Правильные критерии выбора ИБП с двойным преобразованием

Автор: Александр Старченко 3 комментариев

Среди различных моделей источников аварийного питания самым инновационным может считаться ИБП с двойным преобразованием напряжения. Благодаря оригинальным техническим решениям, параметры такого прибора могут считаться лучшими в данном классе устройств. Такие источники питания с успехом применяются для электроснабжения различных электронных устройств и бытовой техники.

Содержание:

1. Принцип работы
2. Конструкция и особенности
3. Преимущества и недостатки ИБП двойного преобразования
4. Технические характеристики устройства и критерии выбора

Принцип работы

Источник питания, выполненный по схеме с двойным преобразованием напряжения,  в корне отличается от традиционных источников питания. Если у обычных источников питания основным элементом является автотрансформатор, то в ИБП двойного преобразования он отсутствует. Переменное напряжение сети поступает на фильтр, где происходит сглаживание выбросов и подавление высокочастотных импульсных помех.

После фильтра происходит выпрямление напряжения мощными диодами, при этом часть его поступает на блок заряда аккумуляторов. Постоянное напряжение поступает на вход инвертора, где происходит преобразование постоянного напряжения снова в переменное.

Инверторный блок питания еще называется он-лайн (on-line), поскольку аккумулятор, который должен обеспечивать питание нагрузки при отключении основной сети, постоянно подключен к линии, то есть к потребителю. В случае отключения сети переход на аварийное питание происходит мгновенно.

Блоки резервного питания с двойным преобразованием напряжения могут использоваться на производстве и в быту. Хорошие технические характеристики позволяют использовать такие устройства для питания техники, которая очень критична к качеству напряжения. К ним относятся многие бытовые приборы с электродвигателем, включая циркуляционные насосы системы теплоснабжения и водоснабжения.

Конструкция и особенности

Такой источник питания полностью выполнен на электронных компонентах и в нём отсутствуют механические и электромеханические узлы. Этим обеспечивается высокая надёжность устройства и длительный срок его эксплуатации.

ИБП с двойным преобразованием напряжения состоит из следующих элементов:

• Сетевой фильтр;
• Выпрямитель;
• 1-й преобразователь;
• Аккумулятор;
• 2-й преобразователь (инвертор);
• Микроконтроллер;
• Кварцевый генератор;
• Система «байпас» (bypass).

1. Сетевой фильтр осуществляет первичную коррекцию сетевого напряжения, сглаживая выбросы и подавляя высокочастотную составляющую;
2. В диодном выпрямителе, собранном по мостовой схеме, происходит преобразование переменного тока в постоянный;
3. Для зарядки аккумулятора часто используется дополнительный преобразователь, из-за чего такие устройства ошибочно называют ИБП тройного преобразования;
4. Управление работой аккумулятора осуществляет контроллер, который не допускает глубокого разряда, в случае необходимости отключая аккумулятор от линии;
5. Инвертор, выполненный на мощных MOSFET-транзисторах, выполняет преобразование постоянного напряжения обратно в переменное с очень высокими характеристиками;
6. Управление всей работой отельных узлов преобразователя осуществляется и синхронизируется микропроцессором с кварцевым генератором.

В ИБП с двойным преобразованием напряжения имеется система «байпас» или обход. Работа её заключается в следующем. Если напряжение сети соответствует требованиям, необходимым для корректного питания потребителей, «байпас» подаёт напряжение сети на нагрузку напрямую, минуя все электронные компоненты за исключением сетевого фильтра. При отклонении напряжения сети от номинала свыше определённого предела происходит подключение стабилизатора, и питание потребителя начинает осуществляться через блок.

Преимущества и недостатки ИБП двойного преобразования

Как любое устройство, источник питания двойного преобразования или онлайн ИБП, имеет не только положительные, но и негативные качества.

К достоинствам такого источника питания можно отнести следующие:

• Отсутствие времени перехода на резервное питание;
• Практически идеальная форма выходного напряжения;
• Возможность коррекции частоты и напряжения;
• Небольшие габариты.

Поскольку аккумулятор постоянно подключен к инвертору, преобразующему постоянное напряжение в переменное, время переключения на резервное питание практически равно нулю. Это важно для питания некоторых электронных устройств. Например, компьютер даже в процессе небольшой задержки при переходе на аккумулятор может уйти в перезагрузку, что может стать причиной потери данных.

Выходное напряжение в ИБП двойного преобразования имеет идеальную синусоидальную форму, что очень важно для питания асинхронных электродвигателей и некоторой бытовой техники. Схемные технические решения, применяемые в таком источнике питания, позволяют корректировать напряжение и частоту на выходе.

Недостатки ИБП двойного преобразования менее существенны:

• Низкий коэффициент полезного действия;
• Шум при эксплуатации;
• Повышенное тепловыделение;
• Высокая стоимость.

1. В отличие от других источников питания, on-line ИБП имеет низкий КПД, который находится в интервале 82-94%.
2. С повышенным тепловыделением на мощных транзисторах связан небольшой шум при работе устройства. Его издаёт вентилятор системы охлаждения.
3. Благодаря вентиляции осуществляется хороший отток тепла от электронных компонентов, что продлевает их срок службы. Качественный ИБП оборудован двумя вентиляторами, один из которых работает непосредственно на радиаторы транзисторов.
4. Обычно, ИБП двойного преобразования, изготовленный с применением качественных деталей, может прослужить не мене 10 лет без замены комплектующих.
5. Конечно, стоимость такого устройства выше, чем стоимость ИБП, работающих на других принципах и технических решениях, но это окупается длительным сроком работы и высоким качеством получаемого напряжения.

Технические характеристики устройства и критерии выбора

ИБП с двойным преобразованием напряжения имеет ряд технических параметров, которые определяются конструкцией данного устройства. Эти характеристики свойственны всем источникам резервного питания, но могут заметно отличаться.

Основные параметры ИБП:

• Мощность источника;
• Ёмкость комплектной батареи;
• Возможность подключения внешних аккумуляторов;
• Время работы в автономном режиме;
• Характеристики выходного напряжения;
• Время переключения на резерв;
• Разброс сетевого напряжения.

В паспорте мощность ИБП может указываться в ваттах (W) или в вольт-амперах (V/A). Она определяет допустимую мощность нагрузки, которую можно подключить к этому блоку.

Обычно в источник резервного электропитания установлен штатный аккумулятор, который может иметь различную ёмкость. От этой величины зависит время работы устройства при отключенном напряжении сети.

Большинство ИБП такого типа допускают подключение внешних аккумуляторных батарей, при этом в паспорте на ИБП указывается ток заряда.

Основным отличием онлайн ИБП с двойным преобразованием напряжения от других источников питания является синусоидальная форма тока, которая является важной для питания большинства устройств.

В случае пропадания напряжения сети любому источнику резервного питания требуется какое-то время для переключения на аккумулятор. Это не относится к он-лайн источнику, так как аккумулятор постоянно подключен к шине питания.

Каждый ИБП может работать только в определённом диапазоне напряжения сети. Слишком маленькое напряжение сети будет недостаточным для работы импульсного преобразователя напряжения, а слишком высокое напряжение может вывести устройство из строя. Поэтому все ИБП оборудованы схемами защиты, как от больших перепадов напряжения, так и от перегрузки по выходу.

Дополнительными критериями выбора on-line ИБП с двойным преобразованием могут служить следующие  характеристики устройства:

• Наличие информационного дисплея;
• Вариант размещения;
• Стоимость.

Кроме светодиодных индикаторов «сеть», «резерв», «перегрузка», ИБП может быть оборудован дисплеем, на который выводятся основные параметры: напряжение на входе, напряжения на выходе и частота.

Конструкция блоков резервного питания допускает их установку на стене или в специальной стойке. Мощные блоки питания могут иметь напольную конструкцию. Стоимость устройства определяется компанией-производителем, схемотехникой и техническими параметрами.

Понравилась статья? Сохрани в соц сетях!