开关电源与UPS的关系.docx

开关电源与UPS跟本不是一回事,只能说都是用开关电源在工作,UPS要复杂得多,开关电源只要输出直流稳压,几十块钱就能搞定,UPS要交流稳压,还要频率稳定与跟踪市电频率,开关电源是不用管频率UPS出来时交流电,开关电源出来是直流电!开关电源与UPS革命2006-12-19:43:42     【文章字体:大 中 小】打印 收藏 关闭 原作者:刘凤君   0引言   市电并不是稳定,它存在着很多电能质量问题,例如电压浪涌、高压尖脉冲、暂态过电压、电压下陷、线路噪声、频率偏移、持续低电压、供电中断等。这些质量问题既可以引起计算机键盘锁定、硬件老化等相对较轻不良影响,也可以导致数据完全丢失或主板烧毁等较大事故。所以计算机必须采用UPS供电。UPS可以改善市电供电质量,保护计算机稳定可靠地运行。   UPS是专门为计算机设计一种不间断电源,UPS离不开计算机,计算机也离不开UPS。随着计算机广泛应用,使得UPS也得到了广泛应用。   对于UPS,按其输出电压波形不同,可以分为交流UPS(ACUPS)与直流UPS(DCUPS),对于像计算机与通信系统等直流用电负载而言,从供电可靠性、安全性与运行效率来说,直流UPS比交流UPS具有更突出优点,诸如电路简单、所用元器件少、成本低廉、功耗小、体积重量小、可靠性高、扩容简单、制造容易、维护方便等但直流UPS也存在着一些缺点,例如,不能通过工频变压器向线性稳压电源供电,不能带交流负载,输出大功率直流电压稳压困难,直流电压变化困难,市电与负载之间不能实现隔离等。虽然直流UPS比交流UPS具有更多优点,但由于历史原因与传统观念影响,当前应用较多仍然是交流UPS。随着计算机应用领域增多,每个领域各有自己与众不同特点,因此对交流UPS要求也各不相同,而作为公共设备交流UPS,则必须具备所有这些功能。同时,即使对同一领域,由于不断发展需要,对UPS功能要求也越来越多,这就使交流UPS电路越来越复杂,所用元器件越来越多,成本越来越大,维护越来越复杂,体积越来越大,可靠性越来越差。为了提高UPS可靠性,又需增加各种保护电路或采用冗余并联工作方式。这种滚雪球式发展方式,导致交流UPS生产维护技术难度与售价指数增加。这又使一般中小型用户难以承受,严重影响了交流UPS进一步推广应用。当这种矛盾发展到一定程度时,必然会引发一场UPS革命   1当前UPS结构特点与存在问题   当前UPS电路结构形式,是由上世纪70年代UPS开发初期决定。那时计算机采用是以上频变压器为依托线性电源,同时又由于交流电动机负载存在,因此早期UPS主要目是保持工频交流不中断为了达到这个目就必须进行逆变,于是逆变器就成了UPS中核心部件UPS性能改善与功能提高,都集中表现在逆变器上,因此大家都围绕着逆变器大做文章,使逆变器成为UPS中电路最复杂,工艺最复杂,元器件用得最多,要求又最严格、设计制造最困难,体积最大、造价最高部件,它占去了UPS整机成本、体积、重量与功耗90%以上,成为UPS技术、功能与制造维护难点集中地,当然也是UPS故障最多、叮靠性最差地方。因此,对UPS革命自然而然地应从逆变器人手。也就是说要取消逆变器,只有这样才是对UPS最彻底革命。但去掉逆变器在开关电源未普及之前决非易事,它有三大难点不能解决:一是直流电压不能通过工频变压器向线性稳压电源输送电能,亦即不能实现不间断供电;二是大功率直流稳压困难,计算机多种低压直流电源采用直流变压困难;三是市电与计算机电隔离困难。   高频开关电源出现与广泛应用,为解决上述三大难点创造了条件高频开关电源萌芽于20世纪50年代,到20世纪70年代完成了20kHzPWM开关电源样机,被称作“20kHz革命”,是直流稳压电源发展史上一个巨大飞跃。到20世纪末高频开关电源技术已经非常成熟,并得到了广泛应用,特别是在计算机电源中应用,为UPS取消逆变器创造了条件,因为它解决了直流蓄电池电压稳压、变压与市电与计算机之间隔离问题。   为了减小低压大电流时线路压降,减小电源故障影响范围,提高供电可靠性,一般在小型计算机中都装有高频开关电源。这些开关电源具体线路可能不完全相同,但其基本结构与组成部分是大致一样。当前,ATX电源已取代早期AT电源应用于计算机中,其原理电路如图1所示。它主要是由抗干扰滤波、市电侧整流与平滑滤波3种电路组成市电侧整流滤波电路,以及由高频逆变、高频变压隔离、高频整流、高频滤波及控制电路组成DC/DC变换器两部分组成。输出低压直流电压为±12V,±15V,,以供计算机内部电路使用。一般高频开关电源允许输人电压变化范围为交流工频165~275V,~,%~1%。   从图1所示原理框图可知,ATX开关电源所具有3种功能对取消UPS中逆