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数据机房高压直流供电模式的探讨

来源:机房360 作者:高健 周平 颜士军 更新时间:2010-6-30 17:46:07

摘要:数据通信设备要求交流电源与电信设备传统的-48V直流电源不兼容,因而对电源设备提出了新的要求——应达到高可靠性、高可用度和高效率的要求。如何构成这种新的电源系统?这是通信电源系统设计有待解决的新问题。


  分析过程:   
  图2的ATX电源典型电路(来源于华硕的DTKPTP-2038)中的整流及逆变部分,由于电源中存在开关变压器的隔离作用,因此,只要开关变压器前端的电源波形合适,后端的输出也将一致,所以本文只分析在供电电源由交流变为直流的情况下,开关变压器前端的电压波形变化情况。
  
  根据对图2的电路分析,在电路上端的开关接230V时,等效简化电路与交流电源时一致,其采用直流与交流供电时结果A、B两点的电压波形几乎完全一致,采用直流供电时将没有交流供电经过整流滤波仍存在的少量的电压波动(如图3所示),效果将更好。

 
  图3.直流供电后A、B两点电压将与交流供电电压波形一致

  然而当电路上端的开关接115V接口时,前端电路所受主要影响的通路如图4所示,其采用直流供电时将产生严重的后果。

  
  图4开关接115V接口时,前端电路所受主要影响的通路

  当采用交流供电转为直流供电以后,C点电压将由交流(具体电压幅值视具体电路而定)转为恒定直流275V,这样,D点的电压也将由交流正弦波形转化为由三极管Q1、Q2控制的方波波形,由于其余电路部分过于复杂,在此先不作分析,但是,由于三极管Q1、Q2的导通与关断取决于D点的电压振荡,而采用直流供电后该点电压的振荡过程发生了明显的变化,这会导致开关变压器波形的明显变化,影响电源的正常输出。再加上其他未分析的影响,若供电电源由交流改为直流将对后面的电路产生严重的影响。
  
  结论:   
  由上面分析可得,将ATX电源的供电改为直流供电将产生严重的后果,因此ATX电源不可以采用直流供电。
  
  1.2SSI标准  
  SSI(ServerSystemInfrastructure)规范是Intel联合一些主要的IA架构服务器生产商推出的新型服务器电源规范,SSI规范的推出是为了规范服务器电源技术,降低开发成本,延长服务器的使用寿命而制定的,主要包括服务器电源规格、背板系统规格、服务器机箱系统规格和散热系统规格。
  
  现在IDC机房的服务器内部一般使用SSI高频开关电源,把外部输入的交流电转化为内部电子电路所用的直流电。计算机设备的高频开关电源的基本工作原理如图5。

 
  图5

  将图5简化,如图6、图7,实际上在交流输入的时候,在正半周,电流的走向是从A—>2—>C—>D—>4—>B,在负半周的时候,电流的走向是从B—>3—>C—>D—>1—>A,整流管1、3和2、4轮流导通。理论计算,因此,标称是220V交流输入(即Ui=220)的设备,在CD输出的直流电压Uo≈280V。

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