/备用/不间断电源设计攻略——第一部分作者：Michael A. Stout，Falcon Electric公司除非人们已经碰到过造成有价值的计算机文件丢失—或更糟的是设备损坏—的电源事件，你通常不要指望一般的人有电源保护的意识。

在这样一个如此巨大又充满竞争的电源保护市场中，确定防止此类事件再次出现的解决方案，可能甚至让人更感挫折，这是因为人们必需要努力钻研足够的知识，为他特定的电源质量问题做出正确的决定；这种情况已经变成了一种无意识的误导。

他们可能去他们本地的家庭维修中心说明这一问题，并且通常他们只会被告知采用带浪涌保护的插头带(plug strip)来解决这一问题，他们带着这一问题已经得到解决的想法回到了家，但这并非是解决方案。

接着，他们可能到电脑商店，并被告知他们需要一台UPS。

在明白UPS与包裹服务无关时，他们展示出三十种不同的型号和大小的UPS。

这导致要有更多的研究和日益扭曲的决定。

最终，这种“以一应百”的方法往往并不能防止此类问题的再次发生。

这种状况并非完全不可救药，人们也不必非要成为一个电子工程师才能解决一般的终端用户所面临的大部分电源问题。

以下几点将带领你成功地确定你的特定环境下所需的电源保护设备的类型和级别。

什么是备用电源(SBS)和不间断电源(UPS)，为什么它们不能提供相同水平的电源保护?这一点往往得不到清晰的理解，这是因为不间断电源这个术语往往指的是宽范围的电源保护产品。

它往往被混淆地用来描述备用电源(SBS), SBS只能解决极少量的电源质量问题。

它被适当地用来确定真正的在线不间断电源(UPS)，UPS能排除或消除最大数量的电源质量问题。

为在当今UPS市场中对此有更好的理解，人们能以低至50美元的价格买到一个SBS，而一个真正的在线UPS将更加昂贵。

SBS和在线UPS的性能之间存在很大的差异。

有三种基本的设计类型，每种类型比目前正在使用的将提供更多的电源保护。

如果制造商诚实的，他们会把设计类型清楚地标明在产品包装盒或参数表上，这三种设计类型是：* 离线SBS, 最低级；* 在线交互式SBS，中等级别；* 在线UPS，最高级别；离线SBS离线SBS为基本的浪涌保护和备用电池提供本质的电源保护。

通过这种类型的SBS，你的设备可被直接连接到进入的公用电源，该公用电源采用跟在跨越整个电源线连接的普通浪涌保护的插头带中所采用的相同的电压瞬时箝位器件。

当进入的公用电压跌落到低于预先确定的/水平时，SBS 开启其内部的DC-AC转换电路，该电路由内部的蓄电池提供电源。

SBS然后又机械地把被连接的设备切换到DC-AC逆变器输出。

大部分制造商所声明的切换时间不到4毫秒，但是根据SBS检测公用电压掉电所花的时间，通常能长达到25毫秒。

在选择这种类型的SBS时，要明白你的计算机设备以及大部分的电子设备是设计在美国使用的。

同样它是被设计用来在120V、 60Hz和正弦波的公用电源上进行操作的。

在公用电源线上进行正常操作的时候，目前市场上大部分离线SBS产品只提供正弦波输出到你的设备上。

当他们转换到内置DC-AC逆变器时，他们可能只提供方波、修正的方波和准正弦波，而不是纯正弦波。

在很多情况下，你的设备可能看起来在这些波形上都能正常操作，但是经过一段时间后，可能会遭受由此带来的损坏。

如果你决定只需要离线SBS所提供的小量的保护，选择一款声明具有带真正正弦波输出的逆变器的SBS或UPS，那始终是最好的选择。

你也应当明白，大部分离线SBS单元将不能接受采用附加的电池包来扩展电池的工作。

要使成本降低并防止过热，他们的逆变器被设计成只能运行在内部电池容量允许的时间范围内。

作为参考，在装载到他们的满输出容量时，所有三种设计类型的单元通常能提供5到15分钟的后备电池时间。

通过提高SBS或UPS的额定参数，能够获得稍微更长一点的备用电池工作时间。

在线交互式SBS在线交互式SBS提供与离线SBS相同的基本浪涌保护和后备电池，除非SBS在利用公用电源工作的同时，具有最小电压调节的附加功能。

这种SBS 设计的出现是由于SBS没有能力在“断电”状态期间向被连接的设备提供可接受的输出电压。

当公用电压持续在一段期间内保持过低时，就会出现“断电”。

在这些条件下，离线SBS将开始依靠电池工作，并且如果断电持续足够长的时间，SBS电池会变得充分放电，关闭被连接设备的电源，直到公用电压返回正常值之前，都不能恢复离线SBS的工作。

为了防止这种问题的出现，增加了电压调节变压器，在线交互式SBS就是由此产生的。

这一功能确实有所帮助，因为公用电压低的情况是常见的。

这种设计的不利之处在于，在进行变压器电压调节时，大部分可利用的单元必须立即切换到电池上，在电源情况不佳的日子里，在安静的家庭办公室中，这可能会有点儿让人心烦。

此外，当选择在线交互式SBS时，选择一款具有真正正弦波输出的型号是最好的选择。

一些制造商已经有若干可用的型号，它们接受扩展电池包以提供额外电池运行时间。

这种类型的SBS成本通常要比离线类型的SBS更为昂贵，但是这些额外的成本是值得的。

在线UPS在线UPS为要求严格的家庭办公室用户提供最高水平的电源保护。

它通常成本更高，但像目前所有的电子设备一样，成本会随着技术的进步而渐趋下降。

在线UPS的真正进步是提供一种在进入的公用电源和你灵敏的电子设备之间的电气防火墙的能力。

虽然离线和在线交互式设计使你的直接连接到公用电源的设备具有最小的浪涌保护，在线UPS提供的电子绝缘层可以防止电源质量问题。

这是以若干级电路在UPS内部实现的。

首先，进入的AC公用电压是通过浪涌保护的整流器级，在此它是一个对直流电(DC)的转换/器，并且由大电容进行严格的滤波。

这一级消除了线路噪声、高电压瞬时变化、谐波失真和所有的50/60Hz频率相关问题。

电容器也扮演着能量储存库的作用，使UPS具有对瞬时电源中断的动能缓冲(ride—through)的能力。

该电池也被连接到这一层级，并且在公用电源掉电的情况下接管它作为电源。

这使得在公用电源和电池电源之间的无缝转换成为可能，并且电源不出现中断。

经滤波的DC被传输到下一级—电压调整器级。

在调整器级，DC电压得到严格的调整，并被反馈到第二组存储电容器。

调整器级使UPS具有了即使在持续断电或线电压低的状态期间都能保持连续输出的能力。

在第二组电容器中额外的存储能量产生更多的动能缓冲时间。

经调整的DC电压接着被反馈到逆变器级，在这一级得到一个全新的50/60Hz、真正的AC正弦波输出电源。

这一级使UPS具备了超级电压和频率调节的、新的和清洁的输出，以备连接到任何灵敏的设备。

在线UPS能为家庭办公室用户提供其它诸多好处，如把设计为在60Hz公用电源工作的设备的频率转换为在欧洲的50Hz公用电源上工作，或反过来。

连续的功率逆变器(duty inverter)还使大型扩展电池包的连接成为可能，赋予家庭办公室用户的电池运行时间超过4小时。

许多在线UPS型号提供称为“输入功率因数校正”的功能，该功能将在第二部分进一步讨论。

电源质量问题以下部分回顾所遇到的典型电源质量问题。

要特别注意单元的类型以及针对每个类型电源问题的解决方案。

/图1：几个典型的电源质量问题。

我如何为我的设备选择合适大小的UPS？对于SBS和UPS设备来说，所关心的是“体积确实重要，但体积越大未必就越好”。

在选择SBS和UPS设备时，选择一款合适大小的型号是至关重要的。

应当避免选择太小的SBS或UPS，它不能为你需要保护的设备提供足够的保护。

它可能必须返回到一个具有更大型号的单元，否则会造成SBS或UPS出现故障。

SBS或UPS的采购价格很大程度上与其体积或输出性能直/接相关，选择一款对于你的需要过大的单元将会造成开支的浪费。

更重要的是，它可能就是购买一种提供有限保护功能的过大尺寸的SBS与提供更高水平电源保护且具有合适大小的在线UPS之间的差异。

SBS和UPS单元的大小显示了它们的输出功率的容量。

这种功率的单位是VA(伏安)或kVA(千伏安)，它前面加上了像500VA或2kVA这样的数字。

对于一个外行人来说，这可能让人容易混淆，因为大部分设备上的功率标签通常是以W或安培标记，而不是用VA来规定的。

当额定功率以VA表示时，就更容易混淆了，这是因为还必须对设备的输入功率因数也予以考虑。

大部分SBS和UPS制造商们在他们的产品包装盒上以W或安培来标示他们的产品的输出功率。

大部分制造商把他们的产品技术指标放在公司网页上。

为了确定给特定设备部件供电所需的输入功率，要把该设备工作所需的输入电流(单位是安培)乘以公用电压。

在美国的电压是120Vac，因此，对于需要5A电流的设备，你要做乘法5 x 120=600W。

不要跟电气设备输入插头的额定电流(15、20或30A)混淆，要用设备工作所需的实际电流。

所需的实际输入电流通常详细标记在设备上的某个地方。

确定计算机的电源要求(简单的经验法则)对于绝大部分个人电脑和基于Mac的计算机，它们具有：多达四个硬盘；一个CDROM驱动器；一个监视器(19")；一个网络路由器或调制解调器。

因此，选择一款具有350W输出的UPS 就绰绰有余了。

为你计算机确定电源要求(绝对安全的方法)你应当有更多需要得到保护的设备，或者对以前的方法不确定，那就要采取以下几项措施：写下每台要被保护的设备所声明的输入电流或瓦特数，并把任何额定电流转换成功率，把它们累加起来以确定总的瓦特数要求。

要对任何个别声明为15安培的额定电流表示怀疑，因为任何办公设备都不大可能需要这么大的电流。

这通常表示在美国大部分家用或办公室中所见的典型的电源插座的全部额定电流。

要记住，在计算机或其它电气设备上标明的额定输入参数在大多数情况下表示最坏情况的要求。

对于激光打印机、激光复印机和传真机，你应当了解哪些注意事项呢？激光打印机、复印机或任何其它设备都采用了被称为“保险丝”的加热元件，能造成SBS或UPS单元出现问题。

最好的方法是避免把它们连接到任何SBS或UPS设备上。

保险丝随机地开关，每个打开周期都需要大电流。

我们已经确定，要成功地为一个典型的激光打印机供电，需要有超过1,200 W的SBS或UPS。

此外，许多这些设备采用不具有真正的正弦波输出的SBS或UPS时，就不能正常地工作。

为了对这种类型的设备进行保护，是否要安装一个只为该设备单独供电的独立超大体积的SBS或UPS呢？关于作者:/Michael A. Stout是总部位于加州Irwindale的Falcon Electric公司()的工程经理，他以其在关键电源系统的近二十年的经验，而成为计算机自动化、电源转换和UPS产业的权威人士。

在目前的工作中，Stout对新的UPS和重要的电源系统产品进行定义和设计，并对新兴技术进行评估。