UPS 不断电系统介绍教学、采购建议与产品推荐

UPS，Uninterruptible Power Supply，不断电电源系统，是一种具备稳定性（Stability），安全性（Safety）以及省电性的前端电源处理装置，除了常见于尖端服务器系统的电源前端应用外，对设计工作室或家庭用户来说也是值得推荐的电脑周边产品。

一部设计优秀的 UPS，可以让电脑主机即使处于开机状态下，不幸遇到市电中断，也还能透过内建电池取得一段稳定的电源，让电脑可以在停电状态下继续运作，让电脑操作员（或管理程序）利用这段时间关闭应用程序与储存重要资料，避免因瞬间停电导致重要的资料消失。

不晓得你有没有经历过那种因为莫名其妙的断电，导致熬夜整晚才辛苦完成的研究报告付之一炬的伤心回忆？或是电脑系统被高压电瞬间烧毁的惨痛经验？─── 这些工字号都经历过！（拭泪）

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工字号的电脑被高压电贯通事件，罪魁祸首是台电。当时台电配错电，把高压导入低压线路，结果把新竹整排房屋的电器通通爆光。不过我也见识到台电在危机处理方面的明快态度（还有丰沛的资金），房东跟我们收集完毁损资料后，没几天就帮我换了一台升级过的新电脑，让我深觉台电的效率是可信赖的（年纪轻就是纯真，不然用eeepc换一台MAC回来）。

如果当时的电脑有装不断电系统（UPS），这些问题都不再是问题。

早期的不断电系统受限技术能力的影响，市场上常见的不断电系统除了高阶（高价）的在线式技术（On Line）外，就是低阶版本的离线式不断电技术（Off Line，又称 Stand Off）。

后来厂商结合在线与离线两式的优点，开发出「在线互动式不断电技术（Line Interactive）**」，而采用这套技术的不断电系统也是我的第一台 UPS，当年为了这台还闹出一段小心酸故事。

我们医工实验室有一台电脑是拿来跑资料的专用服务器。不过教授似乎把计划经费用在「其他」更有意义的地方，加上教授对自己从学生一路爬上的工学院似乎有某种信赖感，因此我们迟迟一直没有对服务器做特别保护，只靠每几个小时一次的手工备份来避免哪天突然跳电 —— 而电是都跳过滴。

就在我们快要抓狂去海扁教授时，学妹从实验室外跑来告诉我们，她发现隔壁做动物的实验室一次丢了好几台不断电系统到垃圾区。接著就看到一群学长面露凶光、流著口水的跑去做资源回收了（泪）。

后来这批 UPS 经过整备，倒也「不」意外的能正常使用（感谢隔壁实验室的有钱主持教授）。

工字号在前面说了这么长的故事，相信大家都猜得到接下来要介绍哪一种电脑周边装置了吧？

UPS 不断电电源系统

不断电系统是种一边接「外界电源（Supply Mains，以下简称市电）」，一边接电脑等负载的周边装置。目的是在停电时，电脑可从 UPS 电池取得工作所需的电力，争取一些工作时间好操作关机与备份等保护动作。

工字号在前面文章中有稍微提到不断电系统的几个重要选择关键，包括在线式、离线式与在线互动性。虽然有部分人认为在线互动式与离线式基本上是一样的产品，不过说到底还是有些差别。

在线式（On Line）不断电系统

这三种类型装置中又以**在线式（On Line）**的概念最容易理解。市电是一种「交流电（Alternating Current, AC）」，透过交直流整流器灌进 UPS 的内部电池（充电动作）中，再由电池通过变流器（逆变器）还原成交流电后输出到电脑系统，从电源流向来看可以写成：AC IN > DC IN > UPS Battery> DC OUT > AC OUT > PC。

在线式的主要特点就是不需要转用「电源线路」，可持续性供应的波形非常完整、干净（杂讯、突波除了通过电路过滤外还会被电池吃掉）。之后当外界电源供应被中断（例如市电停电或电压压降达到危险阀值）时，对电子系统的损耗也是最低，因为基本上没有所谓切换线路的问题。

在线式不断电系统对系统稳定性有强烈需求的实验室与企业而言是唯一的选择，适合用在环境电源复杂的场所（例如周边住了一只电力怪兽）。不过这项产品的设计较为复杂，零件与结构成本偏高，较难普及于一般家庭与个人工作室。

离线式（Off Line）不断电系统

**离线式（Off Line）**是在 UPS 内部存在两条线路，一条是由市电直接供应给电脑系统（AC IN > PC）；另一条是由市电对电池充电（AC IN > UPS Battery）。

当市电[1]供应大幅度降低（甚至中断）时，UPS 会切换内部供电路线路，改由电池供电给电脑端使用（UPS Battery > PC）。

离线式的优点是结构简单，动作控制单纯，硬件成本也是三种 UPS 类型中最便宜的，不过缺点就是少了杂讯与突波保护以及电源稳定性。在两条供电线路切换时会形成一段转换时间，虽然只要将转换时间控制在10毫秒（依电压频率不同会有不同的上限）内就可维持电脑正常运作，但瞬间的电流中断还是会对电子元件造成影响。

在线互动式（Line Interactive）不断电系统

一般人较难理解的是在线互动式 UPS（Line Interactive），例如工字号今天入手的 APC Back-UPS Pro 1000[2]。虽然名称上有「在线」两个字，却还是离线式运作的一种。对系统的保护与价格都是介于在线式与离线式间的一种折衷方案。而且各家 UPS 生产厂商的设计手法各有巧妙不同，因此也很难完全定义清楚。工字号自己则是靠以下三点特征来做辨识：

其一，内建「双向性转换器（Bidirectional Converter, BC）」：

在线互动式 UPS 内部「可以」只靠一条线路同时供应负载端（例如电脑主机）以及透过「双向性转换器」对电池充电，从电源流向来看可以写成：AC IN > PC & BC；BC > UPS Battery；UPS Battery > BC > PC）。

当市电停电，电池将透过双向转换器（BC），让电源从同一条线路逆向供应给负载端。

另外，透过双向性转换器的设计，不仅可以简化线路，转换时间也相对较低，减轻电子元件的负担，同时电脑端得以透过电源管理软件（例如：APC PowerChute[3]）对控制器进行电源控制与管理，这也是在线「互动式」名称的由来。

其二，内建「AVR 自动稳压调节器（Automatic Voltage Regulator）」：

这项元件是复杂设计的体现，用于调节电压的浮动，达到正常电压水准。

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一位住在澎湖县某座小岛上的朋友最近在抱怨电压浮动。一般台电配到家中的电压是准110伏特，上下误差很少超过5V。但是海岛上只能自己用柴油发电机来发电，惊人的电压是在 105V 到 160V 之间浮动，听他说已经弄坏好几台 UPS 了（囧）。

没有内建 AVR 元件的UPS，只会在市电低于或高于默认阈值时切换成电池供电。但是内建 AVR 元件的 UPS，只要外界电压的浮动在 AVR 的工作范围中，AVR 就会连续调整电压，产生稳压的效果，让系统电源更加稳定，只有在电压供应不足或超出默认阈值时才切换成电池供电。不过有些厂商也会在离线式不断电系统中安装 AVR 调节器，所以工字号才会说说没有 AVR 的绝对是离线式，但有的不一定是在线互动式。

其三，厂商定义（厂商说了算）。

如何选择一台优秀的不断电系统 UPS

第一步，定义工作用途与环境。

以工字号的立场而言，每次在淡水维修电脑**遇到一般商家或设计工作室，我总会多嘴建议安装不断电系统，而且也不光是针对商业用途的建议，我认为学生族群（尤其是研究所）也是潜在用户（尤其赶报告时）。

至于该选用哪一种类型的不断电系统，主要还是看用户的需求而定。

如果你中了乐透，或你是对系统稳定与安全性****有强烈需求的实验室与企业部门，或者你家里住了一只经常扰乱电源的电力怪兽，我建议你直接参考在线式不断电系统（On Line UPS），那才是你需要的。

至于一般家庭用户与个人工作室，主要需求在于停电时提供资料备份与安全关机所需的时间，我会大力推荐在线互动式 UPS。

离线式不是不好，而是没有选择的必要，因为跟在线互动式的价差不大。除非你认为自己住在电厂旁，一年难得碰到一次停电，而且平常只是开电脑上网打屁哈啦用，那倒是可以考虑离线式。

第二步，找规格。

在针对自己的机器设备开规格前，记得 UPS 的目的不是为了让你遇到停电时还能先看部电影再说。

UPS 的主要功能就是让你在停电或电压异常的那个「瞬间」还能提供紧急电源，让系统可以完成资料备份与关机。

因此在开规格时，请千万记得不要把电风扇、印表机、电锅、扫描器、台灯等一堆电子设备的耗电量通通算进去，结果买了一个超大储电容量的不断电系统，不仅平白无故多花一堆钱，还会让 UPS 的效益更糟糕。

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重点提示：高耗能的电器（如电锅，会造成 UPS 瞬间过载）和马达类的电器（如电风扇，由于电感性负载具有电动势，容易损坏 UPS）不要接UPS！

工字号的建议是只在必要负载上使用 UPS，其他周边装置还是吃墙壁上的电源就好。而所谓必要，包括电脑主机和电脑屏幕。如果你的资料必须储存在外接硬盘上，外部装置的耗电量也要算进去。但也就仅止于此，其他非必要，也就是无关紧急资料救援的装置则通通无视。

特别提示：好一点的 UPS 会提供负数个「不经电池」的旁路电源孔，使用这些插孔的装置的耗电量可以省略不计（一样要避免马达类电器）。有些 UPS 甚至会在这些旁路电源孔提供稳压与防突波效果，拿来连接音响使用会是不错的选择。

接下来，我们就来把前面提到的必要装置的耗电量总瓦数进行计算**。

以我手上 APC UPS 为例，型号是 APC Back-UPS Pro 1000[4]，输出容量标准是 1000 伏安/ 600 瓦（1KVA/600W），其他型号还有 550（500VA/330W）、700（700VA/420W）和 1500（1500VA/865W）等等，适用各等级的电脑系统（如果是服务器机架需要特别的配置方案，不在讨论范围）。

至于如何计算电脑主机的耗电量，工字号有一个简单的方法提供大家做个参考。

大多数人可能都不是很清楚电脑主机的实际耗电量（请参阅下图所示，APC UPS 会侦测负载的实际耗电量并显示出来，算是蛮有趣的设计），不过电脑主机后方的电源供应器其实会刊载相关规格。只要我们选购的 UPS 可包容该规格就好。

APC UPS 自动侦测负载消耗功率。

例如下图是电脑主机所用电源供应器（Power Supply）都会有的详细规格表，我们可以在红框中发现这台电源供应器的最大输出电量是 330 W。

然而，虽然这台电源供应器恰好符合 500VA/330W UPS 供电量，但是考虑到电源供应器「能源效率」以及电脑屏幕（LCD 液晶屏幕约 25W，传统 CRT 从 100W 起跳）等其他设备，工字号建议购买以 700VA/420W 等级以上的 UPS。

电源供应器规格表。

工字号再以 550 瓦特（参考链接（待补））与 1375 Watts（参考链接（待补））这两种电源供应器为例，两者所需的 UPS 就有极大不同，前者挑选 1000VA/600W 差不多已经足够，但是后者则就算挑选 1500V 机型都还不够（除非你电脑只是拿来画小画家）。

2015.05.12补充：网友萧先生在脸书提问，认为电源供应器应把能源效率（Energy Efficiency，又称转换效率）列入功耗计算，所以需要挑选比帐面数字更大的 UPS 才安全。关于这一部分的内容，工字号另外写了一篇文章《电源供应器 80Plus 能源效率与不断电系统 UPS 供应电源的问题探讨》[5]，欢迎有兴趣的朋友可以前往阅读。

当然，如果你对自己的电脑主机实在不太熟悉，更不清楚自己的负载耗电量，我建议一般电脑用户只要选购跟我一样规格的 UPS 即可。我的 UPS 只有接一台主机（电源供应器为 500W）及一台屏幕，主机里有硬盘四颗、一张显卡，主机后方有四组 USB 插槽，各自接有不同的周边装置。这样的系统配置在一般正常使用下（没有在跑影片剪辑之类的程序），总耗电量只有 160 瓦，就算再加上电脑屏幕也不到 200 W，完全符合 1KVA/600W 的工作范围（有点像杀鸡用牛刀 :P）。

其实这中间隐藏著一个很大的老问题，多数人在自组电脑时，对于电源供应器的挑选，大多会把挑选重点摆在厂牌、认证、价格以及供应瓦数，却很少真的针对系统实际耗电需求来做选购（商业组装电脑比较没有这个问题），因此即使装上大瓦数电源供应器，也不见得可以用到实际输出功率的一半。

另外，相信有人会考虑关于电池蓄电量是否足够的问题，我自己的看法是不用多烦心。因为越大规格的 UPS 不可能给你越小的电池（以 APC 1000VA 为例，半满载输出状态可以提供十五分钟到三十分钟左右的供电时间，全满载也可以提供五至八分钟。），除非你有特别需求（例如储存资料一次需要超过一小时之类），否则大多数的电量配置已经足够做安全备份。

即便你有客制化大电量的需求，现在的 UPS 设计也都能轻易扩充电池模组，所以只要选择大厂的 UPS 就不会有这方面的问题。简单来说，你该考虑的是扩充的方便性，而不是这组 UPS 的电池容量有多大。

APC UPS 专用大容量电池。

第三步，找名牌货。

现在买东西都流行选名牌货，叫得出来还是叫不出来很直接反应的就是品牌印象的垂直体验。买相机如此（Nikon 忠诚），买登山装备如此（登山包选 Osprey（待补）），买不断电系统自然也是如此。

目前在国内外市场中，谈到 UPS，应该是 美商联合包裹…最出名 法商施耐德电机（Schneider Electric）旗下子公司 APC（American Power Conversion）所生产的不断电系统较为出名。即便是在 Google 上搜寻 UPS System，排名第一的也是 APC UPS。从大数据的角度来看，这就是一件好商品在整体时间上的成果体现。

下图是我们针对国内外共十一家厂商所生产 UPS 系统进行分析的总热门度排比图。最左边的蓝色长柱是 APC UPS，其他十间不分排名，仅以姓名排序的厂商分别是 Cyberpower、Delta（台达电）、Eaton（飞瑞）、Emerson（艾默生）、FT（飞碟）、Numeric、Opti-UPS（蓄源）、PCM（科风）、Tripplite 以及 Weli（崴立）。

我们能轻易地从图表中看出全球在 2010至 2014之间，即使是排名第二的厂商依然与 APC 有著将近一半的显著差异，而第三名以后更连一成都不到。由此可知 APC 在全球 UPS 制造商中是相当热门的商品。

国内外 11 家 UPS 制造商热门度

感想与总结：

如果你对电脑系统稳定性有高度需求，无论你是为了报告论文正在最后一搏，或是需要长时间在电脑上作业的艺术家和作家，甚至是改图改到天昏地暗的摄影师，一台不断电电源系统绝对是你最划算的投资。

我们玩 RPG 游戏都知道要找最强的武器与魔法，但是可以防止怪物将我们一击必杀的女神项链也是很重要的道具。不断电系统就是我们在电脑上冒险时的女神项链，除了防止必杀攻击外，还能消除混乱（稳波功能）以及延续生命（电池供电），这种好道具能不要吗？

读者常见问答 Q&A

感谢认真硬件分析文！（读者 Jim）

读者 Jim 留言：
谢谢工字号的认真文！推！

工字号回复：
感谢你的支持与肯定！

不断电系统（UPS）平时放在桌底下安安静静，就像个毫不起眼的黑盒子；但只要遭遇一次夏季跳电、雷击突波或是台电电压不稳，它就是能在千分之一秒内挽救数万元精密硬件与几个月心血报告的唯一救星。花点时间搞懂规格、买对适合自己的不断电系统，这绝对是投资数位工作环境最划算的一笔保险！

延伸阅读／附录：

1. 重要！国外旅行一定要了解的7大电源插座及插头的详细说明（内附各国电压规范与插头形式图表）。
2. APC:Back-UPS Pro 1000 在线式on line不断电系统（产品链接）。
3. UPS 电源管理软件 APC PowerChute Personal Edition 功能介绍与使用教学。
4. 不断电系统 APC Back UPS Pro 1000 体验测试与使用心得介绍 (开箱文)。
5. 电源供应器 80Plus 能源效率与不断电系统 UPS 供应电源的问题探讨。