家用UPS不斷電系統挑選指南:UPS是什麼?原理以及安裝選購推薦,幫你預防電源跳電危機

家用UPS不斷電系統挑選指南:UPS是什麼?原理以及安裝選購推薦,幫你預防電源跳電危機

近幾年以來台灣罕見的出現了多次大停電,嚴重影響民眾日常生活,甚至於小規模與區域性的跳電情況,似乎也有著逐漸增加的趨勢,更使消費者為電器產品的壽命與安全性,增添了一絲焦慮。

姑且不論跳電、停電是由於電力供應不足,或者電網脆弱易遭外力破壞所導致,現在一般人對於「電」的關注度,確實比起過往來得更高,焦點也從電價逐漸延伸至環保、經濟發展與國家安全等相關議題。

面對台灣電力穩定性與信賴度的顯著下降,近期市面上就有一項產品,銷路因此變得特別好,無論3C賣場或購物網站頁面,經常高掛缺貨導致一機難求,這就是運作原理簡單卻極度實用的「不斷電系統」(UPS)。

不斷電系統的發展歷史十分悠久,對於大型企業與工廠而言,甚至能被視為基本配備,但即便 UPS 走向家用已經有很長一段時間,可多數消費者卻總是只有在停電、跳電的時候,才會突然想起這項產品的存在,若面臨實際選購通常也缺乏足夠的基礎知識。

因此,本次特別企劃特地以不斷電系統為主題,透過最簡單的方式,為讀者介紹現今市場上的主流 UPS 類型,以及如何評估適合自己的產品規格,希望消費者能夠在炎炎夏日中與電器產品們,共同平安度過可能發生的電力危機。

台灣電力系統近幾年來有些不太穩定,罕見的出現了幾次大停電,同時也引發民眾對備轉容量、缺電及電網建設的相關疑慮。

重回消費者視野的不斷電系統

遙想數十年前,家用不斷電系統(Uninterruptible Power Supply,簡稱UPS)對於許多消費者來說,幾乎就像是鍵盤、滑鼠一樣「標配」的存在,不少人在購買桌上型電腦時,都會額外搭配一套 UPS 設備,以防家中發生突如其來的停電或跳電。

隨著3C產品走向小型化、移動化,例如筆電、手機皆開始內建電池,不須長期仰賴市電,以及電力系統趨於穩定、電器產品耐用性提高等多重因素,不斷電系統逐漸淡出了一般消費者視野,僅成為部分人士的特殊需求。

直到最近,由於台灣電力網路發生了眾多事件,促使不斷電系統再度成為市場顯學,需求的提升也讓我們有機會重新檢視,這項傳統卻值得信賴的科技。

對於桌上型電腦這類沒有附帶電池的3C產品,一旦停電自然就無法運作,不斷電系統即是用來爭取時間,儲存未完成的工作或資料。

不斷電系統的關鍵功用

顧名思義,不斷電系統就是為了「避免電力中斷」而設置的配備,嚴格來說,它的本質就是一組大容量電池,當市電網路發生故障時,不斷電系統就會接替市電,為後端連接的電器產品進行短暫供電。

以不斷電系統最常搭配的桌上型電腦為例,一旦 UPS 偵測到市電供應中斷,就會利用先前所儲存的能源,開始透過電池為桌機提供電力,最顯而易見的好處就是能避免電腦突然關機,造成系統內部精密零組件因突降的電壓而故障。

此外,UPS 還可以為使用者爭取約3至5分鐘的時間,儲存電腦上正在進行或尚未完成的工作,並且讓使用者以正常、安全的程序關閉桌機,大幅降低跳停電可能造成的損失。

 不斷電系統的原理就像一組容量超大、輸出電壓較高的行動電源,並擁有自動切換功能,為其所連接的產品進行備援。

不斷電系統並非發電機

大多數消費者對於不斷電系統最常見的誤會,就是將它當成「發電機」看待,直觀認為只要擁有 UPS,就能夠在停電時為家中電器,提供源源不絕的電力,真正達到「不斷電」的目的。

但事實上,以電池為核心的不斷電系統,其「儲能」才是最主要的功用。 UPS 可以跟發電機相輔相成,但並不能完全取代發電機的功能,一旦不斷電系統所預先儲存的能源用完了,就必須經由外部重新充電,才能再度當成緊急情況下的備援。因此,當消費者選購 UPS 時,就必須審慎評估使用環境與相關需求。

不斷電系統與發電機雖然都能提供電力,但適用情境與限制卻完全不同,畢竟前者是儲能系統,後者則是發電系統。

挑選不斷電系統三大考量

由於一般消費者對於不斷電系統並非十分熟悉,再加上五花八門的規格,以及許多罕見的技術名詞,因此在購買相關產品時,經常會有不知如何是好的情況出現。

若以最化繁為簡的方式,確立挑選家用 UPS 產品的基本原則,那麼從「負載容量」、「運作時間」與「品質需求」三大方面進行考量,算是比較實際且快速的做法,以下將針對這三點進行簡單說明。

UPS的負載容量

挑選家用不斷電系統的首要任務,就是得釐清自己手上有哪些電器產品,需要接上 UPS 作為跳停電時的備援,然後再計算出完整的最大負載容量,避免不斷電系統過載或高估使用需求。

舉例來說,假如 UPS 的後端會接上一台桌機、一台螢幕,且桌機所安裝的電源供應器為800W,螢幕的功耗則是60W,兩者合計的負載容量即是860W,若還有其他電器需要備援,就必須再把瓦數納入計算。

假設以上述條件來挑選不斷電系統,那麼 UPS 產品規格表上所載明的輸出容量或額定功率,就必須超過860W的門檻,再加上一些冗餘,才能支撐桌機加上螢幕,在電力臨時中斷後的備援需求。

不斷電系統就跟延長線一樣都具有負載容量限制,假如後端所連接的電器合計消耗總功率,已經超過了 UPS 極限,那麼備援就無法發揮作用。 

UPS的運作時間

計算完不斷電系統的負載容量,確定後端所接上的電器,都可以在市電中斷時正常使用,不會超出 UPS 的額定功率後,緊接而來的問題,就是消費者想讓電器擁有多長的後備運轉時間。

由於 UPS 的實際備援時間受到太多因素影響,若想要用一套公式計算不斷電系統的備援時間,事實上有些困難,甚至於不太實際,因此不妨回歸原則性的角度來看待。

當 UPS 的擁有電池容量越大,且後端電器的功耗越小,那麼不斷電系統就能撐得越久。即便如此,消費者仍不應該具備太高的期待,謹記 UPS 是「備援」而非「發電機」的觀念,才能確保電力中斷時,能夠把握到黃金救援時間。

並非任何電器都適合接在 UPS 後端,尤其是會產生較大瞬間電流的產品,例如雷射印表機或掃描器,就會經常觸發不斷電系統的保護機制。 

UPS的品質需求

即便不斷電系統最主要的功能是備援,但除此之外,其實還有很多與電力有關的事情,可以交給 UPS 一併搞定。

舉例來說,突波保護與自動穩壓,就是許多 UPS 產品會附帶的基本功能,藉此讓後端電器多一層保障,或以更純淨的電力運作,延長精密產品的壽命。

此外,不斷電系統本身的插座數量、軟體管理介面、網路功能、電池更換難易度與維護成本等,也算是 UPS 品質需求考量中的多個面向,亦是橫向比較各家產品時,較能突顯出差異的重點。

不斷電系統只能提供短暫的電力備援,讓使用者在市電中斷之後,能夠把握黃金救援時間進行存檔、關機,若擁有長效電力則不切實際。

家用UPS產品規格重點

前面簡單談完購買家用不斷電系統的三大考量後,接著我們不妨個別擊破,瞧瞧市面上 UPS 產品,在規格表上究竟列出了哪些關鍵重點,可以當作消費者實際入手時的參考依據。

關於容量的觀念誤區

當今市面上大多數的不斷電系統產品,都習慣將伏安數(VA)標明於產品型號之中,方便消費者一眼辨別其容量。因此,有不少人認為當 UPS 產品的 VA 數字越大,就代表擁有越多的電量、越長的備援時間,但事實上這樣的觀念不太正確。

UPS 規格表上以 VA 所標明的「容量」,並非為「電池容量」而是功率方面的「輸出容量」,換句話說,伏安數與電量、備援時間三者之間並沒有絕對關係。

 APC與 CyberPower 有著類似的備援時間參考方案,在其官方網站上,使用者可輸入負載功耗數字,藉此計算出 UPS 的可能運轉時長。

功率VA與W的差別

在家用不斷電系統的規格表上,輸出功率除了伏安數(VA)之外,通常還會載明瓦數(W),但 VA 與W又有什麼差別?消費者又應該參考哪一個數值呢?

VA 與W的關鍵差異,主要在於是否將「功率因數」(PF)納入考量。由於電流在輸入、輸出不斷電系統的轉換過程中,一定會有部分能源遭到消耗,所以若要計算實際功率,就必須將伏安數乘以功率因數,公式為「VA x PF = W」。

以家用 UPS 產品而言,參考廠商規格書上的額定功率瓦數(W),以判斷 UPS 能承受的最大負載,算是比較簡單、直覺且不容易失誤的辦法;若要參照伏安數(VA)則建議可將PF定在0.6或0.8,再以公式計算出瓦數(W)即可。

家用不斷電系統的規格表上,通常會同時標記伏安數(VA)與瓦數(WA),但這兩種容量數據皆指向功率,和電池容量沒有直接關係。

放電時間僅供參考

主流廠商通常會於不斷電系統的規格表上,標註 UPS 滿載情況下的備援時間,但像是電腦之類的電器產品,由於通常不會以滿載功率長時間持續運轉,因此消費者不妨參考更進一步的資料。

以 CyberPower 為例,他們就在網站的產品頁面中,提供了不同功率負載下,UPS 能夠維持多少備援時間的曲線圖,只要透過類似圖表來對照自身的使用情境,通常會比僅看滿載功耗的時間來得更加準確。

但最不可忽略的關鍵,在於廠商所提供的 UPS 放電時間數據,基本上都是在實驗室中,以全新電池、可控環境測試下得到的結果,當產品應用到現實環境時,其狀況勢必會出現一些落差。

CyberPower 在官方網站上,提供了各款 UPS 與電池的放電時間參考圖表,使用者可藉此推估產品於不同負載下,大概能有多少備援時間。

家用UPS產品類型區分

當前家用不斷電系統的產品類型,大致上分為「離線式」、「在線式」與「在線互動式」三種,不僅價格各自有別,就連運作原理、相關功能和常見體積,亦有一些關鍵性差異,以下將進行簡單介紹。

離線式功能最為基本

離線式的 UPS 產品通常是最簡單、基本,價格也最低廉的不斷電系統。當市電發生中斷時,離線式 UPS 才會切換至內建電池並啟動逆變器,開始對後端所連接的裝置進行供電。

當電力供應正常時,離線式 UPS 會從旁路將市電直接送至負載,也就是說幾乎不會對輸入的市電進行任何處理,因此應付突波、電壓驟降時的反應能力相對較差,備援轉換時間的延遲也比較長。

正因為結構十分簡單,離線式 UPS 的體積原則上會比在線式、在線互動式來得小,適合對電力品質沒有太高需求,但仍需要備援供電能力的消費者。

 離線式 UPS 體積小、功能簡單且價格便宜,對於基礎電力備援來說雖然夠用,不過應用情境卻十分有限。

在線式昂貴有高品質

相對於離線式,在線式 UPS 算是家用領域能見到的最高端產品,價格已可達上萬元之譜,無論體積、重量通常也比起離線式高出許多。

在線式與離線式 UPS 最大的不同,在於前者無論市電供應中斷與否,電力都會經由不斷電系統的內部,經濾波、整流、逆變等一連串作業後,輸出到後端所連接的電器上。

因此,在線式 UPS 所輸出的電力,通常會比市電更加穩定、純粹與乾淨,適合對電力品質有需求的設備或精密裝置。此外,在線式 UPS 切換至備援電池的所需時間最短,穩壓與對抗突波的效果也是最好。

目前家用 UPS 以在線互動式為主,雖然產品體積比起離線式大上不少,但因為穩壓功能相對實用,所以具備一定程度的CP值。 

在線互動式折衷取捨

在線互動式 UPS 的整體架構,原則上介於離線式與在線式之間,不斷電系統於日常狀態下,就會對市電進行濾波與穩壓處理,接著再輸出至後端裝置,因此對於突波的處理能力比離線式更好,輸出後的電力也更為乾淨。

若以備援機制而言,在線互動式 UPS 仍偏向離線式,唯有當市電中斷或供電品質出現狀況時,才會切換至電池以確保後端設備繼續運行,但轉換時間通常較離線式來得短。

在線互動式 UPS 為目前家用不斷電系統的主流產品,價格合理且體積適中,穩壓功能亦可給予電器除了備援之外的多一層保障。

不斷電系統依產品等級不同,功能性上通常也會有些差異,例如在線互動式以上的產品,通常還會搭載對資料線路的保護能力。

 

離線式

在線互動式

在線式

產品體積

較小

中~大

較大

市售價格

穩壓功能

沒有

電力品質

等同市電

較佳

最佳

轉換延遲

較長

較短

波形輸出

模擬正弦波為主

模擬正弦波/純正弦波

純正弦波為主

進階功能

較少

較多

較多

▲表格列出離線式、在線式與在線互動式,三種常見家用 UPS 類型的主要差異,提供給讀者進行比較與直觀參考。

家用UPS附加延伸功能

雖然說不斷電系統是個原理簡單,功能也相對單純的產品,但近幾年來廠商們仍然緊跟時代潮流,為 UPS 加入許多額外特色,嘗試打造出差異化選項,給予消費者們更多選擇。

舉例來說,現今較新款的不斷電系統幾乎都換上了全彩顯示螢幕,讓消費者從正面一眼就能明白當前電力與備援狀態。此外,除了機身上一定會提供的標準插座外,部分 UPS 產品甚至會於前面板安裝 USB Type-A 或 Type-C 插槽,藉此擴大連接彈性。

至於 UPS 的軟體管理介面也逐漸進化,無論中文支援或圖形化設定皆一應俱全,甚至還有廠商推出手機App,讓消費者經由雲端管理不斷電系統的狀態,並利用網路或簡訊接收斷電警報等,對於 NAS 的備援亦可輕鬆連接、設定,可說各種應用已是十分成熟。

目前市面上許多 UPS 產品都安裝了簡易的小螢幕,方便使用者快速查看供電與備援狀態,甚至進行簡單的設定調整。

電力輸出波形調整

許多高端 UPS 產品允許使用者調整電力的輸出波形,其中較常見的有模擬正弦波、純正弦波與方波,但對於一般消費者來說,家用不斷電系統通常僅有前兩種正弦波的差別,方波則由於適用範圍太小,因此鮮少納入考量。

低價的離線式與部分在線互動式 UPS,於規格上普遍僅能輸出模擬正弦波,對於一部分的電器產品,尤其是帶有馬達類的設備,以及搭載主動式功率因素校正(APFC)的電源供應器,將有機會出現無法驅動的問題。

相較之下,能夠輸出純正弦波的 UPS 則與市電沒有太大差異,後端電器的相容性達九成以上。即便模擬正弦波的品質高低,常因 UPS 廠商技術而有所區別,但若考量到相容性,建議還是選擇能夠輸出純正弦波的不斷電系統為佳。

配合當代3C大多使用USB轉各式接頭充電,不斷電系統也跟上時代變遷,陸續將USB Type-A或USB-C納入標配。

電池更換的難易度

不斷電系統本身並非經常汰換的產品,但其內部安裝的電池,卻依然有壽命上的問題。就如同手機電池一樣,UPS 搭載的電池在經過長時間充電、放電不斷循環過後,效能將出現顯著下降,因此必須更換以維持備援長度和安全性。

原則上,目前推出家用 UPS 產品的廠商,對於電池的更換方式,大多都走向簡單化,消費者只要拆下擋板、螺絲,換上新電池後重新連接正負極,再登入管理後台進行全自動的檢測與校正即可。

至於電池新品的購買,筆者仍然建議以各業者的原廠產品為主,但即便是副廠電池通常只要規格相容,也不失為另一種具備CP值的選擇。

電池是否能夠更換、更換的簡易程度如何,也是挑選 UPS 的重要指標,雖然不斷電系統本身不容易壞,但電池卻仍然有壽命問題。

家用不斷電系統產品介紹

目前在台灣推出 UPS 的廠商眾多,較為知名的品牌有碩天科技(CyberPower)、施耐德電機旗下的 APC、先前已收購台灣飛瑞的伊頓(EATON)、老牌本土業者飛碟(FT)、科風(PCM)等,皆有許多產品可供選擇。此外,由於不斷電系統強調穩定性,所以產品改朝換代的速度,相對於其他3C而言相對較慢,因此筆者建議消費者於市場上挑選時,其實不必特地執著於新品,入手符合自身需求的 UPS 反而才是關鍵。

CyberPower CP650HGa:高CP值小體積離線式 UPS

家用UPS不斷電系統挑選指南:UPS是什麼?原理以及安裝選購推薦,幫你預防電源跳電危機

離線式 UPS 產品逐漸往輕薄短小的方向演進,其中 CyberPower CP650HGa 不但可平坦放置,亦支援壁掛式安裝,十分節省空間。

■ 體積尺寸:250 x 147 x 82公釐
■ 重量:2.94公斤
■ 技術類型:離線式
■ 輸出波形:模擬正弦波
■ 輸入電壓:96~140V
■ 輸出電壓:115~125V
■ 功率容量:650 VA /375W
■ 滿載供電時間:2分鐘
■ 插座數量:備援+防突波4個、防突波4個
■ 切換延遲:8ms
■ 額外充電埠:2個USB-A(5V、2.4A)

外型輕巧的 CyberPower CP650HGa 是最基礎的離線式不斷電系統,外型猶如放大版的延長線,重量僅有2.94公斤,可為電腦與 NAS 儲存裝置提供簡易的備援保護。

CyberPower CP650HGa 會在市電中斷時,自動切換至內建電池,以模擬正弦波輸出電力,確保後端裝置持續運轉。CyberPower CP650HGa 正面搭載 LED指示燈,方便使用者監控產品狀態,4個備援插座與4個普通插座皆有突波保護能力,滿載下可維持約2分鐘備援時間。

CyberPower CP650HGa 可透過 USB 介面或 Web/SNMP 通訊協定連結 NAS,自動執行遠端關機與重新啟動,避免資料因電力中斷而損失。CyberPower 專利的 GreenPower UPS 節能技術,不但可增加運作效率,減少熱能與不必要的能耗,甚至還能為使用者省下電費。

CyberPower CP1000PFCLCDa:純正弦波輸出在線互動式UPS

家用UPS不斷電系統挑選指南:UPS是什麼?原理以及安裝選購推薦,幫你預防電源跳電危機

功能完整的 CyberPower CP1000PFCLCDa 能夠輸出純正弦波,算是在線互動式 UPS 中規格較高端的產品,對於各種電器都有很好的相容性。

■ 體積尺寸:260 x 246 x 100公釐
■ 重量:6.9公斤
■ 技術類型:在線互動式
■ 輸出波形:純正弦波
■ 輸入電壓:88~144V
■ 輸出電壓:115~125V
■ 功率容量:1000 VA /600W
■ 滿載供電時間:2分鐘
■ 插座數量:備援+防突波5個、防突波5個
■ 切換延遲:4ms
■ 額外充電埠:1個USB-A、1個USB-C(5V、3.1A)

近期市場上十分熱銷的 CyberPower CP1000PFCLCDa,不僅為一款在線互動式 UPS,更能輸出高品質純正弦波,因此相容於主動式PFC電源供應器,讓不論中高階電腦系統、伺服器和網路硬體,都能獲得備援保護而無須擔心相容性。

CyberPower CP1000PFCLCDa 內建自動穩壓功能(AVR),電壓輸出可維持在安全範圍,有效提升電力穩定性和效率;數據線保護功能除了保護電話、網路等設備不受浪湧、突波影響外,同時也提供高速資料傳輸能力。

CyberPower CP1000PFCLCDa 正面搭載可傾斜的彩色LCD顯示螢幕,使用者一眼就能判讀電源資訊及 UPS 狀態,搭配PowerPanel電源管理軟體則更方便進行即時監控與進階設定。

CyberPower CP1000PFCLCDa 擁有5個備援插座與5個普通插座,共計10個插座皆有防突波功能,電池則採熱插拔設計,使用者不須關閉 UPS 或斷開連接也能輕鬆更換,為系統可靠性多增添了一層保障。

APC Back-UPS Pro 1350S:在線互動式UPS搭載USB-C埠

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APC Back-UPS Pro 的外觀較為瘦長,需要一定深度的空間進行擺放,前方螢幕可顯示簡易資訊,防突波功能支援同軸電纜是一大亮點。

■ 體積尺寸:368 x 100 x 260公釐
■ 重量:11.7公斤
■ 技術類型:在線互動式
■ 輸出波形:純正弦波
■ 輸入電壓:88~147V
■ 輸出電壓:120V
■ 功率容量:1350 VA /810W
■ 滿載供電時間:3分16秒
■ 插座數量:備援+防突波6個、防突波4個
■ 切換延遲:8ms
■ 額外充電埠:1個USB-A、1個USB-C(5V、3.0A)

由 APC 所推出的 Back-UPS Pro 系列,俐落大方的外型設計,無論放置於個人家庭或小型辦公室內皆非常適合,目前共推出1000 VA 、1350 VA 、1500 VA 三款型號,全系列皆配備多達6個備援兼防突波插座,另外還有4個普通防突波插座,正面則具備1個 USB Type-A 與1個 USB-C 充電連接埠,可彈性為各種3C產品進行供電。

APC Back-UPS Pro 全系列皆採用在線互動式設計與純正弦波輸出,相容於電腦、高階工作站、智慧型電視與大部分家用設備,亦支援 APFC 電源供應器,另外還有1Gbps網路線及同軸電纜突波保護功能,全方位保障資訊安全。

透過 USB 介面與 PowerChute 電源管理軟體,使用者可詳細設定 APC Back-UPS Pro 於市電中斷後的反應動作,機身所搭載螢幕亦會於狀況發生時自動切換畫面,備援電池啟動時亦會發出聲響進行警告。

APC Easy UPS On-Line 1000 VA :節能高效率在線式 UPS

家用UPS不斷電系統挑選指南:UPS是什麼?原理以及安裝選購推薦,幫你預防電源跳電危機

外型中規中矩的 APC Easy UPS On-Line 系列,後方擁有四個標準插座電力輸出,售價雖然比同類型 UPS 便宜,但需選配網卡才能實現遠端監控。

■ 體積尺寸:288 x 145 x 223公釐
■ 重量:9.6公斤
■ 技術類型:在線式
■ 輸出波形:純正弦波
■ 輸入電壓:55~150V
■ 輸出電壓:110V、115V、120V
■ 功率容量:1000 VA /800W
■ 滿載供電時間:3分49秒
■ 插座數量:備援+防突波4個
■ 備援切換:內部旁路自動/手動
■ 額外充電埠:無

面對中小企業更進階的備援需求,APC 推出了 Easy UPS On-Line 在線式不斷電系統,使連接的電器裝置能不受突波、尖波與閃電干擾,目前於台灣已推出多款產品,其中1000 VA 版本甚至低於萬元就能入手,性價比相當高。

APC Easy UPS On-Line 系列產品擁有過電壓切斷裝置(OVCD)保護,在特殊應用環境下,可避免不斷電系統內部零組件損壞,進一步延長產品壽命;內建自動與手動旁路切換功能,有效確保在線式 UPS 即便發生重大故障,仍能達到電力供應不中斷,讓後端裝置維持運轉。

APC Easy UPS On-Line 系列產品允許廣泛的電壓輸入範圍,半載情況下甚至能接受55~150V市電供應,面對電力不穩定的環境也能無礙使用;智能電池管理則進一步增加了系統效率與可靠度。 

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MikaBrea
作者

曾任PC home雜誌硬體編輯,負責軟體教學以及產品評測,專注於遊戲/電競與其它有趣的一切

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