Схема источника бесперебойного питания. Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы арс Не работает бесперебойник на комп как отремонтировать

Вся радиоэлектронная техника требует электропитания, и чаще всего мы используем сеть промышленного тока 220V, 50 Гц.
Но иногда могут возникнуть "форс-мажорные" ситуации когда электричество вдруг внезапно "вырубили". Если внезапное отключение электроэнергии для бытовой аппаратуры не сильно страшно, то для, к примеру, компьютеров это может привести к необратимым последствиям: недоустановленные программы, потеря информации и так далее.

Если в крупных городах с электропитанием все более-менее стабильно, но вот в сельской местности это довольно частое явление...
Чтобы избежать досадных недоразумений связанных с внезапным отключением электроэнергии многие производители рекомендуют пользоваться источниками бесперебойного питания (или как их просто называют бесперебойники ). Они, конечно-же выпускаются промышленностью, но такой источник можно собрать самостоятельно .

Кроме обеспечения защиты в случае отключения электроэнергии, источник бесперебойного питания может пригодится и в "полевых" условиях, когда возникнет необходимость получить 220 Вольт от аккумулятора 12 Вольт .

У нас на сайте уже была рассмотрена подобная схема, позволяющая получить 220 Вольт из 12-ти, вот она , здесь-же представлена очередная схема, взятая из журнала Радиолюбитель, №2, 1999 год.

Самодельный источник бесперебойного питания схема

Источник бесперебойного питания обеспечивает:

В прямом режиме преобразование постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В/50 Гц при максимальном потребляемом токе не более 6 А. Выходная мощность -до 220 Вт (1 А):

Обратный режим (режим заряда аккумулятора). При этом ток заряда - до 6 А; .

Быстрое переключение из прямого в обратный режим.

Схема ИБП приведена на рисунке. На элементах VT3, VT4, R3...R6, С5, С6 выполнен тактовый генератор, вырабатывающий импульсы с частотой около 50 Гц. Он, в свою очередь, управляет работой транзисторов VT1, VT6, в коллекторные цепи которых включены обмотки IIa, IIб трансформатора Т1. Диоды VD2, VD3 - элементы защиты транзисторов VT1, VT6 в прямом режиме и выпрямители в обратном режиме. Элементы С1, С2, L1 образуют сетевой фильтр, VD1, СЗ, С4 - фильтр тактового генератора. Рассмотрим, как работает схема в обоих режимах.

Прямой режим (=12 В / -220 В). Напряжение +12 В попеременно прикладывается к обмоткам IIа или IIб, а трансформатор Т1 преобразует его в напряжение 220 В/50 Гц. Это напряжение присутствует на розетке XS1, и к ней подключаются всевозможные потребители (лампы накаливания, телевизор и др.)

Индикатором нормальной работы является свечение светодиодов VD4, VD5. Ток нагрузки может достигать 1 А (220 Вт).

Обратный режим (-220 В / =12 В). Для работы в обратном режиме необходимо сетевой шкур подключить к разъему ХР1 и подать на него -220 В. После этого переключается тумблер SB1. При этом сетевое напряжение попадает на первичную обмотку трансформатора Т1, а тактовый генератор отключается. Благодаря этому на вторичных обмотках Т1 получаются два переменных напряжения 10В, которые выпрямляются диодами VD2, VD3. Индикатором нормальной работы в обратном режиме является свечение светодиода VD5. Кипение в банках аккумулятора GB1 свидетельствует о процессе его зарядки.

Детали и конструкция, Т1 - любой трансформатор, обеспечивающий два напряжения 10В при Токе до 10 А. Лучше всего использовать сердечники типа ШЛ и ПЛ, которые легче разбираются. Катушка L1 выполнена на ферритовом кольце К28х16х9 М2000НМ и содержит две обмотки по 10 витков провода диаметром 0,5...0,71 мм.

Транзисторы VT1, VT6 и диоды VD2, VD3 крепятся через слюдяные прокладки, смазанные теплопроводящей пастой, на один общий радиатор площадью не менее 200 см2.

Источники достаточно давно заняли место необходимого компонента в современных компьютерных системах и совокупностях других приборов, используемых как на предприятиях, так и в домашних условиях. Многие потребители знакомы с особенностями работы и разновидностями ИБП. Для них обычный для компьютера или, к примеру, специализированные бесперебойники для котлов не являются чем-то новым и незнакомым. Особенно на территории нашей страны, где электросети, что уж говорить, не характеризуются стабильностью выдаваемых конечным потребителям показателей. Да и подача электроэнергии, ни для кого не секрет, может быть неожиданно прекращена, пусть и на короткое время, но в любой момент.

Такой полезный и нужный ИБП

Прежде чем переходить к рассмотрению возможностей ремонта ИБП своими руками, а именно об этом пойдет речь ниже, следует еще раз отметить важность этих устройств. Бесперебойники являются неким барьером между устройствами - потребителями электроэнергии и теми неприятностями, которые может принести нестабильность подаваемого в аппаратуру электрического питания. Разработчики постоянно совершенствуют свои продукты и делают их более универсальными.

Таким образом, устройство ИБП позволяет организовать в большинстве случаев довольно надежную защиту не только ценной информации пользователя в случае с ПК при неожиданном выключении света, но и аппаратным компонентам других устройств, которые чувствительны к перепадам напряжения или его исчезновению. Но даже прибор, призванный защищать другие устройства от поломок, сам иногда может выйти из строя. Рассмотрим основные компоненты, из которых состоит бесперебойник, а также относительно легко устранимые неисправности ИБП.

Устройство ИБП

По своей сути источники являются довольно сложными электронными устройствами, состоящими из множества компонентов. Если рассмотреть схему ИБП, причем практически любого, можно обнаружить, что устройство состоит из компонентов, представленных:

• преобразователями;
• переключателями;
• устройствами хранения электрической энергии (в большинстве случаев - аккумуляторная батарея).

Почему происходят поломки

Известно, что чем сложнее система, тем больше вероятность того, что она выйдет из строя из-за поломки одного или нескольких отдельных компонентов. В общем случае сложность устройства ИБП обусловлена довольно широким перечнем функций, которые прибор должен выполнять. Сюда относится не только возможность подачи энергии в электрические аппараты в момент пропажи напряжения в сети, но и стабилизирующие, защитные функции. Есть устройства, к которым предъявляются еще более широкие требования. К примеру, бесперебойники для котлов должны, помимо вышеперечисленного, иметь на своем выходе правильную синусоиду. Такая сложность системы обусловливает возможность проявления некоторых неисправностей, хотя такое происходит нечасто. Что делать в этом случае? Как осуществить ремонт ИБП своими руками?

Меры предосторожности

Прежде чем переходить к манипуляциям с аппаратом, следует учитывать, что ИБП - это сложное электронное устройство и при проведении ремонтных работ нужно соблюдать меры предосторожности. Все операции с бесперебойником можно осуществлять, только убедившись, что устройство обесточено. Никакие советы и секреты ремонта ИБП, услышанные от знакомых или найденные в интернете, не спасут от поражения электрическим током в случае необдуманных действий и неаккуратного обращения с компонентами, находящимися под напряжением!

С чего начать?

Конечно же, ИБП, как и любой другой электронный прибор, требует при своей эксплуатации выполнения некоторых элементарных правил. Очень часто причиной кажущейся пользователю неисправности являются неправильно подключенные провода, ослабление или окисление с течением времени клемм их подключения и т. п. Прежде чем задумываться о проведении серьезного ремонта прибора, необходимо внимательно осмотреть соединение проводов, проверить их работоспособность, отсутствие переломов и разрывов кабелей, питающих ИБП, наконец, убедиться в наличии электропитания в розетке.

Поддержка работоспособности

В большинстве случаев рассматриваемое устройство служит своему владельцу долгие годы и без особых проблем. При этом для достижения такого положения вещей требуется регулярное обслуживание ИБП, которое заключается в замене аккумуляторной батареи (примерно раз в два года) и общем контроле исправности электронных компонентов. Если для контроля свойств конденсаторов, резисторов и других электронных элементов понадобятся довольно глубокие знания в электронике и схемотехнике либо поход в сервисный центр, то заменить аккумулятор ИБП, вышедший из строя или утративший свои свойства со временем, может практически каждый. Такой ремонт ИБП своими руками приходится осуществлять практически каждому владельцу устройства хотя бы единожды за жизненный цикл бесперебойника.

Предохранитель

Если бесперебойник не включается после перепада напряжения или в результате короткого замыкания в питающей сети, вполне вероятно, что для восстановления работоспособности устройства не потребуется даже его разборка. Первое, что нужно сделать, осуществляя ремонт ИБП своими руками, - это осуществить проверку целостности плавкого предохранителя и его замена в случае необходимости. Поскольку данный компонент выходит из строя достаточно часто, производители ИБП конструируют свои устройства таким образом, чтобы пользователь мог осуществить процедуру самостоятельно. Сами запасные предохранители часто входят в комплект поставки бесперебойника. Если же их нет, аналогичный извлеченному из устройства защитный элемент можно приобрести в любом магазине, где продаются радиодетали. Для замены предохранителя нужно найти на корпусе специальный содержащий его лоток и извлечь/выкрутить - в зависимости от конструкции - содержимое. После замены установить лоток на свое место. Более подробно процедура описана в инструкции к ИБП, но в целом любой домашний мастер разберется и без нее.

Замена батареи

Для замены аккумуляторной батареи понадобится совсем немного времени и единственный инструмент - крестовая отвертка. Изначально требуется выкрутить несколько винтов, скрепляющих части корпуса и расположенных снизу ИБП, в специальных отверстиях. Это позволит снять верхнюю крышку и получить доступ к батарее. Аккумулятор в большинстве случаев не закреплен каким-то особым способом внутри корпуса и извлекается достаточно легко. Нужно лишь отсоединить два провода, которые подключаются к батарее с помощью клемм. После извлечения источника сохранения энергии из корпуса ИБП необходимо определить его маркировку и приобрести аналогичную батарею в специализированном магазине. Сборка ИБП производится в обратном порядке:

1. Установка батареи.
2. Подключение проводов, соблюдая полярность.
3. Установка и соединение между собой частей корпуса устройства.

Сложный ремонт

Если вышеописанные советы выполнены, то есть ИБП подключен правильно, предохранитель в устройстве цел и аккумуляторная батарея исправна, а бесперебойник все равно не работает должным образом, вероятно, самым правильным решением будет обращение для ремонта аппарата в сервисный центр. Дело в том, что схема ИБП довольно сложна для обычного пользователя, диагностика и замена в случае необходимости отдельных электронных компонентов без специальных инструментов и навыков мастера в домашних условиях часто просто неосуществимы. Таким образом, пытаясь починить нерабочий прибор без определенных знаний и умений, а также без наличия соответствующего оборудования домашний мастер может лишь усугубить ситуацию.

В общем случае, решив починить неисправный ИБП самостоятельно, нужно в первую очередь взвесить свои силы и возможности. От обычного пользователя чаще всего требуется проведение простейших манипуляций, которые правильнее было бы отнести к обслуживанию устройства, а не его ремонту. Устранение сложных поломок лучше доверить профессионалам.

Приветствую, друзья!

Сегодня мы поговорим о помощи первому другу компьютеров – источнику бесперебойного питания.

Источник бесперебойного питания (ИБП) предназначен для защиты и аварийного питания компьютеров.

Это такой себе «спасатель». Но иногда самому «спасателю» требуется помощь. Ведь ИБП, как и любая техника, может ломаться!

Мы рассмотрим в этой статье лишь самые простые неисправности, возникающие в процессе эксплуатации.

Они не потребуют больших усилий для своего устранения. Сложные случаи оставим профессионалам.

Итак, ИБП не работает вообще

Первым делом надо вскрыть корпус и внимательно осмотреть печатную плату со стороны деталей и . Сгоревшие детали, подлежат, естественно, замене. Особенно внимательно (желательно с лупой) следует осматривать пайки разъемов и выводов элементов, через которые протекает большой ток .

Сильноточные детали – это, прежде всего, транзисторы инвертора . Чаще всего в инверторах применяются мощные полевые транзисторы (ПТ), сопротивление открытого канала которых составляет величину в сотые и тысячные доли Ома.

Это очень небольшое сопротивление, но через транзисторы могут протекать токи в десятки ампер. Поэтому они установлены на радиаторах (или на одном общем радиаторе).

Если транзистор (или другая деталь) сильно греется, то маркировка, выполненная чаще всего белой краской, темнеет. При этом темнеет и припой в месте пайки. Если деталь вплотную прилегает к плате, то в месте соприкосновения потемнеет и сама плата.

Иногда вокруг выводов сильноточных деталей возникают характерные кольцеобразные трещины. Контакт в таких местах между выводом и печатной платой обладает повышенным сопротивлением, что приводит к еще большему нагреву.

Все плохие и подозрительные пайки следует тщательно пропаять!

Проверка деталей ИБП

После внешнего осмотра необходимо проверить транзисторы инвертора. Для этого надо ознакомиться со статьей

Если транзисторы окажутся неисправными, их необходимо заменить такими же или аналогичными.

Далее следует проверить предохранитель. В ИБП обычно имеется минимум два предохранителя. Первый (к которому есть доступ снаружи) – по сети 220 В. Он имеет номинал в несколько ампер, который зависит от мощности ИБП. Чем мощнее ИБП, тем больше номинал.

Чаще всего он расположен в специальном гнезде, в непосредственной близости от разъема сетевого шнура. Извлечь его можно с помощью отвертки с узким лезвием. Часто держатель предохранителя имеет гнездо для еще одного предохранителя (запасного) и сам предохранитель. Так что сгоревший предохранитель можно оперативно заменить.

Второй предохранитель установлен на плате по цепи +12 В, в плюсовой шине аккумулятора. Он рассчитан на гораздо больший ток (30 – 40 А и больше). Дело в том, что при исчезновении напряжения начинает работать инвертор, и аккумулятор должен отдать большой ток.

Например, при активной мощности 250 Вт нагрузки, подключенной к ИБП, аккумулятор должен отдать ток 250:12 = 21 А. И это без учета потерь в инверторе!

Обычно это предохранитель имеет номинал 30 или 40 А. В более мощных ИБП их может быть два, при этом они устанавливаются параллельно. Такие предохранители используются в автомобилях, поэтому их можно при необходимости найти на авторынке.

Отметим, что предохранители в большинстве своем не выходят из строя «просто так». Поэтому, перед тем, как менять их, необходимо удостовериться в исправности других деталей – выпрямительных , тех же транзисторов инвертора.

Иногда перегорание предохранителей может быть вызвано межвитковым замыканием в трансформаторе, но, к счастью, такое случается редко.

Проблемы с переключающими реле

Переключение ИБП в режим работы от аккумулятора осуществляется чаще всего посредством электромеханических реле. Используются реле постоянного тока с катушкой на 12 или 24 В и мощными контактами. Иногда контактная группа одного из реле выходит из строя.

Проявляться это может тем, что бесперебойник не включается вообще или не переключается на аккумуляторы при исчезновении сетевого напряжения. При подозрении на такую неисправность следует выпаять реле и проверить сопротивление замыкающего контакта тестером.

Как правило, такое реле имеет один переключающий контакт.

При подаче напряжения на катушку контакты 1 — 3 размыкаются, а контакты 2 — 3 — замыкаются.

Сопротивление разомкнутого контакта должно быть бесконечно большим, а замкнутого – иметь сопротивление порядка десятых долей Ома.

Если же оно равно нескольким Омам (или десяткам Ом), такое реле подлежит замене.

В заключение отметим, что при подаче питания на катушку должен быть слышен четкий щелчок. Если он не слышен или слышны какие-то «шорохи», имеет место механическая неисправность, и реле однозначно надо менять.

Скажем также, что электромагнитное реле – чаще всего штука надежная и долговечная.

Обычные (не герконовые) реле имеют ресурс не менее 100 000 срабатываний, чего с лихвой хватает на все время работы ИБП.

Во второй части мы продолжим знакомиться с простейшими неисправностями бесперебойников.

Не пропустите!

До встречи на блоге!

Здравствуйте, после полутора лет работы у меня перестал держать нагрузку блок бесперебойного питания. При отключении электричества, компьютер тоже сразу отключается. В чем может быть проблема?

Руслан, г. Катав-Ивановск

Все знают, что скачки напряжения в электросети опасны для бытовой и компьютерной техники, а также электронных компонентов электроинструмента и промышленного оборудования. К большому сожалению, скачки напряжения не редкость в электросетях наших городов, а в селах – и подавно. Чтобы защитить технику от этих явлений, и было придумано устройство ИБП, что является аббревиатурой его названия: источник бесперебойного питания. UPS – это его англ. аббревиатура. Благодаря современным технологиям, ИБП эффективно сглаживает перепады напряжения, и радиочастотные помехи, а в случае полного отключения электричества переходит на питание потребителей с резервной батареи.

Существующие типы «бесперебойников»

На сегодняшний день существует три основных типа ИБП:

Основные неисправности

Несмотря на то, что «бесперебойник» предназначен защищать аппаратуру, он сам является электронным оборудованием, который также может выйти из строя и требовать ремонта, независимо от его типа, и исполнения. Как правило, ремонт источника бесперебойного питания производят в сервисном центре или в специализированной мастерской, но некоторые виды поломок, можно устранить и в домашних условиях, не прибегая к услугам дорогостоящих специалистов. Именно о таких неисправностях, которые можно устранить, как говориться «на коленках» и пойдет речь в этой части публикации.

• Источник бесперебойного питания пищит. Причин этому явлению может быть три: «все хорошо», при переходе устройства на АКБ; «все плохо», если бесперебойник не прошел самотестирование; и «перегрузка». На любом ИБП для диагностики предусмотрен светодиодный или ЖК индикатор.
• ИБП не включается. На самом деле причин данному явлению масса: испорчен сетевой кабель, плохой контакт в розетке, перегорел предохранитель, полностью разряжена батарея. Чаще всего, после долгого хранения ИБП дело именно в батарее, которая полностью потеряла свой заряд.
• Устройство не держит нагрузку. Тут всего два типа возможной неисправности: вышла из строя аккумуляторная батарея или поломка в электронике. В первом случае можно попытаться зарядить АКБ. Во втором – однозначно сервисный центр.
• Источник бесперебойного питания отключается после непродолжительной работы. Причиной отключения может быть высокая нагрузка, превышающая максимальную мощность самого «бесперебойника». Причиной отключения могут быть и другие неисправности ибп, но их диагностикой и устранением должны заниматься исключительно специалисты сервисного центра.

Простые методы устранения этих неисправностей

Кто виноват, в основных проблемах ИБП – уже предположили, теперь осталось решить, что делать. Получилось практически по Шекспиру!

• UPS пищит . Если в процессе работы устройство достаточно часто издает звуковой сигнал, то это может означать сильные перебои в подаче электричества. Тут необходимо разобраться с качеством электросети. Если причина писка перегрузка, то изначально следует выяснить, какое устройство ее создает. Для этого нужно отсоединить все источники нагрузки, включить «бесперебойник» и по одному подсоединять. Если это не помогло, то причина писка может в проблемах электроники, но с ней, лучше всего обратиться в сервисный центр.
• ИБП не включается . Прежде всего, следует проверить подключение сетевого кабеля и предохранителей, которые находятся, как правило, на задней стенке устройства. Если причина не в этом, то попробуйте оставить включенное в сеть устройство на ночь, таким образом, зарядив батарею. Если батарея не заряжается от бесперебойника, то можно поставить ее на зарядку в специальное устройство (если есть) или заменить на заведомо исправный и заряженный АКБ. Если и это не помогло, то, скорее всего, проблема кроется намного глубже, и в таком случае сделать ремонт ибп своими руками у вас не получиться.Выход – обратиться к специалистам для диагностики и ремонта ИБП.

• UPS не держит нагрузку . Прежде всего, необходимо проверить, сколько может работать устройство без сети.

  Как отремонтировать ИБП. Часть 1

  Если хоть немного получилось, то проблема, скорее всего в потере емкости аккумулятора. Проверить это достаточно легко, подключив к бесперебойнику в качестве нагрузки 100 ватную лампу накаливания. Стандартный АКБ, имеет емкость 7 А/ч. Хорошая батарея будет поддерживать работу лампы не менее 20 мин. Если это время сократится на половину, то АКБ следует заменить.

• ИБП отключается . Опять же грешим на батарею. Если с батареей все в порядке, и вы уверены в ее емкости, то проблема в электронике. Однозначно – в сервисный центр.

Наши советы по самостоятельному ремонту источника бесперебойного питания, затрагивают самые основные неполадки. Если вы не уверены в своих познаниях и у вас нет опыта «общения» с оборудованием, работающим от опасного напряжения, лучше всего обратитесь к специалистам. С полным перечнем услуг по ремонту и модернизации вы можете ознакомиться тут. Если у вас возникли неразрешенные проблемы с работой ПК, то смело обращайтесь к специалистам нашей компании, мы всегда готовы взяться за любую сложную работу. Работаем как по городу Челябинску, так и по области.

Вы нашли ответ на свой вопрос? Помогите и другим найти его.

СХЕМА ОПИСАНИЕ РЕМОНТА ИБП

ИБП — очень сложное устройство, которое условно можно разделить на два блока — это преобразователь и зарядное устройство выполняющее обратную функцию. В большинстве случаев ремонт ИБП очень проблемный и дорогостоящий. Но пробовать всё-же стоит — иногда неполадка простая и лежит буквально на поверхности.

На фирме выкинули нерабочий бесперебойник модели APC500. Но прежде чем пустить его на запчасти, решил попробовать его оживить. И как оказалось не зря. Прежде всего меряем напряжение на аккумуляторной гелевой батарее. Для функционирования бесперебойника но должно быть в пределах 10-14 В. Вольтаж в норме, так что проблема с аккумулятором отпадает.

Теперь осмотрим саму плату и померяем питание в ключевых точках схемы. Родной принципиальной схемы бесперебойника APC500 не нашёл, но вот кое что похожее. Для лучшей чёткости скачайте полноценную схему здесь. Проверяем мощные полевые транзисторы — норма. Питание на электронную управляющую часть источника бесперебойного питания поступает с небольшого сетевого трансформатора на 15 В.

Конструкция и ремонт источников бесперебойного питания фирмы АРС

Меряем это напряжение до диодного моста, после, и после стабилизатора 9 В.

А вот и отклонение. Напряжение 16 В после фильтра входит в микросхему — стабилизатор, а на выходе всего пару вольт. Заменяем её на аналогичную по вольтажу модель и воссстанавливаем питание схемы блока управления.

Ещё одна проблема — одна из тонких дорожек перегорела и пришлось заменить её тонкой проволочкой. Вот теперь устройство бесперебойного питания APC500 заработало без проблем.

Испытывая в реальных условиях, пришёл к выводу, что встроенная пищалка сигнализатор отсутствия сети орёт как дурная, и не мешало бы её немного утихомирить. Полностью выключать нельзя — так как будет не слышно состояния аккумулятора в аварийном режиме (определяется по частоте сигналов), а вот сделать тише можно и нужно.

Это достигается включением резистора на 500-800 Ом последовательно со звукоизлучателем. И напоследок несколько советов владельцам бесперебойных источников питания. Если он иногда отключает нагрузку, возможно проблема в блоке питания компьютера с "подсохшими" конденсаторами. Подключите UPS ко входу заведомо исправного компьютера и посмотрите — прекратятся ли срабатывания.

ИБП иногда неверно определяет ёмкость свинцовых батарей показывая статус ОК, но стоит только ему переключится на них, как они внезапно садятся и нагрузка "выбивается". Убедитесь, что клеммы заходят плотно, а не болтаются. Не отключайте его надолго от сети, лишая возможности держать аккумуляторы на постоянной подзарядке. Не допускайте глубоких разрядов батарей, оставляя по меньшей мере 10% емкости, после чего следует отключать ИБП до восстановления питающего напряжения.

Удивляет полное отсутствие информации о таких распространенных приборах, как источники бесперебойного питания. Мы прорываем информационную блокаду и приступаем к публикации материалов по их устройству и ремонту. Из статьи Вы получите общее представление о существующих типах бесперебойников и более подробное, на уровне принципиальной схемы, – о наиболее распространенных моделях Smart-UPS.
Надежность работы компьютеров во многом определяется качеством электрической сети. Последствиями таких перебоев электропитания, как скачки, подъемы, спады и потеря напряжения, могут оказаться блокировка клавиатуры, потеря данных, повреждение системной платы и пр. Для защиты дорогостоящих компьютеров от неприятностей, связанных с силовой сетью, используют источники бесперебойного питания (ИБП). ИБП позволяет избавиться от проблем, связанных с плохим качеством электропитания или его временным отсутствием, но не является долговременным альтернативным источником электропитания, как генератор.

ИБП делятся на три основных класса: Off-line (или stand-by), Line-interactive и On-line. Эти устройства имеют различные конструкции и характеристики. Блок-схема ИБП класса Off-line приведена на рис. 1. При работе в нормальном режиме нагрузка питается отфильтрованным напряжением электросети. Для подавления электромагнитных и радиочастотных помех во входных цепях используются фильтры EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах. Если входное напряжение становится ниже или выше установленной величины или вообще исчезает, то включается инвертор, который в нормальном режиме находится в отключенном состоянии. Преобразуя постоянное напряжение батарей в переменное, инвертор осуществляет питание нагрузки от батарей.
Форма его выходного напряжения – прямоугольные импульсы положительной и отрицательной полярности с амплитудой 300 В и частотой 50 Гц. ИБП класса Off-line неэкономично работают в электросетях с частыми и значительными отклонениями напряжения от номинальной величины, поскольку частый переход на работу от батарей уменьшает срок службы последних. Мощность выпускаемых фирмой APC ИБП класса Оff-line модели Back-UPS находится в диапазоне 250…1250 ВА, а модели Back-UPS Pro – в диапазоне 280…1400 ВА. Блок-схема ИБП класса Line-interactive приведена на рис. 2. Так же, как и ИБП класса Off-line, они ретранслируют переменное напряжение электросети в нагрузку, поглощая при этом относительно небольшие всплески напряжения и сглаживая помехи.
Входные цепи используют фильтр EMI/RFI Noise на металло-оксидных варисторах для подавления электромагнитных и радиочастотных помех. Если в электросети произошла авария, то ИБП синхронно, без потери фазы колебания, включает инвертор для питания нагрузки от батарей, при этом синусоидальная форма выходного напряжения достигается фильтрацией ШИМ-колебания. Схема использует специальный инвертор для подзарядки батареи, который работает и во время скачков сетевого напряжения. Диапазон работы без подключения батареи расширен за счет использования во входных цепях ИБП автотрансформатора с переключаемой обмоткой. Переход на питание от батареи происходит, когда напряжение электросети выходит за границы диапазона.
Мощность выпускаемых фирмой APC ИБП класса Line-interactive модели Smart-UPS составляет 250…5000 ВА.

Рис. 1. Блок-схема ИБП класса Off-line

Рис. 2. Блок-схема ИБП класса Line-interactive

Рис. 3. Блок-схема ИБП класса On-line

Блок-схема ИБП класса On-line приведена на рис. 3. Эти ИБП преобразуют переменное входное напряжение в постоянное, которое затем с помощью ШИМ-инвертора преобразуется снова в переменное со стабильными параметрами. Поскольку нагрузку всегда питает инвертор, то нет необходимости в переключении с внешней сети на инвертор, и время переключения равно нулю. За счет инерционного звена постоянного тока, каким является батарея, происходит изоляция нагрузки от аномалий сети и формируется очень стабильное выходное напряжение. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП продолжает питать нагрузку чистым синусоидальным напряжением с отклонением не более ±5% от устанавливаемого пользователем номинального значения. ИБП класса On-line фирмы АРС имеют следующие выходные мощности: модели Matrix UPS – 3000 и 5000 ВА, модели Symmetra Power Array – 8000, 12 000 и 16 000 ВА. Модели Back-UPS не используют микропроцессор, а в моделях Back-UPS Pro, Smart-UPS, Smart/VS, Matrix и Symmetria микропроцессор используется.
Наибольшее распространение получили устройства: Back-UPS, Back-UPS pro, Smart-UPS, Smart-UPS/VS .
Такие устройства, как Matrix и Symmetria, используются в основном для банковских систем.
В этой статье рассмотрим конструкцию и схему моделей Smart-UPS 450VA…700VA, применяемых для питания персональных компьютеров (ПК) и серверов.
ИБП Smart-UPS 450VA…700VA и Smart-UPS 1000VA…1400VA имеют одинаковую электрическую схему и отличаются емкостью батарей, количеством выходных транзисторов в инверторе, мощностью силового трансформатора и габаритами. Рассмотрим параметры, характеризующие качество электроэнергии, а также терминологию и обозначения. Проблемы с электропитанием могут выражаться в виде:
полного отсутствия входного напряжения –blackout;
временного отсутствия или сильного падения напряжения, вызванного включением в сеть мощной нагрузки (электромотора, лифта и т.п.) – sag или brownout;
мгновенного и очень мощного повышения напряжения, как при ударе молнии – spike;

Рис. 4. Структурная схема моделей Smart-UPS и Smart-UPS/VS
периодического повышения напряжения, длящегося доли секунды, вызванного, как правило, изменениями нагрузки в сети – surge.
В Росси провалы, пропадания и скачки напряжения как вверх, так и вниз составляют приблизительно 95% отклонений от нормы, остальное – шумы, импульсные помехи (иголки), высокочастотные выбросы.
В качестве единиц измерения мощности используются Вольт-Амперы (ВА, VA) и Ватты (Вт, W). Они отличаются коэффициентом мощности PF (Power Factor):
W = VA х PF.
Коэффициент мощности для компьютерной техники равен 0,6...0,7. Число в обозначении моделей ИБП фирмы АРС означает максимальную мощность в ВА.
Например, модель Smart-UPS 600VA имеет мощность 400 Вт, а модель 900VA – 630 Вт.
Структурная схема моделей Smart-UPS и Smart UPS/VS показана на рис. 4. Сетевое напряжение поступает на входной фильтр ЕМ/RFI, служащий для подавления помех электросети. При номинальном напряжении электросети включены реле RY5, RY4, RY3 (контакты 1, 3), RY2 (контакты 1, 3), RY1, и входное на пряжение проходит в нагрузку. Реле RY3 и RY2 используются для режима подстройки выходного напряжения BOOST/TRIM. К примеру, если напряжение сети увеличилось и вышло за допустимый предел, реле RY3 и RY2 подключают дополнительную обмотку W1 последовательно с основной W2. Образуется автотрансформатор с коэффициентом трансформации
K = W2 / (W2 + W1)
меньше единицы, и выходное напряжение падает. В случае уменьшения сетевого напряжения дополнительная обмотка W1 реверсируется контактами реле RY3 и RY2. Коэффициент трансформации
K = W2 / (W2 - W1)
становится больше единицы, и выходное напряжение повышается. Диапазон регулировки составляет ±12%, величина гистерезиса выбирается программой Power Chute. При пропадании напряжения на входе выключаются реле RY2…RY5, включается мощный ШИМ-инвертор, питающийся от батареи, и в нагрузку поступает синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц.
Многозвенный фильтр подавления помех электросети состоит из варисторов МV1, МV3, МV4, дросселя L1, конденсаторов С14…С16 (рис. 5). Трансформатор СТ1 анализирует высокочастотные составляющие напряжения сети. Трансформатор СТ2 является датчиком тока нагрузки. Сигналы с этих датчиков, а также датчика температуры RTH1 поступают на аналого-цифровой преобразователь IC10 (ADC0838) (рис. 6).
Трансформатор Т1 является датчиком входного напряжения. Команда на включение устройства (АС–ОК) подается c двухуровневого компаратора IC7 на базу Q6. Трансформатор Т2 – датчик выходного напряжения для режима Smart TRIM/BOOST. С выводов 23 и 24 процессора IC12 (рис. 6) сигналы BOOST и TRIM подаются на базы транзисторов Q43 и Q49 для переключения реле RY3 и RY2 соответственно.
Сигнал синхронизации по фазе (PHAS-REF) с вывода 5 трансформатора T1 поступает на базу транзистора Q41 и с его коллектора на вывод 14 процессора IC12 (рис. 6).
В модели Smart-UPS используется микропроцессор IC12 (S87C654), который:
контролирует наличие напряжения в электросети. Если оно пропадает, то микропроцессор подключает мощный инвертор, работающий от батареи;
включает звуковой сигнал для уведомления пользователя о проблемах с электропитанием;
обеспечивает безопасное автоматическое закрытие операционной системы (Netware, Windows NT, OS/2, Scounix и Unix Ware, Windows 95/98), сохраняя данные через двунаправленный коммутационный порт при наличии установленной программы Power Chute plus;
автоматически корректирует падения (режим Smart Boost) и превышения (режим Smart Trim) напряжения электросети, доводя выходное напряжение до безопасного уровня без перехода на работу от батареи;

Рис. 5. Входные цепи

Рис. 6. Включение процессора

Рис. 7. Выходной инвертор

Таблица 3. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA…700VA

Контролирует заряд батареи, тестирует ее реальной нагрузкой и защищает ее от перезаряда, обеспечивая непрерывную зарядку;
обеспечивает режим замены батарей без отключения питания;
проводит самотестирование (каждые две недели или по нажатию кнопки Power) и выдает предупреждение о необходимости замены батареи;
индицирует уровень подзарядки батареи, напряжения в сети, нагрузки ИБП (количество подключенного к ИБП оборудования), режим питания от батареи и необходимость ее замены.
В микросхеме памяти EEPROM IC13 хранятся заводские установки, а также калиброванные установки уровней сигналов частоты, выходного напряжения, границ перехода, напряжения зарядки батареи.
Цифро-аналоговый преобразователь IC15 (DAC-08CN) формирует на выводе 2 эталонный синусоидальный сигнал, который используется как опорный для IC17 (APC2010).
ШИМ-сигнал формируется IC14 (APC2020) совместно с IC17. Мощные полевые транзисторы Q9…Q14, Q19…Q24 образуют мостовой инвертор.
Во время положительной полуволны ШИМ-сигнала открыты Q12…Q14 и Q22…Q24, а Q19…Q21 и Q9…Q11 закрыты. Во время отрицательной полуволны открыты Q19…Q21 и Q9…Q11, а Q12…Q14 и Q22…Q24 закрыты. Транзисторы Q27…Q30, Q32, Q33, Q35, Q36 образуют двухтактные драйверы, формирующие сигналы управления мощными полевыми транзисторами, имеющими большую входную емкость. Нагрузкой инвертора является обмотка трансформатора, она подключается проводами W5 (желтый) и W6 (черный). На вторичной обмотке трансформатора формируется синусоидальное напряжение 230 В, 50 Гц для питания подключенного оборудования.
Работа инвертора в «обратном» режиме используется для зарядки батареи пульсирующим током во время нормальной работы ИБП.
ИБП имеет встроенный слот SNMP, который позволяет подключать дополнительные платы для расширения возможностей ИБП:
адаптер Power Net SNMP, поддерживающий прямое соединение с сервером на случай аварийного закрытия системы;
расширитель интерфейса ИБП, обеспечивающий управление до трех серверов;
устройство дистанционного управления Call-UPS, обеспечивающее удаленный доступ через модем.
В ИБП имеется несколько напряжений, необходимых для нормальной работы устройства: 24 В, 12 В, 5 В и -8 В. Для их проверки можно воспользоваться табл. 2. Измерять сопротивление с выводов микросхем на общий провод следует при выключенном ИБП и разряженном конденсаторе С22. Типовые неисправности ИБП Smart-Ups 450VA…700VA и способы их устранения приведены в табл. 3.