Mengapa kita masih menggunakan catu daya di server pusat data?


53

Komputer terutama membutuhkan tiga voltase untuk bekerja: + 12V , + 5V, dan + 3,3V , semuanya adalah DC.

Mengapa kita tidak dapat memiliki beberapa catu daya besar (untuk redundansi) yang menyediakan tiga voltase ini ke seluruh pusat data, dan server secara langsung menggunakannya?

Itu akan lebih efisien karena daya konversi selalu memiliki kerugian, itu lebih efisien untuk melakukannya satu kali daripada melakukannya setiap kali di PSU masing-masing server. Juga akan lebih baik untuk UPS karena mereka dapat menggunakan baterai 12V untuk langsung menyalakan seluruh jaringan 12V pusat data daripada mengubah 12V DC menjadi 120/240 AC yang cukup tidak efisien.


3
Jadi pada dasarnya ada satu titik kegagalan? : /
canadmos

2
@canadmos mungkin bukan tunggal, mungkin ada beberapa PSU, hanya saja tidak sebanyak satu untuk setiap server.

8
Pernahkah Anda melihat sasis server blade? Itu adalah contoh bergerak menuju sistem semacam ini, mungkin.
Rob Moir

12
Sebagai seorang insinyur, pertanyaan utama adalah mengapa orang menjalankan AC mereka pada 50 Hz atau 60 Hz. PSU sangat besar karena frekuensinya sangat rendah. Tetapi dalam lingkungan DC di belakang UPS, Anda dapat memilih frekuensi apa pun. Pada 500 Hz, PSU akan lebih kecil dan lebih efisien. (Pada dasarnya, batas Anda bisa 10x lebih kecil karena setiap periode sekarang berlangsung 2 ms, bukan 20 ms)
MSalters

2
@ MVG Untuk yang setara modern itu Anda bisa mendapatkan kekuatan interruptible melalui roda gila . Ada beberapa keunggulan roda gila, terutama di daerah yang sering mengalami gangguan daya / mati listrik. Beralih ke baterai BENAR-BENAR KERAS pada baterai, tetapi jika roda gila dapat menahan beban untuk interval pendek, Anda dapat memperpanjang usia baterai secara drastis.
MikeyB

Jawaban:


57

Ada apa dengan Willis? Anda bisa mendapatkan 48V PSU untuk sebagian besar server hari ini.

Menjalankan 12V DC melalui jarak menengah / panjang menderita dari Dropage Drop , sedangkan 120V AC tidak memiliki masalah ini¹. Kerugian besar di sana. Jalankan AC tegangan tinggi ke rak, konversikan di sana.

Masalah dengan 12V jarak jauh adalah Anda membutuhkan arus listrik yang lebih tinggi untuk mengirimkan daya yang sama dan arus listrik yang lebih tinggi kurang efisien dan membutuhkan konduktor yang lebih besar.

Desain Open Compute Open Rack menggunakan rel 12V di dalam rak untuk mendistribusikan daya ke komponen.

Juga UPSes besar tidak berubah 12V DC ke AC 120V - mereka biasanya menggunakan 10 atau 20 baterai terhubung secara seri (dan bank kemudian paralel dari mereka) untuk memberikan 120V atau 240V DC dan kemudian invert yang menjadi AC.

Jadi ya, kami sudah ada di sana untuk instalasi khusus, tetapi ada sedikit overhead yang layak untuk digunakan dan perangkat keras komoditas umumnya tidak mendukungnya.

Non sequitor: pengukuran itu sulit .

1: Aku berbohong, memang, tapi kurang dari DC.


Baterai tunggal adalah 1.5V (NiCd, NiMH) atau 3.7V (LiIon, LiPol, LiPol memiliki beberapa varian lain juga), jadi lebih banyak baterai daripada 10 untuk 120V.
Jan Hudec

5
Satu sel cenderung memiliki tegangan rendah 1,5V atau 3,7V tetapi baterai sering kali terdiri dari beberapa sel. Apa yang ada di mobilmu?
MikeyB

2
Bung ini tahu apa yang dia bicarakan
Michael Martinez

2
Semuanya digunakan (19 C) untuk berjalan di DC (pembangkit listrik pertama Edison adalah DC). Ini melibatkan membangun banyak pembangkit listrik kecil di mana-mana karena jatuh tegangan. AC diciptakan untuk mencegah masalah ini. Di luar topik, tetapi pada dasarnya masalah yang sama Anda uraikan di atas.
Liam

2
Hanya klarifikasi: penurunan tegangan tidak lebih rendah dengan pasokan 120AC karena tegangan AC, tetapi karena meningkatkan tegangan melalui transformator menurunkan arus (dan sebaliknya). Garis teoritis 120 DC juga akan memiliki drop tegangan 10x lebih rendah.
Groo

18

Ini tidak selalu lebih efisien karena Anda meningkatkan kerugian I ^ 2R. Kurangi tegangan dan Anda harus meningkatkan arus secara proporsional tetapi kerugian resistif (belum lagi penurunan tegangan) kabel daya meningkat secara proporsional dengan kuadrat arus. Jadi Anda membutuhkan kabel besar dan tebal juga, menggunakan lebih banyak tembaga.

Telco biasanya menggunakan -48V sehingga mereka masih membutuhkan catu daya di server - inverter - untuk membuat konversi level DC yang merupakan konversi ke AC kemudian kembali lagi. Kabelnya jauh lebih tebal.

Jadi itu belum tentu ide bagus untuk menjalankan semuanya di DC untuk efisiensi.


1
Kunci pas memiliki resistensi yang jauh lebih rendah daripada manusia.
user253751

9
"Volts holt, tapi mills kill" agak menyesatkan. Mills membunuh, tetapi tanpa volt yang cukup, Anda tidak akan pernah mendapatkan level berbahaya dari pabrik. Jilat busbar 12V dan lidah Anda akan menyengat, tetapi Anda akan selamat. Jilat 240V, dan Anda akan berada di rumah sakit.
Ian Howson

1
Ya kamu benar. Lalu ada seorang pria dengan tindikan puting yang memutuskan untuk menguji resistansi internalnya dengan AVO ... Bahkan tidak perlu 12V untuk membunuh ketika kondisinya benar.
xcxc

Pada topik arus besar, ada juga kabel kematian raksasa yang bagus.
Bob

1
@xcxc tegangan hidup , bukan tegangan saluran .
CVn

11

Perusahaan telekomunikasi telah menggunakan DC di kantor pusat mereka hampir secara eksklusif, secara historis. Dalam apa yang tampaknya menjadi pola berulang dalam komputasi, saya berpendapat bahwa industri TI pindah ke DC dan, secara efektif, menciptakan kembali "roda" yang sudah diciptakan oleh perusahaan telekomunikasi bertahun-tahun yang lalu hanya setara untuk kursus.

Beberapa tahun terakhir telah melihat berbagai artikel berbicara tentang penggunaan daya DC untuk membuat pusat data lebih efisien . Saya tahu bahwa Facebook dan Google (sebagaimana dirujuk dalam tautan terakhir itu) sama-sama pengguna listrik DC yang besar. Saya pikir itu hanya masalah waktu sebelum komoditas hosting bergerak ke arah itu juga.

Mengingat sifat daya AC yang tertanam, itu akan membutuhkan waktu.


6

Seperti yang ditunjukkan di atas, arus tinggi = rugi tinggi dan kabel tebal.

Faktor pelarangan lainnya adalah arus tinggi menyebabkan risiko kebakaran; ingat bahwa 100A cukup untuk melakukan pengelasan busur.


3

Pada dasarnya alasan untuk menggunakan AC tegangan tinggi adalah kami ingin meminimalkan kehilangan daya dan menghemat.

  1. P = UI, berarti daya (W) adalah tegangan (V) dikalikan dengan arus (A). Anda membutuhkan kekuatan untuk HW. Anda memiliki pilihan untuk voltase, tetapi arus akan bervariasi. Ini berlaku untuk DC dan AC. Ini mengarah pada masalah pertama dan solusinya .

  2. Kerugian sebanding dengan arus dan hambatan (U = RI). Semakin banyak arus, semakin banyak kerugian dalam bentuk panas. Jadi, Anda perlu mendukung tegangan yang lebih tinggi untuk meminimalkan arus dan kerugian. Tetapi jika Anda membutuhkan 3 V untuk HW dan memilih 100 V untuk catu daya, maka Anda perlu mengubah 100 V menjadi 3 V pada titik dekat dengan input HW. Ini mengarah pada masalah kedua dan solusinya .

  3. Itu (sebenarnya itu) sulit untuk mengubah tegangan DC, khususnya tanpa terlalu banyak kehilangan. Kita perlu menggunakan catu daya mode aktif aktif dan mahal. Sebaliknya mudah untuk mengubah tegangan AC menggunakan transformator (dua kumparan statis sederhana, menggunakan medan magnet).

  4. Kesimpulan berdasarkan pilihan sebelumnya : lebih baik menggunakan tegangan yang lebih tinggi, yang kemudian harus AC untuk memungkinkan konversi tegangan mudah.

Insinyur akan membandingkan kerugian / kegagalan listrik biaya dan biaya konversi tegangan untuk masalah tertentu, dan kemudian melihat mana yang lebih murah. Tambahkan ke dampak kegagalan ini, dll.

Hari ini kita mulai melihat konverter tegangan untuk DC yang efektif dan lebih murah. Jadi solusi terbaik dapat berubah di masa depan.


2

Sepertinya bermuara pada uang. Pasokan listrik 120VAC sudah tersedia dengan truk, pasar untuk pasokan halus berkapasitas tinggi 12/5 / 3.3VDC agak kecil: ada jauh lebih banyak komputer tunggal di luar sana daripada pusat data. Seperti yang disebutkan dalam jawaban lain, tidak mungkin bahwa pusat data akan menempatkan 12v di colokan dinding dan konverter di ruang bawah tanah - lebih mungkin sebaliknya: banyak bangunan komersial menggunakan 480v untuk penerangan utama karena mereka dapat menjalankan lebih banyak perlengkapan pada satu sirkuit. Menjalankan 240VAC ke rak lebih masuk akal daripada 12VDC, tapi saya berharap masa depan akan melihat dua PSU besar di bagian atas setiap rak dan colokan daya 4-pin untuk setiap server di rak itu.


1
Server yang paling sederhana (soket tunggal, sejumlah kecil disk drive, tidak ada diskrit GPU - untuk komputasi) dapat dimatikan picoPSU (papan kecil yang dihubungkan ke konektor ATX 24 pin yang membutuhkan 12V dan menghasilkan beberapa amp daya 3.3 / 5V untuk komponen misc) suka digunakan di sejumlah PC minibox DIY. mini-box.com/DC-DC
Dan Neely
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.