W związku z nieustannym wzrostem zapotrzebowania na pamięć masową i przetwarzaniem danych w chmurze, centra danych rozwijają się w niespotykanym dotąd tempie. Łączna pojemność największych obecnie hiper-skalowalnych centrów danych na całym świecie podwoiła się w ciągu ostatnich czterech lat i nadal rośnie[1].

Źródło: Flex

Rosnąca pojemność centrów danych powoduje coraz większe zapotrzebowanie na energię. Komponenty muszą być niezawodnie zasilane energią, a wydajność pozostaje priorytetem. Jednocześnie rośnie zapotrzebowanie na kompaktowe systemy o większej gęstości mocy, które mogą współpracować z systemami chłodzenia cieczą o zmniejszonym rozpraszaniu ciepła. Pozwoliłyby one obniżać koszty zarządzania temperaturą.

Przejście na 48 V

W odpowiedzi na to jednym z obecnych trendów jest przechodzenie  ze standardowego napięcia 12 V do dystrybucji prądu stałego w centrum danych na napięcie 48 V. Czterokrotne zwiększenie napięcia zmniejsza wymagany prąd o ten sam współczynnik. Oznacza to, że straty przewodzenia są zmniejszone 16-krotnie (ponieważ są one proporcjonalne do kwadratu prądu). Poprawia to wydajność i zmniejsza rozpraszanie ciepła, a szyny zbiorcze mogą być mniejsze.

Jednocześnie centra danych nadal są pełne systemów i komponentów, które wymagają dobrze regulowanego zasilania 12 V, gdzie napięcie wyjściowe zasilacza nie zmienia się wraz ze zmianami napięcia wejściowego. Przykłady komponentów wymagających regulowanego zasilania 12 V obejmują karty PCIe, niektóre typy pamięci, dyski twarde lub dyski SSD do przechowywania danych oraz wentylatory chłodzące.

W praktyce napięcie wejściowe w centrum danych często ulega zmianom i nie wszystkie topologie systemów zasilania są w stanie sobie z tym poradzić. Znajduje to odzwierciedlenie w testach komorowych przeprowadzonych przez Open Compute Project (OCP), w których wprowadzono zmienne i zakłócone napięcie wejściowe.

Centra danych o dużej skali wymagają modułowych, skalowalnych systemów zasilania, które w razie potrzeby można szybko wdrożyć — na przykład gdy klient przenosi sprzęt w swoich szafach lub dodaje nową moc obliczeniową lub pojemność pamięci.

Wydajny moduł o dużej gęstości mocy

Dla projektantów systemów zasilania oznacza to konieczność znalezienia rozwiązania, które pobiera napięcie wejściowe 48 V i może dostarczyć regulowane napięcie wyjściowe 12 V. Rozwiązanie to musi charakteryzować się wysoką wydajnością i być wystarczająco małe, aby zmieścić się w dzisiejszych ciasnych szafach centrów danych.

Aby sprostać tym wymaganiom, firma Flex Power Modules opracowała serię cyfrowych modułów zasilających BMR35x typu quarter brick. Jest to dziewiąta generacja cyfrowych modułów quarter brick tej firmy, a bogate doświadczenie pozwoliło jej stworzyć wydajne, zoptymalizowane urządzenie do zastosowań w centrach danych. Moduły wykorzystują innowacyjną topologię bez izolacji sprzężoną transformatorowo, która zmniejsza liczbę komponentów i obciążenia prądowe.

Seria BMR35x doskonale nadaje się również do wielu zastosowań telekomunikacyjnych, które mają wysokie wymagania dotyczące tłumienia przejściowych zmian napięcia wejściowego. BMR35x z łatwością radzi sobie w zaszumianym otoczeniu i przy różnych napięciach wejściowych, zarówno w telekomunikacji, jak i w centrach danych.

Seria obejmuje trzy urządzenia o różnych mocach znamionowych: BMR350 może dostarczyć moc wyjściową 1300 W (ciągłą) i 1700 W (szczytową) w ograniczonym czasie, natomiast BMR351 może dostarczyć do 1600 W (ciągłą) i 2320 W (szczytową). Wreszcie model BMR352 zapewnia do 2000 W (ciągłej) i 3000 W (szczytowej) mocy.

Obsługa mocy szczytowej jest szczególnie ważna w przypadku przejściowych obciążeń lub scenariuszy, w których występują skoki zapotrzebowania na moc obliczeniową. Na przykład obsługa trybu turbo procesora lub uruchamianie systemu może wymagać chwilowego wzrostu mocy znacznie powyżej wartości znamionowych w stanie ustalonym. Moduły te zostały zaprojektowane tak, aby niezawodnie absorbować te szczyty, często z możliwością zachowania danych operacyjnych i skutecznego zarządzania odzyskiwaniem w przypadku kontrolowanego wyłączenia.

Aktywny podział prądu (ACS) umożliwia równoległe połączenie modułów w celu uzyskania wyższej mocy całkowitej i większej elastyczności w projektowaniu skalowalnych systemów zasilania, jeśli jest to wymagane. Dynamiczny podział obciążenia (DLS) umożliwia stabilny rozkład obciążenia między modułami, zapobiegając powstawaniu gorących punktów i poprawiając ogólną niezawodność systemu.

Wydajność jest wysoka w całym zakresie, a model BMR352 osiąga nawet 97,9% przy połowie obciążenia. Każdy moduł ma zakres napięcia wejściowego od 40 V do 60 V.

Moduły są wyposażone w interfejs PMBus® do cyfrowej konfiguracji, monitorowania i sterowania oraz są obsługiwane przez narzędzie Flex Power Designer. Zawierają również rejestrator danych zdarzeń, który automatycznie przechowuje istotne informacje w pamięci nieulotnej w przypadku awarii, wyłączenia lub katastrofalnej usterki. Dane te są pomocne w diagnozowaniu usterek i analizie awarii.

Aby poprawić zarządzanie temperaturą, trzy moduły zasilające zostały zaprojektowane ze termicznymi ścieżkami przewodzącymi ciepło od elementów rozpraszających na górną płytę bazową. Umożliwia to bezpośrednie odprowadzanie ciepła. BMR35x oferuje ogromne możliwości zaawansowanych rozwiązań chłodzących, które w połączeniu z wiodącą w swojej klasie wydajnością umożliwiają uzyskanie bardzo dużej mocy wyjściowej w stosunku do rozmiarów.

Wnioski

Aby sprostać nieustannemu zapotrzebowaniu na pamięć masową w chmurze i moc obliczeniową, centra danych nadal powiększają się, a szybsze procesory i komponenty o wyższych parametrach wymagają coraz większej mocy. Potrzebują one wysoce wydajnych zasilaczy, które są w stanie przekształcić napięcie 48 V na 12 V, minimalizując jednocześnie rozpraszanie ciepła i maksymalizując gęstość mocy.

Aby sprostać nieustannemu zapotrzebowaniu na niezawodne rozwiązania zasilające w centrach danych, firma Flex Power Modules opracowała serię przetworników DC/DC BMR35x, które zapewniają doskonałą wydajność i najwyższą w branży moc szczytową w module typu quarter brick. Rozwiązania te podkreślają, w jaki sposób firma wspiera inteligentniejsze, przyszłościowe dostarczanie energii od sieci do chipów.

Źródło: informacje prasowe