Что такое UPS и как он устроен (часть 2)

2013-05-24 Статьи  Комментариев нет

В первой части статьи мы начали знакомиться с устройством источника бесперебойного питания и рассмотрели его основные структурные схемы. Обратим теперь внимание на внутреннее устройство ИБП.

Ключи и зарядное устройство

Переключающие реле

В качестве ключей в маломощных источниках бесперебойного питания используются электромагнитные реле.

Используются чаще всего реле с одной переключающей группой контактов и катушкой постоянного тока на 12 В. В мощных и «умных» ИБП (особенно в источниках с двойным преобразованием) вместо реле используются специальные полупроводниковые приборы – тиристоры.

Устройства бесперебойного питания содержат в своей электронной схеме зарядное устройство для аккумулятора. В течение всего времени, пока ИБП включен, идет подзарядка аккумулятора. Многие модели могут заряжать батарею и тогда, когда источник не включен, но вилка питающего кабеля включена в сеть. Таким образом, батарея всегда заряжена, независимо от того, включено устройство или нет.

Более «умные» бесперебойники обеспечивают всякие хитрые алгоритмы зарядки.

С одной стороны, при первом включении осуществляется форсированный заряд батареи (бОльшим током). ИБП быстро выходит в режим «полной боевой готовности». С другой стороны, остальное время осуществляется «капельный заряд» (очень небольшим током) – для поддержания полного заряда и компенсации саморазряда аккумулятора.

Батарея со временем стареет, емкость ее падает, поэтому она заряжается все меньшим и меньшим током. Это продлевает срок ее жизни.

Технология AVR

Автотрансформатор ИБП

Источник бесперебойного питания должен обеспечивать напряжение на выходе в пределах нормы – обычно 220 или 230 В (+ 5 – 10 %).

Более ранние модели переключались на работу от батарей, если сетевое напряжение выходило за эти нормы. Но существуют ситуации, когда, во-первых, имеют место скачки напряжения в сети, а во-вторых, напряжение в сети может быть длительно сниженным или повышенным.

Аккумуляторная батарея имеет ограниченное количество циклов «заряд-разряд», лишний раз ее лучше «не дергать». Поэтому и была придумана технология AVR. При этом с помощью ключей коммутируются обмотки автотрансформатора — с целью поддержания номинального напряжения на нагрузке. Автотрансформатор, по существу, имеет одну обмотку с отводами. Он отличается от обычного трансформатора тем, что имеет меньшие габариты и вес.

Таким образом, аккумулятор включается в работу только при исчезновении напряжения, или когда оно аномально снижено или повышено.

Управление и индикация ИБП

Контроллер ИБП

Управляет инвертором и вообще всем источником микросхема-контроллер. Контроллер имеет собственное программное обеспечение (firmware), «прошитое» в нем. Этот контроллер

  • отслеживает уровень входного и выходного напряжений,
  • следит за исправностью и зарядкой аккумулятора,
  • запускает или останавливает инвертор,
  • коммутирует посредством ключей обмотками трансформатора,
  • мигает сигнальными индикаторами и «пищит» звуковым излучателем в случае аварийных ситуаций.

Многие модели ИБП имеют порт (Com или USB), посредством которого они могут обмениваться информацией с компьютером.

При этом в компьютере должно быть установлено соответствующее программное обеспечение. Запустив программу, можно отслеживать величину входного напряжения, устанавливать пороги переключения, накапливать статистику и т.п. В этом случае микросхема-контроллер управляет еще и интерфейсной микросхемой, сообщая ей необходимые данные.

Более сложные ИБП имеют не только индикатор включения, но и другие световые индикаторы, показывающие величину заряда аккумулятора, степень нагрузки или перегрузки источника, необходимость замены аккумулятора (обычно красного цвета).

Такие модели периодически тестируют батарею и, в случае необходимости ее замены, зажигают тревожный индикатор.

Инвертор и его запуск

Силовые ключи MOSFET

Основа инвертора — силовые ключи на полевых транзисторах (ПТ).

ПТ имеют очень небольшое сопротивление в открытом состоянии (сотые или тысячные доли Ома).

Но через них могут протекать токи в десятки ампер, поэтому они устанавливаются на радиаторах.

Для питания микросхемы-контроллера и всей электронной схемы необходимо постоянное напряжение. Для его получения используется либо основной трансформатор, либо отдельный маломощный источник, которым управляет отдельная микросхема-контроллер.

В некоторых простых моделях начальный запуск электронной схемы производится от аккумулятора. Если он «сел» или неисправен, ИБП попросту не включится. Необходимо подключить к нему исправную и заряженную батарею.

В заключение отметим, что во многих источниках бесперебойного питания встроены «зеленые» функции энергосбережения. В частности, если на выходе нет нагрузки или она невелика (единицы Ватт), то контроллер может отключить устройство. Активация «зеленого» режима описывается в руководстве к конкретному бесперебойнику. В некоторых моделях для этого необходимо нажимать на кнопку включения в течение нескольких секунд.

Источник: Компьютер и жизнь

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Шуруп, забитый молотком, сидит крепче, чем гвоздь закрученный отверткой

Комментарии

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>