断电无忧

• By IanGoo

最近我是有点和UPS八字不合的意思，先是900W的电脑接在600W的UPS上导致开了一下Keyshot后者直接过载被拉爆，后是一次停电发现家里两台UPS全部电池衰减。

一顿操作猛如虎之后，换了UPS，我也觉得，有必要将这些折腾的经验写下来了。

什么是UPS

UPS是“Uninterrutible Power Supply”的缩写，即“不间断电源系统”。它的作用非常浅显易懂——一般来说，遇到停电的时候，台式机用户都会菊花一紧然后双手合十祈祷图灵老祖、诺依曼上仙保佑不要出问题。但是，笔记本用户就很淡定，大可以很放松地慢悠悠地关机，甚至还可以继续执行一些低负载应用长达十数小时之多。

因为笔记本有电池。

UPS的基础也是一坨电池，在电力中断的时候，UPS可以用电池里的电力顶上，让用户有一个缓冲的时间可以保存当前工作并且关闭电源。对于一般的台式机来说，UPS不可能当成笔记本那样的电池那么用，一般笔记本动辄数小时的续航时间，而UPS通常只有十几分钟，只够用于安全断电的。

但是这就足够了。

UPS在国内的普及比很多人想象中的要早。当前的台式机用户配备UPS的并不是很多，但是实际上，在早年间，UPS几乎是台式机的必备。

在90年代到21世纪初，由于国内的电力网络还不够强健，停电还是比较频繁的。那时候电脑的电气设计也没有今天这样完善，停电引发的悲剧还是比较多的。我自己就曾经在2005年前后第一次遇到了硬盘损坏的事情，硬盘损坏就是在一次停电之后。

再加上那时候电脑也比较金贵，消费者普遍愿意多花一点钱多一道保障，因此那时候UPS是非常常见的配置，很多人的电脑旁边都摆着一个白色的箱子，要启动电脑得先启动这个白箱子，这个白箱子就是UPS。

随着国内电网普及率与稳定性都冠绝全球，现在我们已经很少会遇到停电了，加上台式机总体占有率飞速下跌，UPS似乎淡出了一般人的视野。

不过在消费电子之外，UPS的发展从未中断过。对于服务器机房、计算中心、数据中心、监控机房这类场合来说，UPS是必需品。这些应用对电力的稳定性敏感程度超乎寻常。而在消费电子领域，比较看重数据安全的用户也一直在支撑着家用型UPS的销量，对于这部分Geek用户来说，除了普通的台式机，为NAS配备一台UPS是更普遍的选择。因为NAS是很多人的数据仓库，NAS爆了就相当于大本营被炸了，那绝对不行。而NAS需要长时间运行，硬盘读写又比较频繁，对于断电来说也更加脆弱一些。因此，以APC BK-650为代表的NAS兼容型UPS最近两年的销量也水涨船高。

UPS的分类

UPS大致可以分成三类：后备式UPS、在线互动式UPS和在线式UPS。但是不管是什么类型的UPS，基本都可以分为电池和逆变电路两部分。

电池用于储存电力，也是一台UPS分量的主要来源。因为目前用于UPS的电池主流仍然是铅酸电池。

听起来有些落后？

不过或许铅酸电池就是最好的选择呢？

诚然，铅酸电池与锂电池相比，能量密度完全不占优势，上图的两块电池加起来不过14Ah的电力，而我手头一个可以揣进兜里的Anker充电宝，电力就已经高达20Ah。但是，考虑到UPS的工况，情况就不同了。

UPS并非一个需要经常移动的设备，沉一些、大一些也无妨。但是UPS需要长期插电，在市电正常的工况下，电池的端电压始终略高于充电电压，这种状态叫浮充。铅酸电池恰恰极耐浮充，这是锂电池不具备的特性。因此，目前不论是商用型的UPS还是家用型的UPS，铅酸电池是一个很普遍的选择。当然，也有使用锂电池的（一般为磷酸铁锂），华为的SmartLi UPS就是很典型的商用锂电UPS，不过这种价格高昂的UPS一般用于对空间有一定要求、或者能量需求特别大的场合。一般情况下，普通商用与家用选择铅酸电池是主流。

单块铅酸电池的电压是12V，双电池串联会升压到24V，并且都是直流电，但是家庭用电器一般是220V交流，为了完成这样一个从DC变AC，从低压变高压的过程，就需要用上逆变器。

这部分虽然分量没有电池那么重，却是整个UPS当中最重要的组成部分。它决定了UPS能够带多大的功率，同时也决定了UPS的供电质量。部分在线互动式UPS还有稳压滤波功能，稳压电路的质量也决定了UPS的供电质量。在线式的UPS更不用说，逆变器一直处于工作状态。

上文提到了一些UPS的类型，目前UPS可以分成三大类：

• 后备式UPS
• 在线互动式UPS
• 在线式UPS

这三种UPS各有千秋，也都有各自的应用场景。

后备式UPS的特点是：平时市电供应用电器，电池如果亏电的话顺便给电池充电，电池满电的话就低功率浮充。当市电中断时，开关电路会以极快的速度（一般在5ms以内）迅速切换到电池+逆变器供电。这种非常短的供电中断不会引起电脑的异常关机，毕竟电力要经过ATX电源和主板供电两道才会喂给元器件，而这些供电单元里有数量不少的电容，可以提供短时间内的用电保障。

需要注意的是，理论上，市电正常时后备式UPS不受功率容量的影响，但是我的实践标明情况并非如此。我的600W UPS在拉动900W的负载的时候，在市电状态下断掉了。

在线式UPS则是逆变器始终在工作，市电经过整流电路为蓄电池充电，蓄电池同时为逆变电路供电。

很明显地，在线式UPS就没有供电切换时间，并且由于有蓄电池这样一个巨大的缓冲地带，市电的波动完全不会影响到电源输出。所以，在线式UPS的供电质量与可靠性很显然地高于后备式UPS。但是，在线式UPS普遍比后备式UPS贵很多，并且由于逆变电路一直处于工作状态，维护的成本也高于后备式UPS。一般来说，对电力可用性的要求非常高的场合，比如服务器机房、渲染农场等，会选择使用在线式UPS，而一般家用和办公用后备式UPS是没什么问题的。

而在线互动式UPS则是将两者结合了起来，通过一个整流电路为用电器提供高质量的电力，但是平时它依然直走市电，在市电中断的时候和后备式UPS一样，瞬间切换到电池和逆变器供电。

UPS的选择

市场上的UPS种类不在少数，价格从几百到上万不等，那么应该怎么做出选择呢？

如果是需要为服务器机房或者数据中心配备UPS，请立即找一个解决方案集成供应商，不要在此处浪费时间和金钱。

如果是家用，我们再聊。

对于家用而言，在线互动式UPS是一个比较鸡肋的选择。它的本质上仍然是后备式UPS，只不过增加了滤波功能，市电断开的时候切换时间该有还是有。但是国内的市电质量还是不错的，和90年代动辄欠压、跳闸的情况相比，进入21世纪的第二个十年，城市市电电压一般都是给的足足的，日常在230V，而碰到打雷下雨，防雷插座这应该是有一定段位的电脑玩家都会准备的东西。

在线互动式依然避免不了后备式的电源切换，但是却比后备式贵很多，因此不太推荐。

剩下来的就是后备式和在线式。这两者之间的选择就很简单了：有钱上在线，没钱上后备。我个人由于比较没钱，上的是后备式UPS。在线式UPS的高可用性特性其实对于家用来说，很少能用得上。目前我家里四台UPS（两台处于残废状态），都是后备式。

然后就是看容量和额定功率。

一般UPS会使用两种功率标注的单位：VA和W。物理学告诉我们电压×电流应该就等于功率，那么VA和W有什么不同？

VA在行业上默认指视在功率，而W则是有功功率，两者之间的差值为无功功率。有功功率与视在功率的比值为功率因数。对于白炽灯这样的纯电阻器件，功率因数可以视为1，非纯电阻器件，如电机、荧光灯等，功率因数都小于1，即制造商标注的功率“W”都小于供电端的视在功率。电脑显然也不是纯电阻器件，它标注的电源功率必须要考虑功率因数进行计算。一般认为电脑的功率因数为0.6-0.8，也就是标注为1000VA的UPS，能拖动的电脑最大功率为600-800W。不过现在一般UPS厂商会告诉用户自己的UPS能够带动的电脑功率，如我最近买的一台2000VA的UPS，就在商品页面直接告诉我适用于1200W的电脑。

虽然UPS在市电供应的时候是直走市电，理论上应该没有功率上限的说法（我没有找到对应的文章），但是我的实践告诉我就算是有市电也得考虑，我的前一台UPS是1000VA的，在升级到总功率接近800W的新电脑之后，我就以为市电不用考虑UPS的功率，就没有管这台UPS。结果，在我启动了渲染器，GPU火力全开之后，UPS发出一生“滴”，然后屏幕黑了。

过载了。

然后就是电池的容量。一般来说，厂商较少直接告诉用户内置的电池有多大，而是告诉用户“你有多长时间关机跑路”。

不过，由于现在的铅酸电池早已高度标准化，其实家用后备式UPS的电池容量翻来覆去也就那几种可能的排列组合。一般家用小功率UPS是1块12V7Ah，再大一些的是12V9Ah，再大是两块12V7Ah，再大就是两块12V9Ah。目前我手头的TG-Box 850就是单块7Ah，CyberPower Value 600LCD也应该是这个规格，APC BP1000则是两块7Ah，绿巨能的UPS005是两块9Ah。

然后需要考虑的就是是否支持管理界面。

APC的UPS都是支持管理界面的，安装APC的软件之后可以在Windows系统里直接看到UPS的各种工作情况，也能像笔记本一样在系统托盘里显示一个电池图标，也能够实现断电自动休眠。不过由于PC一般是有人用的时候才开机，断电也能及时休眠。所以PC用UPS有没有管理界面都行，我的绿巨能UPS005就是没有管理界面的，它的前任APC BP1000有管理界面但是我没有装。

为NAS配备UPS就不一样了，因为NAS绝大多数情况下属于无人值守自己默默运行，自动休眠那就是刚需了。主要品牌的NAS都有自己的协议，而大大小小的UPS厂商只要做NAS UPS，都会考虑兼容这些协议。协议正确的话，通过USB将UPS连上NAS，就会看到系统当中启用了对USB UPS的支持：

如果需要为NAS配备UPS的话，兼容自己品牌的NAS管理界面的UPS就是一个很重要的考量目标了。

最后就需要考虑电池更换的便利性。这也在考验厂商的设计功力。

最近我把我家的四个UPS都拆了一遍，发现这个问题也是需要考虑的。因为UPS当中的电池是消耗品，过几年就需要更换。如果更换很麻烦的话，就只能被迫换一个新的UPS了，那叫一个花冤枉钱。

首先是CyberPower Value600LCD，这台UPS的设计就是需要点名批评的——拆不开。自然也就没有办法换电池。

然后是APC BP1000CH，APC的设计功力很深厚，这款UPS虽然属于入门型号，但是拆解非常方便，电池更换也并不困难。但是——APC官方提供的电池就属于谁买谁伞兵了。BP1000CH原配是闽华的铅酸电池，两个加起来不到100，但是APC官方提供的电池就是300起步。这台UPS整机不过600多。

山特TG-Box模仿了BK-650M的独立电池仓设计，更换电池是最方便的。

最后是绿巨能UPS005，这货的设计简直就是傻大黑粗的典范，“全金属外壳”其实就是几根铝方管铆接，然后用铁皮钉在上面，但是这样的设计却提供了很好的可维修性，几个螺丝拧下来就能将整个UPS的结构暴露出来，顺手就能拆电池、换电池，反倒很方便。

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