大数据中心电源和能量使用的情况讨论，第一部分

预计到 2025 年将有超过 175 ZB 的数据。随着 5G 的到来，数据中心的建设和部署以及现有老旧数据中心的升级工作正在蓬勃发展，从 2020 年日本奥运会开始( 6G 已经在讨论未来的发展)以及人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 的发展。

将会有许多连接技术想要利用 5G 的优势。他们面临的挑战之一是高速处理大量数据。进入边缘计算。这可能是继云之后的下一个主要技术趋势;边缘计算描述了一个数据处理尽可能靠近数据源的环境。这将确保速度和低延迟，有助于实现 5G 的性能目标。但是，仍然需要中央数据中心来处理应用程序对延迟要求较低的需求。

我们将看到的是下一代中央办公室(NGCO)的发展。这些是可以支持固定和移动流量的边缘云数据中心。每个中心局平均为 35,000 名用户提供服务，而目前约为 5,000 名，他们将位于无线接入网络 (RAN) 和中心核心之间。

无论数据在哪里存储或处理——无论是在边缘、被称为地铁的区域中心还是在中心——都会对容量的需求不断增长。从 2019 年底开始，这一数字将显着增加，服务提供商将需要改进或改造其架构以支持 5G。将通过 5G 网络传输的大部分数据将存在于云中，这凸显了数据中心必须发挥的重要作用。

能源

防止数据中心建筑中的系统中断至关重要;停机时间意味着资金损失和客户不满意。操作员可以依靠 不间断电源系统 和 配电装置 安全可靠地控制流向敏感设备的电流。具有备用发电的中小型企业和住宅建筑也可能是负荷管理计划的候选者。每个机架超过 10kW 是常态，这将降低机架内电源保护的可行性。行尾 UPS 系统的使用即将到来。

智能电源管理 (IPM)

IPM 是硬件和软件的组合，可优化计算机系统和数据中心的电力分配和使用。虽然 IPM 的安装涉及前期成本和持续维护，但由于减少电费、减少停机时间和延长硬件寿命，该技术可以在长期内节省资金。

最有效的 IPM 解决方案包含温度监控和调节、电压调节、电流限制和负载分配。先进的 IPM 技术部署分支电路保护(每组插座都有自己的断路器或保险丝)、集中/集成管理，使管理员能够监控所有数据中心硬件，以便他们能够隔离问题并快速解决问题。智能减载还用于在特定条件下有条不紊地关闭非必要设备。

三相电源

三相电源的使用通常会平衡电源负载并使每个负载的可用电流最大化。使用分区冷却可以以最少的能源浪费防止孤立的过热事件。系统冗余将确保在局部硬件或软件故障的情况下不间断运行，并且对来自多个供应商的电源硬件的协调管理可以使数据中心保持正常运行。

冷却

直接液体冷却等新的冷却技术开始受到关注。市场正在探索这项技术的多种选择，从直接水到芯片到桌面上的完全浸没的服务器(请参阅淹没您的电源和其他选项)。

施耐德电气的数据中心部门正在将直接液体冷却视为其下一个大增长领域。超大规模数据中心运营商，即云平台，应该会推动大部分需求。甚至正在讨论直接到芯片和完全沉浸式。

本文稍后将介绍 Efficient Power Conversion 的 eGaN 热增强功能。

锂离子电池现在正在取代数据中心 UPS 系统中的铅酸电池作为备用电池。

更高电压的功率分配降低了 I 2 R 损耗。转向 48V 与 12V 配电方案可将功率损耗降低 16 倍。

现在让我们看看一些顶级电源 IC 公司针对从 48V 转换到图形处理器 (GPU) 的极低电压/高电流需求的解决方案有哪些。我喜欢这些选择，因为从电源设计人员的角度来看，它们提供了在日益具有挑战性的数据服务器领域创建电源架构的绝佳选择。