【導(dǎo)讀】根據(jù)預(yù)測，到2020年全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的總數(shù)將達到500億臺，與之相關(guān)聯(lián)的基于云端的大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)，無疑會推動全球數(shù)據(jù)中心需求的快速增長。在這個過程中，越來越多的人意識到，對于如此高密度的數(shù)據(jù)處理工作，重新架構(gòu)一個穩(wěn)定、高效率的電源系統(tǒng)越發(fā)重要。而蘊含在數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)變革中的電路保護商機，也已經(jīng)成為電路保護器件廠商眼中新的市場蛋糕。
日前，Littelfuse公司資深FAE，Andrew Jiang在接受電子元件技術(shù)網(wǎng)采訪時表示，Littelfuse已經(jīng)開始在擴充其在大功率DC電源系統(tǒng)中的產(chǎn)品線，以應(yīng)對這一市場變化。
Littelfuse公司資深FAE，Andrew Jiang
數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)之變
眾所周知，電源系統(tǒng)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、適合長距離傳輸?shù)奶匦?，而直流電則具有在低壓時更為安全、轉(zhuǎn)化過程中功率損耗低、與電池等儲能系統(tǒng)易于連接等優(yōu)點。所以以往的供電系統(tǒng)綜合了兩者的優(yōu)勢：將交流電用于長距離輸電，而在用電端通過AC/DC的轉(zhuǎn)化變?yōu)橹绷麟?。而在每一次電源轉(zhuǎn)換的過程中，不論是AC/DC轉(zhuǎn)化還是DC/DC轉(zhuǎn)化，都需要各種電路保護器件進行過流和過壓保護。
具體到數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)，Andrew Jiang分析說，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)架構(gòu)是將13.2KV的交流電轉(zhuǎn)換為480V/227V的交流電接入數(shù)據(jù)中心，配電至用電負載本地再去做AC/DC的轉(zhuǎn)化以及后續(xù)的DC/DC轉(zhuǎn)化，將能量提供給負載。這樣的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，需要各種各樣的保護器件。
圖1，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用AC配電
今天的數(shù)據(jù)中心需要更高效的能源轉(zhuǎn)換效率，同時也需要更緊湊的設(shè)備結(jié)構(gòu)。因此目前數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)的一個設(shè)計趨勢就是，通過中央變壓器將一個三相的交流電源直接轉(zhuǎn)換成380V高壓的直流（HVDC）電源，通過HVDC總線再配電到所有用電設(shè)備，進行下一步的電源管理。這樣使得數(shù)據(jù)中心的電源系統(tǒng)大大簡化，而對于保護器件來說，這樣的電源系統(tǒng)對于大功率DC保險絲的需求將大為提升。這也是Littelfuse看到的市場機會。
圖2，新的數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)通過高壓直流總線進行配電，對DC保險絲的需求增加
新架構(gòu)中保護器件的“進化”
Andrew Jiang介紹說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(xiàn)，比如通信48V直流電源系統(tǒng)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。不過對于新的數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)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(tǒng)，為了確保系統(tǒng)的可靠性，通常會采用雙冗余電源輸入的設(shè)計，電路保護方面在每路電源上都需要DC保險絲，同時還需要一個總的空氣開關(guān)。這樣的結(jié)構(gòu)對于DC保險絲有一個特殊的要求，即它的熔斷時間必須與空氣開關(guān)有很好的匹配性，需要比空氣開關(guān)有更快的反應(yīng)，既要對設(shè)備進行有效保護，又不能慢于空氣開關(guān)而令其“跳閘”，從而影響服務(wù)器的正常工作。為此Littelfuse開發(fā)出了與快斷型空氣開關(guān)動作時間相匹配的快速熔斷DC保險絲產(chǎn)品。
圖3，Littelfuse DC保險絲與空氣開關(guān)有很好的動作匹配
高壓直流保險絲產(chǎn)品的另一個挑戰(zhàn)，Andrew Jiang認為在于其額定電流。由于設(shè)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，就是將兩個小額定電流值的保險絲并聯(lián)起來使用，但這樣的方法在兩個支路上會有不均流的現(xiàn)象發(fā)生，因此其實際的保護作用也會被打個折扣。同時并聯(lián)之后的保險絲，其抗浪涌的能力會成4倍增加，這會導(dǎo)致反應(yīng)時間的增加，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?cè)〉昧送黄?。Andrew Jiang說，Littelfuse最新的SMD直流保險絲，額定功率可達到60-100A，完全能夠滿足未來數(shù)據(jù)中心大功率直流電源系統(tǒng)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步——器件內(nèi)部端頭連接由傳統(tǒng)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(jù)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(shù)據(jù)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，新的市場機會正在孕育。是否能夠快速推出適應(yīng)性的產(chǎn)品和方案，就要看各個廠商自己的內(nèi)功了。
