Rozbor - domáce UPS Informer 1000 a Sweex PP220

Záložné zdroje (UPS) sa momentálne delia do troch najčastejších topológií:

Offline prepája sieťové napätie kým je v špecifikácií, keď sa jeho parametre zmenia prepne na batériou napájaný invertor.

Line-interactive sa pri väčšom výkyve napätia snaží dostať napätie do rozsahu odbočkami na vysokonapäťovom vinutí transformátora (funguje ako autotransformátor). Jedna odbočka pre zvýšenie napätia, jedna pre zníženie.

Ak je napätie mimo rozsah, rovnako zapína invertor ako offline UPS.

Online funguje ako neustály zdroj pre nabíjanie batérií, tie neustále poháňajú invertor, ktorý napája spotrebiče. Pri výpadku napájania vlastne bez prepínania beží spotrebič ďalej.

Výhoda je tiež filtrácia napájania, nevýhoda väčšie rozmery, zahrievanie, cena.

Pozrel som sa pre porovnanie na dve UPS, ktoré mám doma.

Informer Compact 1000

Biela je "Informer Compact 1000" od firmy Inform, vyrobená koncom roku 2004. Parametre na štítku:

220VAC 6A 50/60Hz

AC fuse 8A/250VAC

AC output 230V 4.5A 50/60Hz

Power rating: 1000VA

Podľa manuálu (leták, pdf) ide o line-interactive topológiu, výstup je sínusový, menič dodá max 600W. Skrinka je okrem predného panelu kovová, zadná stena obsahuje popri 3 výstupných konektoroch aj 2 zásuvky nemeckého typu (uzemnenie po stranách).

V spodnej časti sa vpredu nachádzajú dva olovené 12V 7Ah akumulátory zapojené do série. Za nimi je rozmerný transformátor, na štítku má "160210512000000  CSC  0601". Z jednej (vysokonapäťovej) strany má 4 vývody, z druhej dva hrubého prierezu. 4 vývody sú použité vrámci line-interactive topológie ako autotransformátor. Teda na dva vývody je privedené sieťové napätie a v prípade potreby zvýšenia či zníženia napätia sa použijú prípadné odbočky. Pri 4 vývodoch sú možné až dva prevodové pomery pre stupne zníženia a zvýšenia napätia.

V hornej časti je umiestnený rozmerný plošný spoj jednostranne osadený klasickými súčiastkami. Tento obsahuje okrem iného integrované obvody: UC3845BN (prúdový PWM radič, pdf),  2xTL074CN (štvoritý OPAMP), KA7500B (5V dc-dc, pdf), LM339N (štvoritý komparátor), TC4050BP (6x CMOS buffer), HEF4071BP (štvoritý OR), operačné zosilňovače: 2xTL072CP, OP07CP.

Na 4 chladičoch sa nachádzajú po 2 MOSFET tranzistory IRF1010E (0R012, 84A, pdf), spolu 8 kusov. Dva vrámci chladiča sú paralelne prepojené a takto dva a dva chladiče tvoria mostík, ktorý striedavo pripája batérie ku transformátoru jedným a druhým smerom.

Ďalej je tu v sieťovej časti 5 relé, z toho jedno dvojpólové SCHRACK RP920123 8A tyco  (pdf), zapínajúce pravdepodobne UPS na elektrickú sieť.

Dve jednopólové relé 943-1C-12DS pravdepodobne prepínajú odbočky autotransformátora (žltý, zelený a hnedý v ľavej časti obrázka).

Ďalšie dve typu 833H-1A-C  12V 7A (pdf) môžu riadiť pripájanie meniča.

Zo zaujímavostí ešte 20MHz kryštál pri CPU. Sieťové napätie je filtrované kondenzátorom 4,7μF VIM MP.

Kladný pól batérií chránia dve paralelne zapojené 30A nožové autopoistky, čo pridáva na ochrane voči požiaru.

Na nepodsvietenom monochromatickom veľkom displeji zobrazuje okrem režimu (batéria-sieť) veľkými ciframi percentá záťaže, resp batérie. Sú tu tiež tri stavové LED (žltá, červená, zelená). Tlačidlá 1 a 0 pre zapnutie a vypnutie UPS a spotrebiča, tlačidlo "play" pre prepnutie displeja či test batériovej prevádzky.

V batériovej prevádzke UPS pravidelne pípa (batérie majú slúžiť na korektné vypnutie, nie dlhú prevádzku). Spotreba UPS zo siete, bez záťaže a s nabitou batériou je okolo 72W.

Sweex PP220

Čierna UPS je Sweex PP220, je darcom batérií pre porovnávacie testy.
Z výpisu parametrov:
Intelligent UPS 1500VA
Input 220-240VAC 50/60Hz 9A max
Output 220-240VAC 50/60Hz
Max load 1500VA / 900W  fuse: time-delay, 10A, 250V (T10AL)

Skrinka je čierna plastová, za predným panelom obsahuje kovovú zarážku po ktorej vytiahnutí možno jednoducho vymeniť batérie bez ďalšieho rozoberania skrinky.

V spodnej časti za dvoma 12V 7Ah akumulátormi je aj tu uložený veľký transformátor, označenie na štítku "...40115-00G  E184736   CLASS DV-130-1  DAR PLUS SZ 1113".

Z vysokonapäťovej strany má len 3 vývody, z nízkonapäťovej 2 vývody. 

Tu sa prepína pri znižovaní či zvyšovaní sieťového napätia mimo rozsah daná odbočka autotransformátora na vstup a výstup. Za transformátorom je malý ventilátor, ktorý podstatne zvyšuje hluk tejto UPS voči predchádzajúcej. Škoda že nemá nejakú reguláciu. Vedľa neho je pripevnená v minulom článku (link) rozoberaná ochrana počítačovej siete.

Plošný spoj je tu podstatne menší ako v prvej UPS.

Integrované obvody sú tu okrem hlavného procesora (2x16pin) pod nálepkou, UC3843BN (prúdový PWM s budením MOSFETov, pdf), LM324L (štvoritý OPAMP). Na chladiči sa nachádza stabilizátor 7812CT.

Batérie sú privedené priamo na filtračné kondenzátory 2x2200μF 35V Jamicon medzi dva chladiče. Na chladiče je priamo pripojená nízkonapäťová časť transformátora. Každý s chladičov má priamo napojené na dva tranzistory CET CEP3205 (0R0085, 108A, pdf), ďalšie dva sú tiež na nich, avšak elektricky izolované. Ide tak o rovnaké mostíkové zapojenie ako v minulej UPS, s výkonnejšími tranzistormi.

O vyrovnávanie napätia (AVR - automatic voltage regulation) sa stará 5 kusov jedno-pólových relé GOLDEN GH-1C-12L2-F (pdf).

Jednoduchú filtráciu sieťového napätia zabezpečuje na vstupe kondenzátor 470nF, na výstupe kondenzátor 100nF, oba triedy X2.

Prekreslil som časť medzi vstupom a výstupom, stará sa o reguláciu napätia siete (AVR), použitý transformátor T1 umožňuje jeden prevodový pomer zvýšenia resp zníženia napätia podľa prepnutia relé RY3 a RY4.

Transformátor T2 je prúdový transformátor na feritovom jadre, slúži na meranie spotreby pripojených zariadení. Napätia na vstupe a výstupe sa merajú sériovo zapojenými štvoricami rezistorov (1Mohm).

Zo strany spojov sa nachádza väčšie množstvo SMD súčiastok, čo umožnilo podstatne zmenšiť rozmery plošného spoja. Napájanie "slaboprúdovej" elektroniky a nabíjanie batérií pravdepodobne prebieha zo samotnej odbočky hlavného transformátora T1.

O USB komunikáciu s PC sa stará vpravo umiestnený 8 bitový mikroprocesor IN6005A (8KB, pdf).

Na displeji je vľavo zobrazené napätie siete (input), pod ním 4 dielikmi stav nabitia batérií.

Vpravo je výstupné napätie, pod ním štyri stupne odoberanej záťaže.

Uprostred sa nachádza logo režimu napájania zo siete, alebo napájania z batérie. Pri napájaní z batérie aj táto UPS pravidelne pípa pre upozornenie na potrebu vypnutia PC.

Spotreba tejto UPS v nabitom stave je 58W.

Záver

Z hľadiska spotreby teda vychádza výhodnejšie čierna Sweex UPS, avšak má hlučný ventilátor. Biela Inform UPS má tichý chod a výhodou je čistý sínus na výstupe, čo môže byť menej škodlivé pre napájacie zdroje iných spotrebičov v domácnosti ako PC.

Pre filtráciu špičiek a iných rušení z elektrickej siete je tento typ UPS nevhodný, nemusí obsahovať žiadne ochranné prvky (varistory ani GDT), filtrácia je riešená iba kondenzátormi a zariadenie má vysokú spotrebu naprázdno. Pre takéto prípady je lepšie použiť sieťový filter aj za cenu, že neupraví výkyv napätia.