UPS不间断电源产品
摘要：本文为凌讯微电子电源专题文章，详解在线式双变换 UPS（不间断电源）整流-逆变双变换拓扑，覆盖1KVA-20KVA功率等级，面向机房数据中心、办公商用、安防监控、工业自动化、医疗、智能家居等场景，提供SJ超结MOS、SiC MOS、SiC SBD、快恢复FRD等功率器件选型清单，为UPS整机设计、器件选型提供参考。
一、产品定义
产品概述：UPS不间断电源是一种电能后备保障设备。市电正常时对负载供电，同时为内置蓄电池充电；当市电断电、电压波动、浪涌干扰时，快速切换至电池‑逆变器供电，保证后端负载不断电。
基础电气规格
- 输入电压：AC 160‑275V，50Hz市电
- 输出电压：AC 220V±2% 正弦波
- 功率等级：1KVA‑20KVA（可按需扩展）
- 拓扑类型：在线式（双变换）UPS
- 电池电压：DC 24V‑192V铅酸蓄电池组
- 后备时间：标准机5‑15分钟；长延时机可外接电池包
- 切换时间：0ms切换，负载无间断
- 保护功能：过压、欠压、过载、短路、过温、电池欠压保护
- 工作温度：0℃ ~ +40℃
二、UPS拓扑原理图
拓扑工作原理：在线式UPS采用双变换架构。市电正常时交流电送入整流充电器转换为直流电，一路给蓄电池充电，一路输送至逆变器；逆变器再将直流电逆变为纯净正弦交流电供给负载。市电中断时，蓄电池立刻向逆变器供电，输出不会中断。当UPS内部故障时可切换至旁路市电直通，保障负载不断电。
三、应用场景分类
- 服务器、交换机、存储设备、网络机柜后备供电
- 小型机房、云主机、监控主机断电保护
- 电脑、打印机、收银机、考勤设备
- 会议室投影、广播系统，防止突然断电数据丢失
- 摄像头、NVR硬盘录像机、门禁控制器
- 楼宇对讲、停车场管理系统后备电源
- PLC控制器、触摸屏、变频器、工业计算机
- 流水线设备，避免断电停机造成生产事故
- 检验仪器、监护设备、医院信息终端供电保障
- 家用NAS、路由器、光猫、智能家居中控主机
四、功率器件选型推荐表
下表为在线式双变换UPS功率器件推荐清单，覆盖前级整流、PFC开关与输出、LLC半桥：SJ超结MOS、SiC MOSFET、SiC SBD、快恢复FRD，适配1KVA-20KVA高可靠性UPS整机方案选型。
| 应用位置 | 类型 | 型号 | 规格 | 封装 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 前级整流桥 | SJMOS | LC65R190F | 170mR/650V | TO220F | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | SJMOS | LC65R190B | 170mR/650V | TO247 | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | HVMOS | CS20N50A8 | 225mR/500V | TO220F | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | HVMOS | CS28N65A8 | 320mR/650V | TO220F | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | SiC MOS | LSC180M65D | 154mR/800V | TO252 | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | SiC MOS | LSC280M65F | 260mR/800V | TO220F | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | SiCSBD | LSC10D65P | 10A/650V | TO220AC | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | SiCSBD | LSC20D65D | 20A/650V | TO252 | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | FRD | MUR2060CT | 20A/600V | TO220F | 全桥整流 |
| 前级整流桥 | FRD | MUR4060PT | 40A/600V | TO247 | 全桥整流 |
| PFC开关 | SJ MOS | LC65R190F | 170mR/650V | TO220F | PFC开关管 |
| PFC开关 | SJ MOS | LC65R190B | 170mR/650V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC开关 | SJ MOS | LCF65R099F | 99mR/650V | TO220F | PFC开关管 |
| PFC开关 | SJ MOS | LCF65R099B | 99mR/650V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC开关 | SJ MOS | LCF60R028B | 22mR/650V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC开关 | SiC MOS | LSC180M65D | 154mR/800V | TO252 | PFC开关管 |
| PFC开关 | SiC MOS | LSC060M65F | 54mR/800V | TO220F | PFC开关管 |
| PFC开关 | SiC MOS | LSC060M65B | 54mR/800V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC开关 | HV MOS | CS20N50A8 | 225mR/500V | TO220F | PFC开关管 |
| PFC开关 | HV MOS | CS20N50A6 | 225mR/500V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC开关 | HV MOS | CS28N65A8 | 320mR/650V | TO220F | PFC开关管 |
| PFC开关 | HV MOS | CS30N65A6 | 255mR/650V | TO247 | PFC开关管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC10D65P | 10A/650V | TO220AC | 续流二极管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC20D65D | 20A/650V | TO252 | 续流二极管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC10D65D | 10A/650V | TO252 | 续流二极管 |
| PFC输出 | SiC SBD | LSC20D65P | 20A/650V | TO220AC | 续流二极管 |
| PFC输出 | FRD | MUR2060CT | 20A/600V | TO220F | 续流二极管 |
| PFC输出 | FRD | MUR4060CT | 40A/600V | TO220F | 续流二极管 |
| PFC输出 | FRD | MUR4060PT | 40A/600V | TO247 | 续流二极管 |
| PFC输出 | FRD | MUR8060PT | 80A/600V | TO247 | 续流二极管 |
| LLC半桥 | SJ MOS | LC65R190F | 170mR/650V | TO220F | 半桥开关 |
| LLC半桥 | SJ MOS | LC65R190B | 170mR/650V | TO247 | 半桥开关 |
| LLC半桥 | SJ MOS | LCF65R099F | 99mR/650V | TO220F | 半桥开关 |
| LLC半桥 | SJ MOS | LCF65R099B | 99mR/650V | TO247 | 半桥开关 |
| LLC半桥 | SJ MOS | LCF60R028B | 22mR/650V | TO247 | 半桥开关 |
| LLC半桥 | HV MOS | CS20N50A8 | 225mR/500V | TO220F | 半桥开关 |
| LLC半桥 | HV MOS | CS20N50A6 | 225mR/500V | TO247 | 半桥开关 |
| LLC半桥 | HV MOS | CS28N65A8 | 320mR/650V | TO220F | 半桥开关 |
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五、常见FAQ
Q1：在线式UPS为什么能做到 0ms 切换？
A：在线式采用双变换架构，逆变器持续向负载供电，蓄电池始终并接在直流母线上；市电中断时直流母线不间断，故切换时间近似 0ms，负载无中断。
Q2：UPS 前级整流和 PFC 开关，选 SJ MOS 还是 SiC MOS？
A：中小功率优先选 SJ 超结 MOS 控制成本；大功率、追求高频低损耗与更高可靠性，选用 SiC MOS，耐压和结温余量更优。
Q3：UPS 整流输出续流二极管为什么常用 SiC SBD？
A：SiC SBD 无反向恢复损耗、开关速度快，可显著降低 PFC/整流环节的开关损耗与噪声，提升整机效率和可靠性。
本文为凌讯微电子【电源类】专题技术文章。如需了解大功率电源方案，可浏览网站LLC谐振开关电源、USB-PD快充适配器选型指南，也可查看【电机类】、【电池类(BMS)】栏目其他选型资料。
来源：广东凌讯微电子
编辑：技术部