Источники бесперебойного питания

Источники бесперебойного питания (бесперебойники или УПСы) предназначены для решения проблем с пропадающим напряжением в бытовой сети (чтобы вы могли спокойно доиграть раздачу в техасский холдем или решающий матч в CS и сохранить вашу курсовую). При правильно выбранной мощности бесперебойника у вас будет минимум 5 минут, чего вполне достаточно в большинстве случаев. То есть, очевидно, что УПС — вещь полезная. Давайте теперь слегка коснемся основных критериев выбора.

Сначала разберемся с тем, какими вообще бывают бесперебойники.

Самым простым источником бесперебойного питания является ИБП с переключением (standby или off-line UPS), принцип действия которого основан на том, что напряжение сети большую часть времени подается напрямую на выходные розетки и запитывает всю защищаемую нагрузку. Встроенный аккумулятор стоит на подзарядке, а выходное напряжение полностью повторяет входное. И только тогда, когда сетевое напряжение выходит за рамки допустимого, происходит переключение на внутреннюю схему, работающую от АКБ. Процесс переключения происходит очень быстро (обычно не более 6 мс), за это время бытовая техника не успевает хоть как-то отреагировать. Это самый дешевый тип ИБП, иногда его еще называют резервным. В таких устройствах, как правило, применяются не самые высокотехнологичные решения, но зато они любому по карману (цены от 2 до 20 тыс. руб в зависимости от выходной мощности).

К недостаткам можно отнести несинусоидальную форму выходного напряжения, что не позволяет применять такие ИБП для запитывания приборов с трансформаторными блоками питания, а также электронной нагрузки, критичной к помехам по цепям питания.

Более сложными являются УПСы с автотрансформатором — Line Interactive UPS (линейно-интерактивные или взаимодействующие с сетью). Они почти не отличаются от офф-лайновых УПС, за исключением одной фишки: выход соединен со входом не напрямую, а через автотрансформатор с несколькими отводами. Это позволяет поддерживать выходное напряжение в определенных рамках, в то время как входное плавает в широких пределах. Когда входное напряжение сети станет уж совсем критичным, тогда УПС перейдет на работу от аккумулятора. То есть по сути, это тот же самый off-line UPS, совмещенный со стабилизатором напряжения (помните, были такие во времена ламповых телевизоров?).

Современные линейно-интерактивные ИБП управляются микроконтроллерами, поэтому могут отслеживать не только амплитуду входного напряжения, но и его частоту и форму. И если им что-то не нравится, вся схема сразу же переводится на работу от аккумулятора. При этом электронные мозги позволяют фиксировать все сбои (вести статистику), включаться и выключаться по расписанию, иметь режим энергосбережения и прочие фишки.

Отдельно следует остановиться на улучшенной разновидности линейно-интерактивных ИБП — феррорезонансных УПС (Ferroresonant UPS), в которых применяется принципиально иной способ стабилизации выходного напряжения. Если в линейно-интерактивных UPS регулировка выходного напряжения выполняется путем подключения к тому или иному отводу обмотки автотрансформатора, то здесь эта функция реализована с помощью трансформатора особой конструкции с использованием эффекта магнитного насыщения материала сердечника. Это позволяет, во-первых, избежать ступенчатого изменения напряжения выхода, во-вторых, уменьшить время реакции обратной связи до нуля (благодаря полному отсутствию запаздывающих механизмов переключения обмоток).

Время переключения таких УПС еще меньше, чем у предыдущих — порядка 2 мс, а форма выходного сигнала близка к синусоиде, что делает линейно-интерактивные УПСы отличным выбором для бытовой электроники (компьютеры, телевизоры, игровые приставки, Wi-Fi-роутеры, различная радиоаппаратура). Стоимость Line Interactive UPS лежит в диапазоне от 2 до 300 тыс. рублей в зависимости от выходной мощности и всяких наворотов.

Основным преимуществом всех описанных выше типов является высокий КПД, низкий уровень шума.

Самыми дорогими, но в то же время действительно бесперебойными ИБП являются бесперебойники с двойными преобразованием. Принцип действия прост, как три рубля: инвертор, формирующий выходное напряжение, работает ВСЕГДА. То есть независимо от наличия/отсутствия входного напряжения. Оно используется лишь для питания этого инвертора и одновременно для подзарядки АКБ. Поэтому такие УПСы еще называют он-лайновыми. Кстати, зачастую эти ИБП продают вообще без аккумуляторов, т.к. подразумевается, что конечный потребитель добавит их сам в зависимости от того, какая емкость ему нужна.

Достоинствами UPS с двойным преобразованием является нулевое время переключения (на самом деле они вообще не переключаются, т.к. всегда работают от батарей), идеальная форма и частота выходного напряжения, возможность горячей замены аккумуляторов, идеальная совместимость с приборами, имеющими обычные трансформаторы на входе. Недостатки: низкий КПД из-за постоянной работы инверторов, высокий уровень шума (по той же причине) и космическая стоимость, которая зачастую превышает стоимость крутого игрового компьютера с монитором (от 10 тыс. руб. до миллиона и выше).

Наиболее частой сферой применения on-line UPS является организация систем питания серверных компьютеров и Hi-End аудиотехники. Для обычного домашнего применения их покупка не является целесообразной.

При выборе источника бесперебойного питания любого типа следует обязательно отталкиваться от суммарной потребляемой мощности всех устройств, которые планируется через него запитывать. Мощность ИБП следует брать как минимум на 30% больше расчетной (с учетом пусковых токов, а также последующих апгрейдов). Убедитесь также, что УПС снабжен необходимым количеством розеток.

Еще одной удобной фишкой ИБП является наличие функции холодного старта — возможность включить нагрузку при полном отсутствии сетевого напряжения (как ни странно, далеко не каждому бесперебойнику это по плечу). Таким образом можно запитать ваш ноутбук или какой-нибудь осциллограф где-нибудь в открытом поле или на чердаке, где нет ни одной розетки в пределах досягаемости. Очень полезная штука для всякого рода сниффинга беспроводных сетей и прочего реверс-инжиниринга.

Также имеет смысл обратить внимание на наличие такие опций, как защита от КЗ на выходе, встроенный фильтр от помех по питанию, фильтры для телефонной линии и линии Ethernet (должны быть розетки RJ-11 и RJ-45 соответственно), антенный фильтр для защиты телевизора или другого кабельного оборудования, гальваническая развязка от входного напряжения, наличие т.н. сухих контактов (отдельная группа контактов без напряжения, позволяющая коммутировать силовые цепи при возникновении той или иной ситуации — пропадание сети, разряд батареи и т.п.), возможность замены батарей (сейчас есть почти у всех ИБП), а также возможность подключения дополнительных АКБ для увеличения времени автономной работы.