離線UPS電源，也稱為后備式UPS電源，是在檢測(cè)到電路內(nèi)的電源故障時(shí)，立即通過(guò)電池向連接的設(shè)備提供不間斷電源的設(shè)備。離線式UPS電源為設(shè)備提供最基本的電源保護(hù)類型。

基本上，在離線式UPS電源中，負(fù)載的交流電源在正常情況下由交流電源直接供電。但是，在停電的情況下，逆變器用于通過(guò)電池為負(fù)載提供交流電，電池作為備用電池。

一、什么是UPS電源：

UPS代表不間斷電源，用作在發(fā)生停電情況時(shí)為電氣或電子設(shè)備供電的一種方式。它被命名為不間斷電源，因?yàn)樗_保即使在電源故障后也應(yīng)持續(xù)為負(fù)載供電。

UPS電源的功能雖然是在供電中斷時(shí)為負(fù)載設(shè)備提供臨時(shí)電能，在供電異常時(shí)UPS電源也會(huì)為負(fù)載提供電能保護(hù)，如：當(dāng)市電供電電壓低于安全水平時(shí)，UPS電源也為負(fù)載提供安全、穩(wěn)定的電能。

UPS電源為負(fù)載設(shè)備提供的備用電源取決于其主機(jī)功率、所攜帶的配套電池容量和電源的類型等。

UPS電源是IT行業(yè)的主要設(shè)備，因?yàn)樗鼈冃枰掷m(xù)的電源來(lái)運(yùn)行并防止數(shù)據(jù)丟失。這些行業(yè)可能包括需要恒定電源的化工廠、醫(yī)療系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心單元等。因此，UPS電源為此類系統(tǒng)帶來(lái)了福音。

二、什么是離線式UPS電源：

我們?cè)陂_頭就提到過(guò)，離線UPS電源是為設(shè)備提供基本電源保護(hù)之一的不間斷電源。這種類型的UPS電源適用于小型和非關(guān)鍵負(fù)載。在此類負(fù)載中，需要防止瞬時(shí)斷電或浪涌，例如在電力供應(yīng)中斷時(shí)防止個(gè)人計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)丟失。

離線式UPS電源允許直接向負(fù)載提供輸入功率，無(wú)需逆變器或整流器電路，同時(shí)為電池充電。但是一旦電源出現(xiàn)故障，逆變器就會(huì)開始工作。

在之前的內(nèi)容中，我們討論了在線UPS不間斷電源，它被認(rèn)為是處理與低功率水平或完全斷電相關(guān)的情況的最佳方法之一。在在線式UPS不間斷電源中，我們已經(jīng)看到負(fù)載受到來(lái)自交流電源的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生電源故障時(shí)，備用電池會(huì)立即啟動(dòng)，沒有任何延遲。

這背后的原因是，在兩個(gè)靜態(tài)開關(guān)（逆向打開和關(guān)閉）的幫助下，負(fù)載同時(shí)連接到電源和備用電池。在正常運(yùn)行條件下，關(guān)鍵負(fù)載從電源驅(qū)動(dòng)電力，但是，如果發(fā)生電源故障，則電池將立即開始為負(fù)載供電，從而提供不間斷的服務(wù)。之所以如此，是因?yàn)檫@種類型的UPS電源提供零開關(guān)時(shí)間（轉(zhuǎn)換時(shí)間）。

離線UPS電源不提供零轉(zhuǎn)換時(shí)間，因?yàn)榇祟愒O(shè)備的傳輸時(shí)間在3到8毫秒之間變化。但是，眾所周知的值為5毫秒。因此，這些負(fù)載與可能處理少量中斷的小型或非關(guān)鍵負(fù)載一起使用。

二、離線式UPS電源的工作原理：

UPS電源是一種以整流器、濾波器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)和備用電池為主要部件的設(shè)備。通過(guò)使用這些組件，可以在電源中斷的情況下正常供電并從電池到負(fù)載。

離線式UPS電源的運(yùn)行方式與在線式UPS不間斷電源不同，這種操作差異主要是由于電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。完整的電路操作以兩種模式進(jìn)行。

模式1：當(dāng)交流電源正常時(shí)：

當(dāng)提供給電路的交流電源處于正常供電狀態(tài)時(shí)，負(fù)載會(huì)驅(qū)動(dòng)來(lái)自市電的電流。交流信號(hào)首先通過(guò)浪涌抑制器，然后通過(guò)濾波器以到達(dá)負(fù)載。這里的浪涌抑制器用于保護(hù)負(fù)載（電氣和電子設(shè)備）免受施加的交流信號(hào)的電壓尖峰（稱為瞬態(tài)）的影響。因此，它就存在于連接電源和負(fù)載的線路內(nèi)。

浪涌抑制器的輸出提供給濾波器電路，該電路僅將所需的頻率分量通過(guò)并阻止不需要的頻率分量。然后，濾波后的交流信號(hào)通過(guò)濾波器和負(fù)載之間的常開靜態(tài)開關(guān)提供給負(fù)載。

然而，與此同時(shí)，來(lái)自電源的交流輸入信號(hào)被饋送到整流器電路，整流器電路將施加的交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為整流的直流輸出。這里整流器充當(dāng)電池充電器，因?yàn)檎髌鞯闹绷鬏敵鲇糜跒殡姵爻潆?。因此，電池充電和?qū)動(dòng)負(fù)載通過(guò)施加的交流信號(hào)同時(shí)發(fā)生。這種情況一直持續(xù)到電源存在為止。

模式2：當(dāng)交流電源中斷時(shí)：

在驅(qū)動(dòng)負(fù)載和電池充電的持續(xù)過(guò)程中，如果發(fā)生電源故障，則負(fù)載和濾波器之間的常亮靜態(tài)開關(guān)將立即關(guān)閉。

一旦它關(guān)閉，逆變器就會(huì)開始工作?，F(xiàn)在，之前關(guān)閉的逆變器將從備用電池中獲取直流信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)。到那時(shí)，之前關(guān)閉的靜態(tài)開關(guān)現(xiàn)在將亮起，并將逆變器的交流輸出傳遞給負(fù)載。因此，即使在電源故障后，負(fù)載也將獲得繼續(xù)運(yùn)行的電力。

這里需要注意的是，在離線UPS電源的情況下，靜態(tài)開關(guān)的切換大約需要5毫秒的時(shí)間，而在線UPS不間斷電源的切換時(shí)間為零。

現(xiàn)在，問題來(lái)：當(dāng)交流電源發(fā)生故障且逆變器保持非活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電路內(nèi)的5毫秒會(huì)發(fā)生什么？

開關(guān)模式電源由電容器組成。電容器內(nèi)部保持如此多的電荷，可以在如此短的時(shí)間內(nèi)提供電力并驅(qū)動(dòng)負(fù)載。因此，負(fù)載不會(huì)中斷供電，這可以防止數(shù)據(jù)丟失或任何不必要的設(shè)備關(guān)閉。

三、離線式UPS電源的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)勢(shì)：

它比在線UPS不間斷電源更高效、更可靠。這是因?yàn)槟孀兤鞑粫?huì)一直打開，減少不必要的工作能耗以及轉(zhuǎn)換損耗等。

由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。

由于兩種操作模式的路徑不同，因此操作非常簡(jiǎn)單。

由于非連續(xù)運(yùn)行，因此不需要大型散熱器。

缺點(diǎn)：

它不適用于關(guān)鍵負(fù)載，因?yàn)檫@里的電源和負(fù)載沒有相互電氣隔離。

在功率波動(dòng)的情況下，這有時(shí)會(huì)失敗。

它被命名為離線式，因?yàn)槟孀兤鲀H在電源發(fā)生故障時(shí)激活。