服务器电源是整个数据中心供配电系统建设的出发点和归宿点，了解服务器电源的相关外特性对于数据中心的供配电系统建设具有基础的意义。充分了解服务器电源的容量、冗余方式、制冷要求和能效设计等主要指标对于数据中心供配电系统的设计是完全有必要的。
1. 服务器电源容量
在数据中心供配电系统设计时，首要的工作就是确定负载的容量。那么，负载的容量和服务器电源容量到底是什么关系？这个问题十分令人困扰。
可以先考察业界某知名厂商的一款电源的铭牌，如图1所示。
图1 业界某知名厂商的一款电源的铭牌
关于服务器电源的铭牌，一般不会直接贴在服务器的外壳上，而是贴在服务器电源外壳比较空旷的地方，通常只有从服务器取出电源后才能看到。
其中，INPUT（输入）：220V～/4A 50Hz，定义的是该电源的输入参数，通常很容易让人误解，服务器的功率就是INPUT 220V×4A=880VA，即该服务器的额定视在功率。
此处需要特别强调的是，INPUT（输入）中220V是服务器电源额定输入电压，而4A是指最大额定输入电流能力，表征电源在最低输入工作电压时的最大输入电流能力，因此，直接用输入额定电压×输入额定最大电流来表征额定输入功率是不正确的。
OUTPUT（输出）：250W MAX是该服务器电源最大输出功率，这个参数通常只有在服务器电源铭牌上才能看到，因此也称为铭牌功率（Nameplate Rating），它对设计具有现实的意义。
负载的容量并不直接等同于服务器电源的最大输出功率。
图2 所示为服务器电源容量与效率曲线。图中右平面从右至左有三根垂直的直线，对应服务器的3种工况。
（1）铭牌功率：指服务器电源铭牌功率。
（2）最大工况设置：指服务器系统工作在最大用电负荷时的耗电功率。
（3）CPU 100%利用率典型工况：CPU工作在100%利用率时的耗电功率。
从图11-12中可以看出，服务器最大的功率消耗是铭牌额定值的80%，这是因为服务器厂家在选择电源时放宽了大致20%的富余量。
而CPU 100%利用率典型工况是铭牌额定值的67%。事实上，服务器正常工作时的能耗还小于该值。
图2 服务器电源容量与效率曲线
因此，在具体的设计工作中，这种裕量和工况差异也建议数据中心设计者纳入考虑。
2. 服务器电源冗余
服务器设备中广泛使用两个或两个以上的电源同时供电，这种多电源供电技术的名称为冗余电源（Redundant PowerSupply）。
1）冗余电源的系统结构
冗余电源系统采用输入总线、负载总线和共享总线的“三总线”电路结构，如图11-13所示。电源1，电源2，…，电源n为热插拔电源模块，它们以并联方式相连接；C1，C2，…，Cn为各电源模块的控制模块；S1，S2，…，Sn为受控调节器；SENSE1，SENSE2，…，SENSEn为电源检测信号；FB为负载电压反馈信号。
图3 服务器冗余电源系统结构
系统正常工作时，控制模块通过调整电源1-n的工作参数，使系统均衡地使用每个电源模块——每个电源模块向系统提供相同的电流，这种工作模式称为电流共享；或者控制受控调节器使得某一个/组电源工作，其余个/组电源备份。
根据图3所示的服务器冗余电源系统结构可知，冗余电源系统中的每个供电模块均可以热插拔，一旦某个供电模块损坏，就能在不停电情况下完成维修工作，丝毫不影响系统的正常工作。热插拔（Hot-Swapping）是指将模块、板卡或电源等设备带电“接入”或“移出”正在工作的机器。
2）冗余电源对于前端供配电系统的要求
服务器冗余电源系统最终都可以归结到双电源系统上。服务器冗余电源（双电源系统）设计为提高服务器本身供电的可靠性提供了可靠的物质基础。如果双电源服务器的每一路电源都能够通过独立的供电路由找独立的能量源取电，就能够获得最高的可靠性。所以，关键点是供电路由独立和能量源独立。
UPS系统（服务器的能量源）的传统供电方案，如单机/串联热备份/N+1直接并机等都不能做到能量源相互独立，与之相配套的供电路由也相应地无法独立，即每个环节都存在着明显的单点故障，因此无法和服务器的双电源结构进行匹配。所以，2N的供电结构（见图4）正是基于服务器冗余电源结构而兴起的供电解决方案，GB 50174—2017和ANSI/TIA 942—2014将2N的供电结构归入最高可靠度供电等级。
图4 2N供电结构
3. 服务器电源制冷
服务器电源是通过其内置的风扇进行强制制冷的。如表11-9所示，Intel在Power Supply Design Guideline for 2008Dual-socket Server and Workstations中，定义了关于服务器电源的相关环境参数。
表1 服务器电源温度参数要求
制冷系统和物理结构关系密切，以ERP1U（Redundant 1U Power Supply）为例，其机械外形尺寸及气流方向如图5所示。从图5中可以明显看到气流成水平流动方向，这对于数据中心气流组织、机架摆放方式形成了基础性的影响。目前，业界流行的面对面、背靠背的机架摆放方式的基础之一就源于单台服务器制冷气流由前至后的水平流动方向。
图5 ERP1U机械外形尺寸及气流方向
图6 所示为服务器机柜面对面、背靠背冷热通道放置方式。
4. 服务器电源能效
计算机/服务器电源的能效一直是近几年来业界最为关注的主题之一，业界关于计算机/服务器的能效也取得了很多成果。
图6 服务器机柜面对面、背靠背冷热通道放置方式
“能源之星”针对计算机电源的要求也在不断升级。“能源之星”4.0版自2007年7月20日开始生效，要求台式机在待机和休眠模式下的功率消耗分别不超过2.0 W和4.0 W，且对空闲（Idle）状态下的功率消耗也做出了规定（A类≤50.0 W；B类≤65.0 W；C类≤95.0 W）；而在20%、50%和100%负载条件下的效率最低达80%。此外，更新的5.0版第一阶段要求于2009年7月1日开始生效，要求使用内置电源的计算机在50%负载条件下工作效率最低达85%，而在20%和100%负载条件下最低效率达到82%。
业界还涌现了新的节能要求，诸多知名计算机厂商积极参与计算产业气候拯救行动（CSCI），CSCI提出的计算机电源最低能效要求实现时间表如表11-10所示。
表2 CSCI提出的计算机电源最低能效要求实现时间表
表3所示为Intel在2008年提出的针对服务器电源的效率要求。
表3 Intel在2008年提出的针对服务器电源的效率要求
摘自《新基建：数据中心规划与设计》
