Więcej sinusa, lampek i ekranów - zasilacze awaryjne UPS

To bardzo ważna funkcja, która ułatwia decyzję, czy zamykać system, czy może spróbować przetrwać zanik napięcia na akumulatorach zasilacza. Warto pamiętać, że w przeciwieństwie do baterii, działającej kilka godzin, zasilacze awaryjne dostarczają energii do pracy wystarczającej najwyżej na kilka minut. Trzeba mieć refleks, żeby wybrać właściwie.

Do tej pory uważano, że z tym problemem najlepiej uporać się za pomocą specjalnego programu. Wiele UPS-ów może się kontaktować z komputerem i powodować generowanie alarmów lub zamykanie systemu. Program wbudowany w Windows wykorzystuje trzy sygnały: polecenie odłączenia zewnętrznego zasilania i przejście na tryb bateryjny, nakaz wyłączenia UPS-u oraz informację odpowiednio wcześniej o całkowitym wyczerpaniu akumulatora. Trudno jednak moment wyczerpania z góry ustalić i wystarczy drobny błąd, aby system za szybko lub za późno się zamknął. Użytkownik wie lepiej, czy w krytycznej sytuacji chce oszczędzać energię, czy też wykorzystać pełną moc komputera. Nic dziwnego, że wobec tych trudności z algorytmem postanowiono odpowiedzialnością podzielić się z użytkownikiem, dając mu do dyspozycji po kilka lampek ilustrujących stan baterii i pobieraną moc. W droższych modelach te same informacje są wyświetlane na ekranie LCD.

W czasie pracy bateryjnej wytwarzaniem napięcia do zasilania komputera zajmuje się falownik. Urządzenie to jeszcze do niedawna mogło być bardzo proste ze względu na ogromną tolerancję zasilaczy komputerowych. Tańsze wersje wytwarzają napięcie w kształcie określanym zwodniczo jako quasi-sinusoidalny, który jednak z prawdziwym sinusem nie ma nic wspólnego. Zazwyczaj jest to fala naprzemiennych dodatnich i ujemnych impulsów prostokątnych, uzupełnionych tak dobraną chwilą przerwy, aby wartości szczytowe i skuteczne pozostawały do siebie w takim samym stosunku, jak w "prawdziwej" sinusoidzie. Wiadomo, że takie kształty impulsów generują fale o bardzo różnej częstotliwości. Część jest wychwytywana przez różne filtry, powodując ich przegrzewanie. To samo dzieje się w zwojach transformatorów, co obniża ich sprawność. Inne wywołują zakłócenia.

W przeglądzie przebiegów napięcia zarejestrowanych na oscyloskopie i dołączonych do wyników testu widać, jak bardzo części prostokątne ulegają zniekształceniom, poziomy zerowe wędrują po skali. Czasem ich skracanie jest wykorzystywane do uzupełniania braków mocy, a tego nie wykonują nawet niektóre zasilacze komputerowe. Odmawiają pracy na przebiegach bez zera mimo naładowanej baterii. Dodatkowe maksima oszukują częstotliwościomierze i układy oparte na tej wielkości.

Nowoczesne zasilacze komputerowe wyposażone są w układy PFC (Power Factor Correction, czyli korekcja współczynnika mocy), które służą do kompensowania mocy biernej, dzięki czemu zwiększają sprawność. Współpraca takich urządzeń z UPS-ami generującymi dziwne przebiegi może powodować bardzo duże skoki natężenia prądu i nawet wyzwalać bezpieczniki przeciążeniowe.

Wady "niesinusów" były znane od dawna, ale nie wywoływały większego zainteresowania producentów. Do rzadkości należały UPS-y, które dzięki wytwarzaniu prawdziwej sinusoidy mogły symulować działanie zwykłej sieci, nie wywołując problemów. Dopiero upowszechnienie się zasilaczy komputerowych z układami PFC zmieniło ten stan rzeczy. Rok temu co piąte urządzenie dysponowało czystym sinusem, w tegorocznym teście już co drugie. Wyższe koszty lepszego falownika były łatwiejsze do zaakceptowania w zasilaczach o większej mocy. Dzisiaj mamy urządzenia generujące sinus o mocy najmniejszej z możliwych, czyli zaledwie 300 watów. Niestety, za cenę dwukrotnie wyższą od zwykłego modelu. Zasilacze sinusowe przestały być produkowane wyłącznie przez firmy elitarne, takie jak Eaton czy krajowy Ever. Na rynku pojawiła się konkurencja w postaci produktów chińskich, sprzedawanych pod marką Orvaldi, Lestar itp.

Skutkiem ubocznym upowszechnienia się zasilaczy PFC jest redukcja rezerwy na moc bierną w UPS-ach. Chodzi o stosunek między wartościami podawanymi w woltoamperach (VA) oraz mocy czynnej wyrażanej w watach (W). W starszych konstrukcjach woltoamperów było dwukrotnie więcej, w najnowszych ta proporcja spadła do 850 VA:600 W (Evolution z MGE) czy 750 VA:500 W (APC Smart-UPS). Lestar SE 1000 z ubiegłego roku na 1 kVA miał 600 W, a tegoroczny ma ich już o sto więcej. Zatem te same falowniki dostarczają więcej mocy czynnej.

Ze względu na połączenia między wewnętrznymi układami zasilacze dzielą się na trzy rodzaje, z których jeden praktycznie opanował rynek konsumencki. Chodzi o urządzenia interaktywne wyposażone w układ stabilizacji napięcia (AVR). Pod tą nazwą kryje się system kilku odczepów z autotransformatora, za pomocą których można zmienić napięcie o kilkanaście procent. Jeśli tylko w tych granicach zmieni się sieć, zasilacz wykorzysta wspomnianą możliwość zamiast przełączać się na baterię. Może być jeden taki stopień (podwyższający), dwa (w obie strony) albo trzy (obniżający i dwa podwyższające). Istota interaktywności polega na śledzeniu fazy napięcia zasilającego po to, żeby w momencie zaniku od razu dostarczyć napięcie chwilowe w zbliżonej wysokości.