挺小巧。另外我增加了两个4PIN风扇电源口，兼容3PIN风扇，这样可以灵活配置风扇。两个风扇是并联设计，由一个4PIN调速口控制。所以风扇应该选两个一样的，带主板3PIN/4PIN风扇接口的。同时还有一个XH2.54-4PIN的小4D接口，可以从这里取用电源。这些端子需要自行压接。有一把压线钳还是很有必要的。材料我推荐在立创商城买。