Сетевые фильтры-стабилизаторы

Кроме повышенного напряжения и токовых перегрузок, в линиях электропитания могут происходить другие инциденты. Например, напряжение в сети может упасть ниже допустимого предела. Помимо уже упоминавшихся выбросов, в линиях питания могут возникать, например, радиочастотные наводки или импульсные помехи, создаваемые электродвигателями и другими индуктивными нагрузками.

Перед подключением друг к другу цифровых устройств (например, компьютера и периферии) обратите внимание на следующие особенности.

Каждый провод, подключенный к компьютеру (например, соединяющий его с каким-либо периферийным устройством), представляет собой антенну. При воздействии внешних электромагнитных полей на него наводятся электрические напряжения. Источниками таких полей могут стать другие провода, телефонные аппараты, электронно-лучевые трубки, электродвигатели, люминесцентные лампы и индикаторы, электростатические разряды и, естественно, радиопередатчики.

Цифровые схемы, в свою очередь, весьма чувствительны к помехам амплитудой всего 1-2 В. Учитывая эти обстоятельства, можно сказать, что вся электрическая проводка в здании работает как большая антенна, принимающая самые разнообразные помехи. Избавиться от помех и колебаний сетевого напряжения можно с помощью сетевых фильтров-стабилизаторов.

В устройствах этого типа выполняется фильтрация и стабилизация напряжения питания, подавляются перепады тока и напряжения - одним словом, они представляют собой буферные каскады между компьютерами и линиями питания. Фильтры-стабилизаторы полностью заменяют описанные выше ограничители выбросов и выполняют множество других функций. Будучи включенными, они постоянно находятся в активном состоянии (в отличие от ограничителей, которые срабатывают только при выбросах напряжения). Устройство этих приборов довольно сложное: в их состав входят трансформаторы, конденсаторы и другие элементы, назначение которых - поддерживать постоянный уровень выходного напряжения. Стоимость фильтра-стабилизатора обычно находится в рамках 100-300 долларов и существенно зависит от его выходной мощности.

Источники аварийного питания

Для защиты оборудования используются приборы, с помощью которых можно в течение некоторого времени поддерживать работоспособность системы при исчезновении напряжения в сети. За это время вы успеете спокойно закончить работу, сохранить ее результаты и выключить компьютер. Существует два вида устройств такого типа: источники резервного питания (Standby Power Supply - SPS) и источники бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply - UPS). Лучшие из всех сетевых буферных устройств, безусловно, блоки UPS, поскольку они не только обеспечивают работу компьютера в аварийных ситуациях, но и стабилизируют напряжение и очищают его от помех.

Источник резервного питания (SPS)

SPS включается только тогда, когда исчезает или очень понижается сетевое напряжение. В этом случае срабатывает соответствующий датчик, и к установленному в блоке преобразователю постоянного напряжения в переменное подключается аккумуляторная

батарея. Начинает вырабатываться переменное напряжение, которое, в свою очередь, поступает на выход устройства вместо сетевого.

SPS в принципе работают неплохо, но в некоторых моделях переключение на резервное питание происходит недостаточно быстро. При этом компьютер может отключиться или перезагрузиться. Естественно, что такое "резервирование" мало кого устроит. В высококачественных SPS устанавливаются феррорезонансные стабилизаторы. Это довольно громоздкие устройства, позволяющие запасать некоторое количество энергии, используемой для питания компьютера во время переключения схемы.

В рассматриваемых блоках могут устанавливаться фильтры-стабилизаторы, но в дешевых моделях их, как правило, не бывает, и напряжение в нормальных условиях поступает на компьютер непосредственно из сети, без всякой фильтрации и стабилизации. В SPS с феррорезонансными стабилизаторами выходное напряжение поддерживается постоянным, к остальным же для большей надежности следует дополнительно подключать фильтр-стабилизатор. В зависимости от качества и выходной мощности стоимость SPS колеблется от ста до нескольких тысяч долларов.

Источник бесперебойного питания (UPS)

Наилучшим решением всех проблем, возникающих в цепях питания, является установка источника бесперебойного питания, который одновременно выполняет функции фильтра-стабилизатора и источника аварийного питания. В отличие от SPS, которые включаются периодически, источники бесперебойного питания работают постоянно, и напряжение на компьютер поступает только от них. Поскольку некоторые фирмы продают источники резервного питания SPS как UPS (так как они предназначены для одних целей), последние иногда называют "истинными источниками бесперебойного питания" ("True UPS"). Хотя схема и конструкция UPS во многом похожи на SPS, главное различие между ними заключается в том, что в настоящем UPS отсутствует переключатель - питание компьютера всегда осуществляется от аккумулятора.

В UPS постоянное напряжение 12 В от аккумуляторной батареи преобразуется в переменное. В вашем распоряжении фактически будет свой автономный источник питания, не зависящий от электрической сети. От нее осуществляется только подзарядка аккумулятора, причем ток заряда либо равен потребляемому нагрузкой, либо несколько больше (при частично разряженной батарее).

Замечание

UPS может быть очень нагружен и не успеет разрядиться. В этом случае подается соответствующий звуковой сигнал. Отключите устройство от источника питания, чтобы UPS успел избавиться от излишней накопленной энергии.

Многие источники бесперебойного питания сегодня продаются вместе с кабелем и программным обеспечением, которое дает возможность защищенному компьютеру корректно завершить работу, получив сигнал от источника бесперебойного питания. При этом операционная система может завершить работу должным образом, даже если компьютер необслуживаемый. Некоторые операционные системы, например Windows NT, содержат собственные компоненты программного обеспечения для обработки сигналов от источника бесперебойного питания.

Даже если напряжение в сети пропадает, UPS продолжает работать, поскольку при этом лишь прекращается процесс подзарядки батареи. Никаких переключений в схеме не происходит, а потому не возникает даже кратковременных провалов питающего напряжения. Батарея в этом режиме, конечно, разряжается, и интенсивность разряда зависит

от мощности, потребляемой компьютером. Но практически в любом случае вы успеете спокойно завершить работу и подготовить компьютер к нормальному выключению питания. UPS функционирует непрерывно, используя заряженный аккумулятор. После восстановления сетевого напряжения аккумулятор сразу, без дополнительных переключений, начинает подзаряжаться, и вы снова можете включить компьютер и спокойно работать.

Стоимость UPS напрямую зависит от времени, в течение которого он может обеспечивать питание системы при отключении сетевого напряжения, и от выходной мощности. Поэтому, покупая такой прибор, учитывайте мощность, потребляемую вашим компьютером, и время, необходимое для того, чтобы сохранить файлы, выйти из программы и выключить компьютер. UPS - весьма дорогое удовольствие; батареи большой емкости и зарядный узел устройства стоят значительно дороже, чем SPS.

Поскольку в UPS осуществляется полная стабилизация питания электрической сети, они не могут даже сравниваться по своим качествам с ограничителями выбросов или фильтрами-стабилизаторами. В самых высококачественных моделях для улучшения показателей выходного напряжения устанавливаются феррорезонансные стабилизаторы. UPS такого типа являются не только самыми лучшими защитными устройствами в цепях питания, но и самыми дорогими. Стоимость таких устройств довольно высокая, иногда до 1-2 долларов за каждый ватт выходной мощности. Чтобы определить, какую мощность потребляет ваш компьютер, взгляните на этикетку, расположенную на задней панели системного блока: мощность указывается либо в ваттах, либо в вольтах и амперах. В последнем случае для определения потребляемой мощности эти две цифры нужно перемножить.

Например, в документации указано, что напряжение питания равно 110 В, а максимальный потребляемый ток - 5 А. Таким образом, максимальная мощность потребления составит 550 Вт, что соответствует случаю, когда во все разъемы расширения установлены платы адаптеров, а в компьютере - два жестких диска и один накопитель на гибких дисках (т. е. выполнено максимальное расширение системы). Но в любой ситуации потребляемая мощность не превысит указанной величины, поскольку, если это произойдет, установленный в блоке питания предохранитель на 5 А перегорит. Такие системы в установившемся режиме потребляют в среднем около 300 Вт. Но при вычислении необходимой выходной мощности UPS лучше проявить консерватизм и исходить из 550 Вт. Добавьте еще около 100 Вт на монитор - и получите уже 650 Вт. Выходная мощность UPS двух таких компьютеров должна составлять не менее 1 100 Вт, а с двумя мониторами - 1 300 Вт. Если учесть стоимость каждого ватта (1-2 доллара), то получится кругленькая сумма - в пределах 500-700 долларов. Дорогое удовольствие, и именно поэтому большинство компаний приобретает UPS для таких компьютеров, как, например, сетевые файл-серверы.

Замечание

Высокоемкие UPS, продаваемые для использования со стандартной розеткой 15 А, обеспечивают мощность около 1400 В. Более высокая мощность может привести к отключению нагрузочной схемы при чрезмерной зарядке батареи и генерации обратным преобразователем максимальной силы тока.

Помимо выходной мощности, UPS различаются и некоторыми другими параметрами. Выше уже упоминалось о встроенных феррорезонансных стабилизаторах, которые позволяют улучшить качество выходного напряжения. В хороших блоках импульсы имеют синусоидальную форму, а в более дешевых устройствах - прямоугольную. Для некото-