APCUPS电源与开关式电源SMPS

低于5000VA的APC不间断电源系统均采用下面两种基本设计方案：在线互动式和双转换在线式。用于判别购买哪种UPS的绝大多数因素都很直观也容易理解：比如电池备用时间、成本、尺寸、制造商、输出插座数量、可管理性等等。但是，还有一些不很直观的因素不太容易理解。其中最不容易理解的、也是目前讨论最多的一个因素是拓扑结构。APCUPS电源的拓扑结构（内部设计）影响着APCUPS电源在各种环境中的工作方式。

由于存在一些言论宣称某些拓扑结构性能出众对于任务关键应用来说绝对必不可少，因此会对选择正确的拓扑结构造成误导。因为这些言论通常来自于制造商，以便推销它们所宣称的“性能出众”的拓扑结构，所以很难单独根据这样的声明来作出明智的决策。发布本白皮书的目的就是为

了客观地说明以下两种最为常见的拓扑结构的优缺点：在线互动式和双转换在线式。

在功率范围的高端和低端，很少有人争论这两种拓扑结构的优缺点。高于 5000VA 时，由于其较大规模和较高成本，在线互动式从经验来看是不切实际的。在低端（低于 750VA），由于其他拓扑结构（包括在线互动式）对于较小负载更加实用，双转换在线很少被考虑。

关于双转换在线与在线互动式拓扑结构的争论通常集中在 750VA 到 5000VA 功率范围内。在此范围内，每种拓扑结构相对于另外一种拓扑结构而言在功能和经济性方面并不具有突出优势，要根据具体安装情况进行分析。虽然在线互动式已经成为此功率范围内生产数量最多、部署最广泛的拓扑结构，但随着半导体技术和制造技术的发展，双转换在线式 UPS 的价格已大幅下降，相对于在线互动式的价格劣势已不明显，这就使得在两者之间做出选择要比过去困难得多。要在这种“交叠”的局面中选择最佳的拓扑结构就需要对每一种拓扑结构进行综合评定。

在做出关于UPS拓扑结构的任何决定之前，了解被保护设备的要求以及APCUPS将要安装的环境至关重要。在得出哪种 UPS 拓扑结构能更好地满足应用要求的明智结论之前，了解这些基本要求是必不可少的。

IT 设备和AC电源：开关式电源(SMPS)

电力通常以交流电(AC)形式传输，无论市电还是备用发电机。AC电压在正负之间变换（理想状态为完美的正弦波），每个周期通过两次零电压。虽然肉眼可能注意不到，但是在电压穿过零点转变极性时，连接到市电的灯泡实际上会每秒闪烁 100 或120次（分别针对于50或60周波的交流电）。

IT 设备是如何使用交流电为其处理电路提供电源的？在线路电压转变极性时它是否同样会每秒“关闭”100 次（或更多）呢？很明显，此处存在一个 IT 设备必须解决的问题。实际上所有现代 IT 设备解决此问题的方法都是利用开关式电源 (SMPS)。2 SMPS 首先将包含所有非理想状态因素（电压尖峰脉冲、失真、频率变化等等）的AC电压转换为平稳的DC（直流）电压。这个过程会对能量存储元件（称为电容）进行充电，电容位于AC输入和其他电源组件之间。该电容在正弦波到达或接近其峰值（正峰值和负峰值）时由AC输入进行充电（每个AC周波有两次脉冲），并且会在下游IT处理电路要求的任意值进行放电。在电容的整个设计生命周期中，它都是在吸收这些正常AC脉冲以及异常电压尖峰脉冲。因此，与闪烁的灯泡不同，IT设备运行在稳定的DC上，而不是运行在城市电网中脉冲式的 AC 上。

讨论还远没有结束。微电子电路需要非常低的DC电压（3.3V，5V，12V 等），但是通过刚才提到的电容的电压高达 400V。SMPS还会将这种高电压DC精密转换为低电压DC输出。

在此降压过程中，SMPS会执行另一项重要的功能：提供电流隔离。电流隔离是将电路物理隔离， 以便实现两个目的。首要目的是安全 － 防止触电。第二个目的是防止设备受损，或防止由共模（接地）电压或噪音所导致的故障。

SMPS使AC输入正弦波峰值之间的电压过渡变得平缓，并以同样的方式使AC供电异常和短暂中断时的电压变化变得平缓。这是一项对IT设备制造商非常重要的功能，因为制造商不希望其设备不能正常运行仅仅是因为非常细微的AC异常。如果电源的质量或性能使其不能经受微小的AC 线路异常，IT设备制造商就等于拿自己的声誉来冒险。对于更高级别的网络和计算设备更是如此，因此这种设备通常内置有更高质量的电源。

为了说明这种承受能力，通常将计算机电源连接大容量负载，然后断开AC输入。监控电源的输出以确定在没有AC输入后可接受的输出电压可以继续提供多长时间。显示的波形分别是电源的输入电压、输入电流和DC输出电压。

总结起来，SMPS具有下列优点

①它们可以接受输入电压和频率的大范围变化，而不会降低性能。

②它们在其AC输入和DC输出之间具有内置的电流隔离装置，因此不需要采用输入共模（零线接地）隔离措施。

③它们可以接受明显的输入电压失真，而不会降低服务寿命或可靠性。

④它们具有内置的“承受”时间，可以容忍短暂的电源中断。