Почему мы все еще используем блоки питания на серверах центров обработки данных?

Компьютерам в основном нужно три напряжения для работы: + 12 В , + 5 В и + 3,3 В , все они являются постоянными.

Почему у нас не может быть нескольких (для резервирования) больших блоков питания, обеспечивающих эти три напряжения для всего центра обработки данных и серверов, использующих его напрямую?

Это было бы более эффективно, так как преобразование энергии всегда несет потери, более эффективно делать это один раз, чем каждый раз в блоке питания каждого сервера. Кроме того, для ИБП будет лучше, поскольку они могут использовать 12-вольтовые батареи для непосредственного питания всей 12-вольтовой сети центра обработки данных вместо преобразования 12-вольтового постоянного тока в 120/240 переменного тока, что является довольно неэффективным.

Что ты говоришь о Уиллисе? Вы можете получить 48 В для большинства серверов сегодня.

Работа 12 В постоянного тока на среднем / большом расстоянии страдает от падения напряжения , в то время как 120 В переменного тока не имеет этой проблемы¹. Большие потери там. Подайте на стойку высоковольтный переменный ток, преобразуйте его туда.

Проблема с напряжением 12 В на большом расстоянии заключается в том, что для передачи одинакового количества энергии требуется более высокая сила тока, а более высокая сила тока менее эффективна и требует больших проводников.

Конструкция Open Compute Open Rack использует 12-вольтовые рельсы внутри стойки для распределения питания между компонентами.

Кроме того, большие UPSes не включайте 12V DC в 120V AC - они обычно используют 10 или 20 батарей зацепили последовательно (и затем параллельно берегу тех) , чтобы обеспечить 120V или 240V DC , а затем инвертировать , что в переменный ток.

Так что да, мы уже готовы к пользовательской установке, но есть немало лишних затрат, чтобы начать работу, и обычное оборудование обычно не поддерживает это.

Non sequitor: измерение сложно .

1: Я лгу, это так, но меньше, чем DC.

Это не обязательно более эффективно, так как вы увеличиваете потери I ^ 2R. Уменьшите напряжение, и вам придется увеличивать ток пропорционально, но резистивные потери (не говоря уже о падении напряжения) силовых кабелей увеличиваются пропорционально квадрату тока. Таким образом, вам также нужны массивные и толстые кабели с большим количеством меди.

Телекомы обычно используют -48 В, поэтому им все еще нужны источники питания на серверах - инверторах - для преобразования уровня постоянного тока, который представляет собой преобразование в переменный ток, а затем обратно. Кабели намного толще.

Так что не обязательно хорошая идея запускать все на DC для эффективности.

Телекоммуникационные компании использовали DC в своих центральных офисах почти исключительно исторически. В том, что кажется повторяющимся паттерном в вычислительной технике, я бы сказал, что ИТ-индустрия переходит на постоянный ток и, фактически, заново изобретает «колесо», которое телекоммуникационные компании уже изобрели несколько лет назад, является просто нормой.

В последние несколько лет в различных статьях говорилось об использовании постоянного тока для повышения эффективности центров обработки данных . Я знаю, что Facebook и Google (как указано в этой последней ссылке) являются крупными пользователями DC. Я думаю, что это просто вопрос времени, когда товарный хостинг тоже пойдет в этом направлении.

Однако, учитывая укоренившуюся силу переменного тока, на это потребуется время.

Как указано выше, большой ток = большие потери и толстые кабели.

Еще одним препятствующим фактором является то, что высокий ток ведет к риску пожара; Помните, что 100А достаточно для выполнения дуговой сварки.

В основном причина использования переменного напряжения более высокого напряжения заключается в том, что мы хотим минимизировать потери энергии и экономить.

1. P = UI означает, что мощность (Вт) - это напряжение (В), умноженное на ток (А). Вам нужна сила для HW. У вас есть выбор для напряжения, но ток будет меняться соответственно. Это верно как для постоянного и переменного тока. Это приводит к первой проблеме и ее решению .

2. Потери пропорциональны току и сопротивлению (U = RI). Чем больше ток, тем больше потери в виде тепла. Таким образом, вы должны отдавать предпочтение более высокому напряжению, чтобы минимизировать ток и потери. Но если вам нужно 3 В для HW и выберите 100 В для источника питания, то вам нужно преобразовать 100 В в 3 В в точке, близкой к входу HW. Это приводит ко второй проблеме и ее решению .

3. Это (на самом деле это было) трудно преобразовать напряжения постоянного тока, особенно без особых потерь. Нам нужно использовать активные и дорогие импульсные источники питания. Напротив, переменное напряжение легко изменить с помощью трансформатора (две простые статические катушки, использующие магнитное поле).

4. Вывод, основанный на предыдущем выборе : лучше использовать более высокое напряжение, которое затем должно быть переменным, чтобы обеспечить простое преобразование напряжения.

Инженеры сравнят стоимость электрических потерь / сбоев и стоимость преобразования напряжения для конкретной проблемы, а затем посмотрим, что дешевле. Добавьте к этому влияние отказов и т. Д.

Сегодня мы начинаем видеть преобразователи напряжения для постоянного тока, которые являются эффективными и менее дорогими. Так что лучшие решения могут измениться в будущем.

Скорее всего, все сводится к деньгам. Источники питания 120 В переменного тока легко доступны для грузовиков, рынок высокопроизводительных плавных источников питания 12/5 / 3,3 В постоянного тока довольно мал: гораздо больше одиночных компьютеров, чем центров обработки данных. Как уже упоминалось в других ответах, маловероятно, что какой-либо центр обработки данных поставит 12 В в настенные розетки и преобразователь в подвале - скорее наоборот: во многих коммерческих зданиях для основного освещения используется 480 В, поскольку они могут использовать гораздо больше приборов в одной цепи. Подача 240 В переменного тока на стойки имеет больше смысла, чем 12 В постоянного тока, но я ожидаю, что в будущем появятся два больших блока питания в верхней части каждой стойки и 4-контактные разъемы питания для каждого сервера в этой стойке.