UPS为关键基础设施提供稳定的电源 (ups的核心业务)
编辑:rootadmin
{本文由家电维修技术小编收集整理资料}在像是基站、交换机、服务器等关键的基础设施中，都有着不能停止运转、避免断电的压力，因此不间断电源(UninterruptiblePowerSupply,UPS)便是在电网异常的情况下，不间断的为电器负载设备提供后备交流电源，以维持电器正常运作的设备。本文将为您介绍UPS的运作原理，以及由安森美(onsemi)推出的UPS应用解决方案。
在线式UPS可提供更佳的效能由电池供电的UPS在保护数据中心、医疗设施、工厂、电信枢纽、医疗，甚至家庭中的敏感设备，免受短期电网尖峰和停电影响方面非常重要。当在停电时间较长的情况下，它们能够提供必要的短期电力，以实现有准备的断电，防止数据丢失。UPS一般可以分为“在线式”（Online）或“离线式”（Offline）。在离线式UPS中，负载直接连接到电网，当输入电源发生停电或干扰等故障时，*会切换至UPS的电池供电模式，切换过程一般需要大约毫秒才能完成，这*了离线式UPS在部分应用中的使用。在线互动式UPS则是另一种离线式UPS，它可以根据需要通过升高或降低市电电压来主动调节电压，然后再将其传递给受保护的负载。通过这种方式，在线互动式UPS可以充当电压优化器，并具有更长的使用寿命，因为电池模式不会经常激活。而在线式UPS在负载与电网中间加入DC/AC逆变电路以及电池充放电电路，无论输入电源是否正常，逆变器一直处于工作状态，在线式UPS消除了切换延迟，因此出现输入问题时，在线式UPS能够进行“零中断”切换，通过电池为负载进行紧急供电。同样，带有双向充电器的电池储能*（BESS）可以在交流输入中断时提供连续、无缝的电源。在线式UPS在这三种类型中*最高，但它可以解决最多的电源问题，并提供最高质量的输出，这使其最适合高敏感度设备、数据中心和其他关键设备。一般来说，模块化UPS更加受到设计人员和用户的青睐，可通过并联较低功率的UPS以满足更大用电需求。模块化UPS能够快速简单地拓展现有的UPS*，并且帮助客户在大规模*的建立过程中获利。然而，与任何电源设计一样，高效UPS的设计也存在挑战，需要考虑的一些关键因素包括尺寸、输入输出调节能力、电池管理和拓扑结构。尤其是在数据中心等空间非常宝贵的应用中，UPS的尺寸也相当重要。在过去，变压器一直是UPS中最大的器件之一，但随着更先进的半导体技术的出现，高频开关电路代替了变压器，从而节省空间。一套无变压器UPS能够在标准尺寸机柜中，为大型数据中心提供数百kVA的紧急供电。合适的拓扑与器件材料是UPS硬件设计的关键要素在线式UPS使用高频PWM（PulseWidthModulation）来执行双变换（AC-DC然后DC-AC），这能够解决许多离线式UPS无法处理的输入质量问题，比如低压、过压和线路噪声等等，同时减少电池使用次数，延长电池寿命。逆变器决定了UPS的输出质量，同时也大大影响了UPS的整体效率。优秀的在线式UPS能够输出近似于市电的高质量正弦波，为阻性负载和感性负载供电。这将要求逆变器中的开关器件（IGBT/MOSFET）进行高频工作配合控制算法，尽可能减少输出噪声，以及开关过程所产生的EMI问题。在典型的UPS中，多个堆叠的电池组成一个完整的电池包，由电池管理模块进行充放电管理。为了使电池发挥最佳性能并延长使用寿命，设计必须考虑到负载平衡、电压和电流保护、充放电控制、热管理、风扇控制、监控和通信等问题。UPS的硬件设计中最关键的决定之一是为应用选择合适的拓扑，从而平衡性能和成本。尽管两电平拓扑，如三相半桥，具有简单的结构和并不复杂的控制算法，但三电平拓扑（T-*、A-*或I-*）能够为更先进的UPS提供更高的效率和更低的损耗和噪声。开关器件的材料也同样关键，新的宽禁带（WBG）器件，如碳化硅（SiC），能够以更高的开关频率和更低的损耗工作，同时减少无源器件的尺寸，从而优化UPS的整体设计。高质量的SiC和创新封装工艺提升UPS效能安森美的SiC和创新封装工艺能够提高密度、减少*损耗和简化**，对于牵一发而动全身的关键UPS*而言，有助于提高*整体的可靠性。安森美的*专业知识凝聚成一系列优化功率模块，支持各类关键的功率级拓扑，以及分立器件和定制化的隔离式栅极驱动解决方案。安森美深知UPS*的关键性，因此制定了一个“基建级”的可靠性框架，其稳固的物理建模提供可预测的*结果，能反映真实的运行状况，从而加快开发时间。安森美的碳化硅和混合碳化硅模块采用的封装技术具有出众的效能，以及比分立器件更低的热阻，拥有易于安装的封装以符合行业标准的引出线。安森美的SiC模块包含SiCMOSFET和SiC二极管，升压模块用于太阳能逆变器的DC-DC级，这些模块使用额定电压为V的SiCMOSFET和SiC二极管。此外，安森美还有Si/SiC混合模块，包含IGBT、硅二极管和SiC二极管，可用于太阳能逆变器、储能*和不间断电源的DC-AC级。提供比硅更胜一筹的开关性能和更高可靠性安森美碳化硅二极管系列采用一种全新技术，提供比硅更胜一筹的开关性能和更高可靠性，产品包含有D1、D2、D3系列。D1系列支持V、V、V的电压，针对大尺寸芯片低电阻以及最高浪涌电流额定值进行优化，适用于Vienna整流器输入级；D2系列支持V电压，D3系列则支持V电压，两款产品均具有低Vf的高速开关，适用于PFC级、输出整流应用。安森美的碳化硅MOSFET系列被设计成具有快速和强固的特性，包括从高能效到减少*尺寸和成本的*优势，产品包含有M1、M2、M3系列。M1系列支持V、V电压，针对大尺寸芯片低电阻、开关损耗和传导损耗的平衡进行优化，适用于DC-DC固态继电器、主驱与电机驱动器、硬开关应用；M2系列支持V、V电压，针对低速应用的最低RDS(ON)进行优化，适用于DC-DC固态继电器、主驱与电机驱动器；M3系列则支持V电压，针对配备V-V栅极驱动器的快速开关应用进行优化，适用于硬开关应用、LLC谐振应用。若还想知道更多关于安森美针对UPS应用所推出的相关技术与产品信息，请参考:
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在线式UPS可提供更佳的效能由电池供电的UPS在保护数据中心、医疗设施、工厂、电信枢纽、医疗，甚至家庭中的敏感设备，免受短期电网尖峰和停电影响方面非常重要。当在停电时间较长的情况下，它们能够提供必要的短期电力，以实现有准备的断电，防止数据丢失。UPS一般可以分为“在线式”（Online）或“离线式”（Offline）。在离线式UPS中，负载直接连接到电网，当输入电源发生停电或干扰等故障时，*会切换至UPS的电池供电模式，切换过程一般需要大约毫秒才能完成，这*了离线式UPS在部分应用中的使用。在线互动式UPS则是另一种离线式UPS，它可以根据需要通过升高或降低市电电压来主动调节电压，然后再将其传递给受保护的负载。通过这种方式，在线互动式UPS可以充当电压优化器，并具有更长的使用寿命，因为电池模式不会经常激活。而在线式UPS在负载与电网中间加入DC/AC逆变电路以及电池充放电电路，无论输入电源是否正常，逆变器一直处于工作状态，在线式UPS消除了切换延迟，因此出现输入问题时，在线式UPS能够进行“零中断”切换，通过电池为负载进行紧急供电。同样，带有双向充电器的电池储能*（BESS）可以在交流输入中断时提供连续、无缝的电源。在线式UPS在这三种类型中*最高，但它可以解决最多的电源问题，并提供最高质量的输出，这使其最适合高敏感度设备、数据中心和其他关键设备。一般来说，模块化UPS更加受到设计人员和用户的青睐，可通过并联较低功率的UPS以满足更大用电需求。模块化UPS能够快速简单地拓展现有的UPS*，并且帮助客户在大规模*的建立过程中获利。然而，与任何电源设计一样，高效UPS的设计也存在挑战，需要考虑的一些关键因素包括尺寸、输入输出调节能力、电池管理和拓扑结构。尤其是在数据中心等空间非常宝贵的应用中，UPS的尺寸也相当重要。在过去，变压器一直是UPS中最大的器件之一，但随着更先进的半导体技术的出现，高频开关电路代替了变压器，从而节省空间。一套无变压器UPS能够在标准尺寸机柜中，为大型数据中心提供数百kVA的紧急供电。合适的拓扑与器件材料是UPS硬件设计的关键要素在线式UPS使用高频PWM（PulseWidthModulation）来执行双变换（AC-DC然后DC-AC），这能够解决许多离线式UPS无法处理的输入质量问题，比如低压、过压和线路噪声等等，同时减少电池使用次数，延长电池寿命。逆变器决定了UPS的输出质量，同时也大大影响了UPS的整体效率。优秀的在线式UPS能够输出近似于市电的高质量正弦波，为阻性负载和感性负载供电。这将要求逆变器中的开关器件（IGBT/MOSFET）进行高频工作配合控制算法，尽可能减少输出噪声，以及开关过程所产生的EMI问题。在典型的UPS中，多个堆叠的电池组成一个完整的电池包，由电池管理模块进行充放电管理。为了使电池发挥最佳性能并延长使用寿命，设计必须考虑到负载平衡、电压和电流保护、充放电控制、热管理、风扇控制、监控和通信等问题。UPS的硬件设计中最关键的决定之一是为应用选择合适的拓扑，从而平衡性能和成本。尽管两电平拓扑，如三相半桥，具有简单的结构和并不复杂的控制算法，但三电平拓扑（T-*、A-*或I-*）能够为更先进的UPS提供更高的效率和更低的损耗和噪声。开关器件的材料也同样关键，新的宽禁带（WBG）器件，如碳化硅（SiC），能够以更高的开关频率和更低的损耗工作，同时减少无源器件的尺寸，从而优化UPS的整体设计。高质量的SiC和创新封装工艺提升UPS效能安森美的SiC和创新封装工艺能够提高密度、减少*损耗和简化**，对于牵一发而动全身的关键UPS*而言，有助于提高*整体的可靠性。安森美的*专业知识凝聚成一系列优化功率模块，支持各类关键的功率级拓扑，以及分立器件和定制化的隔离式栅极驱动解决方案。安森美深知UPS*的关键性，因此制定了一个“基建级”的可靠性框架，其稳固的物理建模提供可预测的*结果，能反映真实的运行状况，从而加快开发时间。安森美的碳化硅和混合碳化硅模块采用的封装技术具有出众的效能，以及比分立器件更低的热阻，拥有易于安装的封装以符合行业标准的引出线。安森美的SiC模块包含SiCMOSFET和SiC二极管，升压模块用于太阳能逆变器的DC-DC级，这些模块使用额定电压为V的SiCMOSFET和SiC二极管。此外，安森美还有Si/SiC混合模块，包含IGBT、硅二极管和SiC二极管，可用于太阳能逆变器、储能*和不间断电源的DC-AC级。提供比硅更胜一筹的开关性能和更高可靠性安森美碳化硅二极管系列采用一种全新技术，提供比硅更胜一筹的开关性能和更高可靠性，产品包含有D1、D2、D3系列。D1系列支持V、V、V的电压，针对大尺寸芯片低电阻以及最高浪涌电流额定值进行优化，适用于Vienna整流器输入级；D2系列支持V电压，D3系列则支持V电压，两款产品均具有低Vf的高速开关，适用于PFC级、输出整流应用。安森美的碳化硅MOSFET系列被设计成具有快速和强固的特性，包括从高能效到减少*尺寸和成本的*优势，产品包含有M1、M2、M3系列。M1系列支持V、V电压，针对大尺寸芯片低电阻、开关损耗和传导损耗的平衡进行优化，适用于DC-DC固态继电器、主驱与电机驱动器、硬开关应用；M2系列支持V、V电压，针对低速应用的最低RDS(ON)进行优化，适用于DC-DC固态继电器、主驱与电机驱动器；M3系列则支持V电压，针对配备V-V栅极驱动器的快速开关应用进行优化，适用于硬开关应用、LLC谐振应用。若还想知道更多关于安森美针对UPS应用所推出的相关技术与产品信息，请参考: 
