不間斷電源：數(shù)據(jù)中心電池備份系統(tǒng)的關(guān)鍵部件

數(shù)據(jù)中心對(duì)能源的渴求量巨大，而且隨著數(shù)字世界的不斷擴(kuò)大，這種渴求只會(huì)有增無(wú)減。好消息是不間斷電源系統(tǒng) (UPS) 可在斷電時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)中心正常運(yùn)行，從而確保關(guān)鍵應(yīng)用程序在我們的互聯(lián)世界中持續(xù)運(yùn)行。

數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為我們新數(shù)字經(jīng)濟(jì)的支柱。不僅當(dāng)前技術(shù)提供所需的計(jì)算能力、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源，還使得許多新興技術(shù)成為可能。

隨著人工智能浪潮下，AI大模型“推波助瀾”互聯(lián)系統(tǒng)新時(shí)代的到來(lái)，下一代數(shù)據(jù)中心對(duì)電力的需求有增無(wú)減。新技術(shù)（如支持224 Gbps-PAM4的技術(shù)）將有助于提高效率，新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心的速度強(qiáng)調(diào)了對(duì)高質(zhì)量、可靠的電源解決方案的需求，以優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的能源管理——最重要的是在斷電和浪涌期間。

數(shù)據(jù)中心的性能可以用正常運(yùn)行時(shí)間來(lái)衡量。畢竟在停機(jī)會(huì)造成時(shí)間成本高昂且具有破壞性，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心所有者和依賴數(shù)據(jù)中心進(jìn)行日常運(yùn)營(yíng)的客戶的收入損失、生產(chǎn)率下降和品牌聲譽(yù)受損。Uptime Institute 最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，超過(guò) 60% 的計(jì)劃外停機(jī)會(huì)給受影響的企業(yè)造成至少 10 萬(wàn)美元的損失。而 100 萬(wàn)美元損失還在不斷增加。這僅僅是經(jīng)濟(jì)損失。如果關(guān)鍵應(yīng)用出現(xiàn)故障，例如聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設(shè)備依靠數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行來(lái)確保及時(shí)通知患者生命體征的波動(dòng)，那么生命就可能受到威脅。

不間斷電源 (UPS) 是有效的數(shù)據(jù)中心電池備份系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對(duì)于不間斷電源 (UPS) 的制造商和供應(yīng)商而言，幾乎不允許出現(xiàn)失誤。現(xiàn)在的問(wèn)題是，設(shè)計(jì)工程師如何才能在最需要 UPS 的時(shí)候應(yīng)對(duì)這些更高的負(fù)載，并確保關(guān)鍵應(yīng)用的正常運(yùn)行時(shí)間？

數(shù)據(jù)中心需要無(wú)縫電源轉(zhuǎn)換

UPS 由其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定，有三種基本類型：離線（或被動(dòng)）后備式、線路交互式和在線雙轉(zhuǎn)換式，每種類型都具有相同的基本特性。在所有情況下，UPS 都利用電池和逆變器在故障時(shí)為連接的系統(tǒng)和設(shè)備供電。不同的是電池的充電方式、電池的接管方式以及UPS在多大程度上保持或改善電能質(zhì)量。

在線雙變換式不間斷電源 (UPS) 是數(shù)據(jù)中心的首選，它們能無(wú)中斷地過(guò)渡到備用電源，并持續(xù)提供保護(hù)，防止浪涌、尖峰和功率衰減。離線后備式UPS在停電時(shí)需要幾毫秒才能啟動(dòng)，線路交互式UPS只能為低負(fù)載應(yīng)用提供無(wú)縫體驗(yàn)，與之不同的是，在線式UPS可連續(xù)運(yùn)行。市電首先進(jìn)入整流器，在轉(zhuǎn)換為直流電 (DC) 的過(guò)程中凈化信號(hào)，并為電池充電。然后由逆變器將其轉(zhuǎn)換回交流電 (AC)，再輸送到連接的系統(tǒng)。在日常運(yùn)行中，在線式UPS可確保穩(wěn)定的供電質(zhì)量，以保護(hù)設(shè)備和電力輸送。在發(fā)生故障時(shí)，電池會(huì)立即接替工作，直到耗盡為止。

三相在線雙轉(zhuǎn)換式UPS以 415V 而不是單相 230V 電壓提供電能，對(duì)于大型和任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，這種不間斷電源 (UPS) 更受青睞。雖然這種不間斷電源 (UPS) 的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，但比單相不間斷電源 (UPS) 更加可靠、高效和可擴(kuò)展。

影響UPS性能和使用壽命的設(shè)計(jì)考慮因素

對(duì)于自動(dòng)駕駛和遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)等新興應(yīng)用而言，數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行時(shí)間至關(guān)重要。這意味著要確保UPS在最關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮預(yù)期性能。以下是有助于提高UPS性能的設(shè)計(jì)考慮因素：

尺寸

盡管UPS對(duì)保護(hù)數(shù)據(jù)中心免受經(jīng)濟(jì)損失至關(guān)重要，但它并不有助于創(chuàng)收。如果UPS在數(shù)據(jù)中心占用過(guò)多空間，那么數(shù)據(jù)中心就無(wú)法將這些空間用于服務(wù)器或存儲(chǔ)等設(shè)備。使用微型化、高功率元件可確保設(shè)計(jì)工程師在不影響氣流的情況下，將UPS的空間分配到最需要的地方，從而減小系統(tǒng)的整體尺寸，騰出空間用于創(chuàng)收。

熱量

熱量會(huì)縮短電池的使用壽命，對(duì)UPS系統(tǒng)的使用壽命構(gòu)成特殊的風(fēng)險(xiǎn)。適當(dāng)?shù)臍饬髦皇菧p少熱量的一種方法，而另一種方法是確保 UPS 內(nèi)的元件專為大功率應(yīng)用而設(shè)計(jì)。例如，層壓母排可改善散熱，而專為低壓降設(shè)計(jì)的連接器可最大限度地減少接觸界面產(chǎn)生的熱量。溫度更低的 UPS 才是更可靠的 UPS。

現(xiàn)場(chǎng)可維護(hù)性

雖然UPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在數(shù)據(jù)中心通常存在的高溫、灰塵和振動(dòng)環(huán)境下正常運(yùn)行，但這并不意味著它們一直都能完美順暢地工作。很可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)松動(dòng)的連接點(diǎn)，并很快導(dǎo)致因水或灰塵的侵入而斷開(kāi)連接的災(zāi)難性后果。專為盲插設(shè)計(jì)的連接器可確保在難以觸及的位置正確就位，而端子二次鎖止機(jī)構(gòu) (TPA) 可保持連接到位。

電能質(zhì)量

影響UPS電能質(zhì)量的因素很多，但通常始于連接器和電纜。連接器設(shè)計(jì)技術(shù)（如降低接觸電阻）可在不產(chǎn)生更多熱量的情況下提高載流量。此外，減少輕微的錯(cuò)位也有助于提高質(zhì)量。例如，Molex 莫仕的推薦閱讀PowerPlane 母排連接器在設(shè)計(jì)上比同類解決方案多出 40% 的觸點(diǎn)，從而提高了性能和可靠性。另外，在合金和電鍍（如銅和銀）方面的選擇也有助于提高質(zhì)量。不言而喻，確?；ミB解決方案的設(shè)計(jì)符合功率要求至關(guān)重要。

數(shù)據(jù)中心電池后備系統(tǒng)的可靠性并非可有可無(wú)

數(shù)據(jù)中心不僅是我們新數(shù)字經(jīng)濟(jì)的支柱。它們還影響著依賴數(shù)據(jù)中心的公司的聲譽(yù)。在正常情況下，數(shù)據(jù)中心不會(huì)出現(xiàn)在公眾視野中。但當(dāng)數(shù)據(jù)中心斷電時(shí)，服務(wù)影響可能是災(zāi)難性的。數(shù)據(jù)中心確保連接系統(tǒng)和設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行，而UPS則確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)運(yùn)行。

Molex 莫仕擁有80多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可為可靠性要求極高的應(yīng)用提供互連產(chǎn)品。我們的多學(xué)科工程專業(yè)技術(shù)以領(lǐng)先的大功率解決方案產(chǎn)品組合為后盾，包括母排、連接器和電纜組件。我們定期助力UPS制造商構(gòu)建解決方案，不僅適用于當(dāng)今的數(shù)據(jù)中心，還適用于下一代超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心。

審核編輯：劉清