ทำไมเรายังใช้แหล่งจ่ายไฟบนเซิร์ฟเวอร์ดาต้าเซ็นเตอร์?

53

คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ต้องการแรงดันไฟฟ้าสามตัวในการทำงาน: + 12V , + 5Vและ+ 3,3Vซึ่งทั้งหมดเป็น DC

ทำไมเราถึงมีแหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่เพียงไม่กี่แห่ง (สำหรับความซ้ำซ้อน) ที่ให้แรงดันไฟฟ้าทั้งสามนี้ไปยังดาต้าเซ็นเตอร์ทั้งหมดและเซิร์ฟเวอร์ใช้งานโดยตรง

นั่นจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากการแปลงพลังงานมีการสูญเสียอยู่เสมอมันมีประสิทธิภาพมากกว่าที่จะทำเพียงครั้งเดียวมากกว่าทำในแต่ละครั้งใน PSU ของเซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่อง นอกจากนี้ยังเป็นการดีกว่าสำหรับ UPS เนื่องจากพวกเขาสามารถใช้แบตเตอรี่ 12V เพื่อจ่ายกำลังไฟฟ้าทั้งกริด 12V โดยตรงของดาต้าเซ็นเตอร์แทนการเปลี่ยน 12V DC เป็น 120/240 AC ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพ

3

ดังนั้นโดยทั่วไปมีจุดหนึ่งของความล้มเหลว : /

— canadmos

2

@canadmos อาจไม่ใช่แบบเดี่ยวอาจมีหลาย PSUs แต่ก็ไม่มากเท่ากับหนึ่งสำหรับเซิร์ฟเวอร์แต่ละเครื่อง

8

คุณเคยเห็นตัวเซิร์ฟเวอร์เบลดเซิร์ฟเวอร์หรือไม่? นี่คือตัวอย่างของการก้าวไปสู่ระบบประเภทนี้บางที

— Rob Moir

12

ในฐานะที่เป็นวิศวกรคำถามหลักคือทำไมคนทั่วไปถึงทำงาน AC ที่ 50 Hz หรือ 60 Hz มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์มีขนาดใหญ่มากเพราะความถี่ต่ำมาก แต่ในสภาพแวดล้อม DC ด้านหลัง UPS คุณสามารถเลือกความถี่ได้ ที่ 500 Hz PSU จะเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้น (โดยทั่วไปตัวพิมพ์ใหญ่ของคุณอาจเล็กลง 10 เท่าเพราะแต่ละช่วงเวลาใช้เวลา 2 ms แทน 20 ms)

— MSalters

2

@MvG สำหรับเทียบเท่าทันสมัยที่คุณจะได้รับพลังงาน Interruptible ผ่านมู่เล่ มีข้อได้เปรียบบางอย่างเกี่ยวกับมู่เล่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีการตก / ไฟตก การเปลี่ยนไปใช้แบตเตอรี่นั้นเป็นเรื่องยากจริงๆบนแบตเตอรี่ แต่หากล้อล้อสามารถรับภาระได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ คุณสามารถยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ได้อย่างมาก

— MikeyB

57

วิลลิสกำลังคุยอะไรกันอยู่? คุณสามารถรับ 48V PSU สำหรับเซิร์ฟเวอร์ส่วนใหญ่ในวันนี้

การใช้งาน 12V DC ในระยะทางไกล / กลางนั้นมีปัญหาจากแรงดันตกคร่อมขณะที่ 120V AC ไม่มีปัญหานี้ this สูญเสียครั้งใหญ่ที่นั่น รัน AC แรงดันสูงไปยังชั้นวางแปลงที่นั่น

ปัญหาเกี่ยวกับ 12V ในระยะทางไกลคือคุณต้องการกระแสไฟที่สูงกว่าเพื่อส่งพลังงานในปริมาณที่เท่ากันและแอมแปร์ที่สูงกว่านั้นมีประสิทธิภาพน้อยกว่าและต้องการตัวนำขนาดใหญ่

การออกแบบOpen Compute Open Rackใช้ราง 12V ภายในชั้นวางเพื่อกระจายพลังงานไปยังส่วนประกอบต่างๆ

นอกจากนี้ยัง UPSes ขนาดใหญ่ไม่ได้เปิด 12V DC เข้า 120V AC - พวกเขามักจะใช้ 10 หรือ 20 แบตเตอรี่ติดยาเสพติดในซีรีส์ (แล้วขนานธนาคารของคนเหล่านั้น) เพื่อให้ 120V หรือ 240V DC แล้วกลับที่เข้า AC

ใช่แล้วเรามีการติดตั้งแบบกำหนดเองอยู่แล้ว แต่มีค่าใช้จ่ายที่พอสมควรในการไปและฮาร์ดแวร์สินค้าโภคภัณฑ์โดยทั่วไปไม่สนับสนุนสิ่งนั้น

องค์กรไม่แสวงหา sequitor: วัดเป็นเรื่องยาก

1: ฉันโกหกมันทำ แต่น้อยกว่า DC

— MikeyB
แหล่งที่มา

แบตเตอรี่ก้อนเดียวคือ 1.5V (NiCd, NiMH) หรือ 3.7V (LiIon, LiPol, LiPol มีตัวแปรอื่น ๆ ด้วย) ดังนั้นจึงมีแบตเตอรี่มากกว่า 10 สำหรับ 120V

— Jan Hudec

5

เซลล์เดียวมีแนวโน้มที่จะมีแรงดันไฟฟ้าต่ำ 1.5V หรือ 3.7V แต่แบตเตอรี่มักจะมีหลายเซลล์ รถยนต์ของคุณมีอะไร

— MikeyB

2

เพื่อนคนนี้รู้ว่าสิ่งที่เขากำลังพูดถึง

— ไมเคิลมาร์ติเนซ

2

ทุกอย่างใช้ (19 C) เพื่อทำงานบน DC (โรงไฟฟ้าแห่งแรกของ Edison คือ DC) สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างโรงไฟฟ้าขนาดเล็กจำนวนมากทุกแห่งเพราะแรงดันไฟฟ้าตก AC ถูกคิดค้นเพื่อป้องกันปัญหานี้ ปิดหัวข้อ แต่โดยทั่วไปเป็นปัญหาเดียวกับที่คุณอธิบายข้างต้น

— เลียม

2

เพียงชี้แจง: แรงดันไฟฟ้าไม่ได้ลดลงด้วยอุปทาน 120AC เพราะแรงดันไฟฟ้าเป็น AC แต่เนื่องจากการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าผ่านหม้อแปลงจะลดกระแส (และในทางกลับกัน) ทฤษฎี 120 DC line จะมีแรงดันตกที่ต่ำกว่าถึง 10 เท่า

— Groo

18

ไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อคุณเพิ่มการสูญเสีย I ^ 2R ลดแรงดันไฟฟ้าและคุณจะต้องเพิ่มกระแสตามสัดส่วน แต่การสูญเสียตัวต้านทาน (ไม่รวมถึงแรงดันไฟฟ้าตก) ของสายไฟจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังสองของกระแสไฟฟ้า คุณต้องใช้สายเคเบิลที่หนาและใหญ่เช่นกันโดยใช้ทองแดงมากขึ้น

โดยปกติแล้ว Telcos จะใช้ -48V ดังนั้นพวกเขายังต้องการแหล่งจ่ายไฟในเซิร์ฟเวอร์ - อินเวอร์เตอร์ - เพื่อทำการแปลงระดับ DC ซึ่งเป็นการแปลงเป็น AC จากนั้นกลับมาอีกครั้ง สายมีความหนามาก

ดังนั้นจึงไม่ใช่ความคิดที่ดีที่จะเรียกใช้ทุกอย่างใน DC อย่างมีประสิทธิภาพ

— xcxc
แหล่งที่มา

1

ประแจมีความต้านทานต่ำกว่ามนุษย์

— user253751

9

"Volts jolt แต่ mills kill" เป็นความเข้าใจผิดเล็กน้อย มิลส์ฆ่า แต่ไม่มีโวลต์เพียงพอคุณจะไม่มีวันได้โรงเลื่อยระดับอันตราย เลียบัสบาร์ 12V และลิ้นของคุณจะต่อย แต่คุณจะรอด เลีย 240V และคุณจะอยู่ในโรงพยาบาล

— Ian Howson

1

ใช่คุณถูก. จากนั้นก็มีผู้ชายคนหนึ่งที่เจาะหัวนมที่ตัดสินใจทดสอบความต้านทานภายในของเขาด้วย AVO ... มันไม่ได้ใช้ 12V เพื่อฆ่าเมื่อเงื่อนไขถูกต้อง

— xcxc

ในหัวข้อของกระแสขนาดใหญ่นอกจากนี้ยังมีสายการบินยักษ์ใหญ่แห่งความตาย

— บ๊อบ

1

@xcxc live voltage ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าในสาย

— CVn

11

Telcos ใช้ DC ในสำนักงานกลางเกือบทั้งหมดในอดีต ในสิ่งที่ดูเหมือนว่าจะเป็นรูปแบบที่เกิดขึ้นซ้ำในการคำนวณฉันขอยืนยันว่าอุตสาหกรรมไอทีกำลังเคลื่อนไปสู่ DC และการคิดค้น "วงล้อ" ใหม่ที่มีประสิทธิภาพซึ่ง telcos คิดค้นมาแล้วเมื่อหลายปีก่อนนั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของหลักสูตร

ไม่กี่ปีที่ผ่านมาได้เห็นบทความต่างๆพูดคุยเกี่ยวกับการใช้ไฟฟ้ากระแสตรงที่จะทำให้ดาต้าเซ็นเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ฉันรู้ว่า Facebook และ Google (ตามที่อ้างถึงในลิงก์สุดท้าย) เป็นผู้ใช้ไฟกระแสตรงขนาดใหญ่ ฉันคิดว่ามันเป็นเรื่องของเวลาก่อนที่การโฮสต์สินค้าโภคภัณฑ์จะไปในทิศทางนั้นเช่นกัน

ด้วยลักษณะที่ชัดเจนของพลังงาน AC แม้ว่ามันจะต้องใช้เวลา

— Evan Anderson
แหล่งที่มา

6

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นกระแสไฟฟ้าสูง = ความสูญเสียสูงและสายเคเบิลหนา

ปัจจัยที่ต้องห้ามอีกประการหนึ่งคือกระแสไฟฟ้าสูงที่นำไปสู่ โปรดจำไว้ว่า 100A นั้นเพียงพอสำหรับการเชื่อมอาร์ค

— smirkingman
แหล่งที่มา

3

โดยทั่วไปเหตุผลในการใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่สูงกว่าคือเราต้องการลดการสูญเสียพลังงานและประหยัด

P = UI หมายถึงพลังงาน (W) คือแรงดันไฟฟ้า (V) คูณด้วยกระแส (A) คุณต้องการพลังงานสำหรับ HW คุณมีทางเลือกสำหรับแรงดันไฟฟ้า แต่กระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามนั้น นี่เป็นความจริงทั้งสำหรับ DC และ AC นี้นำไปสู่ปัญหาแรกและแก้ปัญหาของ
การสูญเสียเป็นสัดส่วนกับปัจจุบันและความต้านทาน (U = RI) ยิ่งกระแสยิ่งสูญเสียมากขึ้นในรูปของความร้อน ดังนั้นคุณต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อลดกระแสและการสูญเสีย แต่ถ้าคุณต้องการ 3 V สำหรับ HW และเลือก 100 V สำหรับแหล่งจ่ายไฟคุณจะต้องแปลง 100 V เป็น 3 V ที่จุดใกล้กับอินพุต HW นี้นำไปสู่ปัญหาที่สองและการแก้ปัญหา
มันเป็นเรื่องยากที่จะแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยไม่สูญเสียมากเกินไป เราจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสลับโหมดที่ใช้งานอยู่และมีราคาแพง ในทางตรงกันข้ามมันง่ายที่จะเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับโดยใช้หม้อแปลง (ขดลวดแบบคงที่สองอันที่เรียบง่ายโดยใช้สนามแม่เหล็ก)
ข้อสรุปขึ้นอยู่กับตัวเลือกก่อนหน้า : เป็นการดีกว่าที่จะใช้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าซึ่งจะต้องเป็น AC เพื่อให้สามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าได้ง่าย

วิศวกรจะเปรียบเทียบต้นทุนการสูญเสีย / ความล้มเหลวทางไฟฟ้าและค่าใช้จ่ายของการแปลงแรงดันไฟฟ้าสำหรับปัญหาที่เฉพาะเจาะจงแล้วดูว่าราคาใดถูกกว่า เพิ่มไปยังผลกระทบของความล้มเหลว ฯลฯ

วันนี้เราเริ่มเห็นตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าสำหรับ DC ที่มีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง ดังนั้นทางออกที่ดีที่สุดอาจมีการเปลี่ยนแปลงในอนาคต

— นาที
แหล่งที่มา

2

มีแนวโน้มว่าจะเดือดลงเงิน อุปกรณ์จ่ายไฟ 120VAC พร้อมใช้งานโดยรถบรรทุกเพื่อการตลาดตลาดสำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟ 12/5 / 3.3VDC ที่มีความจุสูงนั้นค่อนข้างเล็ก: มีคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวมากกว่าดาต้าเซ็นเตอร์ ดังที่ได้กล่าวไว้ในคำตอบอื่น ๆ มันไม่น่าเป็นไปได้ที่ดาต้าเซ็นเตอร์ใด ๆ จะใส่ 12v ลงในปลั๊กผนังและตัวแปลงในห้องใต้ดิน - มีแนวโน้มที่ตรงกันข้าม: อาคารพาณิชย์จำนวนมากใช้ 480v สำหรับแสงสว่างหลัก การเรียกใช้ 240VAC ไปยังชั้นวางนั้นเหมาะสมกว่า 12VDC แต่ฉันคาดว่าในอนาคตจะเห็น PSU ขนาดใหญ่สองตัวที่ด้านบนของแต่ละชั้นวางและปลั๊กไฟ 4 พินสำหรับแต่ละเซิร์ฟเวอร์ภายในชั้นวางนั้น

— paul
แหล่งที่มา

1

ง่าย ๆ (ซ็อกเก็ตเดียวจำนวนน้อยของดิสก์ไดรฟ์ไม่มี GPU แยก - สำหรับการคำนวณ) เซิร์ฟเวอร์สามารถปิด picoPSU (บอร์ดขนาดเล็กที่เสียบเข้ากับตัวเชื่อมต่อ ATX 24 พินที่ใช้ 12V และใช้พลังงานเพียง 3.3 / 5V สำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ ) like ถูกใช้ในพีซี DIY minibox จำนวนหนึ่ง mini-box.com/DC-DC

— Dan Neely