为什么我们仍然在数据中心服务器上使用电源？

Question

计算机工作主要需要三种电压：+12 伏，+5 伏和+3.3伏，全部都是DC。

为什么我们不能只使用几个（为了冗余）大电源为整个数据中心和直接使用它的服务器提供这三种电压？

这会更有效率，因为转换电源总是有损耗的，一次性转换比每次在每个服务器的 PSU 中转换更有效率。此外，这对 UPS 来说也更好，因为它们可以使用 12V 电池直接为数据中心的整个 12V 电网供电，而不是将 12V DC 转换为 120/240 AC，后者效率很低。

Answer 1

你在说什么 Willis？如今大多数服务器都可以使用 48V 电源。

中长距离运行 12V DC 会出现电压下降而 120V AC 没有这个问题¹。那里的损失很大。将高压交流电输送到机架，然后在那里转换。

长距离 12V 的问题是，传输相同数量的电力需要更高的安培数，而更高的安培数效率较低并且需要更大的导体。

这开放式计算开放式机架设计使用机架内的 12V 导轨为组件分配电力。

此外，大型 UPS 不会将 12V 直流电转换为 120V 交流电 - 它们通常使用 10 或 20 个串联的电池（然后并联）来提供 120V 或 240V 直流电，然后逆变那进入交流电。

是的，我们已经进行了自定义安装，但要开始进行安装需要相当多的开销，而且商品硬件通常不支持这一点。

不合逻辑的推断：测量很困难。

1：我撒谎了，确实有，但是比 DC 的要少。

Answer 2

随着 I^2R 损耗的增加，效率并不一定更高。降低电压，您必须按比例增加电流，但电源线的电阻损耗（更不用说电压降）会与电流的平方成比例增加。因此，您还需要大量、粗大的电缆，使用更多的铜。

电信公司通常使用 -48V，因此他们仍然需要服务器中的电源 - 逆变器 - 进行直流电平转换，即转换为交流电然后再转换回来。电缆要粗得多。

因此，为了提高效率，在 DC 上运行所有东西不一定是个好主意。

Answer 3

从历史上看，电信公司几乎只在其中心局使用 DC。在计算领域，这似乎是一种反复出现的模式，我认为，IT 行业转向 DC，实际上是在重新发明电信公司多年前已经发明的“轮子”，这只是正常现象。

过去几年里各类文章谈论使用直流电源使数据中心更高效。我知道 Facebook 和 Google（如上一个链接中所述）都是 DC 的重度用户。我认为商品托管也朝这个方向发展只是时间问题。

然而，鉴于交流电的根深蒂固的特性，这仍需要时间。

Answer 4

基本上，使用更高电压交流电的原因是我们想尽量减少电力损耗并节省开支。

1. P=UI，表示功率（W）等于电压（V）乘以电流（A）。HW 需要一定的功率。电压可以选择，但电流会相应变化。直流和交流都是如此。这导致了第一个问题及其解决方案。

2. 损耗与电流和电阻成正比（U=RI）。电流越大，以热量形式出现的损耗就越多。因此，您需要选择更高的电压以尽量减少电流和损耗。但如果您需要 3 V 的 HW 电压并选择 100 V 的电源，那么您需要在靠近 HW 输入的点将 100 V 转换为 3 V。这导致了第二个问题及其解决方案。

3. 转换直流电压（实际上曾经是）很困难，特别是在没有太多损失的情况下。我们需要使用有源且昂贵的开关电源。相反，使用变压器（两个简单的静态线圈，利用磁场）改变交流电压很容易。

4. 根据先前的选择得出的结论：最好使用更高的电压，然后必须是交流电才能轻松进行电压转换。

工程师会比较电力损耗/故障的成本和特定问题的电压转换成本，然后看看哪个更便宜。此外还要考虑故障的影响等。

如今，我们开始看到高效且价格低廉的直流电压转换器。因此，最佳解决方案在未来可能会发生变化。