AI数据中心电源 OCP Open Rack V3 48V 5.5kW PSU 设计规范

Open Rack V3 48V 5.5kW 整流器规范由Meta贡献到社区，用于定义 Open Rack V3 高功率机架（High Power Rack, HPR）中 48V 整流器（rectifier， PSU / Power Supply Unit）的技术要求。规范对象为插入 48V 电源架（power shelf）的单相整流模块，单机额定输出功率 5.5kW，电源架内按不低于 N+1 冗余配置多台并联运行。

规范原档已上传星球：

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核心结论如下：

• 功率等级由上一代 3kW 提升至 5.5kW，并配套 20mF 输出电容、10kHz 动态负载能力与 136%/160% 脉冲功率包络，整机目标指向 GPU 类重复峰值脉冲负载场景。

• PSU 与 BBU 之间的交接机制为「三条件逻辑 + ≥500ms 验证延迟撤销」，并明确过载与短路期间禁止触发备份投入，构成故障局部化的核心原则。

• 保护策略统一为一次性同步重试后闭锁，闭锁由交流断电重启、重新插拔或 Modbus 命令清除，计数器在正常运行 30 分钟后清零。

• 互操作性条款要求不同供应商的模块与电源架（含 PMM）任意混配可互换，但同一机架内全部 PSU 须为同一供应商。

1　架构定位

1.1　 48V 架构设计

整流器基于窄范围 48V 架构（narrow range 48V architecture）工作：空载输出 50V、满载输出 49V，下垂 1V，并在 150% 负载处线性外推至 48.5V。相较 Open Rack V2 的 40~60V 直流，该架构带来四项收益：电压尽可能收窄以消除过设计；广泛使能 4:1 固定比变换器与下游常规 12V PoL；功率自然流动而不依赖软件控制；整流器可采用固定电压设计。

同时抬高了控制精度要求：稳态设定点精度为 ±0.25%（49V 对应 ±0.125V），动态阶跃允许的下冲/过冲 0.5~1.5V。规范因此采用「下垂 + 主动均流」双机制：下垂提供无通信条件下的天然负载分配，主动均流通过低带宽模拟总线把并联误差至 ±2%（负载 >50%）。

1.2　系统内各部件划分

| 部件 | 职责 | 与整流器的接口 | | --- | --- | --- | | PSU（整流器） | AC-DC 变换、输出稳压与保护、脉冲功率缓冲、状态上报 | 后置盲插连接器（电源脚 + 信号脚） | | Power shelf（电源架） | 承载 6 台 PSU，提供背板信号互连与输出母线 | SYNC_START、ISHARE、AC_Loss_L、Pulse_Mgmt_L 等共享总线 | | BBU shelf（电池备份架） | 接收 AC_Loss_L / Pulse_Mgmt_L 后投入放电，维持 50V 母线 | 两路 RJ45 传送共享信号 | | PMI / PMM（电源监控模块） | 机架级监控、在位检测、通信聚合 | Present_L、I2C、RS485（Modbus） | | 机架监控（rack monitor） | 下发强制放电等 Modbus 命令 | Modbus（默认激活，最高 115kbps） |

1.3　供电链路与信号协同

图 1　供电链路与信号协同架构（依据规范第 3 章条文绘制）

功率通路由 EMI 滤波与整流、浪涌继电器与 PFC、高压母线电容、DC-DC 隔离变换、ORing FET 与输出构成，经电源架输出母线及其母线夹向 IT 负载供电；风扇由内部控制并按前后风道送风。信号侧存在三条性质不同的通道：其一为模块级点对点信号（Alert、Present_L、Reset_Latch_Fault、PSKILL）；其二为机架级共享总线（SYNC_START、ISHARE、AC_Loss_L、Pulse_Mgmt_L、AC_Fault_CLR），规范要求各共享信号的上拉电阻必须各自串联二极管，以保证单台 PSU 故障不影响其他 PSU；其三为通信总线（RS485/Modbus 与 I2C/PMBus）。

互操作性：不同供应商的 PSU 模块、电源架（含 PMM）须在任意混配组合下互操作且可互换；但同一机架内的全部 PSU 模块必须来自同一供应商。

1.4　PSU→BBU

图 2　AC_Loss_L 断、BBU 投入与撤销时序（依据 3.18 节绘制）

AC_Loss_L 为低电平有效信号，每台 PSU 输出一路，每台 BBU 接收两路输入。触发（assert）由三个条件逻辑：其一，检测到交流丢失后经 4~5ms 验证延迟；其二，以高压母线电容剩余能量为判据，须保证至少 5ms 的余量以供 BBU 建立放电；其三，发生其他交流故障（输入欠压 UVP、过压 OVP、欠频 UFP、过频 OFP）时，经相应验证延迟后。BBU 收到有效信号后拉低 Sync_Start_L，启动立即放电。

撤销（deassert）条件：交流恢复正常后，PSU 在检测到主输出已建立的前提下，须经至少 500ms验证延迟方可撤销 AC_Loss_L，以确保由 BBU 切回 PSU 的过程中 50V 母线电压不跌落。该信号还可通过 Modbus触发。

图 3　AC_LOSS 与 PULSE_MGMT 信号物理连接（原文档 3.18 节配图）

上图中，同一电源架内全部 PSU 的 Pulse_Mgmt_L 信号并接后，经两个 RJ45 连接器送至 BBU 架，再由 BBU 架分发至各 BBU。该拓扑使得「任一 PSU 母线电容能量耗尽」即可向整机架 BBU 请求分担脉冲负载；若 BBU 拒绝分担，PSU 须释放或抬高其最大输入功率限值以独自承担负载——此处构成了脉冲负载场景下的逻辑。

2　电气要求

2.1　输入侧：电压窗口、过压与上游保护协调

| 参数 | 标称 | 最小 | 最大 | 输出功率 | | --- | --- | --- | --- | --- | | 交流输入电压 | 200277Vac（典型 220/230/240/277） | 180Vac | 305Vac | 5.5kW @198-305Vac；180198Vac 可能需降额 | | 输入频率 | 50Hz / 60Hz | 47Hz | 63Hz | — | | 越限响应 | — | — | — | 电压/频率越限后 20ms 内关断 PFC 与继电器 | | 输入过压关断 | — | — | — | >345V 持续 20ms，或 >309V 持续 50ms 关断 | | 交流浪涌电流 | — | — | — | 冷启动 ≤30A RMS（42A 峰值）@25℃，不含 X 电容充电 | | 断电恢复冲击 | — | — | — | 峰值 <3 倍稳态电流，持续 <1 个周期（20ms） |

交流输入电压与频率要求（对应原规范表 1 与 3.5、3.7 节）

输入：180305V 覆盖 208V/240V/277V 各类配电制式，4763Hz 覆盖 50/60Hz 电网。在 180~198V 区间整流器仍须保持运行，但允许降额，这为低压电网或长馈线压降场景保留了可用性。

图 　输入过压保护动作区（原文档 3.5 节配图：345V/20ms 与 309V/50ms 双判据）

输入过流保护要求相线与回流线均设置主熔断器，且熔断器须通过 UL 认证、额定分断能力不低于 25kA；选择原则为避免误动作，交流浪涌电流在任何条件下均不得熔断熔断器，除非整流器内部器件已失效（直流输出过载与短路亦不得熔断）。与上游配电协调：NEC 汇流箱熔断器为 30A 并按 24A 降额使用，IEC 侧断路器为 32A，两路交流馈电进入电源架、每路交流相各接一台 PSU。

图 5　PSU 熔断器与 NEC 30A（降额 24A）汇流箱熔断器的协调曲线（原文档 3.6 节配图）

图 6　PSU 熔断器与 IEC 32A 断路器的协调曲线（原文档 3.6 节配图）

两张协调曲线共同要求：在全部预期工作电流区间内，PSU 内部熔断器的动作曲线须位于上游保护装置的动作曲线下方（即先于上游动作），同时在浪涌区不动作。5.5kW@277V 满载输入电流约 20A 量级，而 NEC 侧可用连续电流仅 24A，可见输入电流的谐波与功率因数表现直接影响上游裕度，这也是规范对 PF 与 ITHD 提出严格限值的直接原因之一。

2.2　效率、功率因数与谐波

| 负载区间 | 峰值效率 | 最低效率 | 备注 | | --- | --- | --- | --- | | 30%~100% 满载 | >97.5% @230/240/277V | >96.5% @230/240/277V | 带风扇测量 | | 30%~100% 满载 | >96.5% @208V | >95.5% @208V | 208V 制式下门槛下调 1 个百分点 | | 10%~30% 满载 | 未规定 | 94% @208-277V | 轻载效率下限 |

表 　效率要求（25℃ 环境、风扇接入、满载运行 30min 后，电压在对应连接器处测得）

图 7　效率要求按负载区间的分布

效率测试条件：输入 208~277V、风扇接入、25℃ 环境、满载运行 30 分钟后测量，且输入与输出电压均在对应连接器处取样。

功率因数要求为：20%~100% 负载区间 PF >0.98；负载降至 10%~20% 区间时，Vin<250V 下不低于 0.95、Vin>250V 下不低于 0.90。谐波限值按负载分段：5%~10% 负载 ITHD ≤15%，10%~30% ≤10%，30%~100% ≤5%，对应 EN/IEC 61000-3-2 体系。

图 8　输入电流总谐波失真（ITHD）限值按负载分段

2.3　输出静态特性与下垂

直流输出在正常工作时固定为 50V（空载）与 49V（满载），设定点可通过 Modbus 在 ±1V 范围内调整，且整流器须在整个输出电压范围内提供额定功率。100% 负载下的设定点精度为 ±0.25% 或 ±0.125V（对 49V 而言），规范允许通过产线末端校准（EoL calibration）达成。

图 9　输出电压下垂特性与过压保护门限

下垂默认 1V（公差 ±0.125V），即空载 50V、满载 49V，并线性延伸至 150% 负载处的 1.5V（48.5V）。该特性是并联系统无需通信即可实现负载分配的物理基础：电压较高的模块自然承担更多电流。输出过压保护——输出超过 52.5V 时整流器须关断且动作时间不超过 200ms；输出在任何情况下均不得超过 54V（快速 OVP）。

2.4　纹波噪声与动态响应

直流输出纹波与噪声不超过 500mV 峰峰值，定义为 5Hz~100MHz 频带内在稳态阻性负载上测得的周期或随机信号；测量须采用差分方式、示波器启用 100MHz 带宽限制，并在探头尖端并联 0.1µF 电容。

| 阶跃负载 | 频率 | 瞬态负载变化率 | 最大下冲 / 过冲 | | --- | --- | --- | --- | | 50% 阶跃（最小负载 10%） | 最高 10kHz | 1A/µs | 0.5V | | 90% 阶跃（最小负载 10%） | 最高 10kHz | 1A/µs | 1V | | 140% 阶跃（最小负载 10%） | 最高 10kHz | 1A/µs | 1.5V |

表 　动态响应限值（稳定时间 3ms，测量自下垂后的新稳态值计至瞬态尖峰/跌落峰值）

图 10　动态阶跃负载下的允许偏差

动态响应的考核包含单机 20mF 容性负载条件下的重复验证，并要求 10%→100% 的单次阶跃不得触发 BBU 备份投入。意为：负载的常规阶跃属于电源架自身能力范围内应吸收的事件，只有交流侧故障或母线电容能量不足才允许动用备份能量，从而避免 BBU 循环寿命被无谓消耗或频繁投入。

2.5　保持时间与脉冲功率

保持时间自交流输入丢失时刻计起，至输出电压跌出可接受的 48V 范围为止：100% 负载 20.00ms，110% 18.18ms，120% 16.67ms，130% 15.38ms，140% 14.29ms，150% 13.33ms。该组数据与 AC_Loss_L 的「母线电容剩余能量 ≥5ms」判据共同构成交接时间预算：保持时间提供的是整机层面的下限，5ms 余量提供的是信号层面的触发提前量。

图 11　保持时间随负载功率的变化

脉冲功率要求以移动平均：≤136%（50ms 移动平均）、≤160%（400µs 移动平均）、≤100%（≥1s 移动平均）。整流器须在维持输出稳压、且输入功率不超过最大限值的前提下支持。规范要求高压母线电容须最大化并用作脉冲功率的缓冲能量，母线电容能量耗尽时通过 Pulse_Mgmt_L 请求 BBU 分担。

图 12　脉冲功率包络（移动平均口径）

图 13　脉冲宽度与周期定义（原文档 3.21 节配图）

脉冲负载管理模式（3.20）把「可配置的最大输入功率限值」作为系统级调度变量：限值可由具体系统需求定义，PSU 在检测到脉冲负载且母线电容能量耗尽时触发 Pulse_Mgmt_L；若 BBU 拒绝分担，PSU 须释放或抬高输入功率限值以承担负载。该设计把 GPU 集群的峰值功率问题从「电源单机能力」上移至「机架级能量调度」。

2.6　保护体系：OVP、OCP/SCP、OTP

输出过压保护为双门限：52.5V 触发关断（动作时间 ≤200ms），54V 为快速 OVP 的绝对上限。过功率/过流保护的分层为：105% 过载须可连续运行且不触发保护关断；平均功率超过 115% 持续 10s、或超过 120% 持续 100ms 时关断；重复脉冲功率按 3.21 节判定。规范同时声明所列仅为最小限值，具体 OCP 设置须经 Meta 评审——这意味着供应商须建立多级保护与分级延时，而非依赖单一门限。

图 14　过功率/短路保护的一次性重试与闭锁逻辑

一次性重试逻辑的判定链为：关断后延时 5s，若检测到 50V 母线仍然带电，则仅同步重启重试一次；若母线失电或重试中故障依旧存在，则进入闭锁（latch off）。闭锁可通过交流断电重启、重新插拔或 Modbus 命令清除，OCP/SCP 重试计数器在正常运行 30 分钟后清零。输出短路保护采用打嗝模式（hiccup mode）：输出电压低于 10V 判定为短路并立即关断，5s 后重试一次，随后锁定。

过载或短路期间禁止触发AC_Loss_L，即本地故障不得升级为整机架切换至电池供电。

过温保护覆盖环境过温与内部热过温两类，须具备内置迟滞以避免温度恢复过程中的反复开关，且 OTP 事件须作为故障上报。

2.7　并联运行与主动均流

整流器须设置专用的低带宽模拟总线用于主动均流，其量化要求为：系统内接入最多数量整流器时，负载 >50% 的均流精度优于 ±2%，负载 >20% 优于 ±5%；电流调节的最大设定点提升（捕获范围）为 500mV；Ishare 总线电压满量程线性增长至 7V，并按线性扩展至 150%（10.5V）；PSU 侧均流输入阻抗须为 30kΩ 与 100pF或更优，并支持机架内至少 10 个电源架并联运行；主动均流总延迟（自负载电流变化结束至 Ishare 输出变化结束）小于 75µs。

均流失效时的降级：若主动均流中断，PSU 须通过电压下垂分担负载，此时精度允许放宽至上述值的 5 倍；模块内部失效不得影响其他仍在运行电源的输出电压或负载分配，且须支持热插拔。输入阻抗与延迟两项指标共同保证并联规模扩展时模拟总线不被负载效应拉偏、且控制环不因总线延迟过大而失稳。

2.8　启动、同步与随机计时

启动序列为：施加交流电压后内部偏置电源建立、微控制器启动并保持 PFC 与 DC-DC 关断，随后闭合浪涌继电器并开启各变换器。输出电压在开机与关机过程中须保持单调，关机不得出现反向电压，开机/关机过冲不超过 1V；开机时单机最大容性负载为 20mF；冷启动上升时间须在 120% 恒流限制下小于规定值（原规范标注 TBD），若 10s 后输出未达到正常水平，PSU 须判定为 OCP 并重启一次。

图 15　启动、随机延时与同步导通时序

| 参数 | 含义 | 最小 | 最大 | 单位 | | --- | --- | --- | --- | --- | | T_power-up_ready | PSU 达成上电就绪的时间 | 1 | 3 | s | | T_random_noBBU | 无 BBU 放电时的初始随机导通延时 | 0 | 2 | s | | T_random_BBU | BBU 放电时的随机导通延时 | 0 | 5.5 | s | | TON_noBBU | 无 BBU 时自机架获得交流输入至 50V 建立 | 1 | 4.5 | s | | TON_BBU | BBU 放电时自机架获得交流输入至 50V 建立 | 1 | 8 | s | | TSYNC | 架内全部 PSU 就绪后至 50V 开始建立 | 2 | 5 | ms | | T-Max_ON_noBBU | 同步失效且无 BBU 时的最长导通时间 | 6 | 7.5 | s | | T-Max_ON_BBU | 同步失效且有 BBU 时的最长导通时间 | 9.5 | 11.0 | s |

表 　启动与同步时序参数（原规范 3.31 节）

随机化的目的是避免机架内多电源架在同一瞬间同时上电，从而抑制交流侧合闸冲击；随机窗口按母线状态分为两档：母线无直流电压（首次交流上电）时为 02s，母线直流电压高于 44V 且持续 0.1s（判定 BBU 正在放电）时为 05.5s。规范特别要求随机数须在每次交流循环后动态生成，不得一次性生成后存入 EEPROM 备用。

同步导通的容错规则为：各 PSU 的 SYNC_START 在背板并接，就绪后均置高；仅 SLOT#1 生成随机计时器；SYNC_START 被持续拉低超过随机计时上限（无 BBU 2s、有 BBU 5.5s）达 3s 时，PSU 立即导通；若 1 号 PSU 未安装或其 SYNC_START 卡低，其余 PSU 须在 10s 内导通且不再存在随机计时。电源架仅需任一槽位插入一台 PSU 即可导通。

2.9　接地、Y 电容、物理寻址与状态指示

图 16　接地与信号地连接关系（原文档 3.29 节配图）

保护地引脚须连接至安全地（电源机箱），且接地设计须保证通过最大允许的共模噪声等级；整流器输出电压回流端不得连接至大地或安全地。PSU 信号地直连输出电压回流端，Shelf/PMI/PMM 信号地与 PSU 信号地之间预留 0Ω 电阻；来自 TOR 的信号地须经 10Ω 电阻与 PMI/PMM 信号地隔离。该组规则同时服务于共模噪声控制与不同系统之间的地电位差隔离。

Y 电容方面，ORing FET 外侧（50V 与机箱之间）不得布置 Y 电容，用以规避单点故障、热插拔浪涌电流与静态泄漏电流。物理寻址采用 3 个信号脚，整流器内部上拉，电源架侧通过接地（0）或悬空（1）编码槽位：槽位 1 为 000、槽位 2 为 001、槽位 3 为 010、槽位 6 为 101；多于单排整流器的电源架可定义第 4 位与对应信号脚。

| 指示灯 | 状态 | 含义 | | --- | --- | --- | | LED 1（蓝） | 4Hz 闪烁 | Sync Start 状态：PSU 已就绪，等待同步启动信号 | | LED 1（蓝） | 常亮 | 50V 输出已建立且可用 | | LED 1（蓝） | 熄灭 | 50V 输出关闭 | | LED 2（琥珀） | 4Hz 闪烁 | Bootloading（引导加载中） | | LED 2（琥珀） | 常亮 | 主/从/风扇/引导加载故障，或直流输出丢失（具体见 Modbus/PMBus 寄存器） | | LED 2（琥珀） | 熄灭 | 无故障（条件 1、2 均不成立） |

表 　LED 状态定义（原规范 3.28 节）

任一 LED 在任意时刻仅呈现三种状态之一；切换交流输入可复位常亮/闪烁的琥珀故障指示，但若故障复现则指示再次出现。

2.10　连接器引脚定义

后置盲插连接器采用 Amphenol 10155633-4305B02LF 或 TE 2391130-0 同等规格，为 4 个大功率脚、25 个信号脚、3 个小功率脚的 R/A 插头；功率脚定义为 P1/P2 为 48V 正极、P3/P4 为 48V 回路、LP1 为保护地、LP2/LP3 为交流相，其中 P3、P4 与 LP1 优先啮合，U3 为短引脚。

| 引脚 | 信号名 | 方向 / 电平 | 功能与要点 | | --- | --- | --- | --- | | P1-P3 | PSU_A0 / A1 / A2 | 输入 | 整流器物理地址位，内部 10k 上拉至 3.3V | | P4 / P5 | Busbar_Clip+_Temp / -_Temp | 输入 | 母线夹正/负接触点温度传感器输入 | | Q1 / Y5 | Ground | 地 | 信号地 | | Q2 | Alert | 输出 / 低有效 | 开漏输出，10k 上拉；低电平表示故障或告警 | | Q3 | Reset_Latch_Fault | 输入 / 高有效 | 置高 12s 清除故障并启动 PSU；内部 10k 下拉 | | Q4 / Q5 / U1 | Shelf_addr_Int_A0 / A1 / A2 | 输入（共享总线） | 机架级地址位，PSU 须忽略；100k 上拉 | | U2 | AC_Loss_L | 输出 / 低有效 | 开漏，100k 上拉并串联二极管；低电平表示交流丢失 | | U3 | PSKILL（短引脚） | 输入 / 高有效 | 高电平快速关断输出，抑制热拔插电弧；10k 上拉 | | U4 / U5 | RS485A / RS485B | 双向（共享总线） | Modbus 物理层 | | V1 | Present_L | 输出 / 低有效 | 模块内 10Ω 下拉、PMM 内 4.7k 上拉，接 PMM 边缘连接器 A27~B29 | | V2 / V3 / V4 | I2C_SDA / I2C_SCL / Ground | 双向（共享总线） | PMBus 物理层与 I2C 地 | | Y1 | ISHARE | 模拟（共享总线） | 主输出电流共享总线 | | Y2 | AC_Fault_CLR | 双向（共享总线） | 清除交流故障后的闭锁标志；开漏，100k 上拉串联二极管 | | Y3 | Sync_Start | 双向（共享总线） | 同步启动主输出；开漏，100k 上拉串联二极管<o:page></o:page> | | Y4 | Pulse_Mgmt_L | 输出 / 低有效 | 低电平请求 BBU 支持脉冲负载；开漏，100k 上拉串联二极管 |

表 　关键信号引脚定义（原规范 3.34 节摘录）

图 17　连接器引脚排布（原文档 3.34 节配图）

共享信号的可靠性设计：所有共享信号的上拉电阻须各自串联肖特基二极管，使单台 PSU 的异常不牵连其他 PSU；V1（Present_L）与 V5（保留）为单台独立信号，不参与共享总线。

3　通信、计量与黑盒功能

3.1　通信接口

整流器须支持 PMBus（最高 100kbps）与 ModBus（最高 115kbps）。默认状态下 Modbus 激活、PMBus 仅具备硬件能力，设计须允许通过固件更新切换至 PMBus 通信。软件接口在交流存在时、或直流输出母线由其他电源供电时均须可用——该要求保证了 PSU 在未导通输出的情况下仍可被机架监控识别、配置与升级，是热插拔与现场维护的前提。

3.2　固件升级与分区策略

固件升级不得造成电源架级别的供电中断（被升级的单台可以离线），升级逐台进行，由固件升级导致的单台输出电压中断须小于 5s。升级过程中 PSU 须在发送、安装与校验新固件期间维持输出稳压，仅允许一次软复位（软复位可能在数秒内短暂重置输出）。

图 18　传统分区方案：bootloader 分区 + application 分区（原文档 4.1 节配图）

图 19　改进分区方案：三分区，升级在非运行分区进行（原文档 4.1 节配图）

两种方案的差异在于容错：传统方案中 bootloader 分区在升级期间被占用，若升级失败则回滚能力受限；改进方案将微控制器闪存划分为三个分区，升级始终在当前未运行的分区上进行，完成后复位并引导新镜像，从而在任何时刻都保留一份「最后良好」的固件副本。规范同时说明该实现取决于微控制器架构，某些情况下两分区加 ROM 亦可达成等效流程。

3.3　计量精度

| 测量量 | 负载区间 | 精度要求 | | --- | --- | --- | | 交流输入功率 | <10% / 10%~20% / 20%~100% | ±25W / ±5% / ±3% | | 交流输入电流 | <15% / 15%~30% / 30%~100% | ±0.5A / ±2% / ±1% | | 交流输入电流 THD（误差绝对值） | <10% / 10%~30% / 30%~100% | ±10 / ±2 / ±1.5 | | 功率因数（误差绝对值） | <10% / 10%30% / 30%100% | ±0.1 / ±0.05 / ±0.01 | | 交流输入电压 | 0100% | ±1% | | 直流输出电压 | 0100% | ±0.5% | | 直流输出电流 | 10%~20% / 20%~50% / 50%~100% | ±10% / ±5% / ±1% | | 直流输出功率 | <10% / 10%~20% / 20%~100% | ±25W / ±3% / ±2% |

表 　计量精度要求（须在工作温度范围内、200~305Vac 区间保持）

计量精度是机架级能耗管理、容量规划与故障定位的数据基础。规范对轻载区间（<10%）采用绝对误差口径（±25W），对中重载采用相对误差口径，避免了相对误差在轻载时失去工程意义；THD 与功率因数则直接以误差绝对值考核，便于与 3.9、3.10 节的限值对照校核。

3.4　黑盒功能与故障日志

黑盒功能须在故障发生时保留关键数据：数据存于存储器并可承受多次读写循环；即使原边或副边发生灾难性故障，PSU 也须在关断前完成数据写入，黑盒微控制器的保持时间须足以完成全部信息存储后再关机。存储容量为最近 4 次事件，超出后最旧数据被移除，未使用的事件槽位寄存器值为零。

记录内容涵盖交流输入电流、交流输入电压、输入功率、功率因数、iTHD、直流输出电压与电流；温度读数、风扇转速、母线电压、各变换器的错误代码（OTP、OVP、OCP、UVP）与告警；PSU 总运行时间、自上次开机以来的运行时间、实时时间戳、交流上电循环次数与交流停电次数。触发记录的事件分为两类：导致主输出关断的事件（输出过压、欠压、过流、短路、风扇故障、过温）与导致交流输入异常的事件（输入欠压、过压、频率越界）。

4　热设计要求

整流器采用前到后（front-to-back）风道，风扇由内部控制并按负载与环境调速。热设计的核心不是单纯的器件温度达标，而是「 airflow 效率」与「器件热余量」双重达标：前者约束整机对数据中心风量的占用，后者约束长期可靠性。

| 项目 | 要求 | 适用条件 | | --- | --- | --- | | 风道方向 | 前到后 | 全部工况 | | 空气侧温差 ΔT | ≥22°F | 30%~85% 负载，入口/环境最高 35℃，海拔 3050m（10000ft） | | 器件热余量（相对降额值） | ≥7% 或 ≥5℃（取较大者） | 最坏工况（100% 负载、输入电压最低、输出电压最低），入口 ≤30℃ | | 器件热余量（相对降额值） | ≥4% 或 ≥3℃（取较大者） | 最坏工况，入口 >30℃，海拔至 3050m | | 关键传感器精度 | ±2℃（优选 ≤±1℃） | 离散与关键传感器（如环境温度） | | 代理测温精度 | ≤±5℃（优选 ≤±2℃） | 无集成温度传感器、采用间接测温的器件 | | 风扇背压余量 | 建议可克服 ≥0.3 英寸水柱背压 | 涵盖电源架、机架级附件与数据中心运行背压 | | 可触及表面温度 | ≤70℃ | 运行中可触及表面 |

表 　热设计关键指标（原规范第 6 章）

风扇故障的处理原则为「只告警、不停机」：须通过软件信号与前面板 LED 指示故障，整流器不得仅因风扇故障而关断，仅在出现过温故障时关断。每台整流器须上报入口温度、排气温度、风扇转速（多风扇时取平均，允许以百分比表示但须在某处提供全速转速值）与风扇故障信号。

电源架输出母线夹的温度监控为 ORV3 5.5kW 版本的增强项：母线夹上附着两只热敏电阻，分别与正（+）、负（-）金属触点接触，型号为 Vishay NTCLE300E3103SBA 或同等规格；温度经 Modbus 寄存器上报，超过告警阈值时置位告警位，超过安全阈值时 PSU 启动关断流程。该条款把「连接点发热」这一长期可靠性风险纳入了主动保护范畴。

5　机械结构与接口

5.1　外形尺寸与结构

整流器外形尺寸为 73.5mm × 40mm × 640mm（宽 × 高 × 深）。在 40mm 高度、73.5mm 宽度的受限截面内实现 5.5kW 输出与 >97.5% 峰值效率，是整机热设计与功率密度的主要矛盾来源；640mm 深度则对应电源架与机架的深度约束。

图 18　整流器机械图纸（原文档 7.9 节配图）

图 19　长度方向关键尺寸（原文档第 7 章机械图纸）

结构方面，PSU 底座与盖板须采用平头螺钉组装，不允许使用铆钉——模块必须可用螺丝刀打开；底座与盖板本体可采用焊接、铆接或螺接，前提是满足冲击与振动要求。不得存在锐角或锐边。板材采用热浸镀锌钢板，厚度 0.8~1.0mm。塑料件须满足 UL 94-V0，规范并强烈建议使用消费后回收（PCR）塑料，且已给出通过认证的五种牌号可供选用。

5.2　锁扣、把手与 EMI 衬垫

移除 PSU 需要锁扣与把手。锁扣位于整流器左侧（自前面观察），与机箱壁上的矩形孔配合，且只有在后置盲插连接器良好接触后方可锁定到位，从而实现无需螺丝刀的快速安装。锁扣与把手的指触部位颜色须为 Pantone 375C（绿色）；推荐采用可折叠把手，折叠 90° 时不得突出上下表面，把手从前表面突出不超过 23mm，且须足以承受整机重量。

EMI 衬垫布置于 PSU 左右侧和/或上下侧，主要用途是 PSU 模块与电源架的接地，次要用途为 EMI 抑制；衬垫须靠近模块前部，以与电源架侧壁充分接触。推荐布置位置（自前面板沿长度方向）为：左右侧 1525mm，上下侧 515mm 或 55~105mm（假定无风扇干涉）。

5.3　后置盲插连接器与防护

后置盲插连接器型号为 Amphenol 10155633-4305B02LF、TE 2391130-0 或同等规格，为 4 个大功率脚、25 个信号脚与 3 个小功率脚的 R/A 插头，并配置 2×2.54 的固定结构。连接器在 PSU 内的 X、Y、Z 位置由 3D 图纸固定，因混配（mix-and-match）要求不得更改。

图 20　后置盲插连接器接口尺寸（原文档 7.7 节配图）

规范同时要求为后置盲插连接器设置保护结构，防止制造过程或终端用户操作中的意外损伤；保护结构兼作防误插键（keying），可防止 PSU 上下颠倒安装。

6　环境适应性与可靠性质量

6.1　环境条件

| 项目 | 工作（运行） | 非工作 | | --- | --- | --- | | 温度 | -5℃ ~ +45℃（冷通道/入口） | -40℃ ~ +85℃ | | 湿度 | 10%90% RH，非凝露 | 5% 93% RH，非凝露 | | 海拔 | 03050m | 012000m | | 声学噪声 | 风扇全速时目标声压 ≤85dBA（在规定环境包络内运行） | — | | 气体污染 | EIA 364-65 IIA：30℃、90%RH、10ppb H₂S、200ppb NO₂、10ppb Cl₂、100ppb SO₂；配对状态 12 天 + 非配对状态 12 天 | — |

表 　环境条件（原规范第 5 章）

6.2　振动、冲击与包装

| 试验 | 工况 | 主要参数 | | --- | --- | --- | | 振动（EN 60068-2-6） | 非工作 | 正弦，5500Hz；(59Hz) 6mm 峰峰、(9~500Hz) 1g；1 octave/min；三方向各 10 个扫频循环（2h13min） | | 冲击（EN 60068-2-27） | 非工作 | 半正弦，11ms，12g，6 个方向，共 60 次（每方向 10 次） | | 振动（EN 60068-2-6） | 工作 | 正弦，5500Hz；幅值 0.5g；1 octave/min；三方向各 10 个扫频循环；测试中不得出现电气断续 | | 冲击（EN 60068-2-27） | 工作 | 半正弦，11ms，6g，6 个方向，共 30 次（每方向 5 次） | | 包装振动 | 运输 | 1.146 Grms，2-200-2Hz，三轴随机振动，ISTA 3E 06-06 | | 包装跌落 | 运输 | 8 英寸跌落，ISTA 3E 06-06 | | 包装压缩 | 运输 | 散装包装最大压缩载荷，ASTM D 642-94 |

表 　振动、冲击与包装试验要求

振动与冲击试验须在电源架内进行，并安装全部 6 台 PSU 与 PMI；软模件（soft tooled）与硬模件（hard tooled）均须覆盖。工作工况的判据是「无任何电气断续」，该判据对连接器接触、PCB 支撑与重器件固定提出直接约束。

6.3　可靠性目标与验证体系

降额设计须执行覆盖电气、热与机械应力的完整应力分析（含实测），并遵循 IPC-9592B 附录 A 或供应商自有降额指南。MTBF 目标为 500K 小时，计算条件为 45℃ 环境温度、277Vac 输入、100% 负载，方法为 Telcordia SR-332 最新版（EVT 采用方法 1 案例 1 元件计数法，DVT 采用方法 1 案例 3 元件应力法），不含风扇（风扇 MTBF 单独提供）。首批客户发货前，须以混源构建的 PSU 与电源架完成验证 MTBF（DMTBF）不低于 500K 小时、置信水平 90%；风扇 L10 寿命在 45℃ 入口与全速条件下不低于 5 年。

验证体系按 IPC-9592B 组织：DFMEA 须给出关键器件、风险区域与纠正措施清单；HALT 按 5.2.3 节与附录 D 执行，样品取自混源构建；量产初期执行 100% 老化（BI）或 100% 高加速应力筛选（HASS），达到附录 E 表 E-1 的可接受失效率后，可降为抽样 BI 或 HASA；降为抽样后、以及 BI/HASS 执行至少一年后被取消时，须执行持续可靠性试验（ORT）；另须完成温度湿度偏置（THB）、温度循环（TC）与功率温度循环（PTC）试验。

6.4　禁用器件与工艺约束

| 类别 | 规定 | | --- | --- | | 禁用 | 微调电位器/可调电阻、钽电容、拨码开关、高压侧驱动 IC、Royal Ohm 品牌电阻 | | 受限使用 | 并联功率 MOS（须防止寄生振荡）；SMT 陶瓷电容封装 <1206（1206 仅在远离 PCB 边缘且方向合理时可用，>1206 须在 DFM 评审时提出）；机电继电器（类型与用途须事先商定）；控制 IC（须经批准） | | 材质要求 | SMT 陶瓷电容介质为 X7R 或更优，反馈环、PWM 时钟等关键部位采用 COG/NPO | | 关键电容 | PFC 高压母线电解电容额定 105℃/500V，仅选用日本与美国制造商产品 | | 寿命要求 | 所有电容在 45℃ 入口空气温度、最坏条件下预期寿命不低于 5 年 | | 板材 | 热浸镀锌钢板 JIS G3302 SGCC（Z18Z22），0.81mm（Z20 对应 40µm、Z22 对应 43µm 镀层）；美标对应 ASTM A653；禁止电镀锌或导电性差的镀层；禁止使用铝外壳；不锈钢或合金材料须经批准 | | 锌须控制 | 机箱设计与基材均不得促进锌须/锡须的生长与蔓延；机箱及全部电子部件须满足 EIA 364-65 IIA 污染要求 | | 敷形涂覆 | 对高压 MOS 栅极与敏感电路区域局部自动喷涂（雾化工艺，非浸涂），厚度约 50~150µm；主板正反面局部涂覆，关键区域（如交流高压输入段、板载连接器区）由双方商定 |

表 　禁用器件、材质与工艺约束（原规范 8.7 与 8.11 节）

6.5　制造质量与量产控制

生产过程须满足 IPC-9592B 第 6 章质量过程要求，包括 PFMEA、统计过程控制（SPC）、纠正措施流程、良率控制、材料可追溯性、产品变更通知（PCN）与变更资格确认。具体量化要求为：100% 执行耐压（Hi-Pot，按适用的交流漏电流限值）与接地连续性测试并在机箱加盖合格印章；EVT 和/或 DVT 阶段提交 DFT 与 DFM 报告，全部电路板的在线测试覆盖率与测试点可达性 >95%；来料拒收率 <0.1%；CPK ≥1.33（样本量 32），每批次量产均须测量并按周提交报告；PCB 须为 UL 认证件、94V-0 等级、130℃ MOT。

量产放行前，供应商须提交 70 台 PVT 试产验证样品，样品须在量产指定工厂制造并使用硬模件，随附完整规范符合性矩阵、完整测试报告、产线最终测试合格凭证与量产包装；EVT/DVT/PVT 阶段的全部失效须完成根因分析并在量产前提交纠正措施；RMA 失效单元的失效分析须在收到后两周内提交；产品在符合规范使用条件下的质保期为自发货之日起三年，且可完整转移至任何最终用户。

7　合规要求

7.1　安全

产品须按 UL 62368-1、IEC 62368-1 与 EN 62368-1 的最新版本、修订与增补设计，使最终用户可获得相应安全认证。制造商须取得：美国 UL 或同等 NRTL 认证并含后续服务（如 UL、CSA）；由 CSA、UL、VDE、TUV 或 DEMKO 签发的 CB 证书与测试报告；欧盟 CE 标志。仅当要求绝对依赖系统或受系统影响时，方可留待系统级评估（即尽量减少「可接受条件」）。

组件层面的安全要求包括：风扇须具备 UL 与 TUV 或 VDE 认证；限流器件须具备相应认证并适用于IEC/UL 62368-1 应用场景；印制板须为 UL94V-0 且来自 UL 认可的印制板制造商；连接器须经 UL 认可并具备 UL94V-0 阻燃等级；线束须来自 UL 认可制造商，SELV 线缆额定不低于 80V/125℃；安全标签须使用 UL 认可的标签材料与色带；对安全关键组件施加任何单一故障条件，均不得导致触电、电弧引燃等电气或机械不安全状态。

此外，成品（电源架）须满足 FBPN: 18-000207 规定的声学噪声要求；PCBA 的电气间隙与爬电距离取 FBPN: 18-000207 与 IEC/UL 62368 中的较大者。

7.2　电磁兼容

电源在典型负载且所有端口满载时须满足下列最新版标准。规范将集成于电源架内的电源定义为「组件电源」（component power supply），制造商须为其提供备件发运所需的符合性证明，且组件电源不得给最终产品带来任何不符合项；若因其导致最终产品发射或抗扰度测试失败，供应商须负责调查并解决。辐射与传导发射须相对 Class A 限值保留至少 6dB 余量。

| 项目 | 标准 / 门限 | | --- | --- | | 发射与谐波 | FCC / ICES-003；CISPR 32 / EN55032；CISPR 35 / EN55035（抗扰度）；EN61000-3-2（谐波）；EN61000-3-3（电压闪烁） | | 静电放电 EN61000-4-2 | 接触放电 >5.6kV；空气放电 >11.2kV | | 辐射抗扰度 EN61000-4-3 | >3V/m | | 电快速瞬变 EN61000-4-4 | 交流电源线 >1kV；信号线 >0.5kV | | 浪涌 EN61000-4-5 | 交流电源线：线间 >2kV、线对地 >4kV；信号端口 >1kV | | 传导抗扰度 EN61000-4-6 | 直流电源线 >3Vrms | | 工频磁场 EN61000-4-8 | >1A/m（如适用） | | 电压跌落与短时中断 | EN61000-4-11 |

表 　EMC 适用标准与抗扰度门限

7.3　环境合规与交付文档

| 领域 | 要求 | | --- | --- | | RoHS | 指令 2011/65/EU 与 2015/863/EU | | REACH | 法规 (EC) No 1907/2006，含 PFAS 物质限制；向 ECHA 注册、评估、授权与限制化学品 | | 无卤 | IEC 61249-2-21：Br 或 Cl 各 ≤900ppm，合计 ≤1500ppm | | 冲突矿产 | 美国 SEC 冲突矿产法规（如适用），须来自负责任国家 | | WEEE | 指令 2012/19/EU（如适用） | | 其他 | 须提供声明文件说明产品不含 EPA 40 CFR751 管制物质；详见 FBPN: 18-000142 |

表 　环境合规要求

制造商须提供的文档包括：产品信息、物料清单（BOM）、原理图、功能测试报告、最终合规批准、NRTL 证书与报告（含可接受条件、测试报告与安全安装操作说明）、CB 证书与报告（含原理图）、针对 EN 62368-1 / EN55032 / EN55035 / RoHS 的符合性声明、FCC Part 15 Class A 与 CISPR32 Class A测试数据、EN 61000-3-2 Class A 符合性声明与含波形和谐波电平的测试报告，以及系统制造商要求的其他证书。

声明：以上内容仅供参考，具体以官方技术规范要求定义为准。