UPS电源BOM:从AC输入到DC输出的全链路选型
UPS(不间断电源)是工业和数据中心的基础设施,输入接交流电网,输出给负载供电,中间经过整流、逆变、储能好几个环节,每个环节都要器件撑着。
UPS(不间断电源)是工业和数据中心的基础设施,输入接交流电网,输出给负载供电,中间经过整流、逆变、储能好几个环节,每个环节都要器件撑着。
今天把UPS的典型BOM拆开看看,从AC输入到DC输出,每个节点需要什么器件、合科泰有什么对应方案。
UPS电源的基本架构
主流UPS分为在线双变换型和互动式两大类,核心区别在于逆变器是否始终参与工作。这里主要聊在线双变换型,因为器件用量更大、选型要求更高。
基本拓扑:AC输入 → 整流桥 → 直流母线 → 逆变器 → AC输出,中间还有电池充放电管理和旁路切换。
每个环节的器件选型都要考虑:耐压余量、功率余量、效率、可靠性。UPS是保命的设备,器件选型不能含糊。
AC输入端:整流和浪涌防护
整流桥:AC-DC转换的第一步
AC输入进来,先过整流桥把交流变成脉动直流。整流桥的选型看两个参数:额定电流和反向耐压。
UPS功率大,整流桥电流一般10A起步,耐压要选600V以上(考虑电网波动和浪涌)。
合科泰推荐料号:GBP04(整流桥)
GBP04是1000V耐压的整流桥,IF(AV) 4A对于小功率UPS够用,大功率UPS可以考虑GBP06或GBP08。留足电压余量,电网波动时心里不慌。
浪涌防护:别让雷击打坏设备
UPS一般安装在配电柜里,要承受电网浪涌和雷击冲击。AC输入端需要TVS管或压敏电阻做防护。
DC输出端:同步整流MOSFET
同步整流:提高效率的关键
UPS输出级常用同步整流拓扑,用MOSFET替代传统二极管做整流,能把效率提升2-3个百分点。
同步整流MOSfet的选型重点:低RDS(on)、低Qg、耐压适中。UPS输出电压常见220V/380V,但MOSFET主要承受的是变压器副边电压,一般600V级别就够用。
合科泰推荐料号:HKTD80N06
等等,60V的MOSFET用在UPS里?对,UPS副边整流电压不高,60V完全够用。80A电流、3.5mΩ的RDS(on),同步整流效率有保障。
电池管理:充电保护和放电MOSFET
电池充电管理
UPS的铅酸电池或锂电池组,充电需要专门的充电管理电路,防止过充损伤电池。这块一般用专门的充电管理IC配合功率器件。
电池放电MOSFET
电池放电回路需要MOSFET控制通断,选型要关注:
· 耐压:电池电压的1.5倍以上,留足余量
· 电流:支持峰值放电电流,一般是额定容量的2-3倍
· RDS(on):低内阻减少放电损耗
48V电池系统选60V MOSFET,96V系统选100V MOSFET,以此类推。HKTD80N06的80A电流能力,48V/20Ah规格的电池放电完全够用。
全链路TVS防护:ESD和浪涌一个不能少
SMAJ24A:输入输出端口通用防护
SMAJ24A的24V工作电压覆盖48V电池系统的防护需求,400W峰值功率能扛住大部分浪涌场景。输入端口、输出端口、通信接口都可以用,是UPS防护的百搭器件。
UPS全链路BOM汇总
把上面的器件串起来,就是UPS电源的典型BOM: