服務(wù)器電源系統(tǒng)于新一代數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)意義

電氣安全方面：GB4943-2001《信息技術(shù)設(shè)備(包括電氣事務(wù)設(shè)備)的安全》(等同IEC 950)。產(chǎn)品不僅要符合該標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且還必須能夠獲得權(quán)威機(jī)構(gòu)的認(rèn)可才能夠進(jìn)行生產(chǎn)和銷售，也就是通常所說的安全認(rèn)證。

電磁兼容方面：GB9254-1998《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》(等同CISPR 22：1997)。該標(biāo)準(zhǔn)主要對產(chǎn)品產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾提出了限制。其目的就是要求產(chǎn)品在使用時(shí)，不能干擾其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

諧波電流方面：GBl7625.1-1998《低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)》(等同IEC61000-3-2：1995)。該標(biāo)準(zhǔn)是針對產(chǎn)品對電網(wǎng)造成的影響而制定的。

國內(nèi)目前需要對電源產(chǎn)品進(jìn)行3C(ChinaCompulsory Certificate)強(qiáng)制認(rèn)證。

國際上遵循的標(biāo)準(zhǔn)主要為UL60950-1；FCC ClassB Part 15；EN55022／CISPR*；EN55024；EN61000-4-2；ANSI*C62.41；ANSI C62.45；ANSI C63.4；AB13-94-146；EMKO-TSE(74-SEC)207／94等。

2．非強(qiáng)制性的標(biāo)準(zhǔn)(也可以叫做推薦標(biāo)準(zhǔn))

電磁兼容方面：GB／T 17618-1998《信息技術(shù)設(shè)備抗擾度限值和測量方法》(等同SICPR 24：1997)。該標(biāo)準(zhǔn)與GB9254-2001《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》其實(shí)是產(chǎn)品電磁兼容性的兩個(gè)方面，GB9254著眼于產(chǎn)品發(fā)出的干擾，而GB17618則是產(chǎn)品應(yīng)具備的抗干擾能力，只有同時(shí)滿足這兩方面的要求才算完善的產(chǎn)品，才能保證不同的設(shè)備同時(shí)使用時(shí)不會互相影響。但這兩方面有輕重之分，而干擾相比較抗擾會造成更嚴(yán)重的問題，所以GB 9254是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)而GB／T 17618屬于推薦標(biāo)準(zhǔn)。

綜合性：GB／T14714-1993《微小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)備用開關(guān)電源通用技術(shù)條件》該標(biāo)準(zhǔn)在國際上并沒有相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，是我國專門針對計(jì)算機(jī)電源產(chǎn)品編寫的一份指導(dǎo)性的標(biāo)準(zhǔn)，它的內(nèi)容涉及產(chǎn)品的性能、環(huán)境、制造、檢測、包裝、運(yùn)輸?shù)鹊葍?nèi)容。雖然不屬于強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，但它所包含的內(nèi)容比較全面，有較好的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

3．企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Intel關(guān)于服務(wù)器電源相關(guān)設(shè)計(jì)文件)

Intel關(guān)于PC和服務(wù)器電源相關(guān)設(shè)計(jì)文件雖然不是由國家機(jī)構(gòu)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格意義上也不是規(guī)范文件，但它卻是目前PC和服務(wù)器電源領(lǐng)域最重要的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參考，因?yàn)镮ntel在PC領(lǐng)域長期處于絕對的領(lǐng)先地位，成了事實(shí)上的行業(yè)兼容標(biāo)準(zhǔn)。且相關(guān)文件對電源作了非常詳盡的描述，從外形結(jié)構(gòu)、接口定義到各個(gè)輸入輸出參數(shù)的定義和設(shè)定，幾乎涵蓋電源所有特性。目前全球絕大多數(shù)的電源都在依據(jù)Intel相關(guān)文件進(jìn)行設(shè)計(jì)、測試和評價(jià)。

1)ATX標(biāo)準(zhǔn)

為了解決老一代AT電源的供電容量和散熱的限制，Intel在1997年推出了ATX電源規(guī)范。ATX標(biāo)準(zhǔn)的電源與以往的PS／2、AT標(biāo)準(zhǔn)電源相比，在可控性、可管理性以及散熱、機(jī)箱布局等方面做了很多改進(jìn)。

ATX電源是目前PC和服務(wù)器中普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)電源，包括單電源、冗余電源兩種規(guī)格。單電源系統(tǒng)功率在145～400W之間，最多可以提供對雙處理器系統(tǒng)的支持。這種電源主要使用在PC和低檔服務(wù)器上，而在高檔服務(wù)器中為了滿足供電需求，大多采用Redundant電源系統(tǒng)，即冗余熱插拔電源，可以在線更換。在服務(wù)器系統(tǒng)中應(yīng)用Redun-dant電源，可以大大提高整個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)的可靠性和可用性。這種電源的功率一般在每模塊175W以上，有1+1、2+1、3+1等多種規(guī)格。

ATX本身演進(jìn)的進(jìn)程大致為：1ATX2.03(1999年以前)ATX12V1.0(2000年2月)ATX12V2.0(2003年2月)ATX12V2.31(2008年2月)，進(jìn)程演進(jìn)主要的脈絡(luò)為容量(特別是12V，5V)的增加，冗余度的提高和節(jié)能與降噪設(shè)計(jì)等。

ATX標(biāo)準(zhǔn)除了本身不斷的縱向演進(jìn)以外，隨著應(yīng)用環(huán)境日漸豐富和新產(chǎn)品的層出不窮，其橫向演進(jìn)的過程也值得關(guān)注?？偟膩碚f，相繼誕生了CFX12V，LFX12V，SFX12V和TFX12V等標(biāo)準(zhǔn)。

SFX12V是為microATX and FlexATX系統(tǒng)制定的電源標(biāo)準(zhǔn)。

TFX12V是為容量為9-15升的SFF(SmallFromFactor)系統(tǒng)制定的電源標(biāo)準(zhǔn)。

LFX12V是為容量為6-9升的USFF(Ultra SmallFrom Factor)系統(tǒng)制定的電源標(biāo)準(zhǔn)，是BTX(Balanced Technology Extended)標(biāo)準(zhǔn)的一種。

CFX12V是為容量為10-15升的USFF(Ultra SmallFrom Factor)系統(tǒng)制定的電源標(biāo)準(zhǔn)，是BTX(Balanced Technology Extended)標(biāo)準(zhǔn)的一種。

因此截至目前ATX已經(jīng)演進(jìn)成為一個(gè)十分龐大的標(biāo)準(zhǔn)族，2006年1月，Intel將其關(guān)于桌面及其衍生產(chǎn)品的電源設(shè)計(jì)規(guī)范整合起來，形成了一個(gè)里程碑文件《Power Supply：Design Guide for Desb-top PlatformForm Factors))，即《桌面平臺電源設(shè)計(jì)型式與規(guī)格》，從此以后，無論是ATX12V，CFX，LFX，SFX，TFX都在此文件里協(xié)同演進(jìn)。截至2008年7月，該文件的最新版本為1.2。

2)SSI電源規(guī)范

就電源而言，隨著IA服務(wù)器市場的不斷擴(kuò)大，IA服務(wù)器的應(yīng)用領(lǐng)域也更寬，應(yīng)用環(huán)境也更復(fù)雜。于是，對IA服務(wù)器電源系統(tǒng)的負(fù)載能力、安全性、擴(kuò)展性和通用性等方面提出了更高的要求。為此，Intel聯(lián)合一些主要的IA架構(gòu)服務(wù)器生產(chǎn)商推出了新型服務(wù)器電源規(guī)范---SSI(Server System Infras-tructure)規(guī)范。SSI規(guī)范的推出是為了規(guī)范服務(wù)器電源技術(shù)，降低開發(fā)成本，延長服務(wù)器的使用壽命而制定的，主要包括服務(wù)器電源(Power Supply)規(guī)格、背板系統(tǒng)(Electronic Bays)規(guī)格、服務(wù)器機(jī)箱系統(tǒng)規(guī)格和散熱系統(tǒng)規(guī)格。

根據(jù)使用環(huán)境、規(guī)模的不同，SSI電源規(guī)范可以分為以下幾種子規(guī)范：EPS(Entry Power Supply)規(guī)范、MPS(Midrange Power Supply)規(guī)范、TPS(Thin Power Supply)規(guī)范和DPS(Distributed Pow-erSupply)規(guī)范。

EPS規(guī)范(Entry Power Supply Specification)：開始主要為單電源供電的服務(wù)器設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中秉承了ATX電源的基本規(guī)格，但在電性能指標(biāo)上存在一些差異。它適用于額定功率在300W～400W的電源，獨(dú)立使用。后來該規(guī)范發(fā)展到EPS12V(Ver-sion2.0)，適用的額定功率達(dá)到450W～650W。但目前EPS的發(fā)展很快，容量已經(jīng)達(dá)到900W(EPS for Workstation)，也可以實(shí)施N+1的冗余供電方式。

MPS規(guī)范(Midrange Power Supply Specifica-tion)：這種電源被定義為針對4路以上CPU的高端服務(wù)器系統(tǒng)。MPS電源適用于額定功率在375W～450W的電源，可單獨(dú)使用，也可冗余使用。它具有PFC、自動(dòng)負(fù)載電流分配等功能。采用這種電源元件電壓、電流規(guī)格設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體、電容、電感等器件工作溫度的設(shè)計(jì)裕量超過15％。

TPS規(guī)范(Thin Power Supply Specification)：具有PFC(功率因數(shù)校正)、自動(dòng)負(fù)載電流分配功能。電源系統(tǒng)最多可以實(shí)現(xiàn)4組電源并聯(lián)冗余工作，由系統(tǒng)提供風(fēng)扇散熱。TPS電源對熱插拔和電流均衡分配要求較高，它可用于N+1冗余工作，有冗余保護(hù)功能。

DPS規(guī)范(Distributed Power Supply Specifica-tion)：電源是單48V直流電壓輸出的供電系統(tǒng)，提供的最小功率為800W，輸出為+48V和+12VSB。DPS電源采用二次供電方式，輸入交流電經(jīng)過AC-DC轉(zhuǎn)換電路后輸出48V直流電，48VDC再經(jīng)過DC-DC轉(zhuǎn)換電路輸出負(fù)載需要的+5V、+12V、+3.3V直流電。制定這一規(guī)范主要是為簡化電信用戶的供電方式，便于機(jī)房供電，使IA服務(wù)器電源與電信所采用的電源系統(tǒng)接軌。

但是，上述各種規(guī)范的發(fā)展?fàn)顩r也大不相同，在SSI FOKM(sSI論壇—SSI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的官方網(wǎng)站上)，我們目前看不到MPS，TPS和DPS進(jìn)一步成型的規(guī)范書。但是，我們在該網(wǎng)站上可以看到EPS的規(guī)范卻方興未艾(截至2008年7月)，分別有：EPS12V(Entrylevel Power Supply)；EPS12V(Entrylevel Power Supply) ；ERP12V(Entry Re-dundant Power Supply)；EPS1U(Entry-level PowerSupply-1 U Non-Redundant)；EPS2U(Entry-levelPower Supply-2U Non-Redundant) ；ERP2U(EntryRedundantPowerSupply-2U)。

2008年Intel還頒布了一個(gè)規(guī)范：《PowerSup-plyDesign Guideline for 2008 Dual-socket Setver andWorkstations》版本1.0，為基于雙核的服務(wù)器和工作站提供了電源制造標(biāo)準(zhǔn)?？梢钥吹剑廊皇腔贓PS的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行演進(jìn)。

三、服務(wù)器電源對于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)意義

服務(wù)器電源是整個(gè)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿點(diǎn)，了解服務(wù)器電源的相關(guān)外特性對于數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)建設(shè)具有基礎(chǔ)的意義。畢竟數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)者不是在為一整套應(yīng)用系統(tǒng)(諸如CPU，主板，硬盤，光驅(qū)等)選擇一套合適的電源系統(tǒng)一這些工作已經(jīng)由服務(wù)器廠家的產(chǎn)品工程師完成了，但是，充分的了解服務(wù)器電源的容量，冗余方式，制冷要求和能效設(shè)計(jì)等主要外特性指標(biāo)對于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的安全必要的。

1．服務(wù)器電源容量

在數(shù)據(jù)中心共配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先的工作就是確定負(fù)載的容量。那所謂負(fù)載的容量和服務(wù)器電源容量到底是何種關(guān)系?這個(gè)問題十分令人困擾。

關(guān)于服務(wù)器電源的銘牌，一般不會直接貼在服務(wù)器的外殼，而是貼在服務(wù)器電源外殼比較空曠的地方，通常都只有在從服務(wù)器取出服務(wù)器電源后才能看到。

其中，INPUT(輸入)：220V～