如何应对不间断电源 (UPS) 的设计挑战

电池供电的不间断电源(UPS)对于保护数据中心、医疗设施、工厂、电信枢纽甚至家庭中的敏感设备免受短期电网尖峰和停电的影响至关重要。在长时间停电的情况下,它们可以提供必要的短期电力,实现有准备的停电,防止数据丢失。
不间断电源一般可分为 "在线式 "和 "离线式"。在离线式不间断电源中,负载直接与电网相连。当输入电源出现故障时,系统将切换到电池供电模式--切换过程通常需要约 10 毫秒才能完成,这限制了离线式 UPS 在某些应用中的使用。在线式不间断电源在负载和电网之间增加了逆变器电路和电池充放电电路,无论输入电源是否正常,逆变器都会保持工作状态。因此,当输入出现问题时,在线式不间断电源可进行 "零中断 "切换,并通过电池为负载提供应急电源。
模块化 UPS 更受设计者和用户的青睐,因为较低功率的 UPS 可以并联,以满足更大的用电需求。模块化 UPS 可以快速、轻松地扩展现有的 UPS 系统,帮助客户在建立大型系统的过程中获利。
然而,与任何电源设计一样,高效 UPS 的设计也面临着挑战。需要考虑的一些关键因素包括尺寸、输入输出调节能力、电池管理和拓扑结构。
尺寸至关重要,尤其是在数据中心等空间极为宝贵的应用场合。过去,变压器一直是不间断电源中最大的部件之一,但随着更先进的半导体技术的出现,高频开关电路取代了变压器,从而节省了空间。无变压器不间断电源可在标准尺寸的机柜中为大型数据中心提供数百千伏安的应急电源。
在线式 UPS 采用高频 PWM(脉宽调制)进行双变换(AC-DC,再 DC-AC),可解决许多离线式 UPS 无法处理的输入质量问题,如低电压过压和线路噪声,同时减少电池用量,延长电池寿命。