Как работает ибп на принципиальной схеме

Принцип работы ибп на принципиальной схеме

Источник бесперебойного питания (ИБП) является незаменимым устройством для обеспечения стабильности электроснабжения. Оно предназначено для того, чтобы сохранить работоспособность электронного оборудования в случаях сбоев или отключений в электросети. Но как именно работает ИБП? Давайте рассмотрим детальную схему и основные принципы его действия.

Основная идея ИБП заключается в использовании батарейного блока, который подключается к электронному оборудованию. В случае потери электроэнергии от сети, ИБП автоматически переключается на питание от батарей, что позволяет сохранить работу оборудования и предотвратить потерю данных. Для регулирования постоянного напряжения, подаваемого на электронное оборудование, ИБП использует инвертор. Рассмотрим подробнее основные компоненты и принципы работы ИБП.

Первым важным компонентом ИБП является выпрямительный модуль, который преобразует переменный ток из электросети в постоянный ток. Это необходимо для зарядки внутренней батареи ИБП и обеспечения постоянного питания электронного оборудования. Благодаря использованию выпрямителя, ИБП может работать в двух режимах — от батарей и от сети.

Вторым важным компонентом является инверторный модуль. Он обратным образом преобразует постоянный ток из батареи в переменный ток необходимого напряжения и частоты для питания электронного оборудования. Инвертор позволяет ИБП постоянно работать в автономном режиме, поддерживая работу оборудования и предотвращая возможные последствия потери электроэнергии.

Принцип работы ИБП

Источник бесперебойного питания (ИБП) обеспечивает непрерывное электропитание для компьютеров, серверов и других электронных устройств, что позволяет сохранить работоспособность системы даже при отключении основного питания.

Принцип работы ИБП основан на использовании аккумуляторов и инверторов. Когда электропитание от основной сети пропадает, ИБП автоматически переключает электрооборудование на работу от аккумулятора. Время автономной работы зависит от ёмкости аккумулятора и нагрузки.

ИБП состоит из нескольких основных компонентов:

Компонент	Описание
Ректификатор	Преобразует переменный ток из сети в постоянный ток для зарядки аккумуляторов и питания инвертора.
Аккумуляторы	Служат источником энергии при отключении основного питания.
Регулятор напряжения	Поддерживает стабильное выходное напряжение для подключенных устройств независимо от переменных условий сети.
Инвертор	Преобразует постоянный ток от аккумуляторов в переменный ток с нужной характеристикой (частотой, напряжением и формой).

При работе от основной сети всего электрооборудование питается от ректификатора, который заряжает аккумуляторы. Если основное питание пропадает, ИБП переключает подключенные устройства на работу от инвертора. В то же время, аккумуляторы начинают подавать энергию, чтобы обеспечить непрерывность работы.

Имеет значение также время реакции ИБП на изменение условий питания. Время переключения должно быть как можно меньше, чтобы подключенные устройства не переключились на основное питание.

ИБП – необходимая составляющая для защиты электронной техники от сбоев в электросети. Он позволяет избежать потери данных и сохранить работоспособность системы при возникающих ситуациях, таких как перегрузка, короткое замыкание, скачки напряжения или его понижение.

Основные компоненты схемы ИБП

Источник бесперебойного питания (ИБП) состоит из нескольких основных компонентов, которые взаимодействуют для обеспечения непрерывного электропитания электрическим устройствам.

1. Источник питания переменного тока (ИПВТ) – основной электрический элемент ИБП, преобразующий электрическую энергию из сети переменного тока в постоянное напряжение, используемое для зарядки аккумуляторной батареи.

2. Аккумуляторная батарея – хранит электрическую энергию, полученную от источника питания переменного тока. В случае сбоя в электросети аккумуляторная батарея отдает запасенную энергию, обеспечивая продолжительное время работы подключенных устройств.

3. Инвертор – осуществляет обратное преобразование постоянного напряжения аккумуляторной батареи в переменное напряжение, требуемое для подключенных устройств.

4. Управляющая электроника – следит за состоянием электропитания и управляет работой ИБП. В нее входят различные датчики, контроллеры и программное обеспечение, которые осуществляют мониторинг и регулирование системы.

5. Защитные устройства – предназначены для обеспечения безопасной работы ИБП и защиты от перенапряжений, коротких замыканий и других аварийных ситуаций.

Все эти компоненты работают взаимодействуют между собой, обеспечивая стабильное и бесперебойное электропитание подключенных устройств в случаях сбоев в электросети или отключения электричества.

Основные типы ИБП по принципу их построения, степени защиты оборудования и сферам применения.

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

Существует три основных типа современных источников бесперебойного питания (ИБП / UPS). Рассмотрим плюсы и минусы для каждого, а также принципиальные схемы их построения.

1. Оффлайн ИБП

Оффлайн ИБП (off-line, Standby, back ups или резервные) – это тип источника бесперебойного питания, принцип действия которого заключается в переключении оборудования на резервный аккумулятор (является составной частью ИБП) при возникновении сбоев в питании.

Плюсы:	минусы:
простота экономичность компактность	отсутствие стабилизации входного напряжения при работе от электросети более высокий износ аккумулятора (в сравнении с другими типами)

Применение:
для защиты на короткий период домашних ПК, офисного компьютерного оборудования.

Схема ИБП с технологией оффлайн

2. Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные (line interactive) – это тип ИБП, который способен регулировать выходное напряжение при понижении или повышении напряжения на входе в широком диапазоне – без переключения работу от аккумуляторов. ИБП данного типа подразделяются на устройства с аппроксимированной синусоидой и полностью синусоидальным выходным напряжением.

Плюсы:	минусы:
компактность экономичность стабилизация входного напряжения невысокая стоимость	отсутствие корректировки формы выходного напряжения в режиме работы от электросети ступенчатое изменение выходного напряжения наличие времени переключения на питание от аккумуляторов

Применение:
для защиты групп компьютеров, сетевого и другого ответственного вычислительного и телекоммуникационного оборудования.

Схема линейно-интерактивного ИБП

3. С двойным преобразованием или онлайн ИБП

Двойного преобразования (онлайн, online) – это тип ИБП, в котором электроэнергия преобразуется дважды – входное напряжение низкого качество в постоянное напряжение внутренней шины, и из него формируется выходное напряжение с эталонными характеристиками. Время переключения на работу от аккумуляторов в онлайн ИБП равно нулю.

Плюсы:	минусы:
постоянная стабилизация напряжения и частоты полная фильтрация импульсов и высокочастотных помех основной электросети отсутствие влияние подключенного оборудования на основную электросеть мгновенное переключение на аккумуляторы в случае сбоев	сложность конструкции и более высокая стоимость в режиме двойного преобразования дополнительные затраты электроэнергии

Применение: Файловые серверы, рабочие станции, центры обработки данных и прочее ответственное вычислительное и телекоммуникационное оборудование, которое предъявляет повышенные требования по качеству электропитания.

Схема ИБП с технологией онлайн

Схемотехника источника бесперебойного питания N-Power SVP-625

В статье рассматривается принципиальная схема источника бесперебойного питания (ИБП) под российско-итальянским брэндом N-Power. Однако маломощные ИБП этой торговой марки производились на китайских заводах, и их качество, мягко говоря, оставляет желать лучшего. Поэтому отказы этих устройств не являются редкостью. А что самое ценное при ремонте электронного устройства? Конечно же, наличие принципиальной схемы.

Источник бесперебойного питания N-Power SVP625 (Smart-Vision Prime) мощностью 625 ВА относится к системам линейно-интерактивного типа. Этот тип систем предполагает, что ИБП переходит на питание от аккумуляторов только в случае пропадания сетевого питающего напряжения или при значительном отклонении напряжения от номинального диапазона значений. В состав любого линейно-интерактивного источника входит модуль автоматической регулировки выходного напряжения (англ. — AVR), который позволяет повышать или понижать входное сетевое напряжение на фиксированную величину, в результате выходное напряжение остается в заданном диапазоне значений. Наличие AVR приводит к тому, что ИБП значительно реже переходит на работу от аккумуляторов, что положительно сказывается на ресурсе батарей.

Рис. 1. Форма выходного тока ИБП

Рис. 2. Внутренняя компоновка ИБП

N-Power SVP-625 при работе от аккумуляторов формирует на своем выходе импульсное переменное напряжение (рис. 1), о чем в рекламных буклетах производитель умалчивает. UPS оснащен коммуникационным интерфейсом USB для мониторинга и управления. Внутренняя компоновка источника питания представлена на рис. 2, на котором видно, что в качестве силового трансформатора используется тороидальный трансформатор, к преимуществам использования которого можно отнести следующие:

— снижение уровня шума;

— улучшение массогабаритных показателей;

— снижение токов холостого хода в 10. 20 раз;

— уменьшение электромагнитных полей рассеяния в несколько раз. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения представлены на рис. 3. Конфигурация обмоток трансформатора является достаточно традиционной для линейно-интерактивных ИБП данного класса. Можно считать, что имеется три обмотки:

— Силовая низковольтная обмотка, ток в которой формируется инвертором в момент перехода на работу от аккумуляторов. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение с аккумулятора. Поочередное переключение силовых ключей инвертора формирует ток то в одном, то в другом плече этой обмотки, в результате чего и создается выходной переменный ток. Провод этой обмотки имеет максимальное сечение. Средний вывод обмотки обозначается красным проводом, а крайние выводы — черным и белым проводами (достаточно часто встречаются трансформаторы, в которых вместо белого провода используется синий).

Рис. 3. Назначение обмоток трансформатора и общая схема его подключения

— Высоковольтная силовая обмотка, подключенная к входу-выходу ИБП. К этой обмотке прикладывается сетевое питающее переменное напряжение 220 В или наоборот, на этой обмотке формируется выходное напряжение ИБП при работе от аккумуляторов. Эта обмотка совмещена с обмоткой автоматического регулятора напряжения AVR, и вместе они представляют собой автотрансформатор. На обмотке AVR формируется напряжение, уровень которого составляет примерно 13% от уровня сетевого напряжения, и это напряжение добавляется к сетевому, или вычитается из него. Другими словами, модуль AVR представляет собой автотрансформатор, обмотка которого подключается синфазно или противофазно в зависимости от того, что требуется сделать — повысить или понизить выходное напряжение относительно входного.

— Дополнительная (вторичная) обмотка, к которой подключается зарядное устройство или схема фиксации (клампирования). Когда сетевое напряжение присутствует, ЭДС, наведенная на этой дополнительной обмотке, используется для заряда аккумулятора. Когда же сетевое напряжение пропадает, и ИБП переходит на работу от аккумулятора, эта обмотка используется для фиксации на нулевом уровне выходного напряжения ИБП в моменты между «отрицательными» и «положительными» полуволнами (рис. 4).

Рис. 4. Эпюра выходного напряжения ИБП с фиксированным нулевым уровнем

В целом, схемотехника рассматриваемого ИБП не отличается какими-либо интересными решениями, все реализовано традиционно, как и в подавляющем большинстве аналогичных устройств других производителей. Конструктивно вся схема ИБП выполнена на одной печатной плате типа PB-000SC-1КОМ-V80 (рис. 5). Принципиальная схема этой платы представлена на рис.6. На самом деле в этом UPS есть еще одна печатная плата (на рис. 5 она справа), которая запаивается в основную плату. На этой дополнительной плате находится контроллер USB, выполняющий функцию коммуникации с персональным компьютером.

Рис. 5. Внешний вид печатной платы PB-000SC-1КОМ-V80

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема ИБП (по щелчку крупно)

Далее мы проведем анализ схемотехники этого ИБП по принципиальной электрической схеме (рис. 6) и отметим его основные узлы.

Схемотехника и назначение основных узлов

Входные и выходные цепи

Эти цепи служат для фильтрации сетевых помех и защиты нагрузки, подключенной к ИБП, от бросков сетевого напряжения. Фильтрация осуществляется конденсаторами CX1, CX2, CY1, CY2 (рис. 6). Защита от повышенного напряжения обеспечивается варистором MOV1. Здесь же находятся коммутирующие реле RY1, RY2 и RY3. Реле RY1является входным, оно своими контактами замыкает или размыкает вход с выходом. Когда сетевое напряжение находится в допустимом диапазоне значений, контакты реле замкнуты и входное сетевое напряжение передается на выход ИБП. Когда же сетевое напряжение пропадает или выходит за допустимые границы, контакты RY1 размыкается, отключая выход ИБП от входа. Реле RY2 и RY3 относятся к модулю AVR и позволяют подключить обмотку автотрансформатора синфазно или противофазно сетевому напряжению.

Датчик выходной мощности

Он позволяет измерять величину выходного тока, протекающего через нагрузку, подключенную к ИБП. В качестве измерительного элемента в этой схеме используется низкоомный резистор R101 (0,2 Ом). Резистор установлен таким образом, что весь выходной ток ИБП протекает через него, в результате на резисторе создается падение напряжения, прямо пропорциональное силе тока в нагрузке. Таким образом, напряжение, полученное на резисторе, соответствует мощности нагрузки, подключенной к выходу ИБП. Выпрямление и сглаживание напряжения, снимаемого с резистора R101, осуществляется схемой на базе операционного усилителя (ОУ) LM324 (вход — выв. 5 и 6 ИМС U2). На выходе схемы датчика мощности формируется сигнал POWER, который подается на аналоговый вход (выв. 1) микропроцессора U1 типа MDT10P73.

Датчик входного напряжения

Этот датчик позволяет измерить величину сетевого напряжения, и, естественно, оценить его наличие. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R7-R10 подается на вход операционного усилителя LM324 (выв. 9 и 10 U2). Схема на основе этого операционного усилителя выпрямляет и сглаживает входное напряжение, в результате чего формируется сигнал постоянного тока VIN, подаваемый на аналоговый вход микропроцессора AIC0 (выв. 2 U1). Уровень сигнала VIN прямо пропорционален напряжению питающей сети.

Датчик частоты и фазы питающей сети

Позволяет измерить частоту переменного тока питающей сети и его фазу. С входного разъема IN (CN2) берется сетевое напряжение (сигнал HOT), которое далее через ограничительные резисторы R17, R18, R19 подается на вход ОУ LM324 (выв. 12 и 13 U2). В результате на выходе операционного усилителя формируется импульсное напряжение (сигнал PHASE). Частота и фаза этих импульсов соответствует частоте и фазе переменного тока сети. Эти импульсы подаются на вход микропроцессора PB1 (выв. 21 U1).

Этот узел представляет собой линейный стабилизатор. В качестве источника энергии зарядное устройство использует ЭДС, наводимую в дополнительной обмотке силового трансформатора (контакты 4 и 3 разъема CN1) в периоды, когда сетевое напряжение номинальное. Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом (D5-D8), после чего дополнительно выпрямляется диодом D9 и сглаживается конденсатором С15. Для получения необходимого зарядного напряжения величиной около 14,5 В используется интегральный стабилизатор LM317 (U5). Величина его выходного напряжения, а соответственно, и величина зарядного напряжения, определяется резистивным делителем R28 R29. Зарядное устройство управляется сигналом CHRG, который формируется микропроцессором на выв. 22 PB1. Этот сигнал разрешает (высоким уровнем) или запрещает (когда установлен в низкий уровень) работу зарядного устройства. Напряжение, прикладываемое к аккумулятору, на схеме обозначено как BAT+.

Датчик выходного напряжения

Он контролирует величину напряжения на выходе ИБП во время резервной работы от аккумулятора. Для оценки выходного напряжения используется ЭДС, наведенная на дополнительной обмотке силового трансформатора PT (контакты 4 и 3 разъема CN1). Снимаемое с этой обмотки переменное напряжение выпрямляется диодным мостом D5-D8, и через делитель R26 R27 подается на аналоговый вход микропроцессора AIC4 (выв. 7 U2). Сигнал VOUT прямо пропорционален выходному напряжению ИБП.

Датчик заряда аккумулятора

Этот датчик позволяет оценить величину напряжения на аккумуляторе. Он представляет собой обычный резистивный делитель напряжения R2x R2xx. Делитель подключается к контакту аккумуляторной батареи (BAT+). С этого делителя напряжение, пропорциональное напряжению на аккумуляторе, подается на аналоговый вход AIC2 микропроцессора U1 (выв. 4).

Эта цепь обеспечивает запуск ИБП при нажатии кнопки на панели управления. Пусковой кнопке соответствует контакт 4 соединительного разъема CN4. В момент нажатия на кнопку открываются транзисторы Q1 и Q2, в результате чего напряжение аккумулятора VBAT прикладывается к стабилизатору напряжения +5 В, выполненному на микросхеме типа 7805 (U4). От этого стабилизатора питается микропроцессор U1. После запуска микропроцессора открытое состояние транзисторов Q1, Q2 и управление ими обеспечивается выходным сигналом микропроцессора PC5 (выв. 16 U1). Этим сигналом, например, микропроцессор выключает ИБП при получении команды через коммуникационный интерфейс или при значительном разряде аккумуляторной батареи во время резервного режима работы. В момент запуска (при открытых транзисторах Q1, Q2) также начинает вырабатываться напряжение +V1, необходимое для управления силовыми транзисторами инвертора.

Инвертор обеспечивает формирование переменного тока на выходе ИБП в резервном режиме. Он построен по схеме двухтактного преобразователя, часто называемого Push-Pull. Преобразователь создает ток в низковольтной силовой обмотке трансформатора PT. В среднюю точку этой обмотки подается напряжение аккумулятора. Для создания переменного тока транзисторы инвертора должны переключаться поочередно с частотой 50 Гц. Одно «плечо» двухтактного преобразователя образовано парой параллельно включенных транзисторов Q4, Q5, а второе плечо — транзисторами Q6, Q7. Такое параллельное включение транзисторов позволяет увеличить мощность схемы. Поочередное включение транзисторов обеспечивается сигналами PSHPL1 и PSHPL2, которые микропроцессор формирует в резервном режиме на своих выходах — выв. 23 и 24.

Схема предназначена для формирования нулевого уровня в выходном напряжении ИБП во время работы инвертора. Такая фиксация осуществляется шунтированием дополнительной обмотки силового трансформатора в соответствующие моменты времени. Шунтирование обеспечивается транзистором Q8, который управляется сигналом CLAMP, формируемым на выходе микропроцессора PB4 (выв. 25 U1). Алгоритм формирования переменного тока с «паузой на нуле» демонстрирует рис. 7.

Рис. 7. Эпюры для пояснения принципа работы схемы фиксации нулевого уровня

Он управляет источником бесперебойного питания в соответствии с микропрограммой, «прошитой» в его внутренней энергонезависимой памяти EEPROM. Микропроцессор типа MDT10P73 установлен в контактную панель. Наличие внутренней прошивки делает микропроцессор уникальным, что приводит к значительным сложностям при его неисправности и необходимости замены. Процессор также имеет встроенную оперативную память, АЦП, стек, таймеры, тактовый генератор и другие узлы. Он работает на тактовой частоте 20 МГц, которая задается кварцевым резонатором X1.

Он позволяет измерить температуру внутри корпуса ИБП. Это необходимо для предотвращения аварийных режимов работы ИБП и аварийных режимов заряда-разряда аккумулятора. В качестве датчика температуры используется термистор TH1. Сигнал с этого датчика подается на аналоговый вход микропроцессора AIC1 (выв. 3 U1).

Обеспечивает связь с печатной платой, на которой находится контроллер USB. Эта небольшая печатная плата впаивается в четырехконтактный разъем USB.

Лицевая панель управления подключается к разъему CN4. Ее светодиоды-индикаторы управляются микропроцессором (выв. 27, 28,15 U1). Кнопка панели управления выведена на контакт 4 разъема CN4.

Позволяет усиливать сигналы, формируемые микропроцессором для управления некоторыми цепями. Буферный каскад реализован на микросхеме U3 типа ULN2003A, которая представляет собой сборку из семи усилителей Дарлингтона. Эта микросхема выполняет очень важную функцию, обеспечмвая «развязку» между микропроцессором и силовыми каскадами. Так, например, при выходе из строя транзисторов инвертора сборка U3 не должна «пропустить» импульсы повышенного напряжения и тока на микропроцессор, предотвращая, тем самым, его отказ.

Этот узел (на схеме обозначен BZ1) формирует предупреждающие звуковые сигналы при аварийных режимах и во время работы от аккумулятора. Управление «пищалкой» осуществляет микропроцессор с выв. 13 (PC2).

В заключение необходимо сказать несколько слов о неисправностях этой модели ИБП. Так как UPS N-Power имеют не такое распространение, как, например, источники бесперебойного питания APC или IPPON, большого разнообразия отказов автору статьи наблюдать не пришлось. Все встретившиеся неисправности были связаны с инвертором, а именно, с пробоем силовых транзисторов Q4-Q7. При этом в обязательном порядке перегорают предохранители FUSE1 и FUSE2 (оба по 25 А). В некоторых случаях пробой транзисторов инвертора приводил к выходу из строя микросхемы U3, что было очень хорошо заметно по ее корпусу. Справедливости ради следует отметить, что наличие буфера U3 защитило микропроцессор U1 от такой же участи.

Автор: Алексей Конягин (г. Пенза)

Мнения читателей

• Алексей / 06.01.2024 — 19:34 Отключение защиты
• Алексей / 07.09.2023 — 04:59 ХОРОШАЯ СТАТЬЯ ,ВСЁ ПО СУЩЕСТВУ
• АЛЕКСАНДР / 14.09.2021 — 22:04 НЕ МОГЛИ БЫ ВЫ СКАЗАТЬ КАК ОТКЛЮЧИТЬ ЗАЩИТУ ЧТОБ ОН БЕЗКОНЕЧНО РАБОТАЛ НА АКБ КАКУЮ ДЕТАЛЬ ВИПАЯТЬ НАДО. СПАСИБО

Схемы ИБП

Построение схемы во многом зависит от задач, которые возлагаются на источник бесперебойного питания. В одном случае необходимо предусмотреть длительное время работы в батарейном режиме, а в другом — требуется наименьшее время переключения нагрузки. Для каждого такого конкретного случая построение схемы ИБП будет иметь свои особенности. Но для примера можно привести основные структурные схемы, основанные на типах современных источников бесперебойного питания. А заодно рассмотреть их ключевые достоинства и недостатки.

Схема ИБП типа Off-Line. Эта схема подразумевает самую простую систему коммутации. В нормальном режиме нагрузка питается напрямую от сети. При любых сбоях сетевого питания устройство переводит нагрузку на работу от аккумуляторных батарей. При этом резервные аккумуляторы, как правило, являются составной частью самого ИБП. Достоинства:

• простая конструкция;
• малые габариты корпуса;
• невысокая стоимость;

• длительное время переключения;
• интенсивный износ аккумуляторов;
• малое время работы в батарейном режиме;
• ограниченная (невысокая) мощность;
• отсутствует стабилизация напряжения (или не во всех режимах);
• аппроксимированная синусоида (условно приближенная к синусоидальной форме).

Построенные по такой схеме источники бесперебойного питания используются для кратковременного поддержания бесперебойного энергоснабжения отдельных маломощных устройств. К их числу относятся различные виды персональных компьютеров и офисных устройств: ноутбуки, системные блоки, принтеры, сканеры, МФУ, небольшие плоттеры и др.

Схема ИБП типа Line-Interactive.

Согласно схеме линейно-интерактивного ИБП, принцип действия аналогичен предыдущем типу. Но здесь уже происходит регулировка напряжения в определенном диапазоне. То есть при незначительном падении или превышении напряжения устройство стабилизирует параметры без перевода в батарейный режим. Питание от аккумуляторов задействуется только при выходе за пределы диапазона. Обычно в таких видах ИБП используются ступенчатые стабилизаторы, которые на выходе дают напряжение с прямоугольной или трапецеидальной формой синуса.

Достоинства:

• компактные размеры;
• низкое энергопотребление;
• относительно доступная стоимость;
• стабилизация напряжения.

• необходимо время на переключение питания;
• ступенчатое изменение выходного напряжения;
• нет полноценной фильтрации помех;
• модифицированный синус.

Область применения сильно ограничена отсутствием чистого синусоидального напряжения у большинства таких моделей линейно-интерактивного типа. Источники бесперебойного питания с такой схемой работы подходят только для питания потребителей, не сильно требовательных к качеству электроэнергии или способных самостоятельно выпрямлять и фильтровать напряжение. По сути, это компьютерная, офисная и бытовая техника, а также осветительные приборы.

Схема ИБП типа On-Line.

В такой схеме электрическая энергия преобразуется дважды. Сначала выпрямитель преобразует поступающее напряжение в постоянное, а затем происходит обратный процесс — постоянное напряжение преобразуется в переменное с использованием инвертора. Это позволяет обеспечивать эталонные характеристики исходящего электрического тока независимо от качества входного напряжения. При этом схема подразумевает подключение аккумуляторных батарей в цепи постоянного напряжения (между выпрямителем и инвертором). Это гарантирует нулевое время перехода на питание от аккумуляторов. А в случае технических проблем с самим ИБП или его полного выхода из строя электропитание нагрузки продолжится по обходной цепи байпас.

Достоинства:

• отсутствие времени перехода в батарейный режим (моментальное переключение);
• стабилизация напряжения и частоты в любом режиме работы;
• возможность гибкой настройки выходных параметров;
• подавление импульсных и высокочастотных помех;
• подключенные потребители не влияют на основную сеть;
• выходное напряжение чистой синусоидальной формы.

• технически сложная конструкция устройства;
• дополнительные энергозатраты на двойное преобразование;
• высокий ценовой диапазон.

Благодаря напряжению с идеальной формой синуса и стабильным параметрам тока на выходе, такие схемы построения ИБП могут быть использованы повсеместно. Устройства с двойным преобразованием напряжения подходят для питания нагрузки, крайне чувствительной к качеству электроэнергии. Среди таких потребителей можно выделить коммуникационное оборудование, сложную вычислительную технику, точные электронные измерительные приборы, системы отопления, вентиляции и др.

Схемы ИБП по мощности.

Вполне очевидно, что построение схемы ИБП зависит не только от типа источника бесперебойного питания. На нее во многом влияет номинальная мощность устройства. От размера мощности будет зависеть количество задействованных на схеме элементов и функциональные возможности устройства. Для примера можно привести схемы источников бесперебойного питания малой и средней мощности.

Структурная схема ИБП малой мощности.

ККМ-В — корректор коэффициента мощности / выпрямитель
ИНВ — инвертор
ППН — преобразователь постоянного напряжения
ЗУ — зарядное устройство
ВИП — вторичный источник питания
АБ — аккумуляторная батарея
К1, К2 — реле блока коммутации

Структурная схема ИБП средней мощности.

ККМ — корректор коэффициента мощности
В — выпрямитель
ИНВ — инвертор
ЗУ — зарядное устройство
ВИП — вторичный источник питания
АБ — аккумуляторная батарея
БК — блок коммутации
ДЗУ — дополнительная плата зарядного устройства.

Принципиальная схема силовой цепи ИБП малой мощности.

Принципиальная схема силовой цепи ИБП средней мощности.