快速增长的数字宇宙中的服务器电源

到2020年末，数字宇宙 —— 一年内创建、复制和消耗的所有数字数据的度量单位——将达到40泽字节(ZB，40×1024字节)，这相当于在2010年基础上增长了50倍[1]。据思科系统公司(Cisco Systems)预测，到2015年末，仅全年的互联网流量就将跨过1泽字节大关[2]。这些趋势代表了推动中型和大型服务器应用规模的数据环境变化的两个指标。

越来越多的访问，更加密集的内容，不断扩大的资源

消费者互联网流量代表了全球数据传输空前的增长。思科预测，2012年至2017年间消费者IP流量的年复合增长率(CAGR)为23%，主要由北美和亚太地区的用户贡献(见图1)。但是，全球所有地区新用户的增长速度均低于5%。

这些银盒独立工作，无需同步，导致其输入电流波形出现了更丰富的谐波含量。转换器的功率因数校正(PFC)电路可正确输入相对于输入电压波形的电流波形，但随着银盒制造商在努力提高功率转换效率，AC线路上的谐波含量也在不断增加[5]。

例如，那些符合80-Plus Gold认证的银盒可提供92%的峰值效率，产生其输入电流波形约5%的总谐波失真(THD)(相对于基波频率)。符合80-Plus Titanium认证的AC/DC转换器可提供96%的峰值效率，产生约12%的总谐波失真。

此外，银盒是异步操作，因此所产生的谐波电流与上游AC线相互作用，且通常在PDU或不间断电源(UPS)中的三相变压器内组合，从而产生更宽的中、低频谐波(几Hz到几kHz)。

最近的研究[5，6]表明，当一个线路变压器的电流波形的总谐波失真超过5%时，每增加2%的总谐波失真可产生额外1%的总功率损耗，通常发生在PDU(或UPS，或两者)中。对于一个为80-Plus Titanium AC-DC转换器供电的10 kW系统，正是由于电流总谐波失真的缘故，至少相当于PDU耗散了350 W。系统设计人员必须估计PDU的大小，以适应额外损耗，从而增加了机架的安装成本，并影响整个系统的可靠性。

最终，随着机架功率的持续增加，12 V配电开始出现更基本的问题。由于个别主板增加了内核、内存和I/O，细分(subdivide)电源的能力变得很有限，而实际和经济规模的母线和电源输入连接器的电流最大值会对整体机架密度产生负面的影响。在20 kW/机柜中，12 V电源架必须提供净1.7 kA，而机架供电要求并没有停滞不前。

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