Jaki UPS? Wybieramy awaryjny zasilacz do komputera

UPS, czyli awaryjny zasilacz, to jedno z urządzeń, które często docenia się dopiero wtedy, gdy jego brak skutkuje utratą cennych danych czy owoców wielogodzinnej pracy. Jaki UPS wybrać? Co o awaryjnych zasilaczach trzeba wiedzieć? Czym się różni UPS o topologii offline od line interactive i online? Na co zwrócić uwagę podczas zakupu? Odpowiedzi na te i inne pytania w artykule.

Otóż UPS to także solidne zabezpieczenie, np. przed zakłóceniami w sieci energetycznej. Krótkotrwałe wahania napięcia, spowodowane podłączaniem urządzeń o dużej mocy (np. drukarek laserowych, żelazek, etc.), zniekształcenia harmoniczne napięcia zasilającego (THD) wprowadzane przez urządzenia mające zasilacze impulsowe, chwilowe zaniki napięcia czy przepięcia spowodowane włączeniem np. windy z silnikiem indukcyjnym czy uderzeniem w niedalekiej odległości pioruna to niektóre z nich.

Kryteria dotyczące jakości przesyłanej energii elektrycznej określa stosowna norma. Stąd w gniazdkach, przynajmniej w teorii, mamy prąd przemienny o napięciu skutecznym równym 230 V (+/- 10%), częstotliwości 50 Hz i sinusoidalnej krzywej napięcia, której poziom zniekształceń harmonicznych nie powinien przekraczać 5%. Chyba jednak nikt nie ma wątpliwości, że mimo to jakość energii, która jest dostarczana do domów, często pozostawia wiele do życzenia i nierzadko znacznie przekracza założenia normy.

Oczywiście, winę np. za niespodziewany restart komputera może ponosić jeden z jego podzespołów (np. zasilacz czy płyta główna). Może to być jednak wynik chwilowego zaniku napięcia, tak krótkiego, że np. włączony telewizor czy radiobudzik nie przerwały swojej pracy. Przed takimi zdarzeniami, w wyniku których niejedna osoba uda się zupełnie niepotrzebnie do serwisu w celu diagnostyki komputera, nie uchroni nawet najlepsza listwa antyprzepięciowa. Tutaj niezastąpiony jest awaryjny zasilacz, czyli UPS.

Dobrze dobrany UPS jest w stanie ochronić komputer stacjonarny przed wieloma zakłóceniami w sieci elektrycznej, których uniknąć się po prostu nie da. Czy zatem warto zainwestować w awaryjny zasilacz do komputera domowego? Każdy musi sobie sam odpowiedzieć na to pytanie.

UPS – rodzaje zasilaczy awaryjnych

Na chwilę obecną na rynku dostępnych jest kilka typów zasilaczy UPS. W artykule omówiono te najczęściej spotykane.

UPS o topologii offline (tzw. z bierną rezerwą, VFD)

UPS typu offline to zasilacz awaryjny cechujący się najprostszą budową i, dzięki temu, najniższą ceną końcową. Składa się on zazwyczaj z akumulatora, prostownika zamieniającego prąd przemienny (AC) na stały (DC), falownika zamieniającego prąd stały na przemienny (DC) i zestawu najprostszych filtrów. Podczas normalnej pracy UPS typu offline stale monitoruje poziom napięcia i nie ingeruje w nie tak długo, jak spełnia ono określone normy.

Przekroczenie zakresu tolerancji (czyli zanik lub nagły skok napięcia) powoduje uruchomienie falownika i natychmiast, po ustabilizowaniu napięcia, jest ono podawane na wyjścia. Cały proces zajmuje, w zależności od UPS-a, od kilku do kilkudziesięciu milisekund. Decydując się na awaryjny zasilacz do komputera o topologii offline trzeba koniecznie zwrócić uwagę na kształt krzywej wyjściowego napięcia zasilającego.

W tanich konstrukcjach zdarza się, że ma ona przebieg prostokątny. Taki UPS nie nadaje się do zasilania komputera ani żadnej skomplikowanej elektroniki. Niezbędne minimum to aproksymowana sinusoida (chyba najczęściej spotykany kształt krzywej w zasilaczach o tej topologii), ale zdecydowanie lepsza jest pełna sinusoida (co lepsze UPS-y typu offline są w stanie wytwarzać napięcie o takiej krzywej).

UPS o topologii line interactive (VI)

Nieco bardziej zaawansowane są zasilacze awaryjne UPS o topologii line interactive. W odróżnieniu od urządzeń typu offline monitorują również kąt przesunięcia fazowego i częstotliwość napięcia. Dzięki temu z reguły szybciej są w stanie zsynchronizować parametry prądu generowanego przez falownik z siecią energetyczną i tym samym podać na wyjścia stabilne, pozbawione zakłóceń napięcie zasilające.

W rezultacie nawet tańsze zasilacze awaryjne o topologii line interactive odznaczają się bardzo krótkimi czasami reakcji, zwykle nie przekraczającymi kilkunastu milisekund. Dodatkowo takie UPS-y generują dobre jakościowo napięcie. W zasadzie standardem w tańszych modelach jest aproksymowana sinusoida. Bez żadnych problemów można jednak znaleźć takie, które generują czystą sinusoidę.

Nieco lepsze zasilacze awaryjne UPS o topologii line interactive mają dodatkowo układy automatycznie stabilizujące napięcie w trakcie pracy sieciowej (AVR – ang. Automatic Voltage Regulator). Dzięki temu w razie niewielkiego spadku lub skoku napięcia nie przełączają się one na tryb pracy akumulatorowej, jak robią to UPS-y typu offline, lecz korygują wyjściowe napięcie podnosząc je lub obniżając.

To sprawia, że sprzęt otrzymuje cały czas prąd o dobrych, spełniających normy parametrach, a my możemy bez przeszkód pracować. Jest to korzystne zarówno z punktu widzenia trwałości UPS-a (szczególnie dla akumulatorów), który pracując w sieciach, gdzie wahania napięcia występują dość często, nie przełącza się nieustannie, jak również praktycznego. Nie ogranicza nas bowiem czas pracy determinowany pojemnością akumulatorów.

UPS o topologii online (tzw. z podwójną konwersją, VFI)

Najbardziej zaawansowane konstrukcyjnie (i zdecydowanie najdroższe z omawianych) są zasilacze UPS o topologii online. Podłączone do nich urządzenia są całkowicie odizolowane od sieci elektrycznej, toteż nie ma mowy o tym, by docierały do nich jakiekolwiek zakłócenia. Oznacza to, że otrzymują one cały czas prąd o optymalnych, zgodnych z normami parametrach, generowany przez stale pracujący falownik.

Mamy tu do czynienia z mechanizmem podwójnej konwersji. Najpierw prostownik zamienia prąd przemienny na stały, który jest wykorzystywany do ładowania akumulatorów oraz zasilania falownika, który ponownie wytwarza prąd przemienny. Tym samym napięcie wejściowe nie ma żadnego wpływu na napięcie wyjściowe dostarczane przez UPS i podłączone urządzenia są zasilane w sposób ciągły.

W razie zaniku napięcia nie ma mowy o jakimkolwiek przełączaniu, a tym samym opóźnieniach i zakłóceniach związanych z tym procesem - po prostu przestaje pracować prostownik, a falownik jest zasilany z wbudowanego akumulatora. Zasilacze UPS o topologii online generują bardzo wysokiej jakości napięcie wyjściowe. Jego krzywa ma przebieg idealnie sinusoidalny, zatem można do nich podłączać praktycznie wszystkie urządzenia elektroniczne.

Koszt zakupu watomierza oscyluje w granicach kilkudziesięciu złotych i pozwala uniknąć zakupu UPS-a o zbyt małej mocy. Najlepiej więc podłączyć desktopa wraz z monitorem do listwy zasilającej, a tę przez watomierz do gniazdka i tak podłączony zestaw maksymalnie obciążyć. Do uzyskanej wartości należy doliczyć 20-30%. Wraz z upływem czasu sprawność zasilaczy komputerowych często spada i pobierają one więcej energii niż w dniu zakupu.

A zasilacz UPS z reguły kupuje się na lata. Warto też mieć na uwadze, że po ewentualnej rozbudowie komputera prawdopodobnie będzie on pobierał więcej energii. Zapas jest więc jak najbardziej wskazany. Przeciążony zasilacz UPS zamiast podtrzymać zasilanie, po prostu się wyłączy. W skrajnych przypadkach może nawet ulec uszkodzeniu. Dlatego tzw. zakup na zapas ma jak najbardziej sens.

Jeśli jednak nie chcemy inwestować w watomierz, możemy oszacować jaką moc powinien mieć zasilacz UPS odczytując pobór energii z tabliczek znamionowych. Należy tu jednak pod uwagę brać poprawkę np. na sprawność zasilaczy komputerowych. High-endowe zasilacze, opatrzone stosownymi certyfikatami (np. 80 Plus Bronze) mają ją na poziomie 80% i wyższą. To oznacza, że gdy obciążymy zasilacz o sprawności 80%, ten dostarczając 600 W pobiera z sieci 750 W.

Tańsze konstrukcje marnotrawią jeszcze więcej energii. Trzeba więc liczyć się z tym, że wydajny komputer stacjonarny uzbrojony w kiepski zasilacz może pobierać dużo więcej energii niż wynikałoby to z mocy jaką jest w stanie dostarczyć zasilacz.

2. Kształt krzywej napięcia wyjściowego

Drugim, niezmiernie ważnym parametrem jest kształt krzywej napięcia wyjściowego. Kupując awaryjny zasilacz do komputera trzeba bezwzględnie unikać tanich UPS-ów, które generują napięcie o przebiegu prostokątnym lub trapezowym. Najlepszy wybór to, oczywiście, pełna sinusoida i taki kształt krzywiej napięcia jest zalecany, jeśli do UPS-a będzie podpięty komputer z zasilaczem z aktywnym PFC.

W ostateczności może być też aproksymowana sinusoida (zwłaszcza, że nawet bardzo tanie UPS-y taką generują), choć nie wszystkie zasilacze z aPFC poprawnie współpracują przy takim kształcie krzywej. Warto zatem upewnić się wcześniej jaki zasilacz mamy w komputerze. Jeśli PFC jest pasywne, problemu nie będzie. Jeśli aktywne, lepiej, na wszelki wypadek, poszukać czegoś pełnym sinusem na wyjściu.

3. Czas przełączania

Aby zapewnić nieprzerwaną, niezakłóconą pracę komputera, czas przełączania (w przypadku zasilaczy o topologiach offline i line interactive) nie powinien być zbyt długi. Kilkadziesiąt milisekund to zdecydowanie za dużo - co bardziej wrażliwe na zanik napięcia urządzenia zdążą się wyłączyć lub zrestartować. Bezpieczna granica to kilkanaście (na pewno mniej niż 20) milisekund, aczkolwiek kupno UPS-a, który przełącza się w kilka ms bez rujnowania domowego budżetu też jest możliwe.

4. Czas podtrzymywania akumulatorowego

W przeciwieństwie do laptopów, które na akumulatorach działają zwykle co najmniej godzinę, typowy UPS, obciążony w 100%, zapewnia podtrzymanie przez kilka (3-8) minut. Zwykle tyle wystarcza, by zapisać pracę/stan gry i wyłączyć komputer. Jeśli jednak komuś to nie wystarcza, to albo musi kupić mocniejszy UPS, albo taki, który pozwala na podłączenie dodatkowych akumulatorów.

5. Liczba i typ gniazd wyjściowych

Jako, że podłączanie rozgałęźników/listew do UPS-ów jest niewskazane, trzeba wybrać model, który ma odpowiednią liczbę chronionych gniazd wyjściowych. Niezbędne minimum to trzy (monitor + jednostka centralna i jakieś dodatkowe urządzenie, np. router). Jeśli liczba urządzeń, które nie powinny gwałtownie przerywać pracy jest większa, trzeba zaopatrzyć się w model z większą liczbą gniazd.

Warto też zwrócić uwagę na ich typ. I nie mam tu na myśli tylko tego, czy są to typowe gniazdka elektryczne identyczne z tymi spotykanymi w domach, zaciski śrubowe lub gniazda typu IEC320 C13 czy C19. Niektóre zasilacze UPS mają większą liczbę gniazd, ale niektóre z nich są jedynie filtrowane i nie zapewniają podtrzymania w przypadku zaniku napięcia. Producenci zwykle oznaczają je stosownymi symbolami (np. drukarki).

6. Złącza i oprogramowanie monitorujące, funkcjonalność

Najprostsze zasilacze UPS nie mają żadnych dodatkowych złączy i oferują jedynie diodową i/lub dźwiękową sygnalizację stanu pracy. Trzeba wówczas samemu pilnować, by w razie przejścia na tryb podtrzymania, w porę wyłączyć komputer nim UPS odetnie zasilanie. Nie wiemy też praktycznie nic o kondycji akumulatorów do czasu, gdy urządzenie zasygnalizuje potrzebę ich wymiany na nowe.

Jeśli chcemy mieć pełną kontrolę nad UPS-em, powinniśmy wybrać model wyposażony w port komunikacyjny i dedykowane oprogramowanie. Powinno ono pozwalać na sprawdzenie stanu pracy zasilacza UPS, poziomu naładowania i kondycji akumulatorów, a przynajmniej gwarantować bezpieczne wyłączenie komputera w razie wyczerpania akumulatorów, gdyby nas akurat nie było przy biurku.

Nie zawadziłaby też możliwość wyłączenia alarmu dźwiękowego, który bywa na tyle głośny, że może w nocy obudzić pozostałych domowników. Oczywiście nie brakuje na rynku urządzeń, które są wyposażone w rozbudowane panele kontrolne i czytelne wyświetlacze LCD, na których prezentowane są wszystkie niezbędne parametry, zatem do ich odczytu oraz zmiany kluczowych ustawień nie jest potrzebne żadne dodatkowe oprogramowanie.

7. Obecność filtrów przepięciowych dla Sieci

Doprowadzić do uszkodzenia komputera lub jego podzespołów może nie tylko przepięcie w sieci elektrycznej, lecz także teleinformatycznej. Jeśli zatem zależy nam na bezpieczeństwie karty sieciowej, modemu czy chociażby routera WiFi, warto wybrać zasilacz UPS wyposażony w potrzebne gniazda (np. telefoniczne lub LAN) i zestaw filtrów, który będzie chronił sprzęt przed skutkami przepięć także na tych liniach.

8. Gwarancja i serwis

Zasilacz UPS to urządzenie, które służy zazwyczaj przez wiele lat. Zmienia się je zwykle rzadziej niż stację roboczą, router czy monitor, dlatego warto, aby miało długi okres gwarancyjny. Dobry zasilacz awaryjny do komputera jest objęty nawet 5-letnim okresem gwarancyjnym. Z tym, że trzeba zwrócić uwagę na dwie kwestie. Pierwsza to taka, że nieraz gwarancja jest liczona od daty produkcji, a nie sprzedaży.

W związku z tym warto wybierać sklepy o dużym obrocie, w których UPS-y nie zalegają długo na półkach. W najgorszym przypadku może się bowiem okazać, że nasz nowiutki UPS został wyprodukowany kilka miesięcy temu i ma nie 36 miesięcy gwarancji, a np. 26. Dodatkowo na akumulatory gwarancja bywa krótsza. Warto wówczas sprawdzić o ile, by nie okazało się, że na UPS jest 3 lata, a na ogniwa rok od daty produkcji.

Warto też zawczasu rozejrzeć się za serwisem pogwarancyjnym. Decydując się na UPS-a jednej z większych, polskich firm, mamy niemal 100% pewność, że gdy zechcemy go naprawić lub np. wymienić zużyte akumulatory, nie będzie problemu. I to nawet, jeśli od zakupu minęło już wiele lat.

9. Możliwość wymiany akumulatorów i podłączenia dodatkowych

O tym, że akumulatory ulegają zużyciu i trzeba je wymieniać, chyba nie muszę nikogo przekonywać. Te zainstalowane w zasilaczach UPS wytrzymują w sprzyjających warunkach ok. 500 cykli ładowania lub 3-5 lat. Potem urządzenia zwykle sygnalizują potrzebę ich wymiany. I wówczas przydatna okazuje się możliwość samodzielnego demontażu starych ogniw i montażu nowych, bez konieczności wizyty w specjalistycznym serwisie. Warto o tym pomyśleć już przed zakupem.

Pod uwagę należy wziąć też możliwość podpinania dodatkowych akumulatorów. Wówczas, gdy np. zmodernizujemy komputer i pobór mocy wzrośnie, będziemy mogli po prostu dołożyć dodatkowy akumulator, zamiast kupować nowy UPS z ogniwami o większej pojemności, by zapewnić dostatecznie długie podtrzymanie. Oczywiście nie jest to funkcjonalność niezbędna, ale z pewnością bardzo przyszłościowa i warto mieć ją na uwadze.

UPS – co jeszcze trzeba wiedzieć?

Przede wszystkim do zasilacza UPS należy podłączać tylko niezbędne urządzenia, które muszą mieć podtrzymanie. Nie ma zatem mowy o drukarkach laserowych czy zestawie głośników 5.1 o dużej mocy. Takie urządzenia potrafią pobierać nawet kilkaset wat i doprowadzić do przeciążenia UPS-a lub, co najmniej, do bardzo szybkiego zużycia zgromadzonej w akumulatorach energii.

Sprzęt należy podłączać do zasilacza UPS za pomocą kabla/przedłużacza o odpowiednio dużej obciążalności (przekroju), z wtyczką z uziemieniem. Zastosowanie przedłużacza z kablem o zbyt niskiej obciążalności może doprowadzić do jego uszkodzenia. Sam UPS powinien być podłączony za pomocą dołączonego przewodu do gniazdka z uziemieniem. Inaczej nie będzie w stanie zapewnić ochrony przeciwprzepięciowej.

Warto też wiedzieć, że zasilacz UPS nie jest całkowicie bezgłośny. Zasilacz awaryjny o topologii online często ma aktywne chłodzenie, które zwykle słychać, podobnie jak cały czas aktywny falownik. UPS-y typu line interactive i offline uruchamiają go tylko wówczas, gdy przełączają się na tryb potrzymania, ale i tak w cichych pomieszczeniach zazwyczaj da się usłyszeć terkotanie. Nie należy jednak UPS-a upychać gdzieś w kącie, a tym bardziej zamykać np. w biurku.

Zasilacz awaryjny UPS nagrzewa się w trakcie pracy, dlatego musi mieć dobre chłodzenie. Zbyt wysokie temperatury wynikające z utrudnionej cyrkulacji powietrza mogą doprowadzić do jego przegrzania i, w skrajnych przypadkach, uszkodzenia. Nie wspominając o tym, że negatywnie wpływają one na żywotność akumulatorów, które na których sprawności wszakże powinno nam zależeć.