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爆款拆解:服务器冗余电源拆解,揭秘稳定可靠的来源

04/09 15:09
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阅读需 7 分钟
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服务器主机专用冗余电源是保障服务器持续稳定运行的重要组件,通过使用多个独立的电源模块,即使其中一个出现故障,其他仍可提供电源,提高了系统可靠性和可用性。

今天选择的这款电源产品也是极具代表性,它具有冗余电源所拥有的高效率、低纹波、低噪声、拆卸方便等特点。让我们通过拆解的方式看看这款冗余电源有什么特别的吧。

开盒

冗余电源使用硬质纸盒包装,打开纸盒,可以看到电源主机使用泡棉固定,主机外部是一个防静电袋。

从外观上看,电源机身呈长方体,外部是银白色铁壳。正面贴有产品规格说明和序列号,一端是高压交流电三端插入接口和一个散热风扇,同时还有便于安装、拆卸使用的拉手和按扣。

另外一端则是电源供电输出以及与服务器通讯的接口。机身上下还有用于固定防震的金属弹片。

拆解

冗余电源设结构设计非常紧凑,多以螺丝固定,使用十字螺丝刀拆下机身上部和侧面的螺丝后,将上壳向一侧滑动可以拆下顶部上盖。这时可以看到电源的内部电路电路板周围使用了塑料片进行了隔离,防止短路。

散热风扇使用4颗螺丝与外壳固定,拆卸下螺丝然后取下与电路板之间的接口就可以取下风扇。外壳上还有一个用于显示电源状态的LED灯,它与电路板之间使用插线连接,拔下插线即可分离。
交流电输入插口卡扣在外壳上,向上可以将其抽离出来。接着取下固定电路板底部用于固定的3颗螺丝后就可以将电路板和机身完全分离。

电路分析

我们先来看看电源的整体结构,交流电通过连接器插座接入,随后进入滤波电路,滤波后的交流电进入整流电路,整流后的交流电变为直流电,为了提高电源的功率因数,整流电路后端跟随一个功率因数校正电路(PFC)。经过功率因数校正后,直流电通过半桥降压电路将直流电电压降到12V,最终通过金手指端口输出。其中,PFC电路和半桥降压电路通过控制电路53D1出PWM波控制,进行工作。控制电路还管理风扇和电源指示灯。

电源电路结构图

先看下交流输入电路,100-240V交流电通过IEC 60320 C13连接器输入。连接器的上的接地端子与电源外壳和电路板接地端相连,保护用户免受漏电伤害。交流导线穿过磁环,消耗高频噪声。随后串联一个熔断器FS001进行过电流保护。然后在交流零线火线之间接入压敏电阻RV001,进行过压保护

防护电路之后是滤波电路,差模滤波电容C001、C002滤除差模噪声,共模电感L001、L003滤除共模噪声。噪声基本上可以在此阶段滤除,保障输入到整流电路的电能质量
经过滤波后的交流电,通过整流桥BD001整流成直流电,整流桥后端接两颗电容C012、C014,进行缓冲。整流电路直流端连接继电器RE010,继电器后端接电容C004。为了防止继电器接通时的冲击电流,继电器RE010并联电阻R023,作为后续电路的上电电阻,在继电器接通前为电容C004供电,使继电器两端的电容保持一致,然后再接通继电器主电路

整流桥BD001型号为GBJ2506,由二极管构成,为了防止电流波形畸变,后续增加了有源PFC电路。在有源PFC电路中,2颗NMOS Q102、Q103(东芝K16A60W5)并联使用,通过开通或关断,决定PFC电路的工作状态。MOS管开通时,电感L100储存能量,MOS管截止时,电感L100将导通时储存的能量通过升压二极管D100向电容C102充电。此外还有两颗保护二极管,防止工作中电感L100和和二极管D100受到浪涌冲击。

PFC电路后接半桥隔离电路。电容C200、C201与MOS管Q201、Q202(6R190P6)、变压器T600构成半桥隔离电路。主要作用是将交流整流出的电压降为输出电压12VDC。变压器T600起到隔离和变压的作用,MOS管通过开关满足不同的功率需求。隔离电路原边侧还串入电流互感器CT200,采集电路中的电流值,传给控制电路用于控制使用。变压器副边侧电感L210和电容C614对输出电压进行滤波。输出电压经过金手指对外输出。

控制电路以TI的UCD3138A和UCD3138A64 2颗控制器为核心。UCD3138A 通过驱动芯片UCC27424DR向PFC电路中的MOS管Q102、Q103发PWM波,控制其开通与关断。除此,控制电路还管理电源的散热风扇,电源指示灯等辅助设备。

小结

通过对服务器专用冗余电源的拆解我们可以看到其不论是结构还是电路板设计都非常紧凑,元器件的用料非常扎实,功能的设计和元器件的部局十分得合理,不得不说这是一款优秀电源该有的样子。
那么,以上就本期节目的全部内容了,最后再次感谢贸泽电子对本期节目的独家赞助,如果你对视频中涉及到的元器件有需求,可以去贸泽电子官网看看,很多器件都有现货购买。

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