解析:
CPU
赛扬
500 mhz
3005w
雷鸟
950 mhz
415w
赛扬Ⅱ
600 mhz
21225w
雷鸟
13ghz
683w
赛扬Ⅱ
11ghz
40375w
毒龙
11ghz
50w
tualatin
(赛扬Ⅲ)
1ghz
27w
athlon xp
(palomino)
1500+
60w
tualatin
(赛扬Ⅲ)
12ghz
29w
athlon xp
(palomino)
2100+
72w
pentium 4
(willamette)
15ghz
75w
athlon xp
(throughbred)
1700+
494w
pentium 4
(willamette)
19ghz
87w
athlon xp
(throughbred)
2000+
603w
pentium 4
(northwood)
18ghz
49w
athlon xp
(throughbred)
2200+
679w
可以看出随着CPU主频的提升,能耗也在不断攀升,尽管通过改善CPU的制造工艺可以适当的降低功耗、减少热量,但是主频提升带来的功率大幅提升,这点是可以肯定的
光存储设备
华硕40x cd-rom
15a
18w
09a
45w
225w
明基24x10x cd-rw
17a
204w
09a
45w
249w
明基16x dvd-rom
16a
192w
09a
45w
237w
大致可以判断出CD-ROM+DVD-ROM+CD-RW的总功率为71W左右。虽然三台设备同时工作的可能性很小,但是开机自检时,均会涉及以上设备,因此考虑电源的承受功率时,必须考虑三个设备的最大值。另一方面,COMBO这种集CD-ROM、DVD-ROM、CD- RW功能于一身的光存储设备的功率还不到30W,是节省能耗的不错选择
硬盘
ibm dtla-307020
20gb
033a
144a
165w
1728w
1893w
maxtor 5t060h6
60gb
058a
21a
29w
252w
281w
maxtor 98196h8
80gb
028a
168a
14w
2016w
2156w
seagate st34083
40gb
070a
094
35w
1128w
1478w
western digital
caviar wd600ab
60gb
064a
110
32w
132w
164w
可以测算出两部硬盘工作时需要37W~56W的功率。另外,由于服务器可以挂载多个硬盘和安装两个甚至更多的CPU,因此其电源功率理应比家用电脑的电源功率更大
4显示卡
早期的S3 Savage3D RIVA 128、TNT、G200、Voodoo2等同级显卡功耗约为3~6W左右。进化到RIVA TNT2 、S3 Savage4、Voodoo3、G400、ATi Rage GL/VR这一代,功耗约为5~10W。之后,随着竞争的加剧,GPU这个概念的出现,显示芯片的功耗有了一个大幅度的增长。随着GeForce 256、GeForce2、GeForce3、GeForce4系列和ATi RADEON、RADEON7500、8500、9000(9700)系列一个又一个“高手”的来到,功耗一直在不断地提升。这些显卡的功耗已达到了15~35W之间。而专业级显卡由于其显存众多并且处理能力更为卓越,因此其功耗在35~60W之间。
5、声卡
目前除了部分用户使用创新等品牌的声卡外,多数都在使用AC'97声卡。以帝盟S70声卡来说,其功率在3W左右。因此,可以推算出AC'97规范的声卡功率不会大于3W,而创新公司的顶级声卡,其功耗也不会超过10W。
6、内置式Modem、网卡
目前,使用网卡的用户多通过宽带来上网,因此电脑上没有了“猫”的身影。通常情况下,网卡的功率不会超过6W。而内置式Modem的功率值也不会超过8W。至于外置式Modem,由于自带有电源装置,因此这里就不考虑了。
7、软驱
软驱由于电机转速低,其功率远低于硬盘,一般在5W以下。
8、主板
要准确的推断主板的耗电是非常困难的。但是我们也可以粗略估计一下,通常主板上最耗电的莫过于南、北桥芯片,像SiS公司的某些主芯片就干脆只有一块。通常情况下,非整合主板的耗电量不会超过20W,而整合主板的耗电量不会超过25W。
9、散热风扇
天气热了,机箱中的风扇自然就多了起来。以笔者的为例:
机内电源散热风扇:12V×02A=24W。
CPU散热风扇=12×023A=276W。
机箱前置风扇=12×012A=144W。
机箱后置风扇(2个)=12×01A×2=24W。
风扇总计功耗:24+276+144+24=9W。
10、内存
内存的功耗恐怕是所有配件中最低的了,一般在05W~2W之间。电子发烧友网报道(文/李诚)随着产业的数字化转型,通信基站、数据中心逐渐增多,能源压力愈发紧张。据相关资料显示,预计至2025年通信站点数量将增至7000万个,年耗电量超过6700亿度;数据中心将增至2400万机架,年耗电量超过9500亿度。数以亿计的用电量让人陷入了沉思,在“双碳”的大背景下,节能减排已成为全人类的共同目标,也掀起了各行业的能源革命。
以通信业务起家的华为,在通信基站、服务器领域均有布局,秉承着“极简、绿色、智能、安全”的理念,推出了多款应用于服务器的电源产品。
图源:华为
近日,B站博主@机魂发布了一条关于电源拆解的视频深深吸引了我。拆解的是一款来自华为的钛金级3000W氮化镓服务器电源。据博主介绍,该电源型号为PAC3000S12-T1,是华为几年前的一款产品,电源功率密度极高,系统转换效率更是高达96%。
背面参数 图源:@机魂
通过查阅相关资料发现,华为有用多款服务器电源产品,输出电压均为12V,输出功率涵盖了900W至3000W不等,封装尺寸均为68mm x 183mm x 405mm,183mm的身长与业界平均水平265mm相比缩短了不少,体积控制到了49062 mm3 ,以至于功率密度高达6114W/mm3。而常规的消费类氮化镓电源的功率密度只有11W/ mm3 ,即使与专用的服务器电源相比,这款电源的功率密度也提升了50%以上。同时支持90~264V交流电压和180V~300V直流电压输入,123V/2439A输出。
左:三款不同输出功率的电源内部对比 右:电源输出端 图源:@机魂
PAC3000S12-T1是如何实现功率密度高达6114W/mm3的呢?通过以上三款华为服务器电源内部对比发现,这三款底面PCB的大小是一致的,900W和1200W的电源内部空间看起来比较宽裕,并且都接入了较大的铝基散热板,增强电源系统的散热性能。而3000W的电源内部取消了散热板的设计,采用了PCB横、竖拼接的方式,将有限的空间利用率提至最高,并且塞满元器件,在电源输出侧还采用了MLCC电容叠焊的设计,从整体来看这款电源非常紧凑。
俯视面图 图源:@机魂
由于这款电源的内部空间有限,设计师尽可能地为其他元件预留充足的空间,将两个PFC电感设计为一个整体,共用一组磁芯,合封在一起。这也是功率高密度的一个体现。
从这款电源的外观、元器件布局来看,虽然很紧凑,但是一点不乱,这也体现了华为PCB设计工程师水平之高,既要考虑元器件布局时的电磁兼容问题,又要考虑如何布局才能使电源体积更小,仅在这一部分就花费了不少的心血。
在系统电路方面,这款3000W服务器电源采用了PFC+LLC的电源架构。这款电源采用的PFC拓扑为交错式图腾柱PFC,图腾柱PFC是一种新的PFC形式,是目前已知的电路拓扑中使用组件最少的,与传统PFC拓扑相比,导通损耗更低、转换效率更高。
图源:@机魂
在图腾柱PFC部分共采用了12颗MOSFET,其中高频桥臂使用了8颗氮化镓MOSFET,据博主推测这8颗氮化镓MOSFET为GaN Systems的GS66516T 650V增强型氮化镓MOSFET,采用了低电感的GaNPX 封装,导通电阻仅为25mΩ。低频桥臂使用了导通电阻为28mΩ的4颗硅基MOSFET,型号为英飞凌的IPT60R028G7 最大导通电压为650V,这些MOSFET都是通过两两并联,互相交错连接的。PFC主控芯片为ST专门针对数字电源转换应用的STM32F334。
图源:@机魂
LLC电路采用的是LLC谐振半桥结构,使用了4颗与PFC电路同型号的氮化镓MOSFET。辅助电源使用的是英飞凌的准谐振反激 PWM 控制器ICE2QR2280G,这款控制器具备了数字频率降低功能,能够在负载减小时保证运行的稳定性,同时在转换效率和抗电磁干扰方面均有不错的表现。12V输出使用的是东芝的N沟道MOSFET,导通电阻仅为041mΩ。
通过拆解发现,华为的这款电源用料十足,共堆了12颗氮化镓MOSFET,GS66516T在元器件交易平台的售价显示为275元每颗,仅仅12颗氮化镓MOSFET总价值就达到了3300元,华为的堆料能力真的是把我给折服了,严重怀疑设计师在设计这款电源时没有考虑成本。
电源在工作时会持续发热,随着温度的升高,电源的性能也会受到影响,电源组件寿命也会缩短,最终可能导致系统故障。因此电源的热管理十分关键。
图源:@机魂
通过电源拆解发现,电源内部竟没有安装散热片,散热全靠电源输入端旁的12V/4A的风扇完成,该风扇在满转速的情况下可达4W转,毕竟这款电源输出功率高达3000W,产生的热量不可小觑。但是不足之处就是在大转速下,风扇的声音也会很大。
下“重本”的电源效率为何仅有96%呢?由于散热采用的是12V/4A的风扇,在运行状态下风扇的损耗是很大的。以及由于输出电流高达2439A,因此在同步整流环节的导通损耗非常高,同时,当2439A大电流经过变压器时也会产生很高的铜损。这三个方面的损耗是这款电源的效率提不上去的主要原因。
虽说这是一款几年前的产品,但在大功率、高密度、高效率方面都能够满足现在服务器电源的发展需求,再加上错落有致的元器件布局,可以看出华为的研发团队还是相当有实力的。戴尔1100w服务器电源的启动原理是,当电源插入电源插座后,电源开关将被接通,电源模块将开始工作,模块将检测电源输入电压,并调整模块内部电路,以便于提供稳定的电源输出。当模块完成调整后,它将向主板发出启动信号,以便主板开始正常工作。
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