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UPS PCB: O guia definitivo de perguntas frequentes

Se você estiver procurando por qualquer informação sobre o UPS PCB, a informação está aqui.

Se você deseja aprender sobre o design, recursos, especificações ou qualquer outro aspecto sobre o UPS PCB – este é o guia certo para você.

Continue lendo.

O que é UPS PCB?

Um UPS PCB é uma placa de circuito projetada para auxiliar no fornecimento de energia de emergência a um dispositivo em caso de falta de energia.

Quando a alimentação da rede elétrica ou a fonte de alimentação de entrada falha, ela fornece à carga a tensão CA necessária invertida das baterias de armazenamento.

UPS PCB

UPS PCB

O que é PCB Mini UPS?

Esta é uma versão em miniatura do UPS PCB e fornece fonte de alimentação ininterrupta usada para alimentar dispositivos de 5V, 9V e 12V.

Um exemplo de tais dispositivos é o Raspberry Pi e eles operam dentro de uma faixa de 1A a 2A.

Para entrada de energia, eles geralmente contêm um conector micro USB com um USB-A usado para a saída de energia.

Um conector de 5 pinos é usado para oferecer a saída de 5/9/12V junto com as entradas e saídas de sinalização.

O PCB Mini UPS pode ser desligado, ligado ou operado em modo programável por meio de um interruptor de três posições.

Mini UPS PCB

Mini UPS PCB

Um computador conectado pode ser usado para desligá-lo ao operar no modo programável.

Quais são os diferentes tipos de PCB UPS?

As intrusões no fornecimento de energia elétrica aparecem em várias formas, como picos de tensão, quedas de tensão e surtos de energia.

Vários tipos de designs de PCBs UPS podem efetivamente contrariar tudo isso. Eles estão:

PCB UPS em espera

Este tipo de PCB também é chamado de PCB UPS offline e normalmente é usado em computadores pessoais.

A tensão da linha é responsável por carregar a bateria reserva que é servida a uma chave de transferência através de um inversor.

PCB UPS de espera

PCB UPS em espera

Quando a alimentação principal é desligada, a energia de espera é colocada online pela chave de transferência. O inversor normalmente fica inativo até que ocorra uma falha de energia e é por isso que é chamado de Standby UPS PCB.

Linha Interativa UPS PCB

Este é o projeto de PCB UPS mais comumente aplicado, pelo qual a alimentação da rede elétrica é fornecida ao inversor por meio de uma chave de transferência.

O inversor então alimenta a carga.

Este projeto possui um inversor ativo que opera em sentido inverso quando a fonte principal está na conversão de energia CA para CC.

Este potencial é o que é usado para carregar continuamente a bateria de reserva.

Em caso de blackout, o inversor opera na direção normal após a abertura da chave de transferência.

PCB UPS interativo de linha

linha interativa UPS PCB

Isso permite que a energia CC seja retirada da bateria e fornecida à carga após convertê-la em CA.

PCB UPS Online de Dupla Conversão

Este UPS PCB é a configuração mais preferida para dispositivos que têm uma classificação superior a 10kVA.

Assemelha-se ao PCB do UPS de espera, mas com uma diferença na operação do inversor.

O caminho de alimentação principal primário é a saída do inversor, enquanto no PCB de espera do UPS é o caminho secundário.

dupla conversação UPS PCB

PCB UPS de conversação dupla

A retificador Conversor AC-DC) é alimentado da fonte principal e de volta ao inversor que converte a energia AC em DC, carregando assim a bateria.

Quais são os diferentes tipos de inertores encontrados em um PCB UPS?

Existem basicamente três tipos de inversores que podem ser usados ​​como componentes de PCBs UPS. Eles estão:

Inversor de onda senoidal

Onda senoidal é o tipo de onda que pode ser encontrada no provedor de serviços de energia local ou normalmente em um gerador.

Qualquer máquina rotativa AC normalmente tem um produto natural gerado na forma de uma onda senoidal.

O principal benefício de um inversor de onda senoidal é que todos os eletrônicos disponíveis no mercado são compatíveis com onda senoidal.

inversor de onda senoidal

inversor de onda senoidal

Este inversor garante que o UPS PCB funcione em sua capacidade e especificações máximas.

Inversor Senoidal Modificado

A forma de onda de um inversor de onda senoidal modificada se assemelha à forma de onda de uma onda quadrada, mas com uma ou duas etapas adicionais.

A maioria dos PCBs UPS funciona muito bem com um inversor de onda senoidal modificado, embora haja uma redução de potência ou eficiência.

Um PCB USB com eficiência reduzida devido ao inversor de onda senoidal modificado consumirá mais energia (20% acima do normal).

inversor de onda senoidal modificado

inversor de onda senoidal modificado

Isso ocorre porque uma porção moderada de uma onda senoidal modificada é de frequências mais altas.

Inversores de onda quadrada

Os inversores de onda quadrada raramente são usados, mas são os mais baratos em termos de custo entre todos os inversores.

Eles podem executar com eficiência PCBs UPS simples sem nenhum problema, mas não os complexos.

Como um UPS PCB é usado no gerenciamento de fonte de alimentação?

O UPS PCB possui certos recursos quando se trata do gerenciamento da fonte de alimentação. Eles incluem:

Inicialização/Desligamento Automático de Dispositivos

Ao usar um software de gerenciamento de energia junto com o UPS PCB, os dispositivos conectados a eles podem ser desligados corretamente.

Isso é muito útil, especialmente no caso de um apagão de energia.

Além disso, os dispositivos que foram desligados automaticamente podem ser reiniciados automaticamente quando a energia for restaurada.

Isso também ajuda a preservar os dados e os parâmetros predefinidos no dispositivo em uso.

Operações programadas

O UPS PCB pode ser programado para ter sua saída ligada e desligada automaticamente uma vez por dia para economizar energia.

Quando estiver desligado, todos os dispositivos conectados a ele serão desligados automaticamente

Quais são os componentes de um PCB UPS?

Além da bateria que armazena a carga, mas não a bordo, a PCB do UPS contém outros componentes. O UPS PCB puxa sua fonte de alimentação para a saída CA das baterias no caso de um apagão de energia.

Os componentes do UPS PCB incluem:

eu. Retificador: o retificador é responsável por converter a tensão CA em tensão CC.

Ele também recarrega as baterias de armazenamento do PCB do UPS enquanto mantém a tensão de flutuação das unidades.

Ele lida rapidamente com qualquer sobrecarga no circuito enquanto armazena em buffer qualquer tipo de surto. Ele pode lidar com uma ampla gama de flutuações na tensão de entrada.

ii. Inversor: o inversor é um dispositivo eletrônico que pode alterar a tensão CC da bateria de chumbo-ácido para uma tensão CC que é aumentada.

A saída gerada pelo inversor pode ser comparada com a tensão da rede elétrica.

O processo de conversão AC-DC-AC e a filtragem garantem que ruídos elétricos, picos e picos sejam suavizados.

Isso leva a uma saída final de uma forma de onda senoidal pura.

iii. Desviar: emite diretamente a energia CA

XNUMX. Trocar: circuito que alterna entre a saída do inversor e a saída de bypass

 

Qual é a importância de um PCB UPS?

As operações modernas não permitem que ativos e equipamentos eletrônicos fiquem vulneráveis ​​a problemas de falta de energia.

O UPS PCB garante isso de muitas maneiras, incluindo:

Prevenir a perda de tempo e dinheiro:

Quedas de energia que duram até um segundo podem levar à indisponibilidade de equipamentos e dispositivos.

Isso levará a tempos de inatividade dispendiosos e grandes perdas com outros distúrbios relacionados.

Um UPS PCB garante o fornecimento contínuo de energia ininterrupta.

Isso protegerá os dados e garantirá operações simplificadas com tempos de inatividade normais sem distúrbios.

Regula a energia de utilidade instável

A energia fornecida pelas concessionárias nem sempre é limpa.

Isso significa que a potência pode ter variações muito amplas que podem causar danos significativos aos equipamentos e dispositivos.

A maioria dos países tem por lei especificações absolutas para faixas de variação de tensão de acordo com seus padrões.

Isso significa que, se um serviço de utilidade pública fornecer fase de 240 V, ele poderá fornecer uma faixa entre 220 e 250 V.

Os filtros em um PCB UPS ajudam a regularizar essa energia instável, produzindo assim uma energia limpa e estável.

Reduz o risco de falha do componente

Sistemas modernos de armazenamento, redes e servidores diversos são compostos por componentes miniaturizados que são muito delicados.

Eles são obrigados a vacilar ou falhar sob certas condições de fornecimento de energia, como surtos e variações.

O UPS PCB contraria isso garantindo o fornecimento contínuo de energia estável.

Geradores de suplementos e supressores de surto

Durante quedas de energia, um gerador pode manter dispositivos e sistemas operacionais, mas eles têm um longo tempo de inicialização.

Os geradores também não oferecem nenhum tipo de proteção contra surtos de energia e distúrbios elétricos relacionados.

Os supressores de surto ajudam muito com picos de energia de fornecimento, mas não podem ajudar em outros problemas, como perda de energia.

Brownout e subtensão também são outros distúrbios que o supressor de surto não pode ajudar a prevenir.

Disponibilidade Constante de Energia

Antes, os dispositivos da área de Tecnologia da Informação desempenhavam um papel de suporte pesado nessa indústria.

Nos tempos modernos, os dispositivos e equipamentos de tecnologia da informação são fundamentais para a forma como todas as empresas operam e competem.

Quando esses sistemas estão inativos, todos os processos vitais de negócios são interrompidos e as operações são interrompidas.

O UPS PCB garante o fornecimento constante de energia para esses dispositivos, evitando tais catástrofes.

Gerenciamento de custos de energia

Nos últimos anos, o custo dos dispositivos de energia e refrigeração realmente disparou fora de controle.

As pessoas que gerenciam os data centers têm a responsabilidade de obter alta disponibilidade durante o processo, garantindo uma redução no custo de energia.

A tecnologia moderna aproveitou PCBs UPS extremamente eficientes que podem ajudar muito a atingir esses objetivos.

Esses produtos não estavam disponíveis na indústria e nem eram uma opção há alguns anos.

Quais são os acessórios necessários após a montagem de um UPS PCB?

Após a montagem, a UPS PCB necessita de outros acessórios para desempenhar as suas funções de forma eficaz. Alguns dos acessórios considerados incluem:

Armazenamento de Energia UPS PCB

Muitas soluções para proteção de energia derivam sua energia de emergência de reserva das baterias. Podem ser baterias VRLA seladas (ácido de chumbo regulado por válvula) ou baterias VLA (ácido de chumbo ventilado) também conhecidas como baterias inundadas.

As baterias seladas tendem a ser menos caras, mas com uma vida útil mais curta, pois se desgastam rapidamente. As baterias VLA precisam de instalação profissional específica e manutenção especializada regular.

A decisão sobre o tipo de bateria a ser usada depende principalmente do custo e da durabilidade das baterias escolhidas.

As baterias de chumbo-ácido são pesadas e volumosas, pois são as mais adequadas para as severidades do data center.

Descartá-los também é um grande desafio por causa dos produtos químicos tóxicos que eles contêm.

Gerador

Durante um apagão de energia, o PCB do UPS só é capaz de sustentar os dispositivos por alguns minutos antes do desligamento.

As empresas acham difícil ficar sem dispositivos de TI energizados mesmo por uma hora nos tempos modernos.

Um gerador deve ser incorporado na arquitetura de proteção de energia caso a falha de energia persista além do tempo esperado.

Os PCBs UPS só podem fornecer energia de emergência muito breve, mas os geradores podem manter os sistemas funcionando por vários dias.

Unidades de distribuição de energia

Uma infraestrutura de energia de qualidade precisa ter esse componente essencial que distribui a energia para carregar os dispositivos downstream.

As PDUs em uso são montadas em rack que alocam energia para dispositivos e servidores individuais.

As PDUs montadas no chão fornecem energia primária para os racks de servidores.

Dispositivos opcionais como disjuntores individuais e supressores de surto podem ser usados ​​em conjunto com PDUs para observar o uso de energia.

Quais são os métodos de mitigação de EMI no UPS PCB?

A sinalização em dispositivos eletrônicos é afetada, por radiação ou indução, pela energia de interferência eletromagnética (EMI). As técnicas comuns empregadas para mitigar EMI em um UPS PCB incluem;

Plano Terrestre

Os circuitos de PCB UPS precisam de um terra flutuante para funcionar, portanto, o plano de terra é a melhor forma de proteção contra EMI.

O plano de aterramento em uma PCB do conversor AC-DC fornece uma linha de referência de 0 volt ao terminal de aterramento da fonte de alimentação para o caminho de retorno dos circuitos.

Reduzir a EMI usando o solo envolve práticas comuns como:

  • Usando um PCB de várias camadas
  • Dividindo planos terrestres com cuidado
  • Conecte capacitores de desacoplamento ou bypass ao plano de aterramento para reduzir a corrente do caminho de retorno
  • Conectando planos de aterramento divididos em pontos únicos apenas para criar mais loops, aumentando assim a EMI

Layout de rastreamento

Traços são caminhos condutores contendo elétrons fluindo em um circuito ativo em qualquer PCB UPS.

As melhores práticas comuns de layout de rastreamento incluem;

Evite curvas acentuadas em ângulo reto

A capacitância é grandemente aumentada em regiões de canto de 45°, alterando assim a impedância característica que causa reflexões.

Contornar ângulos retos pode mitigar facilmente esse tipo de efeito.

Diferencial de roteamento o mais próximo possível

O fator de acoplamento que transmite o ruído influenciado até o modo comum é intensificado por essa prática.

Separando os Sinais

Traços com alta velocidade, como sinais de clock, devem ser mantidos separados de sinais com baixa velocidade.

Os sinais AC também devem ser separados dos sinais DC.

Use o Via com sabedoria

A importância das Vias no roteamento é que elas possibilitam o uso de várias camadas em um UPS PCB.

A adição de indutância e capacitância em um circuito UPS PCB traz reflexões devido à mudança na impedância característica.

Como uma PCB UPS de Processo Paralelo se compara a uma PCB UPS Standby?

Na PCB do UPS de reserva, a entrada CA da fonte principal é usada como saída e durante um blecaute, o inversor alimenta a carga usando as baterias para energia.

processo paralelo UPS PCB

PCB UPS de processo paralelo

Há uma quebra momentânea de alguns milissegundos em caso de queda de energia.

No processo paralelo UPS PCB, a alimentação CA de entrada é fornecida pela rede e a tensão é corrigida pelo inversor bidirecional que absorve o ruído.

Por ser um inversor online, a confiabilidade e a eficiência são altamente aprimoradas.

PCB UPS de espera

PCB USP em espera

Quais são os fatores a serem considerados ao escolher um PCB UPS?

Para garantir a seleção do UPS PCB correto para o seu projeto, alguns fatores devem ser levados em consideração. Eles incluem:

topologia

Dependendo da eficiência energética necessária para o dispositivo, pode-se optar por um UPS PCB de conversão simples, dupla ou múltipla.

Com base na eficiência, a PCB UPS de conversão única supera a conversão dupla, mas com menos proteção.

Isso os torna adequados para lidar com cargas suscetíveis a falhas.

O UPS PCB standby considerado a base do UPS PCB de conversão única, é a melhor aposta para aplicações menores como desktops.

A topologia de dupla conversão do UPS PCB possui os maiores níveis de proteção, mas é menos eficiente.

Eles são normalmente preferidos para uso na proteção de sistemas de missão crítica.

A topologia de PCB de UPS multimodo é a mais cara quando se trata de custo em comparação com a conversão simples ou dupla.

Eles são altamente preferidos por empresas que buscam obter proteção e eficiência em suas operações.

NOTA

A classificação de um UPS PCB é a quantidade de carga que o UPS final pode suportar uma vez montado e é medido em Volt-Ampere (VA).

O seguinte deve ser considerado ao escolher a classificação ideal:

  • Uma lista de todos os dispositivos que o UPS PCB pode proteger deve ser feita
  • Os volts e amperes que os dispositivos consomem devem ser determinados
  • Os volts e amperes de cada dispositivo devem ser multiplicados para obter o valor VA
  • Todos os valores de VA são então somados
  • A soma é então multiplicada por 1.2 para permitir espaço para crescimento

As classificações dos PCBs da UPS devem ser iguais ou superiores ao número final obtido acima.

Isso pode mudar se estiverem disponíveis dados de carga precisos para os dispositivos protegidos.

Battery Management

A parte mais importante do sistema UPS PCB é o sistema de armazenamento de energia, que é basicamente a bateria.

Os PCBs da UPS carregam as baterias por gotejamento contínuo, o que afeta negativamente a bateria.

Ele tende a degradar a composição química interna da bateria, reduzindo bastante sua vida útil.

O carregamento lento é mais adequado para baterias eletrolíticas inundadas em grandes bancos que suportam sistemas de alta potência (acima de 500KVA).

As baterias não derramáveis ​​usadas pelo UPS PCB para dispositivos de KVA mais baixos usam uma técnica de carregamento diferente para maior longevidade.

Esta técnica envolve a bateria sendo 'descansada' quando o carregador é desligado periodicamente.

Monitoramento remoto

Um UPS PCB, uma vez montado, deve ser compatível com um sistema que possa monitorá-lo remotamente. Esta é a melhor maneira de resolver quaisquer problemas de UPS que possam surgir e de aplicar medidas preventivas antes que aconteçam.

Eles monitoram sinais de alerta de falhas futuras, como superaquecimento da bateria ou deterioração do desempenho.

Notificações em tempo real são enviadas continuamente em caso de possíveis problemas.

Escalabilidade e Modularidade

Montar e implementar um forte sistema de proteção de PCBs UPS requer muito tempo e recursos.

Para obter o máximo de benefícios desses sistemas, as empresas estimam um prazo de 3 a 5 anos de necessidades ao escolher um UPS PCB para seus projetos.

Se os requisitos de energia puderem ser significativamente grandes dentro desse prazo, é preferível um PCB UPS que lide com software maior.

Quais são os diferentes tipos de arquiteturas redundantes de PCB UPS?

Ter grupos redundantes de PCBs UPS aumenta a disponibilidade porque as cargas vitais permanecem protegidas se um ou vários PCBs UPS falharem.

Os vários tipos de arquiteturas de PCB de UPS redundantes são:

  • Zona: suporte dedicado é fornecido por um ou mais PCBs UPS para um conjunto definido de recursos para o data center.
  • De série: Vários UPSs PCBs são conectados de tal forma que o restante compensará a falha de um.
  • Paralelo: a redundância é aumentada usando muitos PCBs UPS conectados em paralelo que são independentes. A falha de um é coberta pelo resto.

Como ocorre a operação redundante paralela em um PCB UPS?

Neste tipo de operação, duas unidades UPS PCB são conectadas em paralelo no mesmo sistema de operação. Em uma operação normal, apenas uma PCB UPS opera, mas isoladamente com a outra.

Quando eles são conectados em paralelo, a energia pode ser fornecida continuamente de um ponto em caso de erro na outra unidade.

Este sistema de operação é o que é conhecido como o sistema de Operação Redundante Paralela.

Isso terá o efeito de aumentar o número de componentes usados ​​no PCB do UPS em comparação com se um fosse usado isoladamente.

paralelo redundante

paralelo redundante

 No entanto, a confiabilidade do sistema é muito melhorada centrada na teoria do sistema paralelo.

Como a PCB UPS de conversão simples se compara a uma PCB UPS de conversão dupla?

Em uma PCB UPS de conversão simples, o inversor obtém corrente da bateria quando a alimentação CA de entrada excede os limites definidos.

A alimentação de entrada CA é então desconectada para evitar retroalimentação à alimentação principal do inversor.

Na PCB UPS de dupla conversão, o caminho de alimentação principal principal é a saída do inversor, enquanto na PCB UPS de espera é o caminho secundário.

conversa única UPS PCB

PCB UPS de conversação única

O retificador AC-DC Converter) é alimentado da fonte principal e de volta ao inversor que converte a energia CA em CC, carregando assim a bateria

conversa dupla UPS PCB

conversação dupla UPS PCB

 Quais são os benefícios de um PCB UPS multimodo?

O Multi-mode UPS PCB combina as tecnologias de PCB de conversão simples e dupla com eficiência e confiabilidade aprimoradas.

Alguns de seus benefícios são:

  • Para economizar custos e energia, ele opera no modo interativo de linha sob condições padrão. A tensão é mantida dentro de tolerâncias benignas, resolvendo assim problemas comuns encontrados na rede elétrica.
  • Caso a alimentação CA de entrada exceda as tolerâncias estipuladas do modo interativo de linha, o modo de conversão dupla será ativado automaticamente.

Isso separará completamente os dispositivos da fonte principal de alimentação CA.

  • Se a tolerância de dupla conversão for excedida pela alimentação CA de entrada, a bateria sustenta as cargas e mantém o sistema funcionando.

PCB UPS multimodo

PCB UPS multimodo

Imediatamente o gerador entra em ação, a PCB do UPS muda para o modo de dupla conversão até que a fonte de alimentação CA principal fique estável.

 Quais são as desvantagens de um PCB UPS?

As principais desvantagens do UPS PCB são:

  1. O custo da bateria usada com o UPS PCB é geralmente alto, tornando todo o sistema caro
  2. A manutenção é um desafio especialmente quando vários PCBs UPS foram instalados em um único sistema de TI.
  3. As baterias de chumbo-ácido não são duráveis ​​e se degradam com o tempo
  4. O consumo de energia é alto, pois a bateria do UPS PCB permanece sempre carregada

Como uma PCB UPS Line-Interactive se compara a uma UPS Online-Interactive PCB?

Em uma placa UPS Line-interactive, o inversor é mantido em linha pela placa UPS.

O caminho da corrente CC das baterias é redirecionado do modo de carregamento normal e, em caso de perda de energia, fornece a corrente.

O UPS on-line PCB é uma técnica de 'conversão dupla' que obtém uma entrada CA e a leva através das sequências de baterias após retificá-la para CC.

PCB UPS interativo de linha

PCB UPS interativo de linha

 Para que os dispositivos protegidos sejam alimentados novamente, a CC é invertida de volta para 120 V ou 230 V CA.

Na PCB do UPS line-interactive, sua saída é normalmente conectada ao inversor de potência da bateria para AC.

Uma entrada de alimentação CA normal tem o inversor da placa UPS operando no modo reverso, carregando assim a bateria.

No online-interativo, o backup da fonte de bateria é carregado pela entrada AC fornecendo assim a energia que vai para o inversor de saída.

Isso significa que se a entrada AC falhar, a chave de transferência não pode ser ativada automaticamente.

Se a alimentação de entrada do PCB do UPS interativo de linha falhar, a chave de transferência é acionada para abrir e a energia flui para a bateria a partir da saída do PCB.

UPS interativo on-line PCB

PCB UPS interativo online

 A filtragem aprimorada e os transientes de comutação reduzidos são alcançados porque o inversor permanece totalmente ligado e conectado à saída.

Como a tecnologia do volante substituiu a bateria de chumbo-ácido regulada por válvula como fonte de armazenamento de energia para o UPS PCB?

Devido aos níveis químicos tóxicos das baterias de chumbo-ácido e aos rígidos regulamentos de descarte, as empresas estão encontrando alternativas para isso.

O mais conveniente é o Flywheel, que é um dispositivo mecânico fabricado em torno de um disco giratório muito grande.

Durante as operações normais do UPS PCB, o disco é girado rapidamente por energia elétrica.

Quando há um apagão, o disco gira continuamente por si mesmo, gerando uma energia CC que é usada pela PCB do UPS como fonte de energia de emergência.

Quanto mais o PCB do UPS consome a energia do volante, mais ele perde o impulso gradualmente. Cada vez menos energia é produzida até que o disco do volante finalmente pare completamente.

Comparado às baterias de chumbo-ácido, os volantes são muito leves e menores, com fácil manutenção e desprovidos de toxinas nocivas.

No entanto, eles podem produzir até apenas um minuto de energia em standby, já que a maioria das quedas de energia das concessionárias duram estatisticamente menos de um minuto.

O volante complementando as baterias de chumbo-ácido durante breves quedas de energia economiza espaço com custos mínimos de manutenção.

Também prolongam a vida útil da bateria de chumbo-ácido, reduzindo a frequência de sua operação.

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