Источники бесперебойного питания для персональных эвм Основные функции и схемы построения ибп

Нарастающая потребность в качественном электропитании приводит к широкому использованию ИБП как единственного средства надежной защиты компьютерной, телекоммуникационной и другой техники от неполадок в системе электроснабжения. ИБП обычно выполняют следующие основные функции:

• выравнивание сравнительно малых и кратковременных выбросов напряжения;

• фильтрация питающего напряжения, снижение уровня шумов;

• обеспечение резервного электропитания нагрузки в течение некоторого времени после пропадания напряжения в сети;

• защита от перегрузки и короткого замыкания.

Дополнительно к этому многие модели ИБП под управлением специализированного ПО могут выполнять такие функции, как:

• автоматическое завершение работы при продолжительном отсутствии напряжения в сети, а также перезапуск оборудования при восстановлении сетевого питания;

• мониторинг и регистрация состояния ИБП (температура, уровень заряда батарей и т.п.);

• отображение уровня напряжения и частоты переменного тока в питающей электросети, выходного питающего напряжения и мощности, потребляемой нагрузкой;

• отслеживание аварийных ситуаций и выдача предупреждающих сигналов (звуковые сигналы, запуск внешних программ и т. п.).

Функционально ИБП практически всегда состоит из устройства подавления помех, фильтра, зарядного устройства, батареи аккумуляторов, автоматического переключателя и одного или нескольких преобразователей напряжения — инверторов, которые также часто называют конверторами .

Несмотря на изобилие различных схемных решений, в индустрии ИБП сложился ряд типовых схем построения (топологий) источников бесперебойного питания: резервная, линейно-интерактивная, феррорезонансная, с двойным преобразованием, с дельта-преобразованием.

Отличительная особенность первой схемы — наличие автоматического переключателя, коммутирующего нагрузку. Пока напряжение в сети находится в допустимых пределах, такой ИБП ничем не отличается от обыкновенного сетевого фильтра, поскольку никакой стабилизации напряжения не происходит. Преимущества резервной схемы заключаются в ее простоте и экономичности, а недостатки — в отсутствии стабилизации входного напряжения при работе в обычном режиме. ИБП, работающие по этой схеме, используют обычно для некритичных нагрузок: питания ПК или рабочих станций.

Линейно-интерактивная схема, благодаря значительному диапазону стабилизации напряжения, способна работать в нормальном режиме в таких условиях, когда ИБП, выполненный по резервной схеме, уже перешел бы на батарейное питание. Это делает данную схему наиболее пригодной для работы в электросети невысокого качества. Одно из основных отличий линейно-интерактивного ИБП состоит в наличии ступенчатого стабилизатора (бустера), построенного на основе автотрансформатора. В отличие от резервной, системы, работающие по данной схеме, способны выдерживать долговременные глубокие провалы и понижения входного сетевого напряжения (одна из наиболее распространенных неполадок в отечественных электросетях) без перехода на аккумуляторные батареи. Преимущества линейно-интерактивной схемы заключаются в простоте реализации и экономичности, а недостатки — в наличии некоторого времени переключения (около 4 мс) при переходе на аварийный режим. Подобные ИБП, как правило, используют для питания ПК, рабочих станций и файловых серверов локальных вычислительных сетей, офисного и другого оборудования, к которому не предъявляется повышенных требований.

Наличие феррорезонансного преобразования в третьей схеме позволяет гарантировать высокий уровень гальванической развязки, практически синусоидальную форму выходного напряжения, а также исключить большинство проблем с электропитанием (особенно импульсные помехи). Однако феррорезонансный стабилизатор сам по себе вносит заметные искажения и переходные процессы, которые в некоторых случаях могут оказаться опасными.

Основные преимущества ИБП, выполненного по схеме с двойным преобразованием, — это полная фильтрация и сглаживание любых колебаний входного напряжения и высоковольтных импульсов на входе ИБП и практически нулевое время переключения в аварийный режим без переходных процессов на выходе. К недостаткам рассматриваемой схемы относятся относительная сложность и более высокая стоимость, а также наличие дополнительных энергозатрат на двойное преобразование, снижающих общий КПД системы. Считается, что эта схема — одно из самых совершенных на сегодняшний день решений, позволяющих полностью защитить нагрузку от всех существующих неполадок электропитания. ИБП, работающие по схеме двойного преобразования, обычно используют для питания файловых серверов и рабочих станций ЛВС, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания.

ИБП, выполненный по технологии с дельта-преобразованием, работает в режиме как схема с двойным преобразованием, но трансформирует не всю электроэнергию, а только ее «зашумленную» и нестабильную часть, которая и приводит к снижению качества питания.