电源散热解决方案

第1篇

一、引言

随着电子设备的快速发展，电源系统在电子设备中的重要性日益凸显。模块化电源解决方案作为一种新型的电源技术，具有高效、可靠、灵活等优势，被广泛应用于各种电子设备中。本文将从模块化电源的背景、原理、优势、应用及发展趋势等方面进行探讨。

二、模块化电源的背景

1. 电子设备发展迅速，对电源需求日益增长

随着信息技术的飞速发展，电子设备种类繁多，功能日益复杂，对电源系统的要求越来越高。传统的电源系统往往存在体积大、重量重、功耗高、可靠性低等问题，已无法满足现代电子设备的需求。

2. 模块化电源技术应运而生

为了解决传统电源系统的不足，模块化电源技术应运而生。模块化电源将电源系统分解为多个独立的模块，通过模块之间的组合实现电源系统的功能。这种设计方式具有高效、可靠、灵活等优点，为电子设备提供了一种全新的电源解决方案。

三、模块化电源原理

1. 模块化设计

模块化电源采用模块化设计，将电源系统分解为多个独立的模块，如输入模块、变换模块、输出模块等。每个模块负责电源系统的一部分功能，模块之间通过接口连接，实现电源系统的整体功能。

2. 模块化接口

模块化接口是模块化电源的关键技术之一。接口设计要满足模块之间的连接、通信、控制和保护等功能。常见的模块化接口有：DC-DC变换器接口、DC-AC逆变器接口、交流接口等。

3. 模块化控制

模块化电源的控制采用分散式控制策略。每个模块具有独立的控制单元，通过通信网络实现模块之间的协调和优化。这种控制方式具有以下优点： （1）提高电源系统的可靠性，降低故障率；

（2）实现模块的灵活配置，满足不同应用场景的需求；

（3）优化电源系统的性能，提高效率。

四、模块化电源优势

1. 高效节能

模块化电源采用高效能的开关电源技术，具有较高的转换效率，降低能耗。与传统电源相比，模块化电源可降低约30%的能耗。

2. 可靠性强

模块化电源采用模块化设计，各模块功能独立，互不干扰。当某个模块出现故障时，其他模块仍能正常工作，提高电源系统的可靠性。

银行机房电源解决方案

随着金融行业的业务种类和业务量的大幅度增长，银行业务已经越来越广泛地深入到国民经济和大众生活的方方面面。在信息技术的推动下，不同地区之间的经济联系日益紧密，金融机构为了适应这一趋势，普遍在省市范围内，乃至全国范围内进行网络互连，实现通存通兑、异地取款等功能，以融入金融一体化的架构之中。计算机网络技术成为各种电子业务的依托，于是计算机主机的电源供电系统成为了银行业务正常运行的基本保障。

以往用于银行大型机房的供电系统一般均采用图1形式。

在这种结构中，银行大型机房内的设备主要由冗余备份的交易处理主机、存储设备以及用于连接中心机房和各个分中心的网络交换设备组成。由于银行主机运行的应用系统多数基于Unix操作系统，因此对供电系统的可用性要求极高，如果发生意外的断电事故，轻则影响当前的业务，重则会造成系统数据丢失，造成直接经济损失和银行信誉的间接损失，香港汇丰银行曾经发生的2小时业务中断就是由于供电系统问题造成的。

图1的供电系统采用了多级冗余来提高系统可用性：多路市电和柴油发电机互为备份并为UPS提供交流供电；通过多台UPS的并联来提高UPS系统的可用性，一旦出现单台UPS故障，该UPS自动退出并联系统，负载仍旧依靠余下的UPS来保护，UPS系统同时备有应急旁路系统，保证在所有UPS出现故障时的供电。上述手段采用的目的是减少系统中的单点故障——单处故障、全局失效的点。

那么，该供电系统中是否还存在单点故障呢？ 答案是：有。

如何消除单点故障？

UPS输出至负载的配电线路就是一处单点故障源，如果该线路上有某处发生故障，例如分配开关、电缆、连接端子，均会导致UPS对负载的保护失效，负载有时会在UPS正常工作的情况下出现断电，所以说UPS前后的配电线路的可靠性要求是不同的，越接近负载的位臵对可靠性要求就越高。那么，如何解决该单点故障呢？

通过分析机房内的核心设备——小型机、磁盘阵列/柜式电源可见，一般此类设备的电源普遍采用2路输入，甚至3路输入方式，内部电源的容量也具有1+1的冗余能力。也就是说负载可以使用2路交流供电，当其中处于供电的1路发生故障时，可自动将供电转换至第2路供电，甚至在2路电源均故障时，某些设备还可以切换至直接使用支流供电工作，结合该特性，提出图2供电方案。

机构合作方案

页脚内容

机柜散热解决方案

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为了解决数据中心的散热问题，减少对昂贵的散热设备的需求，机柜采用了被动冷却技术来控制机柜中的气流。解决方案的散热能力为2千瓦至20千瓦以上，具有先进的的散热控制能力，而且不会出现单点故障，从而为高密度的机柜应用提供解决方案。通过对气流的控制，可将冷空气导入所需的区域，同时避免热气的绕流和重复循环，以及热点的形成。作为一种具有较高性价比的环保产品，采用机柜热量管理解决方案无需使用可能产生多余热量或耗费大量能源的电子组件，也不像液体散热或主动散热解决方案那样需要较高成本，因此该系统能够最大限度地提高能效、降低功耗。

在数据中心中，利用机架式散热单元，采用级联的方式，可以将更多冷空气输送到机柜中核心设备的位置。这些冷空气能够降低导入机柜的空气的温度，同时减少流经机柜而进入冷通道的热空气造成的负面影响。

1、网孔门机柜散热解决方案：

对于网孔门机柜，机架式散热单元竖直悬挂在机柜后部侧立柱上，处于核心设备的上方100mm，其数量可根据放置在机柜中核心设备的数量决定，可配置多个机架式散热单元。从机柜的前部将冷空气吸入机柜，通过机柜后部的风扇再将机柜中的热量带出机柜，形成一个前进后出的有效散热通道，达到降低机柜局部温度的目的。

配置表：

名称 型号 说明 单位 数量

网孔门

服务器机柜 NSER-MF61042-TG 1、前门为圆孔式散热网孔门；

2、后门为圆孔式散热网孔双开门；

3、侧门二块；

4、螺丝、螺母50套；

5、活动轮4个；支撑脚4个；

6、固定层板一块； 台 1 机构合作方案

页脚内容 7、国标8口PDU一个。

机架式

散热单元 RACD-T120 适用于各种机柜,可以安装在机柜的后部机架上,安装方式可以立装或平装。 个 3

标准以外的高功率 PoE 解决方案

作者：Heping Dai，David Arciniega

引言

IEEE 802.3af 以太网供电 (PoE) 标准于 2003 年 6 月批准通过。此后，诸如 IP 电话与无线 LAN 接入点等众多应用纷纷开始遵从这一最新标准。PoE 市场中新推出了用于以太网线缆两端的几种 PoE 电源控制器。例如，TPS2383A 是符合 IEEE 802.3af 标准的控制器，用于线缆的供电设备 (PSE) 端，而 TPS2375 则是 IEEE 802.3af 用电设备 (PD) 控制器，用于线缆的下行端。上述控制器不仅简化了 PoE 设计，而且还使之更为可靠，并符合标准。采用 PoE 之后，越来越多的终端设备都设计为可以直接从以太网线缆/RJ-45

连接器获得电力。但是，IEEE 802.3af 标准限制 PSE 可提供的功率为 15.4W，而用于 PD 的功率为

12.95W。如果应用要求的功率大于 IEEE 802.3af 标准允许的量，则设计人员就要以创造性方法推出标准以外的解决方案。幸运的是，目前市场中提供的器件可用于上述类型的设计。我们应当记住，这些解决方案要求 PSE 提供更高的功率，但范围仍保持在以太网线缆和 RJ-45 连接器的最大安全工作电流之内。

高功率用电设备

就符合 IEEE 802.3af 标准的 PD 而言，所采用的最大 DC 电流为 350mA，限流为 450mA。为了从 PSE 获得更高的功率，我们可用热插拔控制器实施标准以外的高功率 PD。我们可采用如图 1 所示的 TPS2490 实施此类解决方案。工作电流与限流都由电流感应电阻器和所选的外部MOSFET 进行外部设置。感应电阻器RS设置最大DC限流，且应用应选择外部MOSFET。此外，通过选择电阻分压器 RPROG1 和 RPROG2 来对功率限制特性进行编程，TPS2490 还可用于保护外部MOSFET（见 TPS2490 数据手册）。正如我们所指出的那样，就其从线缆所获得的功率量以及被检测为有效 PD 的情况来看，该解决方案是超出标准之外的。