UPS 电路：您需要知道的一切及更多

根据 Statista 的数据，在 2019 年，十个国家在电力供应质量最高方面并列第一。然而，即使在一个拥有一流电力供应基础设施的国家，有备用电源总是好的。由于维护或设备损坏，仍可能发生停电。这就是不间断电源/电源 (UPS) 电路和单元的用武之地。就像拥有应急灯电路一样。在以下指南中，我们将探讨什么是 UPS 电路以及它们如何使您受益。

什么是 UPS，它是如何工作的？

UPS 是一种提供无缝、不间断备用电源的电气设备。 UPS 将在主电源断电或输入电源中断时立即启动。因此，当您将 UPS 装置与个人计算机一起使用时，它们会很方便。从本质上讲，UPS 为您的台式计算机提供了与笔记本电脑相同的优势。它可以使您免于丢失数据和损坏您的 PC。

UPS 将在输出电源中断时立即启动，因此有足够的时间安全关闭设备。但是，我们通常会在短时间内临时使用 UPS。因此，这将确保不会丢失任何数据。

或者，组织可以使用 UPS 来确保电气设备运行，直到备用发电机开始运行。 UPS 单元还提供针对电压失真和浪涌的浪涌保护。因此，组织必须将 UPS 解决方案与其常用的备份解决方案集成在一起。

UPS 包含多个电池。当它检测到功率损失或电压下降时，它会将负载转移给它们。此外，它使用逆变器将直流电压转换为输出设备的交流电压。

UPS的主要类型有哪些

后备电源 UPS，电池隔离在桌面上

UPS 单元和电路有多种系统和设计。但是，有三种主要类型。在本指南的这一部分，我们将讨论这些变体。

单转换系统

单转换系统是最简单的类型和最常见的 UPS 电路。因此，个人和组织都倾向于在 IT 基础设施和系统中使用它们。电力将通过单转换UPS并馈入电气设备。

UPS 将监控输入电压。如果它检测到任何电源干扰或交流输入低于电源要求，UPS 将开始通过其逆变器从其电池中汲取电流。此外，它将断开交流电源输入以防止反馈，可能导致任何连接的设备损坏。

尽管如此，UPS 仍会为电子设备提供应急电源，直到其电池耗尽或交流电源电压恢复到可使用状态。

有两种主要类型的单转换系统。他们是：

待机/离线 UPS： 这些是最标准的单转换 UPS 单元类型。在这种配置中，电气设备将直接从主电源获取输入电源，同时 UPS 对其进行监控。如果出现电源浪涌或故障，备用 UPS 将机械切换到电池电源并将输出电压提供给电气设备。切换时间几乎是看不见的。它可以长达 25 毫秒。从本质上讲，备用 UPS 电路提供必要的浪涌保护以及备用电池电源。

离线 UPS 电路

在线互动/在线 UPS： 这些类型的 UPS 提供了比离线 UPS 更细微的功能。他们将监控电力状况。当设备无法获得足够的电源时，在线互动式 UPS 将调节电压。它使用变压器来提高或降低实际主电源，以确保为敏感设备提供恒定电压。除了它的变压器还有一个可充电的备用电池，以防止停电并确保不间断的电源。

在线互动式UPS示意图

双转换系统

双转换 UPS 系统将电流转换两次。最初，这些奇妙的设备使用输入整流器将交流输入电源转换为直流电源。接下来，UPS 将电流馈送到输出逆变器。然后，逆变器级将电流转换为交流输出，然后再提供给电子设备。这一过程确保设备获得清洁、可靠、不间断的电力，这对敏感设备至关重要。

它仅在接收来自电源的交流输入时才会这样做。如果输入的市电额定电流完全下降，UPS 将使用其内部可充电电池为设备供电。因此，它会一直执行此操作，直到主电源恢复正常或直到内部电池耗尽。 UPS 电路配置的类型通常只有在线交互（在线）种类。

双转换UPS示意图

来源：Commons Wikimedia

多模式系统

这些配置结合了两种类型系统（单转换和双转换）的特性和功能。但是，它们也提供了一些改进。

在正常情况下，多模 UPS 将作为常规的在线互动式 UPS 运行。如果输入功率骤降或浪涌超过设定的额定值，UPS 将切换到双转换模式。如果电源发生故障或超出双转换方法可以处理的范围，它将切换到电池模式。

多模系统为设备提供最大的保护。但是，交流输入电源和电池电源之间的转换时间可能会更长。但是，在大多数情况下，它仍然提供近乎瞬时的保护。

Delta/Multi转换UPS示意图

来源：Commons Wikimedia

如何创建自己的 UPS 电路？

带变压器的 UPS 电路

来源：Commons Wikimedia

如果您是电子爱好者，则不必外出购买 UPS。相反，您可以创建具有自定义响应时间的 UPS 和逆变器电路。在本指南的这一部分中，我们将向您展示如何操作。这将是一个简单的 UPS 电路，非常适合初学者。

零件清单

• BD139 NPN 双极中等功率晶体管 100V 1.5A (Q1)
• 1K 0.5 瓦电阻 x 2（R1 和 R2）
• 1000 µF、25V 微型径向电解电容器 (C1)
• 100 µF、25V 微型径向电解电容器 (C2)
• 8.2 伏 0.5W 齐纳二极管 (ZD1)
• 1000V 1A 2 针 DO-41 二极管 1N4007 x 5（D1、D2、D3、D4 和 D5）
• 0.5A 10V 变压器 (T1)
• 1.5V AA 电池 x 5 (B1)
• 0.5A 保险丝 (F1)

原则与说明

正如我们之前所说，这个项目很小而且很简单。它不需要您制造 PCB。因此，它不需要任何焊接。您可以使用面包板构建此 UPS 电路。如果您使用 5 节 AA 1.5 V 电池，它将为您提供 5 伏至 7 伏的备用电源。

该电路可以使用两种不同的电源。它使用交流输入和电池。但是，您需要为输入电源添加一个适配器。电池将串联到第五个 1N4007 二极管 (D5)。因此，它会将电池电压降低到 6.8V。

在交流输入电源配置中，您将使用四个 1N4007 二极管来创建一个桥式整流器（二极管桥）。交流输入连接到与保险丝串联的开关。接下来，将两者都连接到变压器，变压器将连接到二极管电桥。

然后将二极管电桥的输出串联到 1000uF 电容器 (C1) 和 1k 0.5W 电阻器 (R1)。与晶体管一起，您将其连接到具有 100uF 电容器、齐纳二极管和第二个电阻器的集成电路。

UPS 将使用这部分配置为任何可充电电池供电。此外，晶体管将输出 7 伏和 500 毫安的电流。

您可以试验和玩弄设计。此外，您可以添加或删除组件以使其更简单。不过，您应该会发现这个项目非常简单。

以下是一些简单的 UPS 电路图，您可以以此为基础构建自己的 UPS 电路：

UPS 和逆变器有什么区别？

逆变器是将直流电转换为交流电的电气设备。正如我们之前所讨论的，UPS 单元利用逆变器作为其功能的基本组件。但是，您可以将逆变器视为单个设备或组件。

常见问题解答

UPS 比逆变器好吗？

UPS 单元和逆变器是提供其他功能的完全不同的设备。因此，UPS 并不比逆变器好。但是，大多数 UPS 单元确实使用逆变器作为组件。

UPS 可以运行多长时间？

UPS 运行的时间长短取决于其电池容量和所需负载。尽管如此，重要的是要记住，UPS 是停电的临时解决方案。它们还提供针对非停电输入电源中断的额外保护。但是，它们只是为了在发电机启动之前为您的设备提供几分钟的电力。

UPS 使用多少瓦？

通常，这将取决于 UPS 的额定功率。在大多数情况下，UPS 可以在满载时使用超过 200 瓦的电量。

UPS 是否将交流电转换为直流电？

UPS 具有将直流电转换为交流电的逆变器。但是，为了给电池充电，UPS 也会将交流电转换为直流电。

后备电源 UPS，电池隔离在桌面上

结论

UPS 是任何组织的主要技术。如果您已经达到了本指南的这一点，您就会明白为什么将它们整合到您公司的基础架构中是必不可少的。但是，普通的常人也可以用它们来保护他们的电器和电脑。尽管如此，我们希望您喜欢阅读本指南。一如既往，感谢您的阅读。