【技术干货】数据中心电源管理应用的发展趋势与解决方案

技术干货

简介

在数据驱动时代的浪潮下，数据中心已成为支撑全球信息传输、存储与处理的核心基础设施。随着物联网、云计算、5G通信及人工智能等新兴技术的快速发展，数据中心面临着前所未有的性能需求与能源压力。本文将为您探讨数据中心电源管理的发展趋势与挑战，并介绍Molex（莫仕）相关技术解决方案，以期为行业设计工程师提供有价值的参考。

数据中心电源管理所面临的挑战

数据中心在这个由数据驱动的社会中发挥着至关重要的作用。作为互联网枢纽，它们提供基础设施和服务，让企业和个人能够传递、存储和访问数据。数据中心需要大量的电力来运行，因此需要能够提供高性能和可靠性的组件。随着物联网（IoT）、云计算和5G无线通信的指数级增长，需要更高的数据速度和带宽，数据中心面临着不断增加的需求。为了提供与时俱进的服务，数据中心架构需要足够灵活，电力供应基础设施必须能够同步扩展。

随着越来越多的处理器被安装到服务器机架中，为满足数据中心不断增加的需求，电力的功率密度要比以往更高。电源及其连接器必须能够在每英寸的机架空间中提供更多功率。现代高速处理器所依赖的功率流，应不受外部浪涌和尖峰干扰影响。这是由不间断电源（UPS）系统提供的，该系统能够提供服务器所需的清洁电力，还可以在停电时提供短期应急供电。

这些设备都会产生大量热量，影响数据中心的高效性能。这对于数据中心尤为重要，因为高温会对信号完整性产生不利影响，而信号完整性对于高速通信而言非常重要。因此，必须高度重视热管理，从确保冷却空气顺畅流动的高效设计，到为冷却系统供电，各个方面都必须纳入考虑。

随着新兴技术的进步以及这些技术对企业与普罗大众产生吸引力，对更强处理能力的需求日益增长，驱动着能源需求的增长。依据调查发现，58%的数据中心设计工程师认为，高速带宽、物联网（IoT）、机器学习和人工智能，对更高级功能的需求是推动电源设计创新的主要趋势。

为了满足用户在不断发展的数字世界的需求，现代数据中心开始在多个不同的方面做出调整，像是采用更好的硬件、标准化电源系统，以及提升热管理。新技术不断促使数据中心设计人员提高效率，并增加运营商在能源使用方面的保管责任。因此，设计和维护数字化未来的核心元素的人员必须明智地打造高效的网络，这种网络须能够迅速适应不断变化的需求，还能够稳定地控制相应基础设施的电源占用空间。

打造模块化和可扩展性的ORV3机架

和电源基础设施

服务器设计的最新趋势为数据中心配电和管理领域的重大转变奠定了基础。随着高性能计算（HPC）和人工智能（AI）相融合，每机架单位的功率要求也迅速提高。物联网（IoT）的普及和边缘计算的发展进一步加剧了这种急速增长，从而要求数据中心采用更加分散式的模式和灵活、分散的电源管理解决方案。上述发展的同时，对可靠性和持续高质量电源的期待也在持续，这对于云服务和边缘业务流程非常重要。

为了应对这些复杂的难题，设计工程师必须采用全面的系统范围内的电源管理方法。该策略的核心是实施可无缝升级，并且可扩展、适应性强的配电基础设施。这些系统必须适应不断增加的机架密度和新兴技术，从而在不断发展的行业格局中保持高响应能力。

为了解决数据中心电源管理所面临的挑战，开放计算项目（OCP）机架和电源小组正在引领数据中心架构的未来，确保IT设备能够顺利安装在不同的机架和电源系统上。这种协作促成了一种标准化的方法，可满足不断变化的数据中心需求，同时又注重效率和兼容性。作为创新的催化剂，Open Rack V3（ORV3）和电源基础设施打造了由模块化和可扩展性定义新常态的一种格局。

用于配电的ORV3连接解决方案

为了与OCP对电源机架基础设施的定义保持一致，并与行业领导者密切合作，Molex开发了用于配电的ORV3连接解决方案，可以平衡空间、散热和电源效率要求，并且可以随着容量增长而灵活地进行扩展。Molex的ORV3连接解决方案包括OCP ORV3 Molex模式48 V母排、OCP ORV3电源框Molex输出连接器电源框（500A+）、备用电池（BBU）中的OCP ORV3电源框Molex输出连接器（500A+），以及OCP ORV3 Molex IT设备输入连接器（100A+），重点产品包括高功率电缆组件、UltraWize连接器、SW1互连、母排解决方案。

Molex提供多样电源与信号传输的高功率电缆组件，通过丰富的Molex连接器产品与服务以及各式各样的电缆长度，标准电缆组件提供成品（OTS）解决方案，有利于推动原型设计和全球化生产。产品涵盖单线、大功率、包覆成型电缆组件和插头适配器、密封式、传感器电缆组件、排状电缆组件。

UltraWize线对板高电流连接器和电缆组件则是专为高要求数据中心应用设计，可以提供出色的配电效能。这些产品采用COEUR插座技术，使用锥形插座来确保较大的导电表面积，这可减少了接触电阻和压降，使产生的热量更少，从而使UltraWize产品具有更高的载流能力。此外，电缆侧出配置的占用空间很少，进一步提高了效率和设计灵活性。

SW1线对板／线对母线互连也采用了COEUR插座技术，具备三种尺寸的高电流承载能力：6.00mm（120.0 A）、8.00mm（185.0 A）和11.00mm（300.0 A），具有独特的正向锁定设计，可实现安全插配。

Molex还提供一系列母线解决方案，以满足您特定的电源和设计需求。刚性母线可提供有效且高效的方式来提供高功率，并有铜和铝、板材、棒和杆形式选项。柔性母线则具有灵活性的编织电缆，可提供360度移动的圆形绳索编织物，它们通常在工业应用中用作保险丝、接地和EMI消除（EMC）。叠层母线则是提供通过热激活绝缘粘附在一起的多层导体，便于应用到客户的产品中，以提供交替的导体层和绝缘层，并提供各种绝缘材料。

用于高压连接的COEUR插座技术

另一方面，数据中心服务器、电动车充电站和家庭储能系统等越来越多的设备需要高电流和高压连接器。但是这些设备内部的物理空间仍然有限，因此连接器必须有效降低接触电阻、电压降和热效应。为满足工程对高压、高电流连接器的各种要求，产品设计工程师寻求多功能设计解决方案，支持各种电源应用。

Molex提供完整的连接器产品组合，采用COEUR插座技术，支持可靠、高效的连接，同时符合严格的安全标准。先进的连接器设计是应对高电流、高性能应用严峻挑战的关键。这些先进的连接器设计通过谨慎的工程设计与材料选择，克服高电流、高效能应用中的艰难挑战。

COEUR插座具有端子位置保证（TPA），可确保连接稳固，在连接器可能受到振动或其他机械应力的环境中，此功能尤为重要，多引脚连接装置可长期保持完好可靠。采用COEUR插座的Molex连接器还能承受各种环境条件，因此适合在户外或恶劣的工业环境中使用。这些连接器符合行业标准，包括EIA-364，该标准评估插配和拔插力、防潮性、耐用性和热循环等标准。COEUR插座可用于数据中心、消费电子产品、能源和工业等各种应用，并可轻松集成到不同的系统和平台中。

COEUR插座技术具有低接触电阻，其采用冲压成型的锥形插座，带有倾斜的接触柱。这些接触柱最大限度地增加了插配引脚径向轴周围的触点数量。各接触柱的插配区提供的导电表面积更大，从而降低了接触电阻和电压降。这种设计将尽可能地减少发热量，并实现高载流能力。

COEUR插座采用紧凑设计，即使额定电流增加，COEUR插座也能保持相同的整体高度，无论引脚尺寸如何。这些多功能解决方案支持高密度应用，是空间有限的电子设备的理想选择。它们设计紧凑，占地面积小，但照样能满足苛刻的性能要求。

COEUR插座并具有设计灵活性和定制能力，可封装成各种连接器配置和引脚尺寸，从而在印刷电路板、母线和电缆组件上创建针对客户特定应用进行优化的互连。COEUR插座有四种不同的引脚尺寸：3.40mm、6.00mm、8.00mm和11.00mm，可处理高达1000V电压和350.0A电流。

Molex COEUR支持的高功率产品种类多元，包括Sentrality接脚和插座互连，可提供板对板、板对母排、母排对母排配置，PowerWize连接器可提供线对板、线对线、线对面板配置，UltraWize连接器和缆线组件可提供线对板、线对面板、板对板配置，SW1互连则可提供线对板、线对母排配置，HyperQube连接器可提供线对板、线对母排配置，SideWize高电压连接器可提供线对面板、线对板、线对母排配置。

结语

随着全球数字化加速，现代数据中心电力架构面临在密度、热管理、可靠性和可扩展性方面前所未有的挑战。为了应对这些障碍，行业正转向整体、系统层面的基础设施设计。开放计算项目（OCP）的标准化ORV3架构为这一演进提供了关键框架，提供了模块化且高效的前进路径。凭借其在大容量连接领域的深厚技术专长，Molex推出了全面的ORV3兼容解决方案，包括UltraWize连接器、SW1互连、先进母线和坚固的电缆组件。这些产品的核心是创新的COEUR技术；通过优化接触结构和采用先进材料，在紧凑尺寸内实现卓越的载电能力和低热量产生，完美满足下一代基础设施的高压要求。