不間斷電源：數(shù)據(jù)中心電池備份系統(tǒng)的關鍵部件

數(shù)據(jù)中心對能源的渴求量巨大，而且隨著數(shù)字世界的不斷擴大，這種渴求只會有增無減。好消息是不間斷電源系統(tǒng) (UPS) 可在斷電時保持數(shù)據(jù)中心正常運行，從而確保關鍵應用程序在我們的互聯(lián)世界中持續(xù)運行。

數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為我們新數(shù)字經(jīng)濟的支柱。不僅當前技術提供所需的計算能力、存儲和網(wǎng)絡資源，還使得許多新興技術成為可能。

隨著人工智能浪潮下，AI大模型“推波助瀾”互聯(lián)系統(tǒng)新時代的到來，下一代數(shù)據(jù)中心對電力的需求有增無減。新技術（如支持224 Gbps-PAM4的技術）將有助于提高效率，新建和擴建數(shù)據(jù)中心的速度強調了對高質量、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行時間來衡量。畢竟在停機會造成時間成本高昂且具有破壞性，會導致數(shù)據(jù)中心所有者和依賴數(shù)據(jù)中心進行日常運營的客戶的收入損失、生產(chǎn)率下降和品牌聲譽受損。Uptime Institute 最近進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，超過 60% 的計劃外停機會給受影響的企業(yè)造成至少 10 萬美元的損失。而 100 萬美元損失還在不斷增加。這僅僅是經(jīng)濟損失。如果關鍵應用出現(xiàn)故障，例如聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療設備依靠數(shù)據(jù)中心的運行來確保及時通知患者生命體征的波動，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)的關鍵部件，對于不間斷電源 (UPS) 的制造商和供應商而言，幾乎不允許出現(xiàn)失誤。現(xiàn)在的問題是，設計工程師如何才能在最需要 UPS 的時候應對這些更高的負載，并確保關鍵應用的正常運行時間？

數(shù)據(jù)中心需要無縫電源轉換

UPS 由其拓撲結構決定，有三種基本類型：離線（或被動）后備式、線路交互式和在線雙轉換式，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為連接的系統(tǒng)和設備供電。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，它們能無中斷地過渡到備用電源，并持續(xù)提供保護，防止浪涌、尖峰和功率衰減。離線后備式UPS在停電時需要幾毫秒才能啟動，線路交互式UPS只能為低負載應用提供無縫體驗，與之不同的是，在線式UPS可連續(xù)運行。市電首先進入整流器，在轉換為直流電 (DC) 的過程中凈化信號，并為電池充電。然后由逆變器將其轉換回交流電 (AC)，再輸送到連接的系統(tǒng)。在日常運行中，在線式UPS可確保穩(wěn)定的供電質量，以保護設備和電力輸送。在發(fā)生故障時，電池會立即接替工作，直到耗盡為止。

三相在線雙轉換式UPS以 415V 而不是單相 230V 電壓提供電能，對于大型和任務關鍵型數(shù)據(jù)中心來說，這種不間斷電源 (UPS) 更受青睞。雖然這種不間斷電源 (UPS) 的設計更加復雜，但比單相不間斷電源 (UPS) 更加可靠、高效和可擴展。

影響UPS性能和使用壽命的設計考慮因素

對于自動駕駛和遠程機器人手術等新興應用而言，數(shù)據(jù)中心的正常運行時間至關重要。這意味著要確保UPS在最關鍵時刻發(fā)揮預期性能。以下是有助于提高UPS性能的設計考慮因素：

尺寸

盡管UPS對保護數(shù)據(jù)中心免受經(jīng)濟損失至關重要，但它并不有助于創(chuàng)收。如果UPS在數(shù)據(jù)中心占用過多空間，那么數(shù)據(jù)中心就無法將這些空間用于服務器或存儲等設備。使用微型化、高功率元件可確保設計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

熱量會縮短電池的使用壽命，對UPS系統(tǒng)的使用壽命構成特殊的風險。適當?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 內的元件專為大功率應用而設計。例如，層壓母排可改善散熱，而專為低壓降設計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)場可維護性

雖然UPS系統(tǒng)設計用于在數(shù)據(jù)中心通常存在的高溫、灰塵和振動環(huán)境下正常運行，但這并不意味著它們一直都能完美順暢地工作。很可能會出現(xiàn)一個松動的連接點，并很快導致因水或灰塵的侵入而斷開連接的災難性后果。專為盲插設計的連接器可確保在難以觸及的位置正確就位，而端子二次鎖止機構 (TPA) 可保持連接到位。

電能質量

影響UPS電能質量的因素很多，但通常始于連接器和電纜。連接器設計技術（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，減少輕微的錯位也有助于提高質量。例如，Molex 莫仕的推薦閱讀PowerPlane 母排連接器在設計上比同類解決方案多出 40% 的觸點，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量。不言而喻，確?；ミB解決方案的設計符合功率要求至關重要。

數(shù)據(jù)中心電池后備系統(tǒng)的可靠性并非可有可無

數(shù)據(jù)中心不僅是我們新數(shù)字經(jīng)濟的支柱。它們還影響著依賴數(shù)據(jù)中心的公司的聲譽。在正常情況下，數(shù)據(jù)中心不會出現(xiàn)在公眾視野中。但當數(shù)據(jù)中心斷電時，服務影響可能是災難性的。數(shù)據(jù)中心確保連接系統(tǒng)和設備的持續(xù)運行，而UPS則確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)運行。

Molex 莫仕擁有80多年的專業(yè)經(jīng)驗，可為可靠性要求極高的應用提供互連產(chǎn)品。我們的多學科工程專業(yè)技術以領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制造商構建解決方案，不僅適用于當今的數(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