UPS与开关电源应用场景的分析

宋汉良

（郑州向心力通信技术股份有限公司，河南 郑州 450001）

电源系统目前最常用的有：开关电源、UPS电源、远程供电电源、逆变器通信电源。作为通信系统的“心脏”，它包含的内容非常广泛，不仅包含48V直流组合通信电源系统，而且还包括DC/DC二次模块电源，UPS不间断电源和通信用蓄电池、远程供电系统等。通信设备需要电源设备提供直流供电。电源的安全、可靠是保证通信系统正常运行的重要条件。在实际的通信工程中，我们会发现UPS与开关电源应用混乱的情况时有发生，给通信安全带来较大的隐患。为了使大家更加明确二者的区别和联系，明确使用过程的电压变化对通信设备的影响，对大家在实际工程中有明确的指导意义。

在实际工程中，经常遇到工程师将UPS（带有外置蓄电池）和开关电源（电源模块）混淆使用，为了减少通信安全事故，故写此篇来详细研究两种电源系统的放电过程的特性。

1 UPS电源系统、开关电源系统的工作原理，在通信系统中的作用

（1）为了便于理解UPS电源系统（电池外置）的内部构造，通过图-1来示意。

图1

UPS （Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

（2）为了便于理解开关电源系统（电池外置）的内部构造，通过图-2来示意。

图2

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。

（3）二者区别与联系

设备状态UPS 开关电源市电正常时电能来源 市电AC 市电AC输出 精细AC 精细DC输出（辅） 电池 电池市电故障时电能来源 电池DC 电池DC输出 精细AC 精细DC

从表中可以清楚的得知：UPS和开关电源的电能来源、输出在任何状况都是一样的。貌似看不出二者有何区别，所以就造成很多工程师把二者当做同一个设备了。

在工程中，有工程师将UPS（外置蓄电池），当做整流设备使用，具体连接方式为：将UPS的输入连接在市电上，将UPS输出（辅）同时连接在蓄电池和通信设备上，UPS的输出上不接任何设备。具体连接入图3。

图3

现我们就这种连接进行如下分析：

设定设备的功耗为60W，且电池始终输出功耗为60W固定不变。市电未停的时刻，设备输入端电压、电流分析:

图4

从图中可以看出市电停止的后，电压逐步降低，为了设备能保持正常工作，电流必须持续升高，因为此时的设备是直接接着电池，未经过UPS的限流电路（即设备与蓄电池直接连接），势必造成设备的电流无限升高，造成线路过热，设备烧毁、电池过放电损坏。

如果采用正确的整流器供电，则市电停了的结果是：10小时的时候，开关电源的LVD自动断开供电，从而保护蓄电池过放电，也保护了电源线、设备的安全。

2 故障浅析

我们要想真正的弄明白二者的区别，需要从蓄电池与二者的连接位置，以及二者在市电故障时，电流的变化曲线图来分析。

图5

将UPS用做整流器的全过程分析：

设备初次加电后，UPS对外输出的电流有两个方向：一个是流向蓄电池，另外是流向设备，随后启动设备，设备正常运行，用户认为这样连接是正确的，其实这种用法，设备启动初期，因为市电未出现停电，貌似能正常运行，实际上掩盖了很严重的安全隐患。

（1）设备未经过限流，限压电路，直接与蓄电池对接，很容易出现电流过大，造成设备烧毁，UPS过载的隐患。

（2）当市电停的时候，蓄电池未经过最低电压保护电路，每次都是出现过放电的情况，蓄电池很快就会损毁、且很容易出现电流过大，造成设备烧毁的隐患。

（3）因为最初UPS设计的时候，UPS主机到蓄电池之间的线径是按照只有蓄电池的电流经过考虑的，而实际的用法中，这段电源线在市电二次来的时候，经过此段电源线的电流是蓄电池充电电流与设备工作电流之和，UPS主机的直流端口很容易出现电流过大，造成UPS设备烧毁隐患。

（4）UPS交流输出端，始终处于空载状态，会浪费交流电路的无效功率。

3 结语

从上文我们不难看出，整流柜（模块）与UPS的功能是完全不同的，决不能乱用，错用。

[1]参考网站：http//:www.c114.com.