數據中心效率的新電源解決方案

既然我們已經了解了數據中心是什么，以及一個不完美的半導體集成電路中相對較小的低效率所產生的令人難以置信的熱量浪費乘以令人難以置信的數百萬倍，那么讓我們來看看一些電源管理解決方案，這些解決方案將達到谷歌聲稱將減少 30% 的電轉換損耗。

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，我們在這里聽到了 Google 希望使用 48 伏主板來減少數據中心服務器中浪費的電力的愿望。數據中心的電源效率估計約為 84%。

首先讓我們看一下可行的數據中心所需的典型主電源和備份功能。

在典型的數據中心，電力通過當地電力公司運營的一個或兩個單獨的電網部門進入建筑物。冗余對于數據中心的運營至關重要，因為這里不能選擇故障。

很多時候，數據中心擁有可以產生兆瓦級電力的柴油發(fā)電機，其中包括額外的電力，以滿足數據中心在緊急情況下的電力需求。

通常，當地公用事業(yè)公司和柴油發(fā)電機以 20 千伏 (kV) 左右的電壓提供電力，然后將其轉換為 220 或 380 伏交流電。

在數據中心內，通常備用電池可以在斷電的情況下為數據中心供電 15 分鐘左右。這使柴油發(fā)電機有時間啟動并達到運行設施的功率水平。

大型 UPS 也是數據中心電源方案的一部分。它可以在交流電流下運行，并且可以在 480 伏的電壓下提供數十千瓦的電力。當 UPS 消耗交流電時，它會將部分能量轉換為存儲的直流電，以防停電。它補償電壓和頻率波動，以保護敏感的處理器和其他電子系統(tǒng)。

冗余設計的電源系統(tǒng)對于數據中心至關重要。這將使維修能夠在一個網絡上進行，而無需關閉服務器、數據庫或電氣設備。

今天的服務器通常使用 12V 電源，其效率水平在 80% 區(qū)域內，主要受處理器高功率需求的影響。傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的一些電源設計和架構可以達到 90 的高效率百分位，但這仍然不夠。我們現在需要使電源盡可能靠近處理器，并消除當今電源系統(tǒng)鏈中的多個變壓器損耗。當今服務器中的 12V 主板至少是一項已有 20 年歷史的技術。有些東西必須付出!數據中心的能源浪費過多，處理器推動了多核架構的極限，速度不斷提高，導致更高的功率需求和更多的能量損失。啟動那些空調。

進入主板的谷歌48VDC架構

我們已經看到電信使用 48V 已經有一段時間了，所以這個想法在那個領域并不是一個新的想法，但對于數據中心來說，它是一個新的范例。數據中心的節(jié)能優(yōu)勢比比皆是，I 2 R 機架損耗更低，變壓器轉換損耗也更少。

當然，也有一些新的挑戰(zhàn)讓他們抬起頭來，但這些都不是不可克服的。我們如何處理輕負載效率?48V噪聲隔離和耦合怎么樣?為什么是 48V 而不是 380V?