什麼是UPS
UPS-Uninterruptible Power Supply，中文- 不斷電系統。
從字面上的意思來看，有些人可能會以為「不斷電系統」可以讓我們在停電的時候，不受影響地繼續使用電腦。這樣的說法只對了一半，UPS實際上並非備援電力，而是一種保護機制。使用UPS的目的主要是在停電的時候，能能夠替正在運作的電腦爭取緩衝時間，讓我們可以透過正常關機的方式關閉電源，避免突然常去電力對電腦系統造成損害。
．UPS基礎運作和原理
^ 一般UPS分為離線式、在線互動式和在線式三種架構
首先，我們知道UPS是介於電力來源和電源供應器間的中介，在電力傳輸的過程中，UPS一定會有兩個動作：
一、濾波
二、儲存備用電力
照理說，理想的電源波形是一個完美正弦波，由於台灣的環境影響加上裝潢施工不夠嚴謹，電力設備老舊等等因素，
導致市電品質不佳，容易夾雜雜訊、諧波干擾，或者不明的突波影響，有些區域位處線路末端還會有壓升壓降的問題。
---------------------------------------------------------------
【濾波】
市電從壁插經由電源線進入UPS後，首先會經過一道濾波的過程，然後根據UPS架構的不同，再對電力做處理、儲存或輸出。
濾波的動作主要是要把前面提到的雜訊、諧波干擾給剔除，以維持電力波形的完整。
那雜訊和諧波會對我們的電腦有何影響呢? 由於目前電源供應器的品質已經大幅提升了(除非為了省錢買不知名或隨機搭贈)，
因此雜訊和諧波的影響已經不如以往那麼嚴重，但如果是對電力需求很敏感的環境，一點點的雜訊或諧波輕則資料錯誤，重則硬體損毀、設備故障。
所以不論是哪一種架構的UPS，基本一定都有濾波功能。
---------------------------------------------------------------
^ 雜訊和諧波看似不起眼，但會破壞電力波型，影響電器產品的穩定性。
---------------------------------------------------------------
【儲存備用電力】
UPS既然叫做不斷電系統，除了濾波外當然還要有電力儲存的能力。想要儲存電力就得靠電池，一般的UPS都是採用不加水的鉛酸電池作為儲存媒體，容量大小得看產品的設計，消費級產品一般介於375VA~1000VA之間，市面上比較常見的多半是500VA和1000VA兩種。
---------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------
【容量辨識與負載判斷】
可是一般人如何知道自己的電腦需要多大容量的UPS呢? 有些產品會標示滿載時可放電的時間，通常上面都會標示滿載的瓦數是多少;
如果沒有標示的話，根據台達電表示，一般消費級的產品，可以利用容量乘以「功率因素」(一般不會標示，通常是0．55或0．6)得到的就是可負載的瓦數。
假設我們的電源供應器是400W，雖然平常運作測試出來頂多150W到280W之間不會跑到滿載，但我們添購UPS時還是得以足以支應400W需求的產品才安全。以650VA的產品來看，功率因素大多是0．55，兩者相乘口以得到總負載為357．5W，並不足400W，所以使用400W電源供應器必須搭配至少1000VA的UPS才夠。
---------------------------------------------------------------
一般UPS都是以VA標示容量，但電源供應器一般都是以瓦特(WATT)表示，也就是電壓乘以電流，得到的是耗電量。兩者之間的換算即是VA乘以功率因素(轉換率)後就會得到瓦特數。
．三種架構之差異性及運作方式
一．離線式UPS
^ 離線式UPS的元件較單純，只有基本的充電整流器、電池、逆變器和轉換開關。
從上圖的架構來看，離線式的UPS平常運作是：先接收市電後經過濾波，然後分兩條線路輸出，
一條直接輸出給負載(PC或其他裝置)，另一條則是經過充電器給電池。
平常市電供應正常的情況下，是走上面的線路，也就是只有濾波沒有任何穩壓功能，在停電的時候UPS會自動偵測，在短時間內啟動逆變器(將電池直流電轉換為交流電的裝置)，另一條則是經過充電器給電池。
平常市電供應正常的情況下，是走上面的線路，也就是只有濾波沒有任何穩壓功能，在停電的尌候UPS會自動偵測，短時間內啟動逆變器(將電池直流電轉探為交流電的裝置)，改由電池供電。這種平常吃市電，停電才吃電池的架構就是離線式UPS，有點類似緊急照明的感覺，平常僅對電池充電，即便將燈開啟也是吃市電，只有在停電時才改由電池供電。
二．在線式UPS
在線式的設計乍看之下和離線式有那麼點接近，不過仔細看會發現在線式其實相當複雜：
^ 在線式UPS架構圖
構成在線式UPS的元件有：整流器、充電器、逆變器、轉換開關和電池，電力進入UPS後會先經過濾波，然後一樣留有兩條線路，一條旁路直接輸出，另一條先進入整流器調整波形、電流和頻率，並轉換為直流電，然後分兩頭輸出，一條進入電池儲存電力，另一條則進入逆變器，一樣經歷波形、電流和頻率的調整，輸出乾淨完美的正弦波給負載。
之所以稱為在線式鋌要是它的電力輸出過程並非濾波後直托輸出(這條線路只有在市電正常，UPS線路故障時備援)，而不論市電中斷與否，電力都經過濾波、整流的動作，能夠輸出最穩定、乾淨的電源給負載，當市電中斷後馬上能由電池接手輸出給逆變器輸出，中間幾乎沒有轉換空檔。相較於離線式缺少穩壓功能，在線式提供最完整的電源防護和保障。
三．在線互動式UPS
在線互動式的架構介於在線式和離線式之間，解決離線式缺少的穩壓功能，又能兼顧成本考量：
在線互動式的構成是以離線式為基礎，多增加了一個穩壓功能的AVP元件，因此整個電力的走法變成：市電進入後先經過濾波，接著直接走上方的直出線路，通過AVR處理電壓與波形，再分別輸出到負載以及逆變器對電池充電。這樣的架構並非單純從上方直接輸出市電而已，而是透過AVR穩壓設計，在電壓升降幅度過大時自動調節電壓並校正波形，電壓調節一般會有特定的範圍，一般多半介於5~15%之間。
直出線路除了供電外，同時肩負對電池充電的任務(和離線式相同); 停電時，逆變器會立刻從整流充電狀態轉為純電池供電，因此接手供電所需的時間比離線式UPS要來得短，但還是不如在線式幾乎不需轉換時間。
．三種不同UPS的優缺點比較
離線式
其架構最簡單，功能也最單純，平常僅有防突波功能，只有在停電的時候才由電池供電。
當市電中斷轉換為電池供電時所需的時間最長，若電源供應器的品質不夠好，可能來不及等待UPS從切換到電池供電，導致電腦不正常斷電關機。
也因為只有防突波，缺少穩壓力能，對於電力末端以及郊區電壓較不穩定的區域，無法提供充份的保護。
在線式
在線式的架構平常市電正常時，提供濾波、穩壓的功能，並且能夠輸出波形最完美的電力，因此是最理想的UPS。
不過也因為功能完整架構最複雜，導致售價往往是三種架構裡最貴的。
當停電時，UPS轉換到電池供電幾乎沒有轉換秒差，能夠減少電源供應器緩衝不及造成的損失，不論哪市、效或電力未端都適用。
在線互動式
在線互動式是在離線式的基礎上，加入適度的穩壓功能。
不若在線式輸出前會經過濾波、穩壓、波形校正的處理，在線互動式採用補償的的方式，當電壓壓升壓降超過一定比例，AVR穩壓才會發揮作用，補償或降低固定比例的電壓，以維特電壓不會有太大波動。
由於在線互動式的架構關係，當市電中斷切換到電池供電所需的時間較離線式短，但比純在線式稍長，價格也介於兩者之間，算是在性能和價格又得平衡。
電池壽命及更換
一般來說UPS的電池依照容量設計的不同，搭配了不同容量的電池規格。常見的500VA通常都會選擇12V/5Ah的免加水鉛酸電池，1000VA多半使用兩顆500VA電池並聯，只要認明電池12V，至於後面小時電流的部份依照廠商設計不同，可能採用5~7Ah的版本。生產電池的廠商不少，像世界級的湯淺(YUASA)、台灣神戶等等，自行更換電池 時只需按照規格去買，只要記得跟店家說UPS要用的，型號反倒各家不同不必硬記。
台達電表示，鉛酸電池的壽命在25度恒溫的環境下為2~3年，通常UPS正常使用下，約1年到1年半就必須檢查電池是否還能蓄電，如果不行的話表示電池壽命已到，該換電池了。
美商APC機房技術顧問王高智建議玩家，正常使用下兩到三個月應該透過軟體替電池做放電的動作，以活化電池，可以延長電池壽命，同力時避免提早老化故障的問題。
目前大多數消費級UPS電池多半採用模組化設計，強調容易更換的特性，幾乎只要拆開固定螺絲，將外殼打開後即可快速更換，有些設計更好的產品採用快拆卡榫，象螺絲設計直接抽換更方便。
不過玩家自行更換的時候還是得注意極性問題，別把正負極給接反了，到時本來只要換電池變成換整台UPS就得不償失了。
^ 認明鉛酸電池的規格去選購，不需史刻意去記型號。畢竟每一家的型號各自不同。
通訊介面與軟體
消費級UPS依照電池容量的不同，提供長短不等的備援電力，但一般大約都只能供應一台300瓦的PC和在失去電力時，爭取足夠的時間結事執行中的程式然後關機。但如果我們的電腦開著下載或是長時間不關機的伺服器，不可能時時刻刻都有人在旁邊，如果中間遇到突發狀況停電，沒有人可以在UPS電力耗盡前關機，是不是可能因為不正常關機導致硬體損毀或資料遺失?
^ 通訊軟體能夠幫助我們瞭解UPS的狀況，並且替我們在電力耗盡前關閉電腦。
有鑑於這種情況無法避免，因此大部份的UPS都已經整合RS-232(COM Port) 或 USB，有些比較高檔的機器兩種都有，甚至有內建LAN的版本。不管是RS-232、USB或是LAN，通通都是為了讓系統可以和UPS溝通所設計。以一般最常見的Windows XP和Vista來說，系統都有內建基本的UPS通訊功能，能夠判斷目前電力來源、估計UPS電池續航時間和容量，以及電池狀態，提供的訊息大概和筆電電池資訊差不多。但只有這些是不夠的，因此大部份UPS隨機都會附電源管理軟體，如果沒有也會告訴消費者到官網或指定的網址下載。
常見的電源管理軟體有台達的電力管理大師2000、飛端產品常用的WinPower、APC的APCCapacite Manager等等，功能性上差異不會太大，不過在數據的呈現上新版軟體藉由Web介面，透過圖表的方式會比單純百分比數據來得明確易懂。
其他規格與功能
除了提供電力防護外，UPS還能保護電話或網路裝置不受突波的破壞。通常在RS-232或USB旁邊都會有兩個RJ-11接頭(就是室內電話的那種接頭，網路是RJ-45)，一個輸入一個輸出，避免意外突波將我們的家用電話或數據機給衝壞了。除此之外，家庭用的UPS雖然是靠容量在分，但輸出接頭的多寡和配置也得重要，小型UPS通常會有4個UPS加2個防突波接頭，這代表只有標示UPS的那四個插座停電的時候可以從電池得到供電，其他兩個只有防突波的功能。
^ UPS接頭一般都會分有UPS功能和單純防突波接頭，主機、螢幕和數據機建議插在UPS+防突波插座上，印表機、叭等週邊只要安裝在防突波插座上即可。
留言列表
