從數(shù)據(jù)中心需求的角度上來(lái)說(shuō)，佳的UPS應(yīng)該具有彈性擴(kuò)容、高可用、高效率、高密度、智能化等特點(diǎn)。依據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)數(shù)據(jù)中心中常用的工頻UPS、高頻UPS和模塊化UPS進(jìn)行了一個(gè)比較。

　　不同類型UPS對(duì)數(shù)據(jù)中心需求的適配度表：

工頻UPS

高頻UPS

模塊化UPS

彈性擴(kuò)展

難以按需擴(kuò)容

難以按需擴(kuò)容

按需擴(kuò)容

可用性

可用性低，一旦故障運(yùn)維人員無(wú)法處理，需要原廠維護(hù)，故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)

可用性低，一旦故障運(yùn)維人員無(wú)法處理，需要原廠維護(hù)，故障恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)

可用性高，N+X冗余實(shí)現(xiàn)更高可靠性；運(yùn)維人員更換故障模塊即可消除故障

效率

低，低負(fù)載率及諧波治理措施導(dǎo)致運(yùn)行效率遠(yuǎn)低于宣稱效率，運(yùn)行效率一般在85%左右

較高，運(yùn)行效率一般典型值90%~94%

高，一般均采用低載高效設(shè)計(jì)，典型值95%。模塊N+X冗余配置時(shí)運(yùn)行效率可達(dá)到96%

功率密度

低，內(nèi)置變壓器用于升壓和產(chǎn)生中線，功率密度難以提升

較高，變壓器取消之后效率有一定提升

較高，效率一般較高，易實(shí)現(xiàn)更大的功率密度

智能化程度

取決于設(shè)計(jì)，但工頻UPS近些年主要廠商已停止研發(fā)，智能化程度相對(duì)較低

取決于設(shè)計(jì)

取決于設(shè)計(jì)。一般為各廠商產(chǎn)品，智能化程度較高

匹配程度

不匹配

一般

匹配

　　由表可見，工頻UPS無(wú)論是可擴(kuò)展性、可用性、效率還是功率密度方面都已經(jīng)難以匹配數(shù)據(jù)中心的需求。而模塊化則在這幾個(gè)方面均表現(xiàn)優(yōu)異，必將成為數(shù)據(jù)中心的不間斷供電系統(tǒng)的主流選擇。

科華YTG3330三進(jìn)三出30KVA工業(yè)UPS

科華YTG3330三進(jìn)三出30KVA工業(yè)UPS

  1 冗余電源概述

　　冗余電源是用于服務(wù)器中的一種電源，是由兩個(gè)*一樣的電源組成，由芯片控制電源進(jìn)行負(fù)載均衡，當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電源馬上可以接管其工作，在更換電源后，又是兩個(gè)電源協(xié)同工作。冗余電源是為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)器系統(tǒng)的高可用性。除了服務(wù)器之外，磁盤陣列系統(tǒng)應(yīng)用也非常廣泛。

　　RPS電源（Redundant Power System，冗余電源系統(tǒng)）用作部分交換機(jī)的外置直流供電電源

　　RPS可以用作交換機(jī)或路由器的冗余備份電源：

　　如果RPS和受電設(shè)備采用相同的交流供電系統(tǒng)，當(dāng)受電設(shè)備內(nèi)部電源出現(xiàn)異常時(shí)，RPS可以繼續(xù)為故障設(shè)備進(jìn)行直流供電，保障設(shè)備的持續(xù)正常運(yùn)行；

　　如果RPS和受電設(shè)備采用不同的交流供電系統(tǒng)，還可以在受電設(shè)備的外部交流供電電源出現(xiàn)故障時(shí)繼續(xù)提供直流供電，保障設(shè)備的持續(xù)正常運(yùn)行。

　　2 什么叫冗余電源？冗余電源與UPS電源的區(qū)別

　　電源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷備份、并聯(lián)均流的N+1備份、冗余熱備份等方式。容量冗余是指電源的大負(fù)載能力大于實(shí)際負(fù)載，這對(duì)提高可靠性意義不大。

　　冗余冷備份是指電源由多個(gè)功能相同的模塊組成，正常時(shí)由其中一個(gè)供電，當(dāng)其故障時(shí)，備份模塊立刻啟動(dòng)投入工作。這種方式的缺點(diǎn)是電源切換存在時(shí)間間隔，容易造成電壓豁口。

　　并聯(lián)均流的N+1備份方式是指電源由多個(gè)相同單元組成，各單元通過或門二極管并聯(lián)在一起，由各單元同時(shí)向設(shè)備供電。這種方案在1個(gè)電源故障時(shí)不會(huì)影響負(fù)載供電，但負(fù)載端短路時(shí)容易波及所有單元。冗余熱備份是指電源由多個(gè)單元組成，并且同時(shí)工作，但只由其中一個(gè)向設(shè)備供電，其他空載。主電源故障時(shí)備份電源可以立即投入，輸出電壓波動(dòng)很小。

　　對(duì)于一些需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷操作、高可靠的系統(tǒng)，如基站通信設(shè)備、服務(wù)器等，往往需要高可靠的電源供應(yīng)。冗余電源設(shè)計(jì)是其中的關(guān)鍵部分，在高可用系統(tǒng)中起著重要作用。冗余電源一般配置2個(gè)以上電源。當(dāng)1個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，其他電源可以立刻投入，不中斷設(shè)備的正常運(yùn)行。這類似于UPS電源的工作原理：當(dāng)市電斷電時(shí)由電池頂替供電。冗余電源與UPS的區(qū)別主要是由不同的電源同時(shí)供電,而UPS則是一個(gè)電源供電另一個(gè)則隨時(shí)備用，有需要時(shí)自動(dòng)切換。

　　3 傳統(tǒng)冗余電源接法

　　傳統(tǒng)的冗余電源設(shè)計(jì)方案是由2個(gè)或多個(gè)電源通過分別連接二極管陽(yáng)極，以“或門”的方式并聯(lián)輸出至電源總線上。可以讓1個(gè)電源單獨(dú)工作，也可以讓多個(gè)電源同時(shí)工作。當(dāng)其中1個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，由于二極管的單向?qū)ㄌ匦裕粫?huì)影響電源總線的輸出。

　　在實(shí)際的冗余電源系統(tǒng)中，一般電流都比較大，可達(dá)幾十A。考慮到二極管本身的功耗，一般選用壓降較低、電流較大的肖特基二極管，比如SR1620～SR1660(額定電流16A)。通常這些二極管上還需要安裝散熱片，以利于散熱。

　　使用二極管的傳統(tǒng)方案電路簡(jiǎn)單，但有其固有的缺點(diǎn)：功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、需加裝散熱片、占用體積大。由于電路中通常為大電流，二極管大部分時(shí)間處于前向?qū)Ｊ剑膲航邓鸬墓牟蝗莺鲆暋Ｐ航档男ぬ鼗O管也有0．45V，在大電流時(shí)，例如12A，就有5W的功耗，因此要特別處理散熱問題。

　　現(xiàn)在新的冗余電源方案是采用大功率的MOSFET管來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的二極管。MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻可以到幾mΩ，大大降低了壓降損耗。在大功率應(yīng)用中，不僅實(shí)現(xiàn)了效率更高的解決方案，而且由于無(wú)需節(jié)散熱器，所以省了大量的電路板面積，也減少了設(shè)備的散熱源。應(yīng)用電路中MOSFET需要有專業(yè)芯片的控制。