关于UPS,网上有很多内容相互复制,有的内容已经失去时效性了,有的内容甚至是错误的。此文列举一些特性,作为UPS系列的开坑列表,第一篇文章的内容方便小规模单点UPS选择。作为一个码农,有”关键性应用“在办公电脑,而作为摸过几十种型号的大厂服务器的运维,我竟然发现有些大厂服务器不愿意接受一些小厂UPS输出的交流电。2023年4月9日

来一些焦虑

够闲的读者做个卷子吧,面向搜索引擎开卷考试,时间不限,参考答案见系列最后一篇。


  1. 有些低端UPS并没有写明输出频率,实际是几千,甚至几万赫兹的频率。开关电源在这个频率下可能损坏,而很多电器依赖频率无法使用。
  2. 在线互动式的意思是一直有参与,在电源质量恶劣到一定程度(主要是断电)之前,逆变结构不会输出
  3. 低端的后备式虽然可以外接电池延长时间,但是仍然会在一定时间后关断输出,而外接电池的后备式实际上可能仅仅在这一点有差异
  4. 小功率的UPS输出电压并非宣传的恒定不变,而是始终与电池电压保持一定的比例,在断开市电后,逆变电路输出的电压可能会从250V逐步降低到180V。
  5. 尤其是空载的情况下,如果数字式万用表没有“_______”的特性,无法正确的测量输出电压,测量值往往_______。(比如便宜的几块钱包邮的甚至带语音的)
  6. 铅酸蓄电池的容量一般是______小时放电率,整体电量以______小时匀速放出测量的电量,IDC机房选用的往往也是10小时放电率
  7. 通讯行业已开始大规模应用磷酸铁锂的UPS,铁锂的电量该多少是多少,新电池甚至放出比标称容量还要多
  8. 铁锂充放电利用率高,铅酸低也有80%?不不不,那玩意儿是说充满、放空的损耗,铅酸要标称放电率的,小功率UPS选用28AH的电池可能只能放出10AH的电量,至于5AH所谓600KVA的玩具?铅酸拿不准就当半容量吧
  9. 磷酸铁锂短时间放出的电比例高,放心选?不不不,还有倍率的说法,某些小厂玩具级UPS,仅仅放了3-4节5AH来路不明的铁锂。实际上这种产品使用的铁锂可能持续倍率只有2倍(你信不信都是倒闭____年的______牌32650,持续放电倍率1-2C左右,2秒内也不过3-5C)
  10. 逆变器的损耗也不低,在线式那种不差钱的主都得风扇呼呼的吹,后备式低端货能有多少效率?
  11. 铅酸的循环次数可能没有几百次,比较恶劣的条件下,可能只有几十次,甚至一次不合理的用法一次就玩完?
  12. 笔者用12V 12AH全新正品电瓶车电瓶,使用一款在线互动式UPS(无风扇、一线品牌),为一个功率100瓦的电灯泡测试(白炽灯,视作纯阻性负载)。UPS已上电超过100小时,确定完全满电,电压显示13.8V,断开市电,UPS在18分钟后关机,断开前瞬间电压12.0V。使用UPS原配全新,可信渠道PBC2电池,12V 7AH,断开电压相同,只能保持____秒,而官方的参考数据是____秒。


补充:不建议用电瓶车的电池代换。除了装不下,还有价格、耐用性等因素。浮充电压本来就低,充到合适的电压,按照20小时放电率,才有标识电量。铅酸电池其实有很多种类,有的适合深循环,而有的适合短时间大功率。

靠谱品牌的商品容量暂且认为不会虚标。举个例子,几十个对照组实验组的结论:9.9元4节含邮费的某牌700mah镍氢AA,虽然我们瞧不上,在半自动门锁使用,用智能充,充满电转灯,大概能用半年告警,充电再次还是一样。4节剩余电压4.5。而聚能环3能用1年不到,众数11个月,基本10-12个月,屏幕暗淡、电机动作缓慢无力,这个时候立刻拆下,单节只剩0.7了,一会儿又能恢复。公认的虚标的品牌,20个实验组的结果大差不差,这个电量应该是足够的,何况电动车电池这些大厂商的标注容量。

为NAS选择一款合适的UPS(一)_正弦波

此文目的

帮助读者为使用开关电源供电的小功率负载选择一款相对来说高性价比、高可靠性的UPS。注意:篇幅所限,本文关注点只是为小规模开关电源宫殿用途。例如通过UPS为数个路由器、手机之类的开关电源型适配器供电,或者普通计算机电源等,总功率小于1000瓦,就是一个小时一度电以内。

由于时效性,不做任何型号推荐,只是以消费者的角度帮助读者做出选择

为NAS选择一款合适的UPS(一)_正弦波_02

关注点

1.1电压参数

UPS电源的输出参数:波形、频率、电压

波形

波形主要是正弦波和方波两类。如果是方波,那么通过平均值测量电压的万用表就没有办法正确的获取实际输出电压的有效值了。真有效值的万用表除了能够准确测量正弦波的实际电压有效值,还能够测量频率。

怀疑方波损坏开关电源?大可不必,参考上一篇文章,正常情况下,给开关电源喂直流电都不怕,何况波形?从波形的角度来说,过了整流桥进了大电容,大家都是一样的。(主动PFC或者叫有源PFC的开关电源能用更多的角度对主电容充电,所以主电容能小很多,但是还是有的,符合这个基础原理才能算开关电源)

频率

避开了正弦波这个坑点就没有了么?不一定的,如果没有写明输出频率的。大厂商品官网页面往往会写,小厂产品的网店详情页面写了也没什么用。真有效值万用表测量交流电是由一定的频率区间的,皮一下:只要由切换,就算交流电,哪怕是1分钟切换一次。下限往下做很简单,甚至低至0.1HZ,但是往上做就有点困难了。可能就需要借助示波器了(示波器也由频率、带宽的差异造成价格差异巨大),一般的万用表能够接受的频率上限也就是每秒钟上千次或者几千次变换。这种高频率的交流电,万用表测不准的。

测量是一回事,用又是一回事了。有一些UPS的逆变电路考虑到成本,非常简单的电路就能够将蓄电池的电压提升到接近市电,但是频率非常高,市电是50Hz,这种玩意儿可能给你带来5KHz甚至50KHz的交流电,便宜的开关电源不一定吃得消如此高频率的变换。段时间可能能用,时间长了可能会损坏。

这里说的是输出频率。并非很容易搜到的”工频机、高频机“对比。这两种UPS一般都是大功率的,以电源适配器为例,这两者的关系就类似上个世纪常见的烫手的适配器对应现在小巧高效的开关电源。

但是这个功率,找到一个价格不太高的,正经的输出50HZ的”逼近正弦波“的UPS,还是有可能的。(某厂商出来挨打:简体中文下载得到的datasheet描述为纯正正弦波,而繁体中文怎么是”逐步逼近正弦波“?暂且认定是型号后缀差距)

由于笔者的示波器精度不是太高,测试这款UPS实际图形真的像真正的正弦波。示波器放大到最大限度也没见到方块,可能是被变压器吞了,真的是正弦波吧。万用表测量:频率49.95,数学不好,示波器也低端,我也不会玩,猜测这示波器应该没那么高级,就不用示波器图形计算频率了。


电压

电压没什么好说的了,电压都不合格的话完全就不能用嘛。当然其实开关电源的适配器也没那么讲究。特别是宽压电源普及的年代。手机(不是大功率快充,就一般原厂5V2A 9V2A之类的)、路由器之类的,用电瓶车电池输出就能直接驱动(50V左右的直流电)

上面已经提到了,UPS的输出电压,并没有”详情页“宣传的那么靠谱。不乏大品牌,哪怕是在线互动式,输出电压也是随着电池电压的降低变化,呈现近似固定的一个比例。

波形章节也提到了,受限于波形,需要真有效值的表头才能获得实际输出电压。而频率非常高的开关电源,电压普通万用表没法测量。

选择什么(1)

50瓦以内,特别是2瓦左右的机顶盒、低端路由器,5-10瓦的高端路由器,20瓦以内含硬盘的小主机,选择一款市面上一两百元档次的UPS,一般来说已经足够了。从靠谱的角度,可以查询商品型号是否真的有3C认证。

实际上对于这种价位的UPS,选用的往往是5AH的铅酸电池,由于没有风扇,功率小,实际上自耗也不大,路由器+光猫这种小功率,个把小时还是正常的。

这种价位的UPS带的模块,无论是原理图还是主芯片,实际上很可能跟那种十几块,几十块的小功率逆变模块撞衫。万用表测量电压不准确,可能是因为万用表不是真有效值,也可能是频率实在太高了,没法测。

相对于销售UPS的电商遮遮掩掩(自己搜下这价位有几个写输出频率的),此类模块卖家倒是实诚,一般会提供一组电池输入,两组输出,输出1是高频交流电,而输出2是经过整流的直流电,推荐输出1只连接白炽灯类似的纯阻性负载,建议将手机充电器之类的接在输出2避免损坏。

在这个用电范围来说,没动手能力的还是建议选择一款3C认证的便宜货,后面操作请勿模仿。像我,直接使用开关电源对铅酸电池浮充13.6V(温度与电压对应,成本考虑),然后电池直接连接光猫、路由器、19v的atom小主机。

在我这来说这些设备这么用都蛮不错的。光猫之类的输入电容一般有16或者25V,坏不了,芯片也是内部降压后使用的,而部分19V的小主机,其实13.8V也接受(笔记本电脑这种有电池的肯定不行,电压低电池都充不了,芯片只能降压不能升压)停电之后正常使用。保护电池考虑最好加个继电器,电来的快可以考虑设置成10.8V断开,如果预计停电会超过1天的,还是参考大品牌UPS在12V就断开吧,其实这时候电池还有不少电,但是铅酸亏电存放几天就彻底废了。

2023年4月9日