大數(shù)據(jù)中心電源和能量使用的情況討論，第一部分

預(yù)計(jì)到 2025 年將有超過 175 ZB 的數(shù)據(jù)。隨著 5G 的到來，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和部署以及現(xiàn)有老舊數(shù)據(jù)中心的升級工作正在蓬勃發(fā)展，從 2020 年日本奧運(yùn)會開始( 6G 已經(jīng)在討論未來的發(fā)展)以及人工智能 (AI) 和機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 的發(fā)展。

將會有許多連接技術(shù)想要利用 5G 的優(yōu)勢。他們面臨的挑戰(zhàn)之一是高速處理大量數(shù)據(jù)。進(jìn)入邊緣計(jì)算。這可能是繼云之后的下一個(gè)主要技術(shù)趨勢;邊緣計(jì)算描述了一個(gè)數(shù)據(jù)處理盡可能靠近數(shù)據(jù)源的環(huán)境。這將確保速度和低延遲，有助于實(shí)現(xiàn) 5G 的性能目標(biāo)。但是，仍然需要中央數(shù)據(jù)中心來處理應(yīng)用程序?qū)ρ舆t要求較低的需求。

我們將看到的是下一代中央辦公室(NGCO)的發(fā)展。這些是可以支持固定和移動(dòng)流量的邊緣云數(shù)據(jù)中心。每個(gè)中心局平均為 35,000 名用戶提供服務(wù)，而目前約為 5,000 名，他們將位于無線接入網(wǎng)絡(luò) (RAN) 和中心核心之間。

無論數(shù)據(jù)在哪里存儲或處理——無論是在邊緣、被稱為地鐵的區(qū)域中心還是在中心——都會對容量的需求不斷增長。從 2019 年底開始，這一數(shù)字將顯著增加，服務(wù)提供商將需要改進(jìn)或改造其架構(gòu)以支持 5G。將通過 5G 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)將存在于云中，這凸顯了數(shù)據(jù)中心必須發(fā)揮的重要作用。

能源

防止數(shù)據(jù)中心建筑中的系統(tǒng)中斷至關(guān)重要;停機(jī)時(shí)間意味著資金損失和客戶不滿意。操作員可以依靠 不間斷電源系統(tǒng) 和 配電裝置 安全可靠地控制流向敏感設(shè)備的電流。具有備用發(fā)電的中小型企業(yè)和住宅建筑也可能是負(fù)荷管理計(jì)劃的候選者。每個(gè)機(jī)架超過 10kW 是常態(tài)，這將降低機(jī)架內(nèi)電源保護(hù)的可行性。行尾 UPS 系統(tǒng)的使用即將到來。

智能電源管理 (IPM)

IPM 是硬件和軟件的組合，可優(yōu)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心的電力分配和使用。雖然 IPM 的安裝涉及前期成本和持續(xù)維護(hù)，但由于減少電費(fèi)、減少停機(jī)時(shí)間和延長硬件壽命，該技術(shù)可以在長期內(nèi)節(jié)省資金。

最有效的 IPM 解決方案包含溫度監(jiān)控和調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)、電流限制和負(fù)載分配。先進(jìn)的 IPM 技術(shù)部署分支電路保護(hù)(每組插座都有自己的斷路器或保險(xiǎn)絲)、集中/集成管理，使管理員能夠監(jiān)控所有數(shù)據(jù)中心硬件，以便他們能夠隔離問題并快速解決問題。智能減載還用于在特定條件下有條不紊地關(guān)閉非必要設(shè)備。

三相電源

三相電源的使用通常會平衡電源負(fù)載并使每個(gè)負(fù)載的可用電流最大化。使用分區(qū)冷卻可以以最少的能源浪費(fèi)防止孤立的過熱事件。系統(tǒng)冗余將確保在局部硬件或軟件故障的情況下不間斷運(yùn)行，并且對來自多個(gè)供應(yīng)商的電源硬件的協(xié)調(diào)管理可以使數(shù)據(jù)中心保持正常運(yùn)行。

冷卻

直接液體冷卻等新的冷卻技術(shù)開始受到關(guān)注。市場正在探索這項(xiàng)技術(shù)的多種選擇，從直接水到芯片到桌面上的完全浸沒的服務(wù)器(請參閱淹沒您的電源和其他選項(xiàng))。

施耐德電氣的數(shù)據(jù)中心部門正在將直接液體冷卻視為其下一個(gè)大增長領(lǐng)域。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商，即云平臺，應(yīng)該會推動(dòng)大部分需求。甚至正在討論直接到芯片和完全沉浸式。

本文稍后將介紹 Efficient Power Conversion 的 eGaN 熱增強(qiáng)功能。

鋰離子電池現(xiàn)在正在取代數(shù)據(jù)中心 UPS 系統(tǒng)中的鉛酸電池作為備用電池。

更高電壓的功率分配降低了 I 2 R 損耗。轉(zhuǎn)向 48V 與 12V 配電方案可將功率損耗降低 16 倍。

現(xiàn)在讓我們看看一些頂級電源 IC 公司針對從 48V 轉(zhuǎn)換到圖形處理器 (GPU) 的極低電壓/高電流需求的解決方案有哪些。我喜歡這些選擇，因?yàn)閺碾娫丛O(shè)計(jì)人員的角度來看，它們提供了在日益具有挑戰(zhàn)性的數(shù)據(jù)服務(wù)器領(lǐng)域創(chuàng)建電源架構(gòu)的絕佳選擇。