9.5.2. Источники бесперебойного питания

С возрастанием мощности и быстродействия компьюте­ров повышается их чувствительность к качеству питания. Многие современные ОС кэшируют данные в памяти перед записью на диск - для ускорения работы и экономии ресурсов. Из-за сбоя в электроснабжении возможна потеря кэширован­ных данных, особенно это важно для компьютеров, выпол­няющих функции серверов.

Для защиты компьютера от помех в электросети исполь­зуются сетевые фильтры, стабилизаторы и источники беспере­бойного питания.

ИБП можно разделить на три группы:

1. Standby (Off-Line);

2. Line-interactive;

3. On-Line.

ИБП типа Standby (Off-Line) имеют самое простое уст­ройство и часто называются резервными, поскольку компью­тер переключается на питание от батареи лишь при выходе на­пряжения питания сети за заранее определенные рамки. В нормальном режиме работы такого ИБП напряжение подается через подавитель импульсов и радиочастотный фильтр в ПК. При этом оно может изменяться в некоторых допустимых пре­делах. В случае электрических помех или полного пропадания входного напряжения специальные ключи переводят подклю­чаемую к ИБП нагрузку в режим работы от батареи. Недостат­ком таких приборов является время переключения на резерв­ный источник.

ИБП типа Line-Interactive имеют усовершенствованный механизм фильтрации входного напряжения и улучшенную форму выходного напряжения. Встроенный стабилизатор по­зволяет избежать скачков напряжения на выходе, а усовершен­ствованная схема прибора поддерживает почти идеальную форму напряжения при переходе на питание от батареи.

Эти ИБП пользуются наибольшей популярностью как устройства с наилучшим соотношением между ценой и набо­ром характеристик.

ИБП On-Line наиболее сложные приборы. Обладают идеальной формой выходного напряжения и нулевым време­нем переключения на батарею. Применяются для наиболее от­ветственных электронных и компьютерных систем: файл-сер­веров, офисных АТС, медицинских приборов, охранных сис­тем, измерительных датчиков и т. д.

Среди основных причин, связанных с нарушением энер­госнабжения можно выделить:

1. высоковольтные выбросы (Spikes);

2. высокочастотный шум (Line Noise);

3. подсадку напряжения (Brownout);

4. исчезновение напряжения (Blackout).

Высоковольтные выбросы проявляются в двух формах: пиковые выбросы, когда напряжение резко увеличивается в течение короткого промежутка времени (менее 0,008 сек), и продолжительные повышения напряжения. И в том и в другом случае сила электрического тока заметно увеличивается, что может привести к перегреву компьютера, рассчитанного на более низкое напряжение.

Пиковые выбросы, вызванные зарядом молнии, могут попасть в оборудование через шнур питания или модемное со­единение. Продолжительные скачки происходят чаще, зачас­тую в результате выключения находящегося поблизости кон­диционера и других бытовых приборов. Блок питания сетевых компонентов может, как правило, гасить небольшие скачки (более 300 В), однако пиковые выбросы и продолжительные скачки требуют более совершенной защиты. Проблема реша­ется путем подавления скачков.

Защита компьютеров и других устройств от высоко­вольтных выбросов производится путем ограничения напря­жения до приемлемого уровня. Блоки подавления скачков на­пряжения, имеющиеся в составе большинства ИБП, оценива­ются с точки зрения того максимального напряжения, которое они пропускает к компьютеру: чем меньше уровень пропус­каемого напряжения, тем лучше прибор.

Возможные отрицательные последствия скачков: сброс оперативной памяти, возникновение ошибок, выход из строя аппаратуры, мерцание освещения.

Высокочастотный шум – это нежелательные электриче­ские импульсы, накладывающиеся на переменный ток или волны напряжения правильной формы.

График переменного тока, имеющий вид синусоиды с частотой 50 Гц и амплитудой 220 В, сам по себе гладкий, од­нако шум линии приводит к тому, что форма сигнала «обрас­тает» зазубринами. Как правило, основными причинами шума линии являются электромагнитные и радиопомехи. Вещание близлежащей радиостанции способно вызвать интерференцию радиоволн и переменного тока, включение флуоресцентных ламп – привести к интерференции электрического тока и элек­тромагнитных волн.

Шум линии часто приводит к появлению на мониторах компьютеров статического электричества, возникновению на экране ряби.

ИБП содержат блоки подавления шума, возникающего из-за интерференции электромагнитных или радиопомех. Та­кие блоки работают аналогично частотному фильтру, пропус­кающему только 50 Гц и гасящему все другие частоты. На входе блока подавления шума может быть «зазубренная» волна, однако на его выходе всегда «чистая» синусоида с час­тотой 50 Гц. В результате изображение на экране становится четче, а нагрузка на глаза меньше. Подавление шума измеря­ется в децибелах на конкретной частоте. Чем оно выше, тем лучше защита от шума.

Возможные отрицательные последствия шума линии: сброс оперативной памяти, возникновение ошибок, «зависа­ние» компьютерных систем, выход из строя накопителей.

Подсадка напряжения (падение напряжения до неприем­лемого уровня), заставляющее источники питания компенси­ровать такое уменьшение, возникает обычно из-за роста по­требления электроэнергии в определенный момент времени (например, включение кондиционеров в жаркое время или обогревательных приборов – в холодное) при ограниченном питании на входе. Как правило, большое количество работаю­щих кондиционеров, персональных компьютеров и сетевого оборудования обусловливает падение напряжения, сохраняю­щееся достаточно долго для того, чтобы появились серьезные проблемы.

Регуляторы напряжения, являющиеся стандартными компонентами ИБП, ослабляют подъемы и спады напряжения путем стабилизации его колебаний. Главная задача регулято­ров – поддержка напряжения на постоянном уровне.

Возможные отрицательные последствия спада и повыше­ния напряжения: потеря данных, выход из строя аппаратуры.

При исчезновении напряжения возможны отрицательные последствия: потеря файлов, потеря данных, выход из строя аппаратуры.

При использовании ИБП, в случае прекращения электро­питания включается аккумулятор ИБП, начинающий снабжать энергией защищаемое устройство.

Таблица 1

Помехи в электросети и устройства для за­щиты от них.

	Высоко­вольтные выбросы	Высоко­частот­ный шум	Подсадка напряже­ния	Исчезнове­ние напряжения
Сетевые фильтры	Частично	Нет	Нет	Нет
Стабилизаторы	Да	Частично	Частично	Нет
ИБП Off-Line	Нет	Частично	Частично	Да
ИБП Line-Interactive	Нет	Частично	Частично	Да
ИБП On-Line	Да	Да	Да	Да

Основной проблемой при выборе ИБП обычно стано­вится определение необходимой мощности и времени работы в резервном режиме, а также время переключения и конструк­ция ИБП.

Требуемая мощность – параметр, выражаемый в вольт-амперах (VA), определяется как сумма мощностей всех уст­ройств, питающихся от ИБП. Потребляемая мощность обычно указывается в ваттах (W) или в вольт-амперах (VA). Может быть указан максимальный потребляемый ток в амперах (А). VA=220*A, VA=1,4*W. Не стоит нагружать ИБП более чем на 70-75% его максимальной мощности. Для питания обычного настольного компьютера достаточно ИБП мощностью 400 ВА.