Perché utilizziamo ancora alimentatori su server di datacenter?

I computer necessitano principalmente di tre tensioni per funzionare: + 12V , + 5V e + 3,3V , tutti sono DC.

Perché non possiamo avere solo pochi (per ridondanza) grande alimentazione che fornisce queste tre tensioni all'intero data center e ai server che lo utilizzano direttamente?

Sarebbe più efficiente poiché la conversione della potenza ha sempre delle perdite, è più efficiente farlo una volta sola che farlo ogni volta nell'alimentatore di ciascun server. Inoltre sarà meglio per gli UPS poiché possono utilizzare batterie da 12 V per alimentare direttamente l'intera rete da 12 V del datacenter invece di trasformare i 12 V CC in 120/240 CA, il che è abbastanza inefficiente.

Che cosa stai parlando di Willis? Oggi puoi ottenere alimentatori a 48 V per la maggior parte dei server.

Il funzionamento a 12 V CC su media / lunga distanza soffre di caduta di tensione , mentre 120 V CA non presentano questo problema¹. Grandi perdite lì. Esegui l'alta tensione CA nel rack, convertilo lì.

Il problema con 12V a lunga distanza è che è necessario un amperaggio maggiore per trasmettere la stessa quantità di potenza e un amperaggio maggiore è meno efficiente e richiede conduttori più grandi.

Il design Open Compute Open Rack utilizza binari da 12 V all'interno di un rack per distribuire l'alimentazione ai componenti.

Anche grandi UPS non si trasformano 12V DC in 120V AC - essi utilizzano tipicamente 10 o 20 batterie agganciati in serie (e banche quindi parallele di quelli) per fornire 120V o 240V DC e poi invertito che in corrente alternata.

Quindi sì, siamo già lì per installazioni personalizzate, ma c'è un bel po 'di sovraccarico per andare avanti e l'hardware dei prodotti generalmente non lo supporta.

Non sequitor: la misurazione è difficile .

1: mento, lo fa, ma meno di DC.

Non è necessariamente più efficiente quando si aumentano le perdite I ^ 2R. Ridurre la tensione e si deve aumentare la corrente in proporzione, ma la perdita resistiva (per non parlare della caduta di tensione) dei cavi di alimentazione aumenta in proporzione al quadrato della corrente. Pertanto, hai bisogno anche di cavi massicci e spessi, che utilizzano più rame.

Le telecamere usano tipicamente -48 V, quindi hanno ancora bisogno di alimentatori nei server - inverter - per effettuare la conversione del livello CC che è una conversione in CA e poi di nuovo. I cavi sono molto più spessi.

Quindi non è necessariamente una grande idea far funzionare tutto su DC per efficienza.

Telcos ha usato DC nei suoi uffici centrali quasi esclusivamente, storicamente. In quello che sembra essere un modello ricorrente nell'informatica, direi che il settore IT che si sta spostando su DC e, di fatto, reinventando la "ruota" che i telcos hanno già inventato anni fa è la norma.

Gli ultimi anni hanno visto vari articoli che parlano dell'utilizzo dell'alimentazione DC per rendere più efficienti i datacenter . So che Facebook e Google (come indicato nell'ultimo link) sono entrambi grandi utenti DC. Penso che sia solo una questione di tempo prima che anche l'hosting di materie prime si muova in quella direzione.

Data la natura radicata della corrente alternata, però, ci vorrà del tempo.

Come indicato sopra, alta corrente = perdite elevate e cavi spessi.

Un altro fattore proibitivo è che l'elevata corrente comporta un rischio di incendio; ricordare che 100A sono sufficienti per eseguire la saldatura ad arco.

Fondamentalmente la ragione per usare una tensione AC più alta è che vogliamo minimizzare la perdita di potenza e risparmiare.

1. P = UI, significa che la potenza (W) è la tensione (V) moltiplicata per la corrente (A). Hai bisogno di un po 'di energia per un HW. Puoi scegliere la tensione, ma la corrente varierà di conseguenza. Questo è vero sia per DC che per AC. Questo porta ad un primo problema e alla sua soluzione .

2. Le perdite sono proporzionali alla corrente e alla resistenza (U = RI). Più corrente, maggiore è la perdita sotto forma di calore. Quindi è necessario favorire una tensione maggiore per ridurre al minimo corrente e perdite. Ma se hai bisogno di 3 V per l'HW e scegli 100 V per l'alimentazione, allora devi trasformare da 100 V a 3 V in un punto vicino all'ingresso HW. Ciò porta a un secondo problema e alla sua soluzione .

3. È (in realtà è stato) difficile trasformare le tensioni CC, specialmente senza troppe perdite. Dobbiamo utilizzare alimentatori a modalità commutata attivi e costosi. Al contrario, è facile modificare le tensioni CA utilizzando un trasformatore (due semplici bobine statiche, che utilizzano un campo magnetico).

4. Conclusione basata su scelte precedenti : è meglio utilizzare una tensione più elevata, che quindi deve essere CA per consentire una facile conversione della tensione.

Gli ingegneri confronteranno le perdite / guasti elettrici e il costo della conversione della tensione per un problema specifico, quindi vedranno quale è più economico. Aggiungi a questo impatto di guasti, ecc.

Oggi iniziamo a vedere convertitori di tensione per CC che sono efficaci e meno costosi. Quindi le migliori soluzioni potrebbero cambiare in futuro.

Probabilmente si riduce al denaro. Gli alimentatori a 120 V CA sono prontamente disponibili per il camion, il mercato degli alimentatori a 12/5 / 3,3 V CC lisci ad alta capacità è piuttosto piccolo: ci sono molti più computer singoli là fuori che i data center. Come menzionato in altre risposte, è improbabile che qualsiasi data center inserisca 12 v nelle prese a muro e il convertitore nel seminterrato - molto probabilmente il contrario: molti edifici commerciali usano 480 v per l'illuminazione primaria in quanto possono far funzionare molti più apparecchi su un circuito. Far funzionare 240VAC sui rack ha più senso dei 12VDC, ma mi aspetto che il futuro vedrà due grandi PSU nella parte superiore di ciascun rack e spine di alimentazione a 4 pin per ciascun server all'interno di quel rack.