马鞍山伊顿UPS电源总代理

面解读伊顿UPS电源系统，解答您感兴趣却惮于询问的一切UPS问题。

　　Chris Loeffler
　　分布式电能质量业务部BladeUPS和数据中心解决方案产品经理
　　Ed Spears
　　伊顿公司伊顿电能质量解决方案产品经理
　　综述

本文教大家DIY一款小功率的100W不间断UPS电源。另外，还对推挽式变压器进行了一部分的讲解，提供了经过实践而得来的

经验，较教科书上的知识来的珍贵。在逆变器的设计上，给出参数和设计的方法，对初学者来说有非常高的参考价值。 随着

各种电子电力设备的发展，不间断电源的作用也越来越重要。从事不间断电源设计的从业人员也越来越多，市面上售卖的UPS

电源功率较大，并不是合适初学者来进行拆解和DIY，今天小编为大家带来一款小功率的100W不间断UPS电源的制造，原理图

参照EG8010、EG4313等手册，总体来说还是比较好完成的。 此款UPS不间断电源的设计要求是，输入12V/20AH的铅酸电池，

输出一组220V/50Hz/50W和一组110V/50Hz/50W。带有短路、过流、过放电保护，根据是否有市电接入，220V输出可以在逆变

和市电之间切换。 整机的主体结构是SG3525准闭环推挽升压+EG8010全桥逆变+EG4318充电控制，使用了一颗带8位AD的MCU作

电量指示、过放电自动关机控制、单键轻触开关机控制以及市电/逆变切换，同时在电池侧使用了高边电流检测方式，电池测

电流超过15A时自动关机。 整版的结构比较紧凑，因此使用了常用的字母板结构，由于输出功率很小，选用廉价的IR2106作

为高低边驱动。推挽部分使用EI33变压器，瞬间功率可以超过200W，但实际功率受到推挽部分散热限制，因此通过高边电流

检测限制在120W左右确保可靠性。两路spwm滤波电感均采用廉价的EE25铁氧体磁芯气隙电感。　　下面重点讲解众多初学者

的迷惑，在设计制造UPS不间断电源时的一些常见问题。

推挽部分该用什么磁芯? 　　首先我们要搞清楚，推挽属于正激类，我们要做的是一个真正意义的变压器，而不是反激里面

的电感，所以应该用高磁导率的磁芯以增大初级电感，降低励磁电流。所以磁芯材料一般用铁氧体，至于结构，可以用能够

想象的任何结构，包括磁环。　　

已知了输出功率，应该用多大的磁芯? 　　这个问题我感觉确实很复杂。磁芯大小完全取决于两个条件，一是磁芯任何时候

不能饱和，这就要求磁芯要有一定的截面积能够容下足够的匝数(也就是窗口面积);二是温升，包括磁芯的温升以及铜线温升

。磁芯的温升受频率，detaB影响，而detaB同样取决于截面积和匝数，不考虑趋肤效应的话，铜线温升又取决于电流密度。

归一而论，最后磁芯的截面积Ae和窗口面积Aw决定了磁芯能够做到的功率。　　对于初学者，个人感觉没有必要通过计算的

方法选磁芯，根据功率，查查前辈们的使用经验，该用多大磁芯也就心里有数。如果是做实验，可以大胆地把磁芯用小，而

给客户做产品，就尽可能用大一点的，留足余量。　　

 　 　　对于任何一个企业，如果不采取保护措施来防止电源问题对IT资产造成破坏，企业将面临难以承受的惨重损失。以下是

其中的几个原因：

　　伊顿UPS电源即使是瞬时停电也将导致严重后果。短至四分之一秒的停电也会引发中断事件，导致IT设备长时间不可用，持续时间

从15分钟到几小时不等。设备停机的成本代价不菲。某些专家认为，美国经济每年因断电和其他电力干扰而导致的损失高达

2000亿到5700亿美元。

　　●公用电力并不是清洁能源。按照法律，各种电源的电力质量允许有差别，有时这种差异足以对IT设备产生重大损害。

例如，按照现行的美国标准，在无条件规范之下，法律允许电压出现5.7到8.3%的偏差。这就意味着，如果电力公司承诺提供

208相电压，他们实际提供的电压可能在191至220伏之间。

　　●公用电力并非百分百可靠。在美国，公用电力的可靠性最高只能达到99.9%，也就是说公用电力系统每年可能发生9小

时的断电。

　　●问题和风险在加剧。当今的存储系统、服务器和网络设备使用的组件采用高度模块化配置，因此即使是早期设备很容

易承受的电力问题也会导致这些现代设备发生故障并彻底瘫痪。

　　●发电机和浪涌抑制器不敷所需。发电机虽然可以在断电期间继续保持系统持续运行，但发电机的启动速度较慢，而且

无法有效抵御电力尖峰和其他电力干扰问题。浪涌抑制器虽有助于应对电力尖峰，但对于电力损耗、电压不足和电力限制等

问题却无能为力。

　　●在当今时代，可用性是至上王道。过去，IT在企业中仅发挥辅助和支持作用，但如今，对多数公司而言，IT系统的强

弱已成为决定企业竞争优势和运营成败的核心要素。如果IT系统瘫痪，企业的核心业务流程也将很快陷于停顿。

　　●虽然可用性至关重要，但还必须控制电力成本。近年来，供电和制冷成本已呈失控之势。通常，数据中心经理既负责

确保高可用性，同时也负责控制和降低电力成本。高效的UPS系统可帮助他们达成这一目标，而且现在的产品种类繁多，与几

年前产品稀缺的状况已大不相同。
 
 
北京伊顿S5 PLC改造升级在石化行业的成功案例
改造原因：
　　2009年，中国石油天然气股份有限公司新疆某石化公司启动了隐患治理改造工程，这是对使用10年以上、存在隐患问题

的原进口控制系统进行专项治理更换的项目。乙烯生产生产线原使用的S5系统S5-135U比较老，许多备件已经停止供货，无法

适应当前平稳正常的生产和管理需求。因此，选定北京伊顿公司来进行S5到S7系统的升级改造工作。
改造方案：
开工前，石化公司提出可提供的施工周期比较短，升级改造过程一定要快，并且尽可能不影响正常生产。为了使系统升级安

全平稳地进行，尽可能减少对生产的影响，伊顿公司制定了详细的改造方案。
控制柜---对原有控制柜，进行整体升级替换。柜外保留不变，柜内全部更新。
 
PLC----根据设备的工艺及性能要求，采用西门子S7-300系列产品。更新替代产品根据原有技术要求和状态选型。
 
HMI： 人机界面采用带按键的触摸屏。除保留系统原有功能，提供更完备的信息提示和反馈，更方便的操作。界面全部中文

化。
 同时为保证施工质量和进度,工艺原理和操作习惯立足原有规范，并根据积累的经验进行更新设计升级。经过不到十天的施工

，实现了将老系统S5-135U全部切换到新系统S7-PLC下运行。方案中增加了控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，消除

了旧设备的不稳定对正常生产的影响和隐患，满足维持全系统的正常运行。伊顿公司技术人员充分利用了系统正常停机时间

进行有效调试，从而缩短系统停机切换时间。该系统已稳定运行至今。
改造效果：
改造后，石化公司反映原系统装置PLC故障频繁、I/O模块烧毁、系统不稳定等多种问题，已经得到彻底解决。伊顿的解决方

案使得客户的设备运转稳定可靠，大幅度提升了系统的安全性、节省了大量的人力物力，提高了效率。
伊顿公司在项目工期极为紧张的不利条件下，凭借其扎实的知识背景和丰富的现场经验，圆满完成了任务。同时，伊顿公司

客户至上的企业理念、细致周到的服务态度也得到了用户的一致好评。
 
 一次改造，终身受益！
我们期待与更多的企业共创辉煌！

联系人：（王浩）

电话：18001283863

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