Por que ainda usamos fontes de alimentação nos servidores do datacenter?

Os computadores precisam principalmente de três voltagens para funcionar: + 12V , + 5V e + 3,3V , todos eles são CC.

Por que não podemos ter apenas uma pequena fonte de alimentação (para redundância) fornecendo essas três voltagens para todo o datacenter e servidores usando-a diretamente?

Isso seria mais eficiente, pois a conversão de energia sempre tem perdas; é mais eficiente fazê-lo uma única vez do que em cada PSU de cada servidor. Também será melhor para os no-breaks, pois eles podem usar baterias de 12V para alimentar diretamente toda a grade de 12V do datacenter, em vez de transformar os 12V DC em 120/240 AC, o que é bastante ineficiente.

O que você está falando sobre Willis? Você pode obter PSV de 48V para a maioria dos servidores hoje.

A operação de 12V DC em média / longa distância sofre queda de tensão , enquanto que 120V CA não apresenta esse problema¹. Grandes perdas lá. Execute CA de alta tensão no rack, converta-o para lá.

O problema com 12V a longa distância é que você precisa de uma amperagem maior para transmitir a mesma quantidade de energia e uma maior amperagem é menos eficiente e requer condutores maiores.

O projeto Open Compute Open Rack usa trilhos de 12V dentro de um rack para distribuir energia aos componentes.

Também grandes UPSes não vire 12V DC em 120V AC - eles normalmente usam 10 ou 20 baterias conectados em série (e bancos, em seguida, paralelas daqueles) para fornecer 120V ou 240V DC e depois invertido que em AC.

Então, sim, já estamos lá para instalações personalizadas, mas há um pouco de sobrecarga para começar e o hardware comum geralmente não suporta isso.

Não sequenciador: a medição é difícil .

1: Eu minto, mas menos que DC.

Não é necessariamente mais eficiente à medida que você aumenta as perdas de I ^ 2R. Reduza a tensão e você precisará aumentar a corrente em proporção, mas a perda resistiva (para não mencionar a queda de tensão) dos cabos de energia aumenta em proporção ao quadrado da corrente. Assim, você também precisa de cabos grossos e pesados, usando mais cobre.

As empresas de telecomunicações usam tipicamente -48V para que ainda precisem de fontes de alimentação nos servidores - inversores - para fazer a conversão no nível DC, que é uma conversão para CA e depois novamente. Os cabos são muito mais grossos.

Portanto, não é necessariamente uma ótima idéia executar tudo no DC para obter eficiência.

As empresas de telecomunicações usaram a DC em seus escritórios centrais quase que exclusivamente, historicamente. No que parece ser um padrão recorrente na computação, eu argumentaria que a indústria de TI se mudando para DC e, efetivamente, reinventando a "roda" que as empresas de telecomunicações já inventaram anos atrás é apenas a par do curso.

Nos últimos anos, vários artigos falaram sobre o uso de energia DC para tornar os datacenters mais eficientes . Eu sei que o Facebook e o Google (como mencionado no último link) são grandes usuários de energia DC. Eu acho que é apenas uma questão de tempo até que a hospedagem de commodities se mova nessa direção também.

Dada a natureza arraigada da energia CA, isso levará tempo.

Como apontado acima, alta corrente = altas perdas e cabos grossos.

Outro fator de proibição é que a corrente alta leva a um risco de incêndio; lembre-se de que 100A é suficiente para realizar a soldagem a arco.

Basicamente, a razão para o uso de CA de tensão mais alta é que queremos minimizar a perda de energia e economizar.

1. P = UI, significa que a potência (W) é a tensão (V) multiplicada pela corrente (A). Você precisa de energia para um HW. Você pode escolher a voltagem, mas a corrente varia de acordo. Isso é verdade tanto para DC quanto para AC. Isso leva a um primeiro problema e sua solução .

2. As perdas são proporcionais à corrente e resistência (U = RI). Quanto mais atual, maior a perda na forma de calor. Portanto, você precisa favorecer uma tensão mais alta para minimizar a corrente e as perdas. Mas se você precisar de 3 V para o HW e escolher 100 V para a fonte de alimentação, precisará transformar 100 V em 3 V em um ponto próximo à entrada do HW. Isso leva a um segundo problema e sua solução .

3. É (na verdade era) difícil transformar tensões CC, especialmente sem muitas perdas. Precisamos usar fontes de alimentação de modo comutado ativas e caras. Pelo contrário, é fácil alterar as tensões CA usando um transformador (duas bobinas estáticas simples, usando campo magnético).

4. Conclusão com base em opções anteriores : é melhor usar tensão mais alta, que deve ser CA para permitir uma conversão fácil da tensão.

Os engenheiros irão comparar as perdas / falhas elétricas de custo e o custo de conversão de tensão para um problema específico e, em seguida, verificarão qual é o mais barato. Adicione a esse impacto as falhas, etc.

Hoje começamos a ver conversores de tensão para CC que são eficazes e mais baratos. Portanto, as melhores soluções podem mudar no futuro.

Provavelmente tudo se resume a dinheiro. As fontes de alimentação de 120VCA estão prontamente disponíveis pelo caminhão, o mercado de fontes de alta capacidade de 12/5 / 3.3VDC é bastante pequeno: há muito mais computadores individuais do que os datacenters. Como mencionado em outras respostas, é improvável que qualquer datacenter coloque 12v nos plugues de parede e no conversor no porão - provavelmente o oposto: muitos edifícios comerciais usam 480v para iluminação primária, pois podem executar muito mais equipamentos em um circuito. A execução de 240VCA nos racks faz mais sentido do que 12VDC, mas espero que o futuro veja duas PSUs grandes na parte superior de cada rack e tomadas de 4 pinos para cada servidor dentro desse rack.