Источник бесперебойного питания (сокращенно ИБП. По англ. Uninterruptible Power Supply (UPS)) — это устройство, которое позволяет компьютеру работать в течение как минимум короткого времени, когда основной источник питания потерян по каким-то причинам (например, отключение электричества). Устройства ИБП также обеспечивают защиту от скачков напряжения.
ИБП состоит главным образом из аккумулятора, который начинает свою работу, когда устройство теряет источник первичного питания. Пользователь, работающий за компьютером, в случае, когда ИБП уведомляет (чаще всего сигналом) о потере первичного питания, получает немного времени для того, чтобы сохранить все свои данные, с которыми он работал и выключить рабочую машину до того, как сядет аккумулятор в источнике бесперебойного питания. Когда сядет аккумулятор, все данные в оперативной памяти (RAM) сотрутся, а это значит, что с большой вероятностью данные пользователя могут быть потеряны. А в случае возникновения скачков напряжения ИБП перехватывает этот скачок, чтобы компьютер юзера не был поврежден.
Составные части источника бесперебойного питания
Выпрямитель (Rectifier)
Выпрямитель обеспечивает необходимую плавную зарядку аккумулятора и одновременно стабильную мощность постоянного тока через линию для инвертора. Большинство блоков ИБП оснащены выпрямителями с температурной компенсацией, чтобы избежать повреждения аккумулятора при высокой температуре окружающей среды. За последние несколько лет большинство крупных производителей начали предлагать новые безтрансформаторные ИБП с активным входным выпрямителем. В такой конструкции используется импульсный источник питания с повышающим преобразователем, обеспечивающий такие преимущества, как очень низкое гармоническое искажение. Такие выпрямители могут экономить место и принимать широкий диапазон входных напряжений и частот.
Блок инвертора (Inverter Block)
Блок инвертора преобразует постоянный ток в переменый, путем изменения постоянного напряжения (12В) в переменное (~220В). За прошедшие годы произошел значительный сдвиг в технологии компонентов питания инверторов, причем последним стало использование биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) с очень высокими частотами переключения, обычно 2,2 кГц/с. Эти изменения помогли повысить эффективность систем и снизить уровень шума и экологические последствия.
Батарея (Аккумулятор)
Аккумуляторы (батареи) являются одним из ключевых компонентов статических систем ИБП. Они обеспечивают необходимое хранилище для резервного питания. Типичное время автономии варьируется от 10 до 20 минут. Тип используемой батареи и необходимые процедуры обслуживания оказывают существенное влияние на стоимость. Стационарные батареи используются, когда вес не важен, и обычно имеют тип герметичной свинцово-кислотной (SLA) из-за их более низкой стоимости. Для более крупных систем ИБП рекомендуется срок службы батареи 10 лет, поэтому существует тенденция к использованию натриево-никелевой батареи. Она даёт больше преимуществ по сравнению со стандартным SLA, но все же имеет технические ограничения, к тому же такие аккумуляторы существенно дороже.
Как работает ИБП? Какие бывают типы источников бесперебойного питания?
Различные типы ИБП обеспечивают определенный уровень защиты питания. ИБП будет принадлежать к одной из этих трех топологий: резервная (иногда называют оффлайн ИБП), линейная интерактивная и с двойным преобразованием (иногда называют онлайн ИБП).
Резервный ИБП (Passive Standby) прибегает к резервному питанию от батареи в случае общих проблем с питанием, таких как отключение питания, падение напряжения или скачок напряжения. Когда входящая мощность электросети падает ниже или поднимается выше безопасного уровня напряжения, ИБП переключается на питание от батареи постоянного тока, а затем преобразует его в питание переменного тока для запуска подключенного оборудования. Эти модели предназначены для бытовой электроники, компьютеров начального уровня, POS-систем, систем безопасности и другого базового электронного оборудования.
Линейный интерактивный ИБП использует технологию, которая позволяет корректировать незначительные колебания мощности (пониженное и повышенное напряжение) без переключения на батарею. Этот тип ИБП имеет автотрансформатор, который регулирует низкое напряжение (например, отключения) и перенапряжения (например, скачки напряжения) без необходимости переключения на батарею. Линейно-интерактивные модели ИБП обычно используются для бытовой электроники, ПК, игровых систем, электроники для домашнего кинотеатра, сетевого оборудования и серверов начального и среднего уровня. Они обеспечивают питание во время таких событий, как отключение, падение напряжения, скачок напряжения или перенапряжение.
ИБП с двойным преобразованием обеспечивает стабильную, чистую и почти идеальную мощность независимо от состояния входящей мощности. Этот ИБП преобразует входящий источник переменного тока в постоянный, а затем обратно в переменный. Системы ИБП с этой технологией работают на изолированном постоянном токе 100 процентов времени и имеют нулевое время передачи, потому что им никогда не нужно переключаться на постоянный ток. Системы ИБП с двойным преобразованием предназначены для защиты критически важного оборудования, установок центров обработки данных, высокопроизводительных серверов, крупных телекоммуникационных установок и приложений хранения, а также современного сетевого оборудования от повреждений, вызванных отключением питания, падением напряжения, скачком напряжения, перегрузкой напряжения и др.
Преимущества и недостатки ИБП
Преимущества использования источников бесперебойного питания включают в себя:
- Отсутствие задержки между переключением с основного источника питания на ИБП.
- Относительно маленький размер. К тому же, потребители могут сами выбрать тип и размер ИБП, в зависимости от количества энергии, которое им необходимо подать на устройство.
- Дешевое обслуживание.
- Довольно тихие.
Недостатки использования источников бесперебойного питания включают в себя:
- Невозможность работать с достаточно мощными устройствами, потому что ИБП работают от батарей.
- Если используются некачественные батареи, пользователи могут часто заменять батареи.
Заключение
Системы ИБП в настоящее время являются частью обязательных для большинства компаний, поскольку качество и доступность электроэнергии напрямую влияют на непрерывность их работы. В некоторых случаях небольшое отключение электроэнергии может даже поставить под угрозу выживание самого бизнеса. В последние годы использование такие системы претерпели существенную эволюцию и инновации. Поскольку ИТ-индустрия — основной потребитель ИБП, поэтому продажи их растут в геометрической прогрессии и также продолжит расти.