【導讀】根據預測，到2020年全球聯(lián)網(wǎng)設備的總數將達到500億臺，與之相關(guān)聯(lián)的基于云端的大數據及物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)，無(wú)疑會(huì )推動(dòng)全球數據中心需求的快速增長(cháng)。在這個(gè)過(guò)程中，越來(lái)越多的人意識到，對于如此高密度的數據處理工作，重新架構一個(gè)穩定、高效率的電源系統越發(fā)重要。而蘊含在數據中心電源系統變革中的電路保護商機，也已經(jīng)成為電路保護器件廠(chǎng)商眼中新的市場(chǎng)蛋糕。
日前，Littelfuse公司資深FAE，Andrew Jiang在接受電子元件技術(shù)網(wǎng)采訪(fǎng)時(shí)表示，Littelfuse已經(jīng)開(kāi)始在擴充其在大功率DC電源系統中的產(chǎn)品線(xiàn)，以應對這一市場(chǎng)變化。
Littelfuse公司資深FAE，Andrew Jiang
數據中心電源系統之變
眾所周知，電源系統供電有直流（DC）和交流（AC）兩種，其中交流電具有成本低、易于變壓、適合長(cháng)距離傳輸的特性，而直流電則具有在低壓時(shí)更為安全、轉化過(guò)程中功率損耗低、與電池等儲能系統易于連接等優(yōu)點(diǎn)。所以以往的供電系統綜合了兩者的優(yōu)勢：將交流電用于長(cháng)距離輸電，而在用電端通過(guò)AC/DC的轉化變?yōu)橹绷麟?。而在每一次電源轉換的過(guò)程中，不論是AC/DC轉化還是DC/DC轉化，都需要各種電路保護器件進(jìn)行過(guò)流和過(guò)壓保護。
具體到數據中心的供電系統，Andrew Jiang分析說(shuō)，傳統的數據中心的電源系統架構是將13.2KV的交流電轉換為480V/227V的交流電接入數據中心，配電至用電負載本地再去做AC/DC的轉化以及后續的DC/DC轉化，將能量提供給負載。這樣的結構非常復雜，需要各種各樣的保護器件。
圖1，傳統數據中心電源系統結構，采用AC配電
今天的數據中心需要更高效的能源轉換效率，同時(shí)也需要更緊湊的設備結構。因此目前數據中心電源系統的一個(gè)設計趨勢就是，通過(guò)中央變壓器將一個(gè)三相的交流電源直接轉換成380V高壓的直流（HVDC）電源，通過(guò)HVDC總線(xiàn)再配電到所有用電設備，進(jìn)行下一步的電源管理。這樣使得數據中心的電源系統大大簡(jiǎn)化，而對于保護器件來(lái)說(shuō)，這樣的電源系統對于大功率DC保險絲的需求將大為提升。這也是Littelfuse看到的市場(chǎng)機會(huì )。
圖2，新的數據中心電源系統通過(guò)高壓直流總線(xiàn)進(jìn)行配電，對DC保險絲的需求增加
新架構中保護器件的“進(jìn)化”
Andrew Jiang介紹說(shuō)Littelfuse之前在大功率的DC保險絲上，與競爭對手相比已經(jīng)有不俗的表現，比如通信48V直流電源系統中的小型化保險絲，Littelfuse的產(chǎn)品額定電流可以做到40A，而競爭對手只有30A。不過(guò)對于新的數據中心電源系統的電路保護，還需要考慮更多的因素。
Andrew Jiang舉例，如云計算所依托的刀片服務(wù)器系統，為了確保系統的可靠性，通常會(huì )采用雙冗余電源輸入的設計，電路保護方面在每路電源上都需要DC保險絲，同時(shí)還需要一個(gè)總的空氣開(kāi)關(guān)。這樣的結構對于DC保險絲有一個(gè)特殊的要求，即它的熔斷時(shí)間必須與空氣開(kāi)關(guān)有很好的匹配性，需要比空氣開(kāi)關(guān)有更快的反應，既要對設備進(jìn)行有效保護，又不能慢于空氣開(kāi)關(guān)而令其“跳閘”，從而影響服務(wù)器的正常工作。為此Littelfuse開(kāi)發(fā)出了與快斷型空氣開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間相匹配的快速熔斷DC保險絲產(chǎn)品。
圖3，Littelfuse DC保險絲與空氣開(kāi)關(guān)有很好的動(dòng)作匹配
高壓直流保險絲產(chǎn)品的另一個(gè)挑戰，Andrew Jiang認為在于其額定電流。由于設備小型化的要求，保險絲的體積也受到約束，目前小型化DC保險絲典型的額定電流是40A。以往處理更高電流保護的方法，就是將兩個(gè)小額定電流值的保險絲并聯(lián)起來(lái)使用，但這樣的方法在兩個(gè)支路上會(huì )有不均流的現象發(fā)生，因此其實(shí)際的保護作用也會(huì )被打個(gè)折扣。同時(shí)并聯(lián)之后的保險絲，其抗浪涌的能力會(huì )成4倍增加，這會(huì )導致反應時(shí)間的增加，影響電路保護效果。所以，最有效的方法，就是提高單一DC保險絲的額定電流。
Littelfuse在這方面剛剛取得了突破。Andrew Jiang說(shuō)，Littelfuse最新的SMD直流保險絲，額定功率可達到60-100A，完全能夠滿(mǎn)足未來(lái)數據中心大功率直流電源系統保護的需要。之所以取得這一突破，Andrew Jiang透露主要是在器件制造工藝上的進(jìn)步——器件內部端頭連接由傳統的焊接改為了新型的鉚接，從而提升了器件整體的額定電流水平。據悉這一器件將在2016年第三季度批量供貨。
圖4，Littelfuse新的SMD小型化DC保險絲額定電流達到60A以上
總之，數據中心的快速發(fā)展，對于配套的電路保護器件也提出了新的要求，新的市場(chǎng)機會(huì )正在孕育。是否能夠快速推出適應性的產(chǎn)品和方案，就要看各個(gè)廠(chǎng)商自己的內功了。
