什么是冗余電源？

冗余電源是指在計算機系統、網絡設備等關鍵部件中，為了提高系統的可靠性和穩定性，采用兩個或多個相同規格的電源模塊并聯工作的一種設計方法。當其中一個電源模塊出現故障時，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負載，確保系統的正常運行。冗余電源在很多領域都有廣泛的應用，如數據中心、服務器集群、通信基站等。本文將詳細介紹冗余電源的概念、工作原理以及如何幫助用戶優化網絡。

一、冗余電源的概念

冗余電源是一種提高系統可靠性的設計方法，它通過使用兩個或多個相同規格的電源模塊并聯工作，當其中一個電源模塊出現故障時，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負載，確保系統的正常運行。冗余電源的主要目的是防止因電源故障導致的系統宕機，從而保障關鍵業務的連續性和穩定性。

二、冗余電源的工作原理

1.并行工作：冗余電源系統中的兩個或多個電源模塊是并行工作的，它們共同承擔系統的負載。當其中一個電源模塊出現故障時，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負載，確保系統的正常運行。

2.自動切換：冗余電源系統具有自動切換功能，當檢測到某個電源模塊出現故障時，系統會自動將負載轉移到正常工作的電源模塊上，實現無縫切換。這種切換過程對用戶是透明的，用戶無需進行任何操作。

3.負載均衡：冗余電源系統可以實現負載均衡，即在正常工作的電源模塊之間平均分配負載。這樣可以確保每個電源模塊的負載保持在合理的范圍內，延長電源模塊的使用壽命。

4.故障檢測：冗余電源系統具有故障檢測功能，可以實時監測各個電源模塊的工作狀態。當檢測到某個電源模塊出現故障時，系統會立即采取措施，如發出報警信號、自動切換等。

三、冗余電源如何幫助用戶優化網絡

1.提高系統可靠性：冗余電源可以有效防止因電源故障導致的系統宕機，從而提高系統的可靠性。對于關鍵業務來說，系統的可靠性至關重要，因為一旦系統宕機，可能會導致嚴重的經濟損失和聲譽損失。

2.保障關鍵業務的連續性：在數據中心、服務器集群等場景中，關鍵業務的穩定性和連續性至關重要。冗余電源可以確保在單個電源模塊出現故障時，關鍵業務仍然可以正常運行，從而保障業務的連續性。

3.延長設備使用壽命：冗余電源可以實現負載均衡，確保每個電源模塊的負載保持在合理的范圍內。這樣可以延長電源模塊的使用壽命，降低設備的維護成本。

4.提高網絡設備的性能：在高負載的網絡環境中，單個電源模塊可能無法滿足設備的需求。冗余電源可以提高設備的供電能力，從而提高設備的性能。

5.簡化網絡管理：冗余電源系統具有自動切換功能，當檢測到某個電源模塊出現故障時，系統會自動將負載轉移到正常工作的電源模塊上。這種自動切換過程對用戶是透明的，用戶無需進行任何操作，從而簡化了網絡管理。

四、網絡交換機雙電源

電源冗余可分為全冗余和部分冗余兩種。

在完全冗余的情況下，每個交換機都連接到兩個電源，因此如果一個發生故障，另一個會接管,這種方案也稱為 1:1 冗余 （有時也稱為 1+1 冗余）。

在部分冗余中，多臺交換機有一個額外的電源，當您的網絡交換機出現電源故障時，電源需要時間從一個電源切換到另一個電源，這也稱為 1:N 冗余 。

以下是兩種不同類型電源冗余的方案：

通常，網絡交換機中的雙電源通常是指全冗余，兩個電源將同時通電并工作，但是，在全冗余的交換機中，一個電源也可能由于不同的制造商而處于空閑狀態。

五、冗余電源接法

傳統的冗余電源設計方案是由2個或多個電源通過分別連接二極管陽極，以“或門”的方式并聯輸出至電源總線上。如圖1所示。可以讓1個電源單獨工作，也可以讓多個電源同時工作。當其中1個電源出現故障時，由于二極管的單向導通特性，不會影響電源總線的輸出。

圖1 傳統冗余電源方案

在實際的冗余電源系統中，一般電流都比較大，可達幾十A。考慮到二極管本身的功耗，一般選用壓降較低、電流較大的肖特基二極管，比如SR1620～SR1660(額定電流16A)。通常這些二極管上還需要安裝散熱片，以利于散熱。

使用二極管的傳統方案電路簡單，但有其固有的缺點：功耗大、發熱嚴重、需加裝散熱片、占用體積大。由于電路中通常為大電流，二極管大部分時間處于前向導通模式，它的壓降所引起的功耗不容忽視。最小壓降的肖特基二極管也有0.45 V，在大電流時，例如12A，就有5W的功耗，因此要特別處理散熱問題。

現在新的冗余電源方案是采用大功率的MOSFET管來代替傳統電路中的二極管。MOSFET的導通內阻可以到幾mΩ，大大降低了壓降損耗。在大功率應用中，不僅實現了效率更高的解決方案，而且由于無需節能散熱器，所以省了大量的電路板面積，也減少了設備的散熱源。應用電路中晶體管需要有專業芯片的控制。

六、交換機為什么要采用冗余電源設計

1.提高交換機的可靠性：交換機是網絡中的核心設備，其可靠性直接關系到整個網絡的穩定性。采用冗余電源設計可以有效防止因電源故障導致的交換機宕機，從而提高交換機的可靠性。

2.保障關鍵業務的連續性：在數據中心、服務器集群等場景中，交換機承載著大量的數據流量。采用冗余電源設計可以確保在單個電源模塊出現故障時，交換機仍然可以正常運行，從而保障關鍵業務的連續性。

3.延長交換機的使用壽命：冗余電源可以實現負載均衡，確保每個電源模塊的負載保持在合理的范圍內。這樣可以延長交換機的使用壽命，降低設備的維護成本。

4.提高交換機的性能：在高負載的網絡環境中，單個電源模塊可能無法滿足交換機的需求。采用冗余電源設計可以提高交換機的供電能力，從而提高交換機的性能。

總之，冗余電源是一種提高系統可靠性的重要設計方法，它可以有效防止因電源故障導致的系統宕機，從而保障關鍵業務的連續性和穩定性。在交換機等網絡設備中采用冗余電源設計，可以提高設備的可靠性、性能和使用壽命，簡化網絡管理，為用戶提供更加穩定、高效的網絡環境。