數(shù)據(jù)中心效率的新電源解決方案

既然我們已經(jīng)了解了數(shù)據(jù)中心是什么，以及一個(gè)不完美的半導(dǎo)體集成電路中相對(duì)較小的低效率所產(chǎn)生的令人難以置信的熱量浪費(fèi)乘以令人難以置信的數(shù)百萬(wàn)倍，那么讓我們來(lái)看看一些電源管理解決方案，這些解決方案將達(dá)到谷歌聲稱將減少 30% 的電轉(zhuǎn)換損耗。

在 DesignCon 2016 上，Google、Intel、Linear Technology、Intersil 和 Vicor作為小組成員舉辦了 DesignCon 2016 小組討論會(huì)，我們?cè)谶@里聽到了 Google 希望使用 48 伏主板來(lái)減少數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中浪費(fèi)的電力的愿望。數(shù)據(jù)中心的電源效率估計(jì)約為 84%。

首先讓我們看一下可行的數(shù)據(jù)中心所需的典型主電源和備份功能。

在典型的數(shù)據(jù)中心，電力通過(guò)當(dāng)?shù)仉娏具\(yùn)營(yíng)的一個(gè)或兩個(gè)單獨(dú)的電網(wǎng)部門進(jìn)入建筑物。冗余對(duì)于數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要，因?yàn)檫@里不能選擇故障。

很多時(shí)候，數(shù)據(jù)中心擁有可以產(chǎn)生兆瓦級(jí)電力的柴油發(fā)電機(jī)，其中包括額外的電力，以滿足數(shù)據(jù)中心在緊急情況下的電力需求。

通常，當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司和柴油發(fā)電機(jī)以 20 千伏 (kV) 左右的電壓提供電力，然后將其轉(zhuǎn)換為 220 或 380 伏交流電。

在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，通常備用電池可以在斷電的情況下為數(shù)據(jù)中心供電 15 分鐘左右。這使柴油發(fā)電機(jī)有時(shí)間啟動(dòng)并達(dá)到運(yùn)行設(shè)施的功率水平。

大型 UPS 也是數(shù)據(jù)中心電源方案的一部分。它可以在交流電流下運(yùn)行，并且可以在 480 伏的電壓下提供數(shù)十千瓦的電力。當(dāng) UPS 消耗交流電時(shí)，它會(huì)將部分能量轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)的直流電，以防停電。它補(bǔ)償電壓和頻率波動(dòng)，以保護(hù)敏感的處理器和其他電子系統(tǒng)。

冗余設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)中心至關(guān)重要。這將使維修能夠在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，而無(wú)需關(guān)閉服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)或電氣設(shè)備。

今天的服務(wù)器通常使用 12V 電源，其效率水平在 80% 區(qū)域內(nèi)，主要受處理器高功率需求的影響。傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的一些電源設(shè)計(jì)和架構(gòu)可以達(dá)到 90 的高效率百分位，但這仍然不夠。我們現(xiàn)在需要使電源盡可能靠近處理器，并消除當(dāng)今電源系統(tǒng)鏈中的多個(gè)變壓器損耗。當(dāng)今服務(wù)器中的 12V 主板至少是一項(xiàng)已有 20 年歷史的技術(shù)。有些東西必須付出!數(shù)據(jù)中心的能源浪費(fèi)過(guò)多，處理器推動(dòng)了多核架構(gòu)的極限，速度不斷提高，導(dǎo)致更高的功率需求和更多的能量損失。啟動(dòng)那些空調(diào)。

進(jìn)入主板的谷歌48VDC架構(gòu)

我們已經(jīng)看到電信使用 48V 已經(jīng)有一段時(shí)間了，所以這個(gè)想法在那個(gè)領(lǐng)域并不是一個(gè)新的想法，但對(duì)于數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)新的范例。數(shù)據(jù)中心的節(jié)能優(yōu)勢(shì)比比皆是，I 2 R 機(jī)架損耗更低，變壓器轉(zhuǎn)換損耗也更少。

當(dāng)然，也有一些新的挑戰(zhàn)讓他們抬起頭來(lái)，但這些都不是不可克服的。我們?nèi)绾翁幚磔p負(fù)載效率?48V噪聲隔離和耦合怎么樣?為什么是 48V 而不是 380V?