UPS與開關(guān)電源應(yīng)用場景的分析

宋漢良

（鄭州向心力通信技術(shù)股份有限公司，河南 鄭州 450001）

電源系統(tǒng)目前最常用的有：開關(guān)電源、UPS電源、遠程供電電源、逆變器通信電源。作為通信系統(tǒng)的“心臟”，它包含的內(nèi)容非常廣泛，不僅包含48V直流組合通信電源系統(tǒng)，而且還包括DC/DC二次模塊電源，UPS不間斷電源和通信用蓄電池、遠程供電系統(tǒng)等。通信設(shè)備需要電源設(shè)備提供直流供電。電源的安全、可靠是保證通信系統(tǒng)正常運行的重要條件。在實際的通信工程中，我們會發(fā)現(xiàn)UPS與開關(guān)電源應(yīng)用混亂的情況時有發(fā)生，給通信安全帶來較大的隱患。為了使大家更加明確二者的區(qū)別和聯(lián)系，明確使用過程的電壓變化對通信設(shè)備的影響，對大家在實際工程中有明確的指導(dǎo)意義。

在實際工程中，經(jīng)常遇到工程師將UPS（帶有外置蓄電池）和開關(guān)電源（電源模塊）混淆使用，為了減少通信安全事故，故寫此篇來詳細研究兩種電源系統(tǒng)的放電過程的特性。

1 UPS電源系統(tǒng)、開關(guān)電源系統(tǒng)的工作原理，在通信系統(tǒng)中的作用

（1）為了便于理解UPS電源系統(tǒng)（電池外置）的內(nèi)部構(gòu)造，通過圖-1來示意。

圖1

UPS （Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，主要用于給電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向電池充電；當市電中斷（事故停電）時，UPS立即將電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

（2）為了便于理解開關(guān)電源系統(tǒng)（電池外置）的內(nèi)部構(gòu)造，通過圖-2來示意。

圖2

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。

（3）二者區(qū)別與聯(lián)系

設(shè)備狀態(tài)UPS 開關(guān)電源市電正常時電能來源 市電AC 市電AC輸出 精細AC 精細DC輸出（輔） 電池 電池市電故障時電能來源 電池DC 電池DC輸出 精細AC 精細DC

從表中可以清楚的得知：UPS和開關(guān)電源的電能來源、輸出在任何狀況都是一樣的。貌似看不出二者有何區(qū)別，所以就造成很多工程師把二者當做同一個設(shè)備了。

在工程中，有工程師將UPS（外置蓄電池），當做整流設(shè)備使用，具體連接方式為：將UPS的輸入連接在市電上，將UPS輸出（輔）同時連接在蓄電池和通信設(shè)備上，UPS的輸出上不接任何設(shè)備。具體連接入圖3。

圖3

現(xiàn)我們就這種連接進行如下分析：

設(shè)定設(shè)備的功耗為60W，且電池始終輸出功耗為60W固定不變。市電未停的時刻，設(shè)備輸入端電壓、電流分析:

圖4

從圖中可以看出市電停止的后，電壓逐步降低，為了設(shè)備能保持正常工作，電流必須持續(xù)升高，因為此時的設(shè)備是直接接著電池，未經(jīng)過UPS的限流電路（即設(shè)備與蓄電池直接連接），勢必造成設(shè)備的電流無限升高，造成線路過熱，設(shè)備燒毀、電池過放電損壞。

如果采用正確的整流器供電，則市電停了的結(jié)果是：10小時的時候，開關(guān)電源的LVD自動斷開供電，從而保護蓄電池過放電，也保護了電源線、設(shè)備的安全。

2 故障淺析

我們要想真正的弄明白二者的區(qū)別，需要從蓄電池與二者的連接位置，以及二者在市電故障時，電流的變化曲線圖來分析。

圖5

將UPS用做整流器的全過程分析：

設(shè)備初次加電后，UPS對外輸出的電流有兩個方向：一個是流向蓄電池，另外是流向設(shè)備，隨后啟動設(shè)備，設(shè)備正常運行，用戶認為這樣連接是正確的，其實這種用法，設(shè)備啟動初期，因為市電未出現(xiàn)停電，貌似能正常運行，實際上掩蓋了很嚴重的安全隱患。

（1）設(shè)備未經(jīng)過限流，限壓電路，直接與蓄電池對接，很容易出現(xiàn)電流過大，造成設(shè)備燒毀，UPS過載的隱患。

（2）當市電停的時候，蓄電池未經(jīng)過最低電壓保護電路，每次都是出現(xiàn)過放電的情況，蓄電池很快就會損毀、且很容易出現(xiàn)電流過大，造成設(shè)備燒毀的隱患。

（3）因為最初UPS設(shè)計的時候，UPS主機到蓄電池之間的線徑是按照只有蓄電池的電流經(jīng)過考慮的，而實際的用法中，這段電源線在市電二次來的時候，經(jīng)過此段電源線的電流是蓄電池充電電流與設(shè)備工作電流之和，UPS主機的直流端口很容易出現(xiàn)電流過大，造成UPS設(shè)備燒毀隱患。

（4）UPS交流輸出端，始終處于空載狀態(tài)，會浪費交流電路的無效功率。

3 結(jié)語

從上文我們不難看出，整流柜（模塊）與UPS的功能是完全不同的，決不能亂用，錯用。

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