¿Por qué todavía utilizamos fuentes de alimentación en los servidores de centros de datos?

Las computadoras necesitan principalmente tres voltajes para funcionar: + 12V , + 5V y + 3,3V , todos son CC.

¿Por qué no podemos tener unas pocas (para redundancia) gran fuente de alimentación que proporcionen estos tres voltajes a todo el centro de datos y a los servidores que lo utilizan directamente?

Eso sería más eficiente ya que la conversión de energía siempre tiene pérdidas, es más eficiente hacerlo una sola vez que hacerlo cada vez en la PSU de cada servidor. También será mejor para los UPS, ya que pueden usar baterías de 12 V para alimentar directamente la red completa de 12 V del centro de datos en lugar de transformar los 12 V CC en 120/240 CA, lo cual es bastante ineficiente.

¿De qué estás hablando Willis? Puede obtener PSU de 48V para la mayoría de los servidores hoy.

El funcionamiento de 12 V CC a media / larga distancia sufre una caída de voltaje , mientras que 120 V CA no tiene este problema¹. Grandes pérdidas allí. Ejecute CA de alto voltaje al bastidor, conviértalo allí.

El problema con 12V a larga distancia es que necesita un mayor amperaje para transmitir la misma cantidad de energía y un mayor amperaje es menos eficiente y requiere conductores más grandes.

El diseño Open Compute Open Rack utiliza rieles de 12V dentro de un rack para distribuir la energía a los componentes.

También grandes UPSes no se conviertan 12V CC a 120V AC - que suelen utilizar 10 o 20 baterías conectados en serie (y los bancos luego paralelas de aquellos) para proporcionar 120 V o 240 V DC y luego invertido que en corriente alterna.

Entonces, sí, ya estamos allí para instalaciones personalizadas, pero hay un poco de sobrecarga para comenzar y el hardware básico generalmente no es compatible con eso.

No secuestrador: la medición es difícil .

1: miento, lo hace, pero menos que DC.

No es necesariamente más eficiente a medida que aumenta las pérdidas I ^ 2R. Reduzca el voltaje y debe aumentar la corriente en proporción, pero la pérdida resistiva (sin mencionar la caída de voltaje) de los cables de alimentación aumenta en proporción al cuadrado de la corriente. Por lo tanto, también necesita cables masivos y gruesos, con más cobre.

Las empresas de telecomunicaciones usan típicamente -48 V, por lo que aún necesitan fuentes de alimentación en los servidores (inversores) para realizar la conversión de nivel de CC, que es una conversión a CA y luego nuevamente. Los cables son mucho más gruesos.

Por lo tanto, no es necesariamente una gran idea ejecutar todo en DC para lograr eficiencia.

Las empresas de telecomunicaciones han utilizado DC en sus oficinas centrales casi exclusivamente, históricamente. En lo que parece ser un patrón recurrente en informática, diría que la industria de TI se está mudando a DC y, efectivamente, reinventar la "rueda" que las empresas de telecomunicaciones ya inventaron hace años es normal.

En los últimos años hemos visto varios artículos que hablan sobre el uso de la alimentación de CC para hacer que los centros de datos sean más eficientes . Sé que Facebook y Google (como se menciona en el último enlace) son grandes usuarios de DC. Creo que es solo cuestión de tiempo antes de que el alojamiento de productos básicos también se mueva en esa dirección.

Sin embargo, dada la naturaleza arraigada de la alimentación de CA, llevará tiempo.

Como se señaló anteriormente, alta corriente = altas pérdidas y cables gruesos.

Otro factor prohibitivo es que la alta corriente conduce a un riesgo de incendio; recuerde que 100A es suficiente para realizar la soldadura por arco.

Básicamente, la razón para usar CA de mayor voltaje es que queremos minimizar la pérdida de energía y ahorrar.

1. P = UI, significa que la potencia (W) es el voltaje (V) multiplicado por la corriente (A). Necesitas algo de potencia para un HW. Puede elegir el voltaje, pero la corriente variará en consecuencia. Esto es cierto tanto para DC como para AC. Esto lleva a un primer problema y su solución .

2. Las pérdidas son proporcionales a la corriente y la resistencia (U = RI). Cuanto más corriente, más pérdida en forma de calor. Por lo tanto, debe favorecer un voltaje más alto para minimizar la corriente y las pérdidas. Pero si necesita 3 V para el HW y elige 100 V para la fuente de alimentación, entonces necesita transformar 100 V a 3 V en un punto cercano a la entrada HW. Esto lleva a un segundo problema y su solución .

3. Es (en realidad fue) difícil transformar los voltajes de CC, especialmente sin demasiadas pérdidas. Necesitamos usar fuentes de alimentación conmutadas activas y costosas. Por el contrario, es fácil cambiar los voltajes de CA usando un transformador (dos bobinas estáticas simples, usando un campo magnético).

4. Conclusión basada en elecciones anteriores : es mejor usar un voltaje más alto, que debe ser CA para permitir una conversión de voltaje fácil.

Los ingenieros compararán los costos de pérdidas / fallas eléctricas y el costo de la conversión de voltaje para un problema específico, y luego verán cuál es más barato. Añádase a este impacto de fallas, etc.

Hoy comenzamos a ver convertidores de voltaje para CC que son efectivos y menos costosos. Entonces las mejores soluciones pueden cambiar en el futuro.

Es probable que se reduzca a dinero. Las fuentes de alimentación de 120 VCA están fácilmente disponibles por camión, el mercado de suministros de 12/5 / 3.3 VCC de alta capacidad es bastante pequeño: hay muchas más computadoras individuales que centros de datos. Como se mencionó en otras respuestas, es poco probable que cualquier centro de datos coloque 12v en los enchufes de pared y el convertidor en el sótano, lo más probable es lo contrario: muchos edificios comerciales usan 480v para la iluminación primaria, ya que pueden ejecutar muchos más dispositivos en un circuito. Ejecutar 240VAC en los racks tiene más sentido que 12VDC, pero espero que en el futuro veremos dos PSU grandes en la parte superior de cada rack y enchufes de alimentación de 4 pines para cada servidor dentro de ese rack.