上一篇文章从10KV高压供电一直介绍到机房PDU，其实按理说从PDU节点之后才算是我们服务器电源工程师需要重点关注的东西，因为PDU之前属于电力电子或者说电气工程师需要关注的强电领域，而传统的服务器电源工程师工作内容更倾向于弱电领域，也就是安全电压以下的主板电源设计。但随着技术的发展进步，服务器电源设计已经不纯粹集中于IT设备本身了，而是向上游拓展，需要把服务器和搭载它的机架作为一个整体去考虑设，这样做的目的就是为了节能！最大程度降低服务器数据中心运行的能耗，降低数据中心PUE值以及服务器的SPUE值。
下面是传统服务器机柜的一个示意图，从UPS室分出的3相220V供电被引入IT机房，分别接到每一个整机柜的PDU。整机柜高度为标准的42U，可以摆放21台2U服务器，每台服务器功耗约700W。
图5. 传统数据中心机柜供电示意图
IT负载最为最终的用电端，也是最为重要的一环。下面是传统机架式服务器供电示意图，服务器从机柜的PDU取220V交流电，接入机箱内置的80 plus PSU，PSU将220V交流电转换为12V（CRPS）直流输出给主板，然后再通过主板上的DC-DC电源模块降压至5V、3.3V、1V等低压给负载芯片供电。
图6. 传统机架式服务器供电示意图
但从电网经过机房级UPS、再经过服务器级PSU，以及主板级VR降压模块的多级转换，从电网到CPU和内存的全路径供电效率只有60%到70%左右，这意味着很大一部分能源都浪费在多级转换上了，因此有必要精简这一供电架构并提升转换效率。
为了降低设备投资成本并提高供电效率，现在大型互联网公司的服务器较多采用了集中电源和风扇的整机柜服务器，比如一个传统的40台机架式服务器机柜需要配80个PSU电源模块，但每个电源的负载率只有30%左右，这种情况下PSU的投资成本很高，且PSU 在较低负载下的运行效率都是很不好的。改采用整机柜服务器后可能只需要8个PSU，并且PSU的负载率提升到了60%到70%的较高效率点，无疑整机柜方式更为经济和高效，如下图由集中式PSU 电源插框后的12V 供电母排给服务器主板来供电。但这种采用12V集中母排的整机柜架构系统集成度很高，在碰到大功率高性能计算场合，12V 母排及主板上的低压传输会带来较多的传输损耗。
图7. 服务器供电结构演变示意图
因此，很多互联网数据中心大佬们提出，采用48V 母线，可以大大降低母排的传输损耗，并可以将机柜的功率扩展到30KW 甚至更高，可以很好满足未来的升级扩展需求。加上目前很多网络设备都可以直接支持48V 输入的电源模块，因此整机柜的TOR 交换机等可以直接从48V 母排来供电，甚至风扇墙也可以直接从48V 母排上供电，这样可以直接通过48V 母线统一给机柜内的IT 设备、网络设备、UPS 电池以及机柜散热风扇墙等几乎所有部件供电，实现机柜内供电归一化，类似今天通信行业48V 电源系统一样，可将IT 行业和CT 行业统一起来。
图8. 新型数据中心机柜供电示意图
上面图中是目前比较新的一种整机柜供电架构图，由谷歌等互联网公司提出。该架构采用48V母排给整机柜供电，将蓄电池和PSU插框放置在机柜内，省去了复杂的大型UPS设备，原来笨重的铅酸铁锂蓄电池由48V锂电池代替，，加上48V母线损耗比12V母线降低16倍左右，该机柜能够提供更大功率（30KW左右）和更高效率的供配电方案。而48V进入主板后可以采用48V转12V转接板进行中间转换（目前市面上采用的方法，可以兼容适配传统12V服务器），或者直接采用48V转1V、3.3V等低压等级的电源模块给主板IC负载供电（将来发展趋势）。
图9. 48V直接供电方案
总结一下，本文介绍了从万伏高压电网侧经过配电、变压、合路等一系列环节到达数据中心，然后数据中心通过UPS蓄电池备电、AC-DC、DC-DC等一些列环节到达IT机房，在机房内精密配电后通过PDU将电能传输给服务器等IT设备，服务器由PSU将220V交流电转换为12V或48V直流给主板供电，最终经过板级DCDC降压至5V、3.3、1V等POL电源给IC负载供电。我个人做了个简单总结，就是10KV高压交流电进楼宇，380V（220V）低压交流进机房，48V直流进机柜，最后12V直流进主板，当然将来也许会将380V/220V 交流电切换为270V/240V高压直流供电，但基本思想不变。这就是本次星球号的文章更新，大家五一快乐！