Гайд по серверным блокам питания
Серверные блоки питания, которые используются для обеспечения питания компонентов сервера, имеют различные параметры, такие как мощность, ток, и напряжение. В зависимости от типа серверного корпуса и его мощности, блоки питания делятся на разные категории.
Обычные ATX блоки питания
ATX - это стандартный блок питания, который используется в настольных компьютерах и в некоторых маломощных серверах. Обычные ATX блоки питания используются в небольших серверах, в том числе настольных серверах, которые не требуют большой мощности для своей работы. Такие сервера применяются, например, для организации локальных сетей в небольших компаниях, малых кафе, а также домашних локальных сетей.
Основной причиной использования обычных блоков питания в таких серверах является их доступная стоимость и простота замены в случае необходимости. В противоположность этому, для большинства серверов предпочтительнее использование более профессиональных блоков питания, так как они имеют более высокую надежность и продолжительность жизни, а также меньше шума.
Нельзя гарантировать, что блок питания от игрового компьютера будет подходить для установки в сервер. Блок питания должен соответствовать требованиям определенного сервера по мощности, количеству разъёмов питания и длине кабелей. Но если эти условия соблюдены, в сервер можно установить игровой блок питания высокой мощности. Для традиционных блоков питания характерны мощности от 450 до 1200 Вт. Более мощные модели на 2000 Вт встречаются крайне редко, так как в оборудовании, требующем такую энергию, уже применяются отказоустойчивые БП.
Чем отличаются хорошие серверные блоки питания ATX от десктопных с точки зрения компонентов?
Если мы рассматриваем хороший дорогой блок питания для игрового ПК и хороший серверный, то я даже не скажу вам, какой будет лучше с точки зрения компонентов. Игровые БП часто попадают журналистам и блогерам на обзоры, где их вскрывают и показывают каждую деталь, а с серверными блоками питания такое почти не случается, поэтому шанс встретить более качественные компоненты в дорогих игровых БП даже выше, чем в серверных. В том числе и потому, что производитель может применять в игровых БП более температуростойкие компоненты, чтобы снизить шум своего блока питания, а некоторые топовые БП для домашних компьютеров сегодня имеют 10-летнюю гарантию (больше чем на любой сервер).
Поэтому нельзя сказать, что серверный БП формата ATX будет однозначно лучше, чем хороший десктопный блок питания, скорее - наоборот.
Блоки питания формата 1U
1U блоки питания наиболее распространены в серверной индустрии. Они применяются в серверах и СХД с малым количеством дисков и других компонентов.
Блок питания стандарта 1U имеет размеры:
- Ширина: 80-100 мм (3.15 - 3.94 дюйма)
- Высота: 44,45 мм (1,75 дюйма)
- Глубина: 254 мм (10 дюймов)
И хотя внешне они похожи на модели формата FlexATX, последние имеют другие размеры:
- Ширина: 73,5 мм (3,11 дюйма)
- Высота: 40,5 мм (1,59 дюйма)
- Глубина: 150 мм (5,9 дюйма)
Блоки питания стандарта FlexATX наиболее часто используются в компактных серверах, сетевых решениях, настольных NAS, оборудовании для видеонаблюдения и других устройствах, в которых размеры блока питания являются важным фактором. В каких-то случаях, серверный корпус может быть совместим как с 1U, так и с FlexATX блоком питания, но нужно учитывать, что глубина может меняться, в зависимости от мощности. Типичная мощность серверных блоков питания формата 1U может составлять до 750 Вт, а у FlexATX - до 500 Вт. В некоторых более мощных конфигурациях серверов могут использоваться блоки питания с мощностью до 1600 Вт.
Отказоустойчивые блоки питания
Отказоустойчивые серверные блоки питания - это блоки питания, которые имеют несколько блоков (картриджей) с независимыми цепями питания. Если один блок перестает работать, то другие картриджи могут продолжать обеспечивать питание сервера, что значительно увеличивает надежность системы и предотвращает простои в работе.
На блоках питания строкой указана модель, мощность и количество установленных модулей. Для подключения к сети электропитания на блоках питания есть разъемы стандарта IEC 320 обычно на 15 или 20 Ампер.
Каждый блок питания может иметь до четырех картриджей. Мощность каждого картриджа указывается на самом блоке питания, но суммарная мощность блока питания зависит от конфигурации (числа картриджей и их мощности), и может быть меньше суммы мощностей отдельных картриджей. Блоки питания от разных производителей могут быть совместимы между собой, но лучше использовать картриджи одного производителя.
Разные блоки питания могут иметь разное количество AC гнезд на картридж (отдельное AC гнездо на каждый или одно AC гнездо на все картриджи). Количество гнезд зависит от физических размеров блока питания и технических возможностей обеспечить адекватную мощность при работе картриджей. Блоки питания с несколькими AC-гнёздами позволяют подключить сервер к различным источникам питания, например, к двум-трём ИБП одновременно, дополнительно повысив надёжность. В то же время, один общий AC-ввод позволяет сделать устройство более компактным, что важно для корпусов, предназначенных для установки в стойку. Для отказоустойчивых блоков питания характерны мощности от 450 до 2400 Вт.
Сертификация 80Plus
Большинство производителей серверных блоков питания ориентируются на сертификацию 80Plus, которая является одним из основных стандартов в отрасли блоков питания. 80Plus сертифицирует блоки питания по их эффективности, гарантируя, что они будут потреблять меньше электроэнергии и производить меньше тепла при работе.
Эффективность по стандарту 80Plus следующая (при питании от 230В):
- Bronze: не менее 81% эффективности при нагрузке 20% и не менее 85% при 50% и 100% нагрузке;
- Silver: не менее 84% эффективности при нагрузке 20%, не менее 88% при 50% и не менее 85% при 100% нагрузке;
- Gold: не менее 87% эффективности при нагрузке 20%, не менее 90% при 50% и не менее 87% при 100% нагрузке;
- Platinum: не менее 90% эффективности при нагрузке 20%, не менее 93% при 50% и не менее 90% при 100% нагрузке;
- Titanium: не менее 90% эффективности при нагрузке 10%, не менее 96% при 20% нагрузке, не менее 94 % при 50% и не менее 91% при 100% нагрузке.
- Bronze: не менее 82% эффективности при нагрузке 20% и не менее 85% при 50% и 100% нагрузке;
- Silver: не менее 85% эффективности при нагрузке 20%, не менее 88% при 50% и не менее 85% при 100% нагрузке;
- Gold: не менее 87% эффективности при нагрузке 20%, не менее 90% при 50% и не менее 87% при 100% нагрузке;
- Platinum: не менее 90% эффективности при нагрузке 20%, не менее 92% при 50% и не менее 89% при 100% нагрузке;
- Titanium: не менее 90% эффективности при нагрузке 10%, не менее 94% при 20% и 50% нагрузке, и не менее 91% при 100% нагрузке.
Разница в эффективности при различных напряжениях связана с разным КПД преобразователя, который изменяется в зависимости от входного напряжения. В целом, для серверных блоков питания считается оптимальным уровень сертификации от Gold до Platinum, так как он обеспечивает высокую эффективность и надежность работы и при этом не является избыточным для бизнеса.
Блоки питания постоянного тока
DC-DC – это блоки питания, которые работают от входного напряжения в диапазоне от 36 до 75 В постоянного тока (В). Существуют и модели, работающие от входного напряжения +12В. Эти блоки питания часто используются в серверах, работающих в экстремальных условиях, таких как корабли, подводные сооружения или отдаленные местности, и наоборот - крупные дата-центры, в которых применяются централизованные AC-DC преобразователи для снижения расходов на электрические потери и охлаждение.
Традиционные блоки питания обычно имеют два этапа преобразования энергии: первый этап преобразует переменный ток питания в постоянный ток, а затем постоянный ток преобразуется в требуемые напряжения. Это приводит к потерям энергии из-за тепловой генерации, что снижает эффективность. Однако у DC-DC блоков питания отсутствует первый этап преобразования, поскольку они принимают постоянный ток переменного тока, поступающего от блока питания высшего уровня. Это позволяет снизить потери энергии в результате тепловыделения и повысить эффективность преобразования энергии в электронном цикле.
Кроме того, DC-DC блоки питания могут использоваться в бесперебойных источниках питания (UPS), солнечных батареях и других системах с высокими требованиями к эффективности и устойчивости. Для DC-DC блоков питания характерны мощности свыше 1000 Вт.
Общие блоки питания по стандарту OCP
В стандарте OCP (Open Compute Project) предусмотрены общие стойки, в которых блоки питания могут располагаться вне серверных корпусов, на самом серверном шкафу. Этот подход называется "rack-level power distribution" и он способствует более эффективному использованию пространства и снижению потребления энергии в целом. Согласно стандарту OCP, каждая серверная стойка должна иметь ряд установленных блоков питания, которые обеспечивают питание всех серверов. Блоки питания должны подключаться к серверам посредством разъёмов, без использования кабелей, что позволяет уменьшить объем проводов, необходимых для обеспечения питания.
Такой подход позволяет лучше распределить нагрузку по блокам питания и улучшить эффективность использования энергии, поскольку в случае отказа одного блока питания другие блоки продолжат обеспечивать питание для серверов.
Также этот подход позволяет более просто масштабировать вычислительные системы, добавляя или удаляя сервера, не затрагивая блоки питания внутри серверных корпусов. Кроме того, блоки питания могут иметь горячую замену, что позволяет их менять без остановки работы системы.
При использовании DC-DC блоков питания достигается высокая эффективность за счет снижения потерь на трансформации, что позволяет достичь более эффективного использования электроэнергии. Это особенно важно для серверных систем с высокими энергозатратами, где даже небольшое снижение эффективности может привести к значительным затратам на электроэнергию. Для OCP блоков питания типичны мощности от 500 до 3200 Вт с КПД до 96%.
Подбор блоков питания по мощности
У большинства серверных блоков питания максимальная эффективность достигается при нагрузке в диапазоне 20-50% от общей мощности блока питания. По этой причине серверные блоки питания делаются с избыточной мощностью, и если сервер рассчитан на постоянное потребление 400 Вт, вполне нормально видеть в его корпусе блок питания на 900 Вт или даже больше.
То есть, даже при максимальной загрузке сервера платами расширения, HDD / SSD, памятью и установке самых мощных процессоров, желательно, чтобы он потреблял не более 50% от номинала блока питания.
Крупные производители блоков питания
Некоторыми из крупнейших производителей серверных блоков питания, которые предоставляют высококачественные и надежные решения для различных серверных систем, являются:
1. Delta Electronics - компания, которая производит широкий ассортимент устройств питания для серверов и других электронных устройств. Delta Electronics является одним из основных поставщиков блоков питания для многих крупных производителей серверов.
2. Seasonic - компания, которая известна своими высококачественными и надежными блоками питания для различных электронных устройств, включая серверы.
3. FSP Group - мировой лидер в производстве блоков питания. Они предлагают широкий выбор серверных блоков питания различной мощности.
Рон Амадео
17/03.2023
