Источник бесперебойного питания (ИБП) является важным компонентом во многих промышленных приложениях. Поскольку прерывание основного электропитания может привести к потере данных, повреждению чувствительного оборудования, поставить под угрозу безопасность или жизнь, система должна быть оборудована ИБП. При отключении внешнего электропитания эти критически важные системы автоматически подключат нагрузку к аккумулятору и подадут питание через аккумулятор, тем самым выигрывая время для подключения другого источника питания или обеспечивая безопасное отключение оборудования.
Система ИБП широко используется и охватывает многие области, такие как телекоммуникации, больницы и центры обработки данных. ИБП, разработанный специально для нагрузок постоянного тока (DC), может обеспечить защиту оборудования в сфере транспорта, энергетики, автоматизации предприятий и зданий, производства полупроводников, безопасности и других областях.
Это не только простое устройство переключения между внешними источниками питания и резервными батареями, но и ИБП должен также управлять состоянием батарей и входным/выходным напряжением. Когда инженеры добавляют ИБП к существующему или планируемому оборудованию, им необходимо выбирать продукты, соответствующие требованиям к нагрузке и батареям, а также учитывать требования к интерфейсу и безопасной эксплуатации ИБП.
Понять принцип работы источника бесперебойного питания.
В оборудовании, рассчитанном на вход переменного тока (AC), используется ИБП переменного тока, который преобразует мощность постоянного тока от резервной батареи в выходной переменный ток, подходящий для нагрузки, через инверторную схему (рис. 1). При нормальной работе внешний источник переменного тока подает питание напрямую на нагрузку, минуя батарею и инвертор. При прерывании внешнего питания батарея будет подавать питание нагрузки необходимым напряжением через инвертор до тех пор, пока батарея не разрядится, не будет восстановлено внешнее питание или не подключен другой источник питания.
ИБП переменного тока содержит выпрямитель, который работает при наличии источника переменного тока. Выпрямитель преобразует часть мощности переменного тока в мощность постоянного тока и заряжает батарею после ее стабилизации.
ИБП переменного тока перейдет в режим байпаса, минуя батарею.
Рисунок 1. ИБП переменного тока при необходимости переходит в режим байпаса, минуя батарею, а затем использует инвертор для преобразования мощности постоянного тока батареи в мощность переменного тока, необходимую нагрузке. Выпрямитель заряжает батарею от источника переменного тока. (Источник изображения: TDK Lambda)
Нагрузка постоянного тока может быть напрямую подключена к резервной батарее через DC-UPS. DC-UPS выполняет две основные функции. При наличии внешнего источника питания DC-UPS может работать как внутренний двунаправленный преобразователь постоянного тока. Таким образом, ИБП может не только использовать выпрямленное постоянное напряжение для зарядки аккумулятора, но и преобразовывать постоянное напряжение в напряжение, подходящее для нагрузки постоянного тока (рис. 2). При прерывании внешнего источника питания он действует как преобразователь постоянного тока в постоянный, обеспечивая стабилизацию напряжения от аккумулятора к нагрузке.
В DC-UPS батарея напрямую подает питание на нагрузку.
Рисунок 2. В DC-UPS батарея напрямую подает питание на нагрузку. При восстановлении внешнего источника питания выпрямленный внешний источник питания переменного напряжения подает питание на нагрузку и заряжает батарею. (Источник изображения: TDK Lambda)
ИБП постоянного тока DUSH960 от TDK Lambda (рис. 3) подходит для входного напряжения постоянного тока в диапазоне от 12 В до 60 В. При программируемом пользователем напряжении в диапазоне от 12 В до 48 В постоянного тока этот ИБП может выдавать ток до 20 А и мощность 960 Вт. В качестве программируемого преобразователя постоянного тока DUSH960 DC-UPS можно использовать в диапазоне входного и выходного напряжения от 10 В до 60 В (номинальное напряжение от 12 В до 48 В) без необходимости использования батарей.
Благодаря тому, что резервная батарея может напрямую подавать питание на нагрузку без необходимости использования инвертора, эффективность системы DC-UPS чрезвычайно высока. Этот ИБП постоянного тока может надежно выдавать от 96% до 98% электроэнергии через батарею.