離線UPS電源，也稱為后備式UPS電源，是在檢測到電路內的電源故障時，立即通過電池向連接的設備提供不間斷電源的設備。離線式UPS電源為設備提供最基本的電源保護類型。

基本上，在離線式UPS電源中，負載的交流電源在正常情況下由交流電源直接供電。但是，在停電的情況下，逆變器用于通過電池為負載提供交流電，電池作為備用電池。

一、什么是UPS電源：

UPS代表不間斷電源，用作在發(fā)生停電情況時為電氣或電子設備供電的一種方式。它被命名為不間斷電源，因為它確保即使在電源故障后也應持續(xù)為負載供電。

UPS電源的功能雖然是在供電中斷時為負載設備提供臨時電能，在供電異常時UPS電源也會為負載提供電能保護，如：當市電供電電壓低于安全水平時，UPS電源也為負載提供安全、穩(wěn)定的電能。

UPS電源為負載設備提供的備用電源取決于其主機功率、所攜帶的配套電池容量和電源的類型等。

UPS電源是IT行業(yè)的主要設備，因為它們需要持續(xù)的電源來運行并防止數(shù)據(jù)丟失。這些行業(yè)可能包括需要恒定電源的化工廠、醫(yī)療系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心單元等。因此，UPS電源為此類系統(tǒng)帶來了福音。

二、什么是離線式UPS電源：

我們在開頭就提到過，離線UPS電源是為設備提供基本電源保護之一的不間斷電源。這種類型的UPS電源適用于小型和非關鍵負載。在此類負載中，需要防止瞬時斷電或浪涌，例如在電力供應中斷時防止個人計算機數(shù)據(jù)丟失。

離線式UPS電源允許直接向負載提供輸入功率，無需逆變器或整流器電路，同時為電池充電。但是一旦電源出現(xiàn)故障，逆變器就會開始工作。

在之前的內容中，我們討論了在線UPS不間斷電源，它被認為是處理與低功率水平或完全斷電相關的情況的最佳方法之一。在在線式UPS不間斷電源中，我們已經(jīng)看到負載受到來自交流電源的驅動，當發(fā)生電源故障時，備用電池會立即啟動，沒有任何延遲。

這背后的原因是，在兩個靜態(tài)開關（逆向打開和關閉）的幫助下，負載同時連接到電源和備用電池。在正常運行條件下，關鍵負載從電源驅動電力，但是，如果發(fā)生電源故障，則電池將立即開始為負載供電，從而提供不間斷的服務。之所以如此，是因為這種類型的UPS電源提供零開關時間（轉換時間）。

離線UPS電源不提供零轉換時間，因為此類設備的傳輸時間在3到8毫秒之間變化。但是，眾所周知的值為5毫秒。因此，這些負載與可能處理少量中斷的小型或非關鍵負載一起使用。

二、離線式UPS電源的工作原理：

UPS電源是一種以整流器、濾波器、逆變器、靜態(tài)開關和備用電池為主要部件的設備。通過使用這些組件，可以在電源中斷的情況下正常供電并從電池到負載。

離線式UPS電源的運行方式與在線式UPS不間斷電源不同，這種操作差異主要是由于電路結構產(chǎn)生的。完整的電路操作以兩種模式進行。

模式1：當交流電源正常時：

當提供給電路的交流電源處于正常供電狀態(tài)時，負載會驅動來自市電的電流。交流信號首先通過浪涌抑制器，然后通過濾波器以到達負載。這里的浪涌抑制器用于保護負載（電氣和電子設備）免受施加的交流信號的電壓尖峰（稱為瞬態(tài)）的影響。因此，它就存在于連接電源和負載的線路內。

浪涌抑制器的輸出提供給濾波器電路，該電路僅將所需的頻率分量通過并阻止不需要的頻率分量。然后，濾波后的交流信號通過濾波器和負載之間的常開靜態(tài)開關提供給負載。

然而，與此同時，來自電源的交流輸入信號被饋送到整流器電路，整流器電路將施加的交流信號轉換為整流的直流輸出。這里整流器充當電池充電器，因為整流器的直流輸出用于為電池充電。因此，電池充電和驅動負載通過施加的交流信號同時發(fā)生。這種情況一直持續(xù)到電源存在為止。

模式2：當交流電源中斷時：

在驅動負載和電池充電的持續(xù)過程中，如果發(fā)生電源故障，則負載和濾波器之間的常亮靜態(tài)開關將立即關閉。

一旦它關閉，逆變器就會開始工作?，F(xiàn)在，之前關閉的逆變器將從備用電池中獲取直流信號并將其轉換為交流信號。到那時，之前關閉的靜態(tài)開關現(xiàn)在將亮起，并將逆變器的交流輸出傳遞給負載。因此，即使在電源故障后，負載也將獲得繼續(xù)運行的電力。

這里需要注意的是，在離線UPS電源的情況下，靜態(tài)開關的切換大約需要5毫秒的時間，而在線UPS不間斷電源的切換時間為零。

現(xiàn)在，問題來：當交流電源發(fā)生故障且逆變器保持非活動狀態(tài)時，電路內的5毫秒會發(fā)生什么？

開關模式電源由電容器組成。電容器內部保持如此多的電荷，可以在如此短的時間內提供電力并驅動負載。因此，負載不會中斷供電，這可以防止數(shù)據(jù)丟失或任何不必要的設備關閉。

三、離線式UPS電源的優(yōu)缺點：

優(yōu)勢：

它比在線UPS不間斷電源更高效、更可靠。這是因為逆變器不會一直打開，減少不必要的工作能耗以及轉換損耗等。

由于內部結構簡單，價格便宜。

由于兩種操作模式的路徑不同，因此操作非常簡單。

由于非連續(xù)運行，因此不需要大型散熱器。

缺點：

它不適用于關鍵負載，因為這里的電源和負載沒有相互電氣隔離。

在功率波動的情況下，這有時會失敗。

它被命名為離線式，因為逆變器僅在電源發(fā)生故障時激活。