UPS 동작 방식 (On-line, Off-line, Line-interactive)

1. On-line UPS 

On-line UPS는 UPS의 일반적인 방식으로 정상적인 상용전원 인입시에도 인버터를 통해 Noise를 제거한 양질의 전원을 공급하는 방식입니다. 대용량화가 용이하고 부하가 요구하는 특성을 충분히 맞추어 줄 수 있기 때문에 일반적으로 이 방식을 많이 사용합니다. 

 1) 동작 원리 

  ① 전원 (AC) → 정류기 (DC) → 인버터 (AC)로 2중 변환을 하여 평상시에도 항상 인버터를 통하여 전원이 공급이 됩니다. 정류기와 인버터에서 변환할 때 Noise를 제거하기 때문에 양질의 전원을 공급합니다. 

   

  ② 입력 전원이 인가되어 정류기를 통과하면 인버터에 DC 전원을 공급하고 축전지인 Battery에 전원을 공급하여 충전시킵니다. 

  ③ DC 전원을 공급받은 인버터는 스위칭 동작을 해서 필터를 통해 정현파를 만들어 부하에 전원을 공급합니다. 

 2) 장점

  ① 이중 변환으로 고조파, Surge, Noise 등 많은 잡음을 없앨 수 있습니다. 

  ② 응답 속도가 빠릅니다. 

  ③ 주파수 변동이 없습니다. 

  ④ 입력과 관계없이 안정적인 전원을 공급 가능하고 전기적 특성이 좋습니다. 

 3) 단점 

  ① 효율이 70~90% 수준으로 Off-line 방식보다 낮습니다. 

  ② 외형과 중량이 크기 때문에 가격이 비쌉니다.

2. Off-line UPS

Off-line UPS는 정상적인 상용전원 인입 시에는 위 그림에서 윗쪽 전선처럼 부하에 직접 공급하고 있다가 이상 발생 시 아래쪽 전선처럼 축전지 (Battery) 인버터부의 전원을 부하에 공급하는 방식입니다. 

 1) 장점 

  ① 정상 상태에서는 인버터를 거치지 않기 때문에 90% 이상으로 효율이 높습니다. 

  ② On-line 방식보다 가격이 쌉니다. 

  ③ 회로 구성이 간단하여 내구성이 좋습니다.   

  ④ 소형화가 가능하고 전자파 발생이 작습니다. 

 2) 단점 

  ① 응답 속도가 느려서 순간 정전 시 일시적인 전원의 끊어짐이 있습니다. 

  ② 입력의 변화에 따라 출력이 변합니다. 

  ③ 전원 잡음을 차단할 수 없어 정밀기기 사용에는 불가합니다. 

3. Line-interactive UPS

정상적인 상태에서는 Filter를 지나서 부하에 전원 공급하고 이상 상태에서는 축전지를 통해 전원 공급하는 방식입니다.     

  

 1) 동작 원리 

  ① 상용전원 공급 시에는 인버터 모듈 내 IGBT를 통해서 Full 브리지 정류 방식으로 충전합니다. 

  ② 정전 시에는 인버터 동작으로 출력 전압을 공급합니다. Off-line 방식과 동일합니다. 

  

  ③ 자동 전압 조정기 기능이 있어 5~10% 전압 조정이 가능합니다. 

 2) 장점 

  ① On-line 방식에 비해 가격이 쌉니다. 

  ② 효율이 높습니다. 

  

 3) 단점 

  ① 과충전의 우려가 있습니다.

 

4. 방식 특성 비교 

구분	On-line	Off-line	Line-interactive
효율	낮음 (70~90%)	높음 (90% 이상)	높음 (90% 이상)
신뢰도	높음	낮음	중간
절체 시간	4ms 이하 무순단	10ms 이하	10ms 이하
입력 변동에 따른  출력 변동	무변동	변동	약 5~10% 전압 자동 조정
전원 잡음 차단	완전 차단	차단 못함	부분적 차단
주파수 변동	없음	변동	변동
가격	고가	저가	중간