計算機伺服器使用直流供電

計算機伺服器所使用的直流供電分為普通ATX電源，普通伺服器電源和1U機架伺服器電源。

電源模組結構

1.1 普通ATX電源

ATX標準是Intel在1997年推出的一個規範，輸出功率一般在125瓦～350瓦之間。ATX電源通常採用20Pin(20針)的雙排長方形插座給主機板供電。ATX電源作用是把交流220V的電源轉換為計算機內部使用的直流5V，12V，24V的電源。一般的ATX電源結構如圖1所示。其整流橋通常採用4隻二極體或整流橋堆的全波橋式整流方式。PWM(脈寬調製)控制器同樣採用TL494控制晶片，但取消了市電開關。由於取消了市電開關，所以只要接上電源線，在變換電路上就會有+300V直流電壓，同時輔助電源也向TL494提供工作電壓，為啟動電源作好準備。

圖1 ATX電源模組

1.2 普通伺服器電源

在伺服器電源方面，主要是SSI規範。SSI（Server System Infrastructure）規範是Intel聯合一些主要的IA架構伺服器生產商推出的新型伺服器電源規範。SSI規範的推出是為了規範伺服器電源技術，降低開發成本，延長伺服器的使用壽命而制定的，主要包括伺服器電源規格、背板系統規格、伺服器機箱系統規格和散熱系統規格。普通伺服器電源的整流橋採用封裝結構，如圖2所示，箭頭所指的散熱片後面就是整流橋。

圖2 普通伺服器電源模組

1.3 1U機架伺服器電源

“U”在伺服器領域中特指機架式伺服器厚度，是一種表示伺服器外部尺寸的單位，是Unit的縮略語，詳細尺寸由作為業界團體的美國電子工業協會（EIA）決定。之所以要規定伺服器的尺寸，是為了使伺服器保持適當的尺寸以便放在鐵質或鋁質機架上。機架上有固定伺服器的螺孔，將它與伺服器的螺孔對好，用螺絲加以固定。厚度以4.445cm為基本單位。1U就是4.445cm，2U則是1U的2倍為8.89cm。也就是說，所謂“1U的機架式伺服器”，就是外形滿足EIA規格、厚度為4.445cm的產品。1U高機架伺服器是一種機架式伺服器，其電源模組如圖3所示。整流橋採用封裝結構，圈內為整流橋的4隻管腳。

圖3 1U機架伺服器電源模組

供電參數

對各個電源輸入直流電，電壓範圍為180～310V，空載和負載約為70W。

運行結果

3.1 運行數據

當電源模組輸入240V直流供電系統不同電壓段直流時，結果數據見表1。

表1 直流240V輸入時的測試數據

3.2 運行波形

當採用直流電壓輸入時，被測電源模組在整流輸出端及12V輸出端的波形基本和輸入波形保持一致。在整流輸出端，電壓受二極體導通電壓的影響會降低1～3V，如圖4和圖5所示。

圖4 整流輸出端的測試波形

圖5 12V輸出端的測試波形

分析

4.1 關於整流輸出端的電壓

從各款電源模組的結構分析可以看到，電源的整流部分都是採用橋式整流，比較舊的電源採用4隻整流二極體的結構，現在多採用將4隻管封裝在一起的整流堆。當輸入220V交流電時，根據理論計算，整流橋輸出的電壓最大值約310V，根據其後濾波電容的大小及負載情況，實際的輸出電壓會小一些。從實際情況來看，經過整流後，整流輸出端的直流電壓範圍為220～304V。

4.2 240V直流供電的可行性

當採用240V直流供電時，普通ATX電源模組、普通伺服器電源模組以及1U高機架伺服器電源模組均可以正常工作。當輸入電壓在180～310V變化時，其整流管後輸出的電壓只是由於整流二極體的導通電壓影響降低了1～3V，基本和輸入電壓保持一致。無論在空載或帶載狀態下，其輸出端的各種電壓（5V、12V）都能保持穩定輸出。這表明採用240V直流供電時，電源模組是可以穩定正常工作的。

4.3 整流管發熱問題

當採用直流輸入時，整流橋的發熱和交流輸入沒有明顯變化，即使在低至180V的直流輸入且帶載工作的情況下，溫度亦無明顯變化。