Dlaczego nadal używamy zasilaczy na serwerach centrum danych?

Komputery potrzebują głównie do pracy trzech napięć: + 12V , + 5V i + 3,3V , wszystkie z nich są prądem stałym.

Dlaczego nie możemy mieć po prostu kilku (w celu zapewnienia redundancji) dużego zasilacza zapewniającego te trzy napięcia do całego centrum danych i serwerów bezpośrednio z niego korzystających?

Byłoby to bardziej wydajne, ponieważ konwersja mocy zawsze powoduje straty, bardziej wydajne jest robienie tego za jednym razem niż za każdym razem w zasilaczu każdego serwera. Będzie to również lepsze dla zasilaczy UPS, ponieważ mogą one wykorzystywać akumulatory 12V do bezpośredniego zasilania całej sieci 12V centrum danych zamiast przekształcania 12V DC w 120/240 AC, co jest dość nieefektywne.

O czym mówi Willis? Obecnie można uzyskać zasilacze 48 V dla większości serwerów.

Praca 12 V DC na średnim / długim dystansie powoduje spadek napięcia , podczas gdy 120 V AC nie ma tego problemu¹. Duże straty. Poprowadź prąd przemienny o wysokim napięciu do szafy, zamień go tam.

Problem z 12V na dużych odległościach polega na tym, że potrzebujesz wyższego natężenia prądu, aby przesłać tę samą moc, a wyższe natężenie jest mniej wydajne i wymaga większych przewodów.

Konstrukcja Open Rack Open Compute wykorzystuje szyny 12 V wewnątrz szafy, aby rozdzielić moc na komponenty.

Także duże UPS-y nie zamieniają 12 V DC w 120 V AC - zwykle używają 10 lub 20 akumulatorów podłączonych szeregowo (a następnie równoległych banków), aby dostarczyć 120 V lub 240 V DC, a następnie odwrócić to w AC.

Tak, jesteśmy już gotowi na niestandardowe instalacje, ale na początku jest sporo narzutu, a sprzęt towarowy zasadniczo tego nie obsługuje.

Non sequitor: pomiar jest trudny .

1: Kłamię, prawda, ale mniej niż DC.

To niekoniecznie jest bardziej wydajne, gdy zwiększasz straty I ^ 2R. Zmniejsz napięcie i musisz proporcjonalnie zwiększyć prąd, ale strata rezystancyjna (nie wspominając o spadku napięcia) kabli zasilających wzrasta proporcjonalnie do kwadratu prądu. Potrzebne są więc również masywne, grube kable, wykorzystujące więcej miedzi.

Telecos używają zwykle napięcia -48 V, więc nadal potrzebują zasilaczy na serwerach - falownikach - aby wykonać konwersję poziomu prądu stałego, która jest konwersją na prąd przemienny, a następnie z powrotem. Kable są znacznie grubsze.

Dlatego niekoniecznie jest to świetny pomysł, aby uruchomić wszystko na DC w celu zwiększenia wydajności.

Telcos korzystali z DC w swoich biurach centralnych niemal wyłącznie historycznie. Wydaje mi się, że powracającym schematem w informatyce jest to, że branża IT przeniosła się do DC i skutecznie wymyśliła „koło”, które wynalezione już lata temu telcos jest na równi z tym kursem.

W ostatnich latach pojawiło się wiele artykułów mówiących o wykorzystaniu prądu stałego w celu zwiększenia wydajności centrów danych . Wiem, że Facebook i Google (jak wspomniano w tym ostatnim linku) są dużymi użytkownikami prądu stałego. Myślę, że to tylko kwestia czasu, zanim hosting towarów również ruszy w tym kierunku.

Biorąc jednak pod uwagę zakorzenioną naturę zasilania prądem przemiennym, zajmie to trochę czasu.

Jak wskazano powyżej, wysoki prąd = duże straty i grube kable.

Innym czynnikiem zakazującym jest to, że wysoki prąd prowadzi do ryzyka pożaru; pamiętaj, że 100A wystarcza do wykonania spawania łukowego.

Zasadniczo powodem stosowania wyższego napięcia prądu przemiennego jest to, że chcemy zminimalizować straty mocy i zaoszczędzić.

1. P = UI, oznacza, że ​​moc (W) to napięcie (V) pomnożone przez prąd (A). Potrzebujesz trochę mocy na sprzęt. Masz wybór napięcia, ale prąd zmienia się odpowiednio. Dotyczy to zarówno prądu stałego, jak i przemiennego. To prowadzi do pierwszego problemu i jego rozwiązania .

2. Straty są proporcjonalne do prądu i rezystancji (U = RI). Im więcej prądu, tym więcej strat w postaci ciepła. Musisz więc faworyzować wyższe napięcie, aby zminimalizować prąd i straty. Ale jeśli potrzebujesz 3 V dla HW i wybierz 100 V dla zasilacza, musisz przekształcić 100 V w 3 V w punkcie blisko wejścia HW. Prowadzi to do drugiego problemu i jego rozwiązania .

3. Transformacja napięć stałych jest (właściwie była) trudna, szczególnie bez zbyt dużych strat. Musimy używać aktywnych i drogich zasilaczy impulsowych. Przeciwnie, łatwo jest zmieniać napięcia prądu przemiennego za pomocą transformatora (dwie proste cewki statyczne, wykorzystujące pole magnetyczne).

4. Wniosek oparty na poprzednich wyborach : lepiej jest użyć wyższego napięcia, które następnie musi być prądem przemiennym, aby umożliwić łatwą konwersję napięcia.

Inżynierowie porównają koszt strat / awarii elektrycznych i koszt konwersji napięcia dla konkretnego problemu, a następnie sprawdzą, która jest tańsza. Dodaj do tego wpływ awarii itp.

Dzisiaj zaczynamy widzieć przekształtniki napięcia dla prądu stałego, które są skuteczne i tańsze. Dlatego najlepsze rozwiązania mogą ulec zmianie w przyszłości.

Prawdopodobnie sprowadza się do pieniędzy. Zasilacze 120VAC są łatwo dostępne dla ciężarówek, rynek płynnych zasilaczy o wysokiej wydajności 12/5 / 3,3 VDC jest raczej niewielki: istnieje znacznie więcej pojedynczych komputerów niż centrów danych. Jak wspomniano w innych odpowiedziach, jest mało prawdopodobne, aby jakiekolwiek centrum danych umieściło 12 V we wtyczkach ściennych, a konwerter w piwnicy - bardziej prawdopodobne jest odwrotnie: wiele budynków komercyjnych wykorzystuje 480 V do oświetlenia podstawowego, ponieważ mogą one zasilać o wiele więcej opraw w jednym obwodzie. Podłączenie do szafy 240 V prądu przemiennego ma większy sens niż 12 V prądu stałego, ale spodziewam się, że w przyszłości zobaczymy dwa duże zasilacze na górze każdej szafy i 4-stykowe wtyczki zasilania dla każdego serwera w tej szafie.