Τα αδιάλειπτα τροφοδοτικά με μπαταρίες (UPS) είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία του ευαίσθητου εξοπλισμού σε κέντρα δεδομένων, ιατρικές εγκαταστάσεις, εργοστάσια, κόμβους τηλεπικοινωνιών, ακόμη και σπίτια από βραχυπρόθεσμες αιχμές και διακοπές ρεύματος στο δίκτυο. Σε περίπτωση παρατεταμένης διακοπής ρεύματος, μπορούν να παρέχουν την απαραίτητη βραχυπρόθεσμη ηλεκτρική ενέργεια για να επιτύχουν μια προετοιμασμένη διακοπή και να αποτρέψουν την απώλεια δεδομένων.
Το UPS μπορεί γενικά να ταξινομηθεί ως "Online" ή "Offline". Στο offline UPS, το φορτίο συνδέεται απευθείας με το δίκτυο. Όταν διακοπεί η ισχύς εισόδου, το σύστημα θα μεταβεί σε λειτουργία τροφοδοσίας μπαταρίας – η διαδικασία μεταγωγής συνήθως διαρκεί περίπου 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου για να ολοκληρωθεί, γεγονός που περιορίζει τη χρήση του UPS εκτός σύνδεσης σε ορισμένες εφαρμογές. Το ηλεκτρονικό UPS προσθέτει ένα κύκλωμα μετατροπέα και ένα κύκλωμα φόρτισης και εκφόρτισης μπαταρίας μεταξύ του φορτίου και του δικτύου και ο μετατροπέας παραμένει σε λειτουργία ανεξάρτητα από το αν η ισχύς εισόδου είναι κανονική ή όχι. Επομένως, όταν υπάρχει πρόβλημα εισόδου, το online UPS μπορεί να πραγματοποιήσει μεταγωγή «μηδενικής διακοπής» και να παρέχει τροφοδοσία έκτακτης ανάγκης στο φορτίο μέσω της μπαταρίας.
Το αρθρωτό UPS προτιμάται περισσότερο από τους σχεδιαστές και τους χρήστες, καθώς το UPS χαμηλότερης ισχύος μπορεί να συνδεθεί παράλληλα για να καλύψει μεγαλύτερη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας. Το Modular UPS μπορεί γρήγορα και εύκολα να επεκτείνει τα υπάρχοντα συστήματα UPS και να βοηθήσει τους πελάτες να επωφεληθούν από τη διαδικασία δημιουργίας συστημάτων μεγάλης κλίμακας.
Ωστόσο, όπως κάθε σχέδιο τροφοδοτικού, ο σχεδιασμός του αποδοτικού UPS παρουσιάζει επίσης προκλήσεις. Μερικοί βασικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη περιλαμβάνουν το μέγεθος, τη δυνατότητα ρύθμισης εισόδου-εξόδου, τη διαχείριση της μπαταρίας και την τοπολογία.
Το μέγεθος είναι ζωτικής σημασίας, ειδικά σε εφαρμογές όπου ο χώρος είναι εξαιρετικά πολύτιμος, όπως τα κέντρα δεδομένων. Στο παρελθόν, οι μετασχηματιστές ήταν πάντα ένα από τα μεγαλύτερα εξαρτήματα στο UPS, αλλά με την εμφάνιση πιο προηγμένης τεχνολογίας ημιαγωγών, τα κυκλώματα διακοπτών υψηλής συχνότητας έχουν αντικαταστήσει τους μετασχηματιστές, εξοικονομώντας χώρο. Ένα UPS χωρίς μετασχηματιστή μπορεί να παρέχει εκατοντάδες kVA ισχύος έκτακτης ανάγκης σε μεγάλα κέντρα δεδομένων σε ντουλάπια τυπικού μεγέθους.
Το online UPS χρησιμοποιεί PWM υψηλής συχνότητας (Pulse Width Modulation) για να πραγματοποιήσει διπλή μετατροπή (AC-DC και μετά DC-AC), η οποία μπορεί να λύσει πολλά προβλήματα ποιότητας εισόδου που δεν μπορεί να αντιμετωπίσει το offline UPS, όπως υπέρταση χαμηλής τάσης και θόρυβος γραμμής, ενώ μειώνει τη χρήση της μπαταρίας και παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Ο μετατροπέας καθορίζει την ποιότητα εξόδου του UPS και επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη συνολική απόδοση του UPS. Το εξαιρετικό online UPS μπορεί να παράγει υψηλής ποιότητας ημιτονοειδή κύματα παρόμοια με την τροφοδοσία δικτύου, παρέχοντας ισχύ σε ωμικά και επαγωγικά φορτία. Αυτό απαιτεί από τις συσκευές μεταγωγής (IGBT/MOSFET) στον μετατροπέα να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες και να συνεργάζονται με αλγόριθμους ελέγχου για την ελαχιστοποίηση του θορύβου εξόδου και των προβλημάτων EMI που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία μεταγωγής.
Σε ένα τυπικό UPS, πολλές στοιβαγμένες μπαταρίες σχηματίζουν ένα πλήρες πακέτο μπαταριών, το οποίο διαχειρίζεται για φόρτιση και αποφόρτιση από μια μονάδα διαχείρισης μπαταριών. Προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η απόδοση της μπαταρίας και να παραταθεί η διάρκεια ζωής της, ο σχεδιασμός πρέπει να λάβει υπόψη θέματα όπως η εξισορρόπηση φορτίου, η προστασία τάσης και ρεύματος, έλεγχος φόρτισης και εκφόρτισης, διαχείριση θερμότητας, έλεγχος ανεμιστήρα, παρακολούθηση και επικοινωνία.