Электрическое питание компьютеров, равно как и любой другой высокотехнологичной техники, не было бы таким щепетильным моментом, если бы качество электроэнергии всегда находилось на одном неизменно высоком уровне. К сожалению, в жизни это далеко не так. Стопроцентных защит не бывает в принципе, но снизить зависимость вашего ПК от "недугов из розетки" можно, причем в десятки и сотни раз. Благо сегодня рынок просто переполнен различными фильтрами, стабилизаторами, источниками бесперебойного питания и прочими девайсами, которые созданы лишь для того, чтобы защитить основное оборудование. В рамках этого материала мы постараемся подробно описать все "недомогания" отечественных электросетей, и посоветовать оптимальные варианты защиты.
Качество электрической энергии…
Именно с такой формулировки начинается межгосударственный стандарт ГОСТ 13109-97, главный документ, согласно которому должны функционировать питающие сети общего назначения. Стандарт, как мы уже успели отметить, межгосударственный, поэтому все написанное ниже справедливо для Российской Федерации, Украины, Беларуси, Казахстана и еще целого ряда стран. Мы же, со своей стороны, не будет цитировать жесткие и косноязычные ГОСТовские определения того самого качества, а попытаемся объяснить все на более понятном языке. Итак, подавляющее большинство артефактов сетевого напряжения можно разделить на следующие группы:
Импульсные помехи
Импульсные помехи являются куда более опасными. Фактически они представляют собой короткие всплески напряжения, которые вклиниваются в нормальную синусоиду. Продолжительность их действия не велика и измеряется миллисекундами, но амплитуда напряжения может достигать десятков киловольт. Причиной могут стать природные катаклизмы, например, гроза или техногенные факторы - всплески при коммутации мощных индуктивных нагрузок на подстанциях и в промышленности. Хороший импульс с большой долей вероятности может обеспечить выход из строя любой современной техники, чайники, утюги и лампочки, естественно, не в счет. Однако и от них уже давно придуманы действенные меры защиты, которые реализованы в бытовых фильтрах удлинителях. Как это работает, читайте чуть ниже.
Кратковременные провалы и всплески напряжения бывают обусловлены целым букетом причин, и могут быть названы вполне нормальным явлением для любой сети,естественно, если время их действия и изменение амплитуды не противоречит ГОСТу. Провалы встречаются более часто, т.к. они провоцируются включением мощных потребителей. Если такие неприятности долговременны, периодичны или присутствуют постоянно, то это не очень хорошо сказывается на работе оборудования. Максимальное долговременное отклонение от стандарта не должно превышать ±10%. Т.е. напряжение в наших розетках может смело колебаться от 207 до 253 В. В общем, оно так и есть, и приборы рассчитаны на это. Однако порой допустимые 10% грубо не выдерживаются, и если при отклонении в минус блок питания просто отключит аппаратуру, то при отклонении в плюс может произойти непредсказуемое. Очевидно, что в таких ситуациях нужно использовать какие-то регуляторы напряжения, и они есть. Устройства, предназначенные для этих целей, так и называются "автоматический регулятор напряжения", иногда просто AVR как аббревиатура от английского варианта.
Отсутствие напряжения может быть вызвано аварией или отключением по целому ряду причин. Ситуация достаточно неприятная, т.к. отсутствие амплитуды или ее падение до крайне низкого значения приводит к немедленному выключения техники, когда компьютер не сохранит данные, а высокотехнологичное оборудование не завершит процесс положенным образом. В этом случае поможет лишь автономное электроснабжение, которое обеспечивается источниками бесперебойного питания.
Искажение формы
Наконец, самый редкий случай – сильное искажение формы сигнала или частоты . Такое возможно лишь из-за проблем энергоснабжающей организации. В общем, современные блоки питания к этому не сильно критичны, но если искажения слишком значительны, то исправить их нельзя, и опять же приходится прибегать к помощи ИБП.
Как это работает?
Несложно догадаться, что все техногенные электрические приборы, в частности, рассматриваемые в данной статье, функционируют с использованием типовых свойств некоторых радиоэлементов и простейших схем. Начать анализ защитного оборудования наиболее целесообразно с рассмотрения фильтров-удлинителей. Что же такое интересное установлено у них внутри, и чем они отличаются от обычных удлинителей? Все очень просто. По своей природе данные устройства способны защитить оборудование от импульсных и высокочастотных помех, а также перенапряжения. В основе импульсной защиты лежит использование варисторов.
Варисторы
Этот элемент имеет нелинейную зависимость тока от приложенного напряжения. Говоря проще, пока напряжение не превысило некий допуск, через варистор протекает крайне низкий ток. Как только амплитуда превышает установленный порог, варистор "открывается" и через него начинает протекать огромный ток. Перед варистором установлен предохранитель, который в большинстве современных конструкций является автоматическим и многоразовым, и, как только ток превышает номинальное значение (как правило, 10А), предохранитель размыкает цепь, отключая оборудование от сети. Такая защита достаточно действенна, хоть и имеет несколько минусов. Во-первых, защищаемая техника просто жестко отключается во время работы. Во-вторых, при сильном импульсе варисторы могут сгореть, оборудование останется в норме, а сам фильтр со сгоревшими элементами уже не будет обеспечивать протекции.
Простейший фильтр на одном варисторе
Самый простой фильтр-удлинитель оборудован как минимум одним варистором и предохранителем, девайсы получше имеют в своем составе минимум три варистора, которые включены треугольником между основными линиями (фаза, ноль и земля). Фильтрация высокочастотных помех осуществляется с помощью индуктивно-емкостных (LC) фильтров. Они работают по так называемому режекторному принципу, имея разное сопротивление для сигналов с различной частотой. Для сетевых 50 Гц они не представляют никакой преграды, а вот уже для 1000 Гц или для 10000Гц являются заслоном на пути к питаемому оборудованию. Как правило, честные производители всегда указывают ослабление сигнала в полосе частот, чем оно больше, тем лучше.
LC-фильтр
В более сложных случаях, когда напряжение в сети периодически не стабильно, целесообразно использовать автоматические регуляторы напряжения. Это несложное устройство содержит в своем составе автотрансформатор, релейный узел и блок измерения входного напряжения. Простая электронная схема все время следит за амплитудой в розетке, благо сегодня реализация подобной штуковины очень проста и дешева. Как только напряжение выходит за положенный допуск, реле включает повышающую или понижающую обмотку трансформатора. Среднестатистически подобные устройства могут держать на выходе 230±10% В, когда амплитуда на входе прыгает от 160 до 300 В. Основными параметрами здесь являются время замера и переключения, ну и, конечно же, мощность.
Источники бесперебойного питания
Источники бесперебойного питания являются самым надежным видом защиты, т.к. обеспечивают полную протекцию оборудования, и содержат в своем составе как все необходимые фильтры, так и регулятор напряжения. На сегодняшний день можно выделить два основных класса ИБП: линейно-интерактивные и on-line.
Линейно-интерактивные источники служат для бытовых целей, где защита нужна, но к ней не предъявляются слишком жесткие требования. Функционирование источников первого типа сводится к тому, что при наличии сетевого напряжения нагрузка просто питается от розетки через фильтр, как только амплитуда сигнала выходит за рамки допустимого, нагрузка мгновенно отключается от сети и начинает питаться от встроенного инвертора, который генерирует 230 В, используя энергию накопленную в аккумуляторных батареях.
Аккумуляторы
Линейно-интерактивные источники достаточно популярны, т.к. дешевы и надежны, однако, даже они могут не сработать в некоторых нештатных ситуациях. Когда это недопустимо, используют on-line ИБП или, как их еще называют, ИБП двойного преобразования. Напряжение сети понижается, и все время используется для зарядки АКБ, АКБ питает инвертор, к которому и подключена нагрузка. Получается, что мы фактически изолируем технику от сети, а даже при самых сложных внештатных ситуациях она останется цела. Оn-line ИБП стоят заметно дороже линейно-интерактивных, поэтому переплачивать за них имеет смысл лишь при реальной необходимости. Выбирая подобное устройство, вы невольно столкнетесь с множеством технических характеристик, обращать внимание стоит лишь на основные, как-то: время переключения, мощность, наличие AVR, параметры фильтра и время автономной работы. Кстати, напоследок о мощности. Производители всегда указывают ее в вольт-амперах (ВА), чтобы перевести ВА в Вт, их нужно умножить на коэффициент 0.6…07, плюс добавить 25% запаса. Пример: если ваш компьютер потребляет 300 Вт, то вам нужен (300/0.6)1.25=625 ВА ИБП.
Актуальные модели сетевых фильтров-удлинителей
 Defender DFS 605 представляет собой один из самых простых, но при этом качественно сделанных фильтров. Для изготовления корпуса применен специальный ABS пластик, который в меньшей степени подвержен горению по сравнению с обычным материалом. Устройство позволяет подключать сразу шесть потребителей общей мощностью 2.2 кВт. Номинальная энергия поглощения импульсной помехи составляет 220 Дж. Неплохим плюсом данной модели можно считать тот факт, что имеется возможность выбора длины шнура: DFS 601 – 1.8 м, DFS 603 – 3 м, DFS 605 – 5 м. |
 SVEN OPTIMA опять же является очень простым и недорогим решением, что не мешает быть ему весьма популярным. Этот элементарный фильтр-удлинитель допускает подключение шести потребителей и обеспечивает защиту от импульсных и высокочастотных помех, параметры не выдающиеся: 150 Дж поглощаемой энергии и ослабление на ВЧ в 10 раз. Однако даже такая защита в разы лучше, чем ничего, тем более что стоит она совсем немного. |
 Power Cube РС-5 – детище отечественной компании ООО "Абралан", что не может быть неприятным. РС-5 – это продукт представляющий низшую касту подобных устройств, номинальная энергия поглощения не превышает 90 Дж. Но за свои $10 он все же обеспечивает надежную защиту и удобство подключения техники, которая может быть обесточена нажатием одной кнопки. |
 Defender DFS 805 относится уже к совершенно другому классу устройств, которые стоят на порядок выше моделей за $3…7. Данный фильтр обладает не только выдающимися параметрами: поглощение импульсной энергии - 714 Дж, ослабление помех – 50 дБ, но и реализует некоторые интересные функции включения оборудования. Так, здесь используется система master/slave, когда одна из розеток может управлять включением всех остальных. Т.е. если вы нажатием кнопки активируете этот режим, то питание к пяти розеткам поступит лишь тогда, когда начнется потребление энергии от главной шестой. Это достаточно удобно для комплекса аппаратуры, например, включаем телевизор, и сразу включается усилитель для акустики, плеер, и т.д., выключаем – все наоборот. |
 Defender SMART 100 может быть отнесен к устройствам высшего класса, т.к. обладает продвинутыми параметрами и функциями. Мощность нагрузки может составлять 3680 Вт, рассеиваемая энергия - 3672 Дж, ослабление ВЧ помех – до 75 дБ. Несложно заметить, что данная модель обладает выдающимся дизайном, а спереди расположен дисплей, отображающий значение подключенной токовой нагрузки. Розетки находятся сзади, всего их восемь штук: четыре из них являются постоянно подключенными, остальные реализуют функцию сбережения энергии. В заключение стоит отметить, что SMART 100 оборудован еще и такими приятными мелочами, как поворачивающийся на 90 градусов кабель, и функцией включения с любого пульта управления на ИК лучах. |
 Топовой моделью компании SVEN является фильтр Platinum . Главной его «фишкой» является раздельное включение потребителей, когда для каждой розетки используется свой отдельный выключатель. Кроме того, изделие обладает неплохими техническими параметрами и достаточно удобно в использовании. Фильтр можно просто положить на пол или закрепить на стене. |
 Не стоит забывать и о некоторых дорогих продуктах, например, АРС PH6T3-RS . Да, его цена заметно отличается от среднестатистических показателей, однако оно того стоит, т.к. АРС предлагает беспрецедентно высокое качество изготовления и защиты. Приятным дополнением данного образца является сетевой кабель, который может поворачиваться на 180 градусов, и удобный держатель для проводов. |
Актуальные модели сетевых стабилизаторов
 АРС Line-R 600 можно назвать одним из лучших автоматических регуляторов на рынке, он прост, но максимально надежен и неприхотлив. В основе его функционирования лежит переключение обмоток трансформатора реле, которые управляются популярным микроконтроллером. На передней панели расположены три индикатора, поэтому пользователь всегда будет знать, в каком режиме находится устройство. Если мощность 600 ВА мала для вашего компьютера, то можно прибегнуть к покупке более мощного варианта на 1200 ВА. |
 Mustek PowerMate 625 является регулятором из разряда "попроще". Однако за свои деньги он обеспечивает нормальную мощность, имеет две розетки для подключения оборудования и дополнительную протекцию телефонной линии. Входное напряжение составляет 192 – 272 В, на выходе же мы получаем 230±10% В. |
 Бренд Krauler пришел на отечественный рынок достаточно недавно, но продукция, продаваемая под этой маркой, весьма достойная. В частности, регулятор VR-N1000VA может работать в широчайшем входном диапазоне напряжений от 140 до 260 В, обеспечивая точность на выходе не хуже ±8%. Тип работы релейный. Приятным бонусом можно считать цифровой индикатор амплитуд напряжения на передней панели. Да и цена около $35 за 1000 ВА мощности более чем приятная. |
 SVEN NEO R 1000 – модель достаточно обыденная с технической точки зрения, но при этом очень удобная для использования. Корпус выполнен в форм-факторе небольшого кубика, который подключается к сети, и в него же включаются две вилки защищаемого оборудования. Входное напряжении может составлять 150 -280 В, а выходное - 195 -248 В. Как видно, нижняя граница может значительно отклоняться от номинала; это не так опасно как отклонение вверх, но все равно не стоит подключать к данному устройству приборы, которые плохо переносят возможную просадку до 195 В. |
 Defender AVR iPOWER 1000 является одним из новейших продуктов компании, и разработан с учетов всех современных веяний. Корпус выполнен с явным дизайнерским изыском из негорючего пластика, а на передней панели расположен ЖК индикатор со всеми необходимыми данными. |
Актуальные модели источников бесперебойного питания
 SOCOMEC SICON NETYS PL 750 – продукт малоизвестного на наших просторах производителя, однако качество данного решения не вызывает никаких нареканий. Источник сделан максимально удобным, т.к. все шесть розеток для стандартных вилок расположены на задней панели. Заявленные технические характеристики полностью соответствуют реальным. Минусом ИБП SOCOMEC SICON можно считать крайне нефункциональное и «сбойное» программное обеспечение. Однако мониторинг параметров работы требуется не всегда, поэтому зачастую на подобный недостаток можно закрыть глаза. |
 IPPON Back Verso на пару с Back Office представляют класс исключительно офисных бесперебойников, о чем, в первую очередь, говорит их мощность. Обе модели выпускаются в двух конфигурациях, обеспечивая 400 или 600 ВА на выходе. Этого вполне достаточно для питания нетребовательных "печатных машинок". Время автономной работы при нагрузке близкой к номинальной не превышает несколько минут, поэтому при отключении электричества сразу следует завершать все процессы. Если требуется протекция более мощного оборудования, то следует посмотреть в сторону линеек Smart Power Pro и Smart Winner этого же производителя. |
 Компания SVEN предлагает целый ряд бюджетных решений, достаточно удачным из которых можно считать Power Pro+ 825 . Эта модель сделана по всем современным требованиям и оснащена портом USB для подключения компьютера. От некоторых «одноклассников» ее отличает батарея повышенной емкости (9 Ач против стандартных 7 Ач), что увеличивает время автономной работы. |
 Одну из лидирующих позиций на рынке ИБП занимает компания АРС, предлагающая не просто сотни различных моделей, а вообще комплексный подход к решению проблем электропитания и защиты оборудования. Для дома мы рекомендуем модель APC BACK-UPS 900 . Она отличается высочайшим качеством изготовления и самым современным уровнем схемотехники. |
 Powercom WOW-700U является еще одним представителем удобных ИБП, т.к. корпус устройства выполнен в виде обычного удлинителя. Во всем остальном это стандартный бесперебойник, причем с достаточно симпатичными параметрами. Время автономной работы с одним компьютером составляет около 10 минут, время зарядки – не более 6 часов. |
 Неплохой по качеству является и серия Black Star компании Powerman. Здесь можно выбрать мощность от 400 до 1500 ВА. Удобство использования обусловлено установкой обычных розеток на задней панели корпуса. У более слабых моделей их две, у мощных – три. |
Для защиты ИТ-оборудования от перебоев в электросети и некачественного электропитания широко применяются источники бесперебойного питания (Uninterruptible Power Supply, UPS) - ИБП. Это дополнительное оборудование, предназначенное для электропитания ИТ-систем или других устройств при кратковременном (до нескольких десятков минут) отключении основного электропитания, а также для защиты от помех и бросков в электросети и поддержания параметров питания в допустимых пределах. То есть ИБП также могут использоваться для улучшения качества электропитания.
По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные, напольные и стоечные (19"). Основное назначение любого ИБП - защита нагрузки от возможных проблем в цепях электропитания. По статистике, каждый ПК ежемесячно подвергается воздействию около 120 нештатных ситуаций, связанных с проблемами электропитания. В их числе:
Таким образом, ИБП сглаживают небольшие и кpатковpеменные броски питания, фильтpуют питающее напpяжение, но их главная задача - питать нагpузку в течение некотоpого вpемени после пpопадания напpяжения в сети. Многие модели с помощью пpогpаммного обеспечения могут автоматически завершать работу ИТ-оборудования пpи пpодолжительном отсутствии напpяжения в питающей сети, а также пеpезапускать его пpи восстановлении сетевого питания или по таймеру. Некоторые ИБП предусматривают функции монитоpинга и записи параметров источника питания (таких как темпеpатуpа, уpовень заpяда батаpей и дpугие показатели), отобpажение параметров напpяжения и частоты тока, выходного напpяжения и мощности, пpедупpеждение об аварийных ситуациях и пр. При пропадании напряжения в электросети любые ИБП переключают нагрузку на питание от батареи, но есть важные отличия.
Батареи: альтернатива свинцово-кислотным аккумуляторам
Сегодня 95% всех источников бесперебойного питания производятся с использованием свинцово-кислотных батарей в качестве источника постоянного тока. Тем временем некоторые вендоры уже объявили о начале перевода нескольких моделей устройств бесперебойного питания со свинцово-кислотных аккумуляторов на литий-ионные. Их начальная стоимость пока что выше свинцово-кислотных, однако за последние несколько лет разрыв в ценах существенно сократился.
По данным Schneider Electric, в зависимости от сферы применения литий-ионных аккумуляторов в общей стоимости владения в течение срока их службы можно добиться экономии в 10-40% по сравнению с традиционными аккумуляторами.
Литий-ионные аккумуляторы (Li-ion) накапливают гораздо больше энергии в меньшем объеме. Так, в сравнении со свинцово-кислотными аккумуляторами с клапанным регулированием (VRLA) равной мощности они занимают втрое меньше места. А благодаря длительному сроку службы существенно сокращаются объемы работ и расходов по их замене.
Между тем подавляющее большинство ИБП по-прежнему комплектуется свинцово-кислотными батареями, известными своей надежностью, высоким качеством и оптимальными ценовыми характеристиками.
Классы ИБП
По принципу действия ИБП делятся на три основных класса: резервные ИБП (off-line), линейно-интерактивные (line-interactive) и ИБП с двойным преобразованием (on-line). Тип ИБП определяется соотношением параметров на входе и выходе устройства. У первых частота и напряжение на выходе определяются частотой и напряжением на входе; вторые стабилизируют напряжение на выходе при совпадении частот, а ИБП с двойным преобразованием преобразуют переменное напряжение в постоянное и вновь генерируют на выходе переменное (синусоидальное) напряжение, характеристики которого не зависят от параметров на входе ИБП.В резервных (или пассивных) ИБП нагрузка питается напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр. При отказе электросети нагрузка переключается на резервное питание от инвертора, питающегося от батарей. Такие ИБП просты и недороги, имеют высокий КПД, но не стабилизируют напряжение и частоту электросети, а переключение на питание от батарей происходит за несколько миллисекунд. Их мощность обычно невелика - от 220 до 2000 ВА.
Резервные ИБП:
Типовая область применения резервных ИБП - защита ПК или вспомогательного оборудования, где значимость хранимой информации или выполняемых операций сравнительно невелика. Эта топология не подходит в случае частых отключений или при некачественном электропитании.
Схема работы простейшего резервного ИБП показана ниже.
ИБП резервного типа: нормальный режим работы (rectifier - выпрямитель, inverter - инвертор, SPD - фильтр питания, bypass - байпас).
ИБП резервного типа: аварийный режим работы
.
Для защиты более важного оборудования, например, серверов начального уровня, сетевого и телекоммуникационного оборудования, лучше использовать линейно-интерактивные ИБП. Они обеспечивают стабилизацию напряжения питания в заданном диапазоне и снижают влияние переходных процессов на работоспособность защищаемого оборудования.
Линейно-интерактивные ИБП поддерживают параметры питающего напряжения и синхронно переключают нагрузку на инвертор при его пропадании. В них инвертор включен параллельно электросети, он регулирует и стабилизирует выходное напряжение, одновременно заряжая батареи. Иногда ИБП дополняют автотрансформаторами, что позволяет расширить диапазон регулирования напряжения без перехода на батарею.
Преимущества данной технологии - стабилизация напряжения, меньшее время переключения на батареи и хорошо аппроксимированная синусоидальная форма напряжения на выходе ИБП. Существуют и более дешевые разновидности линейно-интерактивных ИБП со «ступенчатой» синусоидой.
Линейно-интерактивный ИБП: нормальная работа.
Линейно-интерактивный ИБП: аварийный режим.
Линейно-интерактивные ИБП:
Линейно-интерактивные ИБП можно использовать для защиты профессиональных рабочих станций, серверов среднего уровня, коммутаторов, маршрутизаторов и другого сетевого оборудования, но они не подходят для защиты сложного и дорогостоящего оборудования, чувствительного к электромагнитным помехам, колебаниям напряжения питания и нестабильности частоты питания, например, медицинского.
Линейно-интерактивные ИБП не годятся и для защиты непрерывных технологических процессов, а также для построения централизованных систем гарантированного электропитания, где важно обеспечить полную независимость электрических параметров на выходе ИБП от параметров на входе.
Разновидность линейно-интерактивных систем - ИБП с дельта-преобразованием напряжения. Благодаря усовершенствованной обратной связи напряжение на нагрузке у них регулируется плавно, а не ступенчато, обеспечивается стабилизация частоты выходного напряжения.
ИБП с дельта-преобразованием в штатном и автономном режимах.
Главное достоинство ИБП с дельта-преобразованием - высокий КПД. Однако достигается он, когда параметры напряжения сети соответствуют номинальным значениям, входной импеданс нагрузки имеет только активную составляющую, а сам ИБП нагружен на полную мощность. В противном случае повышается нагрузка на основной и дельта-инвертор, или снижается эффективность использования входного трансформатора, что ухудшает КПД. К тому же эффекту приводит расширение диапазона входных напряжений для нормального режима работы. В итоге, имея преимущество по КПД (2-3%) в идеальных условиях, ИБП с дельта-преобразованием проигрывают линейно-интерактивным в условиях реальных.
ИБП с дельта-преобразованием:
Линейно-интерактивный ИБП APC BR1000G дает на выходе не совсем чистую синусоиду, но такой аппроксимации достаточно для большинства устройств.
Самый технически совершенный класс источников бесперебойного питания - системы с двойным преобразованием - гарантируют выходные электрические характеристики, близкие к идеальным, как по напряжению, так и по частоте. За это приходится платить усложнением и удорожанием конструкции.
Системы с двойным преобразованием обеспечивают очень малое время переключения на работу от батарей и имеют высокие выходные электрические характеристики. Такие ИБП подходят для критически важных приложений, защиты мощных серверов и кластеров, телекоммуникационного оборудования и локальных сетей. Они имеют высокий КПД в режиме двойного преобразования (95-96%) и синусоидальную форму выходного напряжения.
На российском рынке присутствует более двух десятков моделей ИБП с двойным преобразованием. Примерно половина этих устройств предназначена для монтажа в стойку. Технология двойного преобразования позволяет гарантировать максимальную защиту от перебоев в электросети.
В таких ИБП входное переменное напряжение преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем инвертором - обратно в переменное. Даже при больших отклонениях входного напряжения ИБП питает нагрузку чистым синусоидальным стабилизированным напряжением. Инвертор включен последовательно с основным источником электроснабжения и всегда находится во включенном состоянии. При пропадании входного напряжения он переходит на питание от батарей.
В обычном режиме при питании от сети электроэнергия поступает через выпрямитель и инвертор, одновременно подзаряжая батареи. В случае пропадания или сбоя питания на входе ИБП инвертер запитывается от аккумуляторных батарей. Переключение происходит без использования статического переключателя, поэтому переход на работу от батарей мгновенен. Статический ключ в данной схеме используется только для перехода на режим автоматического байпаса для питания нагрузки в случае существенного сбоя в работе ИБП.
ИБП с двойным преобразованием отличает надежная защита нагрузки по электропитанию.
ИБП с двойным преобразованием: аварийный режим, питание от батареи.
В ИБП с двойным преобразованием поддерживается точная регулировка напряжения и частоты на выходе ИБП, бесперебойно осуществляется переход в байпас. Ручной байпас можно использовать для обслуживания и «горячей» замены батарей и самого ИБП.
Такие ИБП отличают постоянная стабилизация напряжения и частоты, непрерывность фазы выходного напряжения, отсутствие влияние нагрузки на сеть, полная фильтрация питания. Но есть и отрицательные стороны - сложность конструкции и высокая цена, относительно невысокий КПД. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк - от 600 ВА до нескольких сотен кВА.
ИБП с двойным преобразованием:
Краткое сравнение ИБП разных классов
| |
Резервные
|
Линейно-интерактивные
|
С двойным преобразованием
|
| Мощность ИБП |
менее 1,5 кВА |
менее 4 кВА |
не ограничена |
| Режим работы от сети | |||
| Стабилизация напряжения |
нет |
ступенчатая |
полная |
| Стабилизация частоты |
нет |
Нет |
есть |
| Фильтрация помех |
слабая |
средняя |
максимальная |
| Батарейный режим | |||
| Частота переходов |
частая |
средняя |
редкая |
| Время перехода на батареи |
5-15 мс |
2-6 мс |
нет |
| Форма синусоиды |
часто трапецеидальная |
синусоидальная |
синусоидальная |
| режим «байпас» |
нет |
нет |
есть |
| гальваническая развязка |
Нет |
нет |
возможна |
Между тем отрасль давно нуждалась в более точной классификации ИБП. Согласно стандарту IEC 32040, введены три буквенных обозначения: VFI, VI и VFD.
- Класс VFI (Voltage & Frequency Independent) - выходные напряжение и частота ИБП не зависят от входных параметров.
- Класс VI (Voltage Independent) - выходная частота совпадает с входной, напряжение на выходе регулируется в заданных пределах.
- Класс VFD (Voltage & Frequency Dependent) - выходное напряжение и частота совпадают с входными.
В классификации учитывается также степень несинусоидальности выходного напряжения ИБП в нормальном (при работе от сети) и автономном режиме (при работе от батарей). Первая буква соответствует характеристике формы напряжения для нормального режима, вторая - для автономного.
- S соответствует синусоидальному выходному напряжению с коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) менее 8% как при линейной, так и при нелинейной нагрузке.
- X соответствует несинусоидальному сигналу с КНИ более 8% при нелинейной нагрузке.
- Y соответствует несинусоидальному сигналу при любой нагрузке, КНИ превышает установленные в IEC 61000-2-4 пределы.
Второй символ характеризует колебания выходного напряжения при 100% изменении линейной нагрузки. Тестирование проводится в нормальном и автономном режимах, выбирается наихудший показатель. Третий символ характеризует колебания выходного напряжения при 100% изменении нелинейной нагрузки. Конечно, ИБП имеют и другие характеристики, и их немало.
Характеристики ИБП
Перечислим кратко главные характеристики ИБП^| Диапазон изменения входного напряжения, при котором ИБП не переключаются на батареи. |
Чем он больше, тем меньше количество переходов на батарею, что увеличивает срок ее службы. Это особенно актуально для электросетей в российских регионах, где нередки «просадки» напряжения. |
| Изменение выходного напряжения при изменении входного. |
ИБП должен обеспечивать выходное напряжение для нормальной работы оборудование. Выход за допустимый диапазон может вызвать сбои в работе оборудования или даже вывести его из строя. |
| Параметры выходного напряжения при работе от батареи. |
Эти параметры определяют качество питания, обеспечиваемое ИБП. |
| Процесс переключения ИБП на батарею и обратно. |
Для защищаемого оборудования все переходные процессы должны быть «незаметны», выполняться быстро и корректно. |
| Поведение ИБП при перегрузке. |
При перегрузке в режиме работы от батарей ИБП выключается, то есть при пропадании напряжения в сети оборудование будет обесточено. Некоторые ИБП обеспечивают индикацию (в том числе звуковую) перегрузки и/или защиту от перегрузки. |
| Наличие «холодного» старта. |
Возможность включить ИБП при отсутствии напряжения в сети может пригодиться, например, если во время длительного пропадания питания нужно на короткое время включить компьютер, или требуется протестировать систему. |
| Стабилизация частоты питания. |
Некоторые виды оборудования требуют стабильной частоты питающего напряжения. |
| Поддержка программного обеспечения и наличие интерфейса для подключения к ПК. |
«Интеллектуальные» ИБП поддерживают программируемое отключение наименее критичных нагрузок в моменты перегрузки. Многие современные ИБП поставляются также со специальными программами, позволяющими сохранять файлы статистики работы устройства. |
| Выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (ВА) или ваттах (Вт). |
Мощность считается одной из основных характеристик. Если суммарная мощность нагрузки будет превышать мощность ИБП, то это может привести к выходу последнего из строя, или постоянным перезагрузкам. Нужно знать, какую мощность потребляет ПК и все подключаемые к нему устройства. Активная мощность ИБП должна быть как минимум на 10-15% больше суммы мощностей блока питания ПК и монитора. |
| Время автономной работы при питании нагрузки. |
Оно определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП оборудования. У большинства офисных ИБП равняется 4-15 минутам. |
| Срок службы аккумуляторных батарей. |
Обычно свинцовые аккумуляторные батареи значительно теряют свою емкость уже через 3-4 года. Срок их эксплуатации зависит от цепи зарядки батареи. В современных ИБП применяются технические решения, продлевающие жизнь батареи и допускающие ее замену. Появляются ИБП малой мощности с десятилетними аккумуляторными батареями емкостью 9–18 А*ч (которые в реальности работают пять-семь лет) вместо пятилетних (которые реально служат три года). |
| Количество разъемов питания (розеток). |
Нужно подсчитать, сколько устройств требуют защиты по питанию. Наряду с разъемами бесперебойного питания в ИБП часто имеются дополнительные розетки просто с защитой от скачков напряжения. Учитывайте тип розеток - евро (CEE 7/4) или компьютерные (C-13 или C-14). |
| Индикация режима работы. |
ИБП способны не только подавать звуковые сигналы в случае переключения режима, но и выдавать информацию с помощью светодиодов или выводить ее на ЖК-экран, где могут отображаться до 20 различных состояний, а также дополняются средствами управления (например, через SNMP). Некоторые модели способны информировать о необходимости замены батареи. |
| Форма напряжения на выходе. |
Форма выходного напряжения может быть синусоидальной или аппроксимированной. Блоки питания ПК с активным PFC «плохо дружат» с ИБП, у которых ступенчатая аппроксимация синусоиды. С другой стороны, инвертор синусоидального сигнала более сложен, имеет более низкий КПД. |
| AVR |
ИБП с хорошей работой автоматического регулятора напряжения (AVR) нужны тем, у кого напряжение в сети нестабильно. |
| Фильтр питания. |
Правильный фильтр питания состоит из четырех конденсаторов и двух дросселей, в фильтре попроще дроссели заменяются на резистор или специальные перемычки. В некоторых ИБП нет фильтра - они снабжаются только варисторным ограничителем. Хотя для современной техники фильтр не является необходимостью, если его нет, то стоит внимательнее присмотреться выбираемой модели. Возможно, производитель экономит не только на фильтре. |
| Акустический шум. |
Все ИБП издают шум при работе от батареи, но некоторые еще и при зарядке батарей. В общем случае лучше выбрать ИБП без вентилятора, если он не будет устанавливаться в серверной комнате. |
| Зарядка батареи. |
Зарядная схема ИБП должна обеспечить оптимально быструю зарядку батареи до нужного напряжения. Однако слишком быстрая зарядка, как и зарядка до повышенного напряжения приводит к преждевременному износу батареи, а медленная не обеспечивает своевременной повторной готовности ИБП. |
Некоторые блоки питания ПК используют функцию активной коррекции коэффициента мощности (PFC) и не всегда корректно работают с приближенной, не «чистой» синусоидой питания. Это может приводить к периодической перезагрузке системы.
Мощность ИБП может указываться в вольт-амперах (ВА) или в ваттах (Вт). ВА представляет максимальную теоретическую мощность на выходе ИБП, однако доступная мощность в Вт меньше - 60% от номинала в ВА. То есть ИБП на 1000 ВА соответствует ИБП на 600 Вт.
Не стоит перегружать ИБП. Например, для защиты нагрузки в 300 Вт лучше применять ИБП на 400-600 Вт. Такой вариант надежнее и обеспечивает большее время автономной работы. Учтите также, что емкость батареи со временем падает. И не подключайте к ИБП оборудование с пиковым потреблением мощности, способное вызвать перегрузку источника питания, такое как лазерные принтеры. Некоторые ИБП имеют защиту от перегрузки.
Задача электропитания при длительном отсутствии напряжения обычно решается с помощью установки бензиновых или дизельных генераторов. Но зачастую шум, выхлопные газы, необходимость периодического обслуживания, а также высокие требования к качеству электропитания делают использование генератора неприемлемым. В таких случаях рекомендуется применение специализированных ИБП с внешним батарейным комплектом большой емкости.
Под защитой ИБП
Перебои в работе информационных систем нередко ведут к большим финансовым убыткам, поэтому приходится принимать во внимание угрозу некачественного электроснабжения, возможные перебои и даже долговременное отключение электропитания.В мире более 40% проданных систем бесперебойного питания используется для защиты серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования. Около 60% потребления ИБП приходится на локальные сети, телекоммуникации и ЦОД, значительное количество применяется в промышленности, поскольку многие производственные процессы требуют качественного энергообеспечения.
Около четверти мировых продаж ИБП приходится на устройства мощностью менее 1 кВА, и примерно половина продаж - на устройства мощностью до 5 кВА. Обычно их используют для защиты ПК и серверов начального уровня. В России свои ПК с помощью ИБП защищают не более 15% пользователей - большинство довольствуются сетевым фильтром.
Увеличение популярности ноутбуков также спросу на ИБП не способствует, однако серверы любого класса и сетевое оборудование, учрежденческие АТС все же нуждаются в подобной защите.
В отличие от мощных ИБП (свыше 20 кВА), жизненный цикл которых достигает 20 лет, маломощные источники питания рассчитаны на пятилетний срок службы, однако сменный блок аккумуляторов (самой недолговечной части устройства) позволяет продлить их эксплуатацию.
В небольших офисах обычно используются резервные или линейно-интерактивные ИБП. Последние относительно недороги, обладают приемлемой функциональностью и достаточным классом защиты. Более половины производителей выпускают ИБП малой и даже средней мощности в Юго-Восточной Азии по OEM-контрактам.
Для недорогих «простых» ИБП тенденцией развития стало приближение их по функциональности и эффективности (таким как ремонтный байпас для «горячей» замены или ремонта оборудования, управляемые розетки и расширенная комплектация) к «большим» ИБП.
При выборе ИБП нужно учитывать сроки гарантии на само устройство и его компоненты, например, аккумуляторы. Отдавайте предпочтение известным производителям, которые специализируются на изготовлении подобного оборудования. Определитесь с максимальным количеством и типом розеток для подключаемых устройств. В тех случаях, когда помимо периодического отключения электричества существуют проблемы параметрами электропитания, необходимо устанавливать линейно-интерактивные устройства.
В общем случае не следует гнаться за временем работы от АКБ, оно составляет обычно до 5 минут при 100% нагрузке. Лучше выбрать модель с дополнительными батарейными модулями или купить генератор. Это дешевле, чем тратится на герметичные необслуживаемые АКБ.
Источники бесперебойного питания берегут компьютерную технику от сбоев в электрической сети. Хороший ИБП надежно защитит электронные устройства от перегрузок, позволит сохранить все данные и корректно завершить работу системы при аварии в электросети. Лучше не экономить на цене устройства, и купить как минимум линейно-интерактивный ИБП, а для защиты критичных систем использовать ИБП с двойным преобразованием.
ИБП в ЦОД
Перебои в работе ЦОД наносят серьезный урон их клиентам и имиджу самих компаний. Поэтому владельцам важно находить эффективные решения для повышения надежности электропитания своих дата-центров. Мировые производители систем бесперебойного питания для дата-центров предлагают свои варианты реализации ИБП.Какие основные требования предъявляются к «ИБП для ЦОД»? Это высокая надежность (с учетом времени восстановления системы, т.е. важен не параметр MTBF, а коэффициент готовности); высокий КПД при неполной нагрузке (50-80%), что непосредственно отражается на тепловыделении и экономичности оборудования; поддержку параллельной работы с наращиванием мощности или повышением степени резервирования; масштабируемость; высокий входной и выходной коэффициент мощности и малый коэффициент гармонических искажений входного тока, что особенно важно при организации резервного питания от ДГУ.
Другие важные факторы - компактность систем, поддержка параллельной работы, низкое тепловыделение, интеллектуальная система управления зарядом АКБ, простое техническое обслуживание и поддержка, усовершенствованные возможности выключения серверов (есть версии ПО, позволяющие осуществлять корректное завершение работы виртуальных машин), средства управления/мониторинга, в том числе дистанционного, возможность простого и интуитивно понятного переключения на внешний байпас с защитой от неверных действий персонала, хорошая поддержка со стороны производителя оборудования.
При отсутствии системы резервного электропитания от ДГУ увеличить время автономной работы можно за счет внешних аккумуляторных шкафов. В числе обязательных функций ИБП старшего класса - интеллектуальные системы управления зарядом АКБ, средства оповещения оборудования о низком заряде аккумуляторных батарей. Применение в ЦОД энергоэффективных ИБП помогает снизить потребление электроэнергии, при этом мощность и надежность источников бесперебойного питания остаются неизменными.
ИБП с двойным преобразованием обеспечивают наивысшую степень защиты от различных сбоев в электросети, так как ИТ-системы полностью ограждены от воздействия электросети и запитываются от ИБП напрямую. При использовании такого ИБП оборудование защищено от проблем, связанных с перепадами напряжения, исчезновения питания и другими возможными сбоями электросети. По этой причине ИБП с двойным преобразованием используются для обеспечения питания серверов, чувствительного к состоянию сети оборудования и других критичных устройств, от которых зависит функционирование ЦОД. Кроме того, ИБП с двойным преобразованием имеют большой арсенал функций, а также гибкие возможности масштабируемости.
FSP Group уже некоторое время назад уловила тренды растущего рынка ЦОД и начала выпуск специализированного оборудования, которое призвано снабдить провайдеров телеком-услуг необходимыми источниками энергии. Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием серии CUSTOS 9X компании FSP перекрывают диапазон мощностей от 1K до 10K.
ИБП с двойным преобразованием FSP Custos 9X+ 10K.
Например, ИБП Custos 9X+ 10K имеет следующие особенности конструкции:
- Выходной коэффициент мощности 0,9
- Информативный и понятный ЖК-дисплей сменной ориентации
- Исполнение Rack/Tower
- Программируемые выходы
- Режим преобразования частоты 50/60Гц
- Режимы энергосбережения ECO и Advanced ECO
- Функция экстренного отключения питания (EPO)
ИБП с двойным преобразователем напряжения серии FSP Custos 9X+ могут быть использованы в комплекте с дополнительными батарейными блоками, есть возможность горячей замены источников питания.
Именно эти ИБП применяет для обеспечения бесперебойной работы оборудования в своем ЦОД
Добавлено: 08.07.2013
Компьютеры – довольно капризное устройства, то они зависают, то сами по себе перезагружаются или возникает так знакомый каждому пользователю Windows синий экран смерти (или печальный смайлик). Причин тому может быть множество. Сбои делятся на программные и аппаратные. В этой статье попробуем разобрать основные причины компьютерных сбоев и методы их устранения.
Аппаратные проблемы
№1 Плохие конденсаторы
Самая частая аппаратная проблема. Плохой конденсатор может никак не сказываться на работе, а может вызывать сбои и зависания вплоть до того, что система не будет включаться. Их легко найти и нетрудно заменить, нужен только паяльник и желание, впрочем подойдёт и знакомый, умеющий паять или сервис-центр, где за небольшую плату вам заменят конденсаторы.
Продвинутые радиолюбители возможно скажут, что я сильно упрощаю проблему с конденсаторами и будут правы, но в большинстве случаев такой визуальной диагностики с перепайкой вздутых ёмкостей достаточно, а более сложная диагностика и ремонт комплектующих требует специального оборудования и навыков радиоинженера
№2 Встроенная сетевая карта
Чаще всего горит из-за наведённого электричества или дефектного свитча. Если сгорела встроенная сетевая карта, установите отдельную сетевую карточку, а встроенную отключите в BIOS. Если её не отключить, то компьютер может зависать при загрузке
№3 Блок питания
Блок питания напрямую влияет на стабильность и срок жизни комплектующих. Из-за некачественного блока питания чаще всего ломаются жёсткие диски. Проблема с блоком питания может проявляться в виде внезапных перезагрузок или выключений компьютера. Иногда он может реагировать на кнопу питания не с первого раза.
Блок питания должен быть известных марок: FSP, Thermaltake, OCZ, Corsair, Zalman, Cooler Master. Хороший 700Вт блок стоит около 100$. Советую брать блок с отстёгивающимися кабелями – это удобно.
№4 Платы расширения
Иногда причина нестабильной работы системы кроется в плате расширения. Сегодня в большинстве компьютеров единственной такой платой является видеокарта. Поэтому диагностика сводится к вопросу о работоспособности видеокарты. Проверить её можно специализированными тестами, например
№5 Разгон
Разгон – это увеличение тактовой частоты вычислительных блоков компьютера, чаще всего процессора и видеокарты, с целью повышения производительности. Почти любой компьютер можно немного разогнать без потери стабильности. Однако не всегда проблемы появляются сразу. Если ваша система разогнана и вы наблюдаете сбои, проверьте свой компьютер стресс тестами на стабильность, например тем же , если проблема в разгоне, то система должна зависнуть или перезагрузиться. Главное следите за температурой GPU, желательно, чтобы она не доходила до 100ºС
№6 Оперативная память
Некачественная память очень неприятная вещь. Проблемы могут вылезти в виде синих экранов, причём код ошибки вам может ничего не дать. Проявляется дефектная память очень разнообразно, но проверить её можно во первых через встроенный тест быстродействия в (можно даже в пробной версии) или тот же . Вариант продвинутый - .
№7 Контакт процессора
Иногда процессор может каким-то неведомым образом терять контакт с гнездом. Чаще всего видел такое с Pentium 4 S478 и с AMD. Решение очень простое: вытащить процессор и снова вставить его.
№8 Севшая батарейка CMOS
Компьютеры по-разному реагируют на севшую батарейку. Иногда просто сбиваются часы, а бывает, что вообще не включаются. Решение: заменить батарейку. Обычно она выглядит как таблетка
№9 Перемычка CLR CMOS
Эта перемычка служит для сброса BIOS Если переключить эту перемычку в положение CLR CMOS, то компьютер перестанет реагировать даже на кнопку питания. Как она может оказаться в положении сброса? Кто знает... Просто иногда так оказывается. 
Перемычка обнуления bios рядом с батарейкой
На фотографии перемычка имеет 2 штырька, на других материнских платах может быть 3, тогда положение 1-2 обычно означает рабочий режим 2-3 – режим сброса
№10 Перегрев узлов компьютера
Обычно больше всего греется процессор, северный и южный мосты и видеокарта. Если греется видеокарта, значит её пока снять и почистить, если процессор, то возможно засохла термопаста или также нужно почистить кулер. Если процессор Pentium 4 с сокетом 478 (не смейтесь, на них ещё долго будут работать), то проверьте крепления кулера, они часто ломаются у этой модели и радиатор перестаёт плотно прилегать к поверхности процессора. Если греются мосты, то на них нужно поставить радиатор. Узнать температуру процессора, видеокарты и жёстких дисков можно с помощью программы
Здесь всё хорошо
№11 Сбои на диске
Диски портятся – это факт. Диск после 3-4 лет интенсивной работы не так быстр, как после покупки, а если это системный диск, то сбои на нём могут проявляться в виде зависаний при загрузке, очень долгой загрузки, падения системы из-за ошибок ввода-вывода. Решение - запустите встроенную в ОС проверку диска или воспользуйтесь . Если диск на гарантии, то лучше сразу менять.
Программные сбои
№12 Драйверы
Windows устроен так, что любой драйвер может свалить систему в синий экран. Начиная с Windows Vista, дело обстоит несколько лучше, но по прежнему эта проблема встречается..
Большинство проблем с драйверами решается их обновлением. При сбоях драйверов дискового контроллера или ntfs/vfat стоит проверить диск на наличие ошибок.
№13 Ядро
PAGE_FAULT_IN_NONPAGED_AREA - это наверное самая часто возникающая ошибка, связанная с тем, что некая программа залезла в недопустимую область памяти или запросила данные, которых нет. Причины этого сбоя очень разнообразны. Если стало повторяться часто, лечится переустановкой Windows. Иногда антивирусы вызывают такой сбой. Ещё одна причина сбоев, связанных с ядром Windows – пиратский Windows с плохим активатором
№14 Реестр
Если реестр повреждён, то вы можете наблюдать следующую картину:
Обычно это связано со сбоями при записи на диск, например при скачке напряжения. Иногда этот сбой легко исправляется с помощью загрузочной флешки, но бывает, что лечится только переустановкой Windows.
№15 Вирусы
Большинство современных вирусов никак не проявляют себя в работе потому что их цель кража информации, а не поломка системы. Но есть и вирусы, служащие для создания ботнетов, например для распределённого взлома паролей, DDoS атак или даже для добывания криптовалюты bitcoin. Такой вирус будет использовать 100% ресурсов вашего компьютера из-за чего он начнёт сильно тормозить
№16 Системное ПО
Есть определённая категория программ, устанавливающая в систему свои модули ядра для низкоуровневого взаимодействия с ОС или оборудованием. К таким программам относятся все эмуляторы CDROM, антивирусы, программы для разметки дисков, фаерволы, некоторые системы защиты от копирования, виртуальные устройства. Самая распространённая проблема от такого ПО – синий экран. Чтобы определить какая именно программа вызвала ошибку, зайдите в системный журнал:
Панель управления → Администрирование → Управление компьютером
Обращайте внимание на колонку Уровень. На этом скриншоте нет ошибок, но если вместо «Сведения» появится «Ошибка» или «Критический», проверьте ей содержимое. Иногда это помогает определить причину сбоя.
Заключение
Это может и не все возможные сбои, но я постарался собрать наиболее распространённые проблемы. В других статьях эти проблемы ещё будут рассматриваться подробнее с примерами и пояснениями, сама статья, возможно, будет дополняться. А пока, надеюсь эта статья кому-то поможет понять почему компьютер вдруг стал работать нестабильно.
Очень многие проблемы, связанные с компьютером, можно предотвратить, если купить к нему ИБП. Не пожалейте 100$ на него, если конечно у вас не ноутбук.
Защита от сбоев питания SSD - это не новая концепция, но способы и методики защиты SSD во время и после сбоя питания значительно улучшились в современных моделях SSD. Цель защиты от сбоев питания заключается в выполнении двух основных задач:
Безопасный перенос передаваемых данных (или данных, оставшихся в буферах кэшей DRAM- или SRAM-накопителя) в постоянную энергонезависимую флеш-память и
Сохранение целостности таблицы размещения SSD, чтобы SSD распознавался и был пригоден для использования после перезагрузки системы.
Примечание: таблица размещения SSD, или Flash Transition Layer (FTL), отвечает за логическое распределение физических данных на SSD.
В условиях обычного отключения системы SSD получает команду (Standby Immediate Command) от ATA-драйвера хост-устройства, предупреждающую SSD об отключении системы, чтобы SSD подготовился к нарушению питания. При обычном отключении системы у SSD есть достаточно времени для переноса данных из буферов кэша и обновления таблиц размещения.
В качественных SSD используется аппаратная система со встроенными в SSD конденсаторами питания и/или защита от сбоев питания (Pfail) во встроенном ПО, позволяющая записать важную информацию метаданных на флеш-память, чтобы обеспечить успешное восстановление SSD при включении питания.
Ранние модели SSD были не так хорошо готовы к внезапному отключению питания, как современные. Обычно SSD, подвергшийся внезапному отключению питания, не отвечал в следующем цикле питания. Во многих таких случаях сбои питания приводили к поломке SSD и утере данных.
Подробнее о двух подходах к PFAIL
Аппаратный PFAIL - аппаратный PFAIL предназначен в первую очередь для снижения потерь данных с помощью сохранения питания SSD, благодаря встроенным конденсаторам питания (Power Caps) на время, достаточное для записи во флеш-память данных, оставшихся в буфере кэша SSD, и обновления таблиц размещения. Общая схема типичного случая аппаратного PFAIL в SSD выглядит примерно так:
Контроллер SSD обнаруживает внезапное отключение питания
1. Встроенные конденсаторы питания сохраняют питание для SSD
2. Контроллер отдает внутреннюю команду на перенос данных из буфера кэша
3. Контроллер обновляет таблицы размещения, подготавливаясь к отключению питания
4. Накопитель безопасно отключается
PFAIL во встроенном ПО - программная защита PFAIL также предназначена для снижения вероятности утери данных с помощью способности восстановления встроенным ПО таблицы размещения при следующем включении питания после сбоя. Общая схема типичного случая защиты от PFAIL через встроенное ПО выглядит примерно так:
1. Таблица размещения SSD сохраняется во флеш-памяти и обновляется в DRAM
2. При записи новых данных на SSD встроенное ПО обновляет таблицу размещения
3. Новые записываемые данные всегда записываются с метками (или запасными байтами), включающими LBA, EEC и другую информацию о структуре данных
4. Возникает сбой питания
5. Запасные байты, содержащие информацию о структуре данных вместе с исходной таблицей размещения, позволяют встроенному ПО SSD восстановить таблицу размещения SSD при следующем включении питания
Программная защита от PFAIL - это высокоэффективный способ предотвращения утери данных в корпоративных системах хранения данных. Например, необходимо, чтобы SSD, сконфигурированные в RAID-массивы, были способны восстанавливаться и возвращаться в исправное состояние после сбоя питания для поддержания целостности RAID-массива. Один или несколько сбойных накопителей из массива приведут к отключению массива с высокой вероятностью утери данных.
В другом случае корпоративной системы накопители SSD могут образовывать большой пул хранения данных, в котором физические SSD разделены на несколько LUN и разделены между несколькими хостами. В этом примере критически важной характеристикой является высокий уровень доступности, и защита от PFAIL на основе встроенного ПО обеспечивает успешное восстановление SSD, обслуживающего LUN и хосты.
Kingston делает отказоустойчивость при сбоях питания первостепенной задачей
В стандартном процессе сертификации Kingston подвергает свои SSD (клиентские и корпоративные) напряженному циклу тестирования питания. Кроме тестирования совместимости, производительности и надежности SSD Kingston должны успешно выдержать несколько типов небезопасного отключения питания. Для прохождения процесса сертификации они должны включаться и быть совершенно работоспособными. Если SSD не проходит тестирование отключением питания, тестирование на сертификацию приостанавливается, устраняется причина проблемы, и процесс сертификации начинается сначала.
Заключение
Каждая система и среда уникальна, поэтому при выборе типа PFAIL, подходящего среде, нужно учесть различные факторы.
Многие корпоративные системы сегодня защищены с помощью избыточных источников питания, систем резервного аккумуляторного питания и генераторов, чтобы ЦОД продолжали работать в случае неожиданного отключения питания. ПО и высокоскоростные сети создали способы внедрения большого количества архитектур репликации данных, благодаря чему оборудование перестало быть единственной причиной сбоев.
Стабильность питания ЦОД и методики обеспечения высокой доступности должны быть важными факторами, определяющими выбор наиболее подходящего для системы хранения данных типа PFAIL SSD.
Ответ: Краткое описание
1. Перебои и аварийные ситуации в отечественных электрических сетях
2. Пониженное напряжение (провалы электропитания)
3. Повышенное напряжение
4. Высоковольтные импульсные всплески
5. Полное отключение напряжения
6. Шумы и помехи в электрической сети
7. Нестабильность частоты сети
8. Гармонические колебания и искажения напряжения
Перебои и аварийные ситуации в отечественных электрических сетях
Сегодня по статистическим данным отклонение напряжения в городских электрических сетях в пределах 15% принято считать нормой. На практике данный показатель часто выходит и за эти пределы. Кроме того нередки случаи возникновения гармонических колебаний, импульсных всплесков и искажений формы напряжения, появления шумов и помех, а также колебаний частоты сети.
Проблемы некачественного электроснабжения могут быть вызваны различными причинами, но все они ведут к существенным изменениям параметров сетевого питания, что в свою очередь отрицательно сказывается на работе всей подключенной техники. В результате электрооборудование выходит из строя, а пользователь вынужден тратиться на его ремонт или чего хуже замену. В связи с этим, очень важно знать какие факторы могут приводить к подобным ситуациям и по каким причинам данные сбои имеют место.
Пониженное напряжение (провалы электропитания)
Одна из наиболее часто возникающих проблем, связанных с электроснабжением – это провалы питающего напряжения. Такие ситуации могут возникать по следующим причинам:
- из-за перегрузки электрической сети;
- нестабильной работы системы регулирования напряжения в магистрали;
- подключение энергоемких потребителей, суммарная мощность которых равна или приближается по значению к общей мощности определенного участка электросети.
Возможными последствиями пониженного напряжения могут быть:
Перегрузка блоков питания различной электронной техники, что ведет к снижению срока ее службы;
- внезапное отключение электрооборудования при снижении напряжения ниже уровня, необходимого для его работы;
- поломка электродвигателей;
- потеря важной информации на компьютере.
Повышенное напряжение
Следующая не менее опасная аварийная ситуация в электрической магистрали – это повышение или резкие скачки напряжения, которые могут возникать по причине:
- недогруженности сети (например, в ночное время, когда большинство электропотребителей выключены);
- резкого отключения мощной нагрузки;
- недостаточно эффективной работы системы регулирования электропитанием.
Данные ситуации могут привести к следующим последствиям:
- выходу из строя оборудования;
- аварийному отключению аппаратуры и потери критически важных данных (касательно компьютерной и серверной техники).
Высоковольтные импульсные всплески
Нередко в электрических сетях возникают такие негативные явления, как высоковольтные всплески напряжения, носящие импульсный характер. Они могут быть вызваны:
Коммутацией электроаппаратов;
- атмосферными и газовыми разрядами (так называемое «атмосферное» электричесвто);
- включением и отключением мощных электропотребителей;
- введением в эксплуатацию отдельных частей энергосистемы после аварий.
Даже учитывая кратковременность данного перенапряжения, его воздействия может оказаться достаточно для таких серьезных последствий, как:
- пробой изоляции;
- короткое замыкание;
- поломка чувствительной техники.
Полное отключение напряжения
Также не исключены ситуации полного обесточивания всего оборудования, подключенного к электрической сети. Источником такого исхода событий могут стать:
- срабатывание предохранителей при чрезмерных перегрузках на линии электропередач;
- аварии в электрических магистралях;
- непрофессиональные и неквалифицированные действия персонала.
Результаты полного отключения напряжения:
Потеря важной информации;
- поломка винчестеров, установленных в ПК и серверах;
- выход из строя блоков питания различного электрооборудования.
Шумы и помехи в электрической сети
Негативно влияют на работу электронной аппаратуры и колебания электрического сигнала, называемые шумами или помехами. Причин их возникновения может быть несколько:
Влияние электроприборов, функционирующих в непосредственной близости;
- коммутация мощных электропотребителей.
Сбои в работе многих программ и приложений, а также сложности в передачи данных;
- некачественное изображение на экранах и мониторах рабочих станции, а также различных видеосистем.
Нестабильность частоты сети
Нестабильность частоты электрической сети является одним из самых ярких показателей правильности работы энергосистемы в целом, либо какой-то ее отдельной части. Вызваны данные колебания могут быть одной из следующих причин:
- сильной перегрузкой в электрической магистрали;
- из-за потери управления энергосистемой.
Несмотря на то, что, в общем, на работу компьютерной техники изменение частоты сетевого напряжения не оказывает критического влияния, подобные явления приводят к перегреву силовых трансформаторов. А это, как известно, может негативно сказаться на стабильности и продолжительности функционирования многих электроприборов.
Гармонические колебания и искажения напряжения
Кроме появления дополнительных помех в сети, искажению может также подвергаться и сам синусоидальный сигнал питающего напряжения. Предпосылками таких влияний могут стать:
Преобладание в сети нелинейной нагрузки, в состав которой входят импульсные блоки питания. Это в основном компьютеры, сетевое, серверное и коммуникационное оборудование;
- перегрузка нейтрального кабеля;
- неправильно спроектированные электрокоммуникации, работающие с нелинейными нагрузками.
Искажение форм напряжения ведет к появлению помех в работе чувствительной техники, к которой в первую очередь относят измерительные приборы, теле- и радиосистемы.
