UPS ( Uninterruptible Power Supply )

Setiap PC membutuhkan daya listrik. Kalau aliran listrik (main power) terputus, PC akan mati (tidak berfungsi). Fungsi dasar UPS (Uninterruptible Power Supply) adalah menyediakan suplai listrik SEMENTARA ke beban (PC) tanpa terputus pada saat main power nya tidak bekerja agar seluruh proses dapat dihentikan dengan benar, seluruh data dapat disimpan dengan aman, dan komputer dapat dimatikan dengan benar. Jadi fungsi UPS itu BUKAN agar user tetap dapat bekerja.

UPS memiliki dua sumber daya listrik : Primary Power Source dan Secondary Power Source. Salah satunya berasal dari main power (stop kontak / PLN), satunya dari baterai UPS. Di dalam UPS terdapat Switch yang mengatur sumber daya listrik mana yang digunakan untuk menyediakan suplai listrik ke beban (PC). Jika Primary Power Source tidak berfungsi, Switch akan mengaktifkan Secondary Power Source secara otomatis. Begitu juga sebaliknya jika Primary Power Source sudah kembali berfungsi.

PSU komputer membutuhkan arus listrik AC, sedangkan arus listrik dari baterai adalah DC. Oleh karena itu, di dalam UPS terdapat Inverter yang mengubah arus DC dari baterai menjadi arus AC. Di dalam UPS juga terdapat Rectifier yang mengubah arus AC dari main power menjadi arus DC untuk mengisi baterai pada saat main power bekerja.

Gambar 1 : Diagram paling simpel dari UPS

JENIS - JENIS UPS

Pada dasarnya, UPS cuma ada 2 jenis, yaitu OFFLINE dan ONLINE. Perbedaannya adalah pada sumber daya listrik mana yang jadi Primary Power Source, mana yang jadi Secondary Power Source.

Pada UPS jenis OFFLINE, sumber listrik primer adalah stop kontak / PLN, sumber listrik sekunder adalah inverter (dari baterai). Beberapa yang termasuk istilah lain ataupun varian dari OFFLINE UPS ini antara lain : Standby UPS, Ferroresonant-Standby UPS, Line-Interactive UPS, Voltage & Frequency Dependent (VFD) UPS, Voltage Independent (VI) UPS.

Karakteristik penting yang ada pada Offline UPS adalah adanya Switch Time atau Transfer Time, yaitu waktu yang diperlukan oleh Switch untuk pindah dari sumber listrik primer ke sumber listrik sekunder pada saat sumber listrik primer dianggap gagal berfungsi, sehingga ada jeda waktu dimana beban tidak mendapat listrik.

Gambar 3 : Offline UPS

Garis putus - putus menunjukkan sumber listrik sekunder


Offline UPS generasi sekarang biasanya memiliki Transfer Time kurang dari 4 milidetik (4 ms). Cukupkah Transfer Time segitu? Tergantung PSU nya. Di PSU ada spesifikasi Hold Time atau Holdup Time yang menunjukkan berapa lama PSU masih bekerja sebelum benar - benar mati jika aliran listrik terputus.

Penjelasan soal Hold Time atau Holdup Time bisa dilihat di threadnya Bung Khurios2000 yang udah di-sticky. Yang penting Transfer Time nya UPS harus lebih kecil daripada Hold Time nya PSU. Adanya Transfer Time membuat sebagian orang tidak menganggap Offline UPS sebagai UPS karena tidak benar - benar "uninterruptible".

Sepanjang pengalaman saya, Transfer Time 4 ms biasanya cukup untuk PSU abal-abal sekalipun. Cara membuktikannya ya sama dengan cara membuktikan kemampuan UPS mengatasi Blackout seperti yang sudah dijelaskan di atas.
Pada UPS jenis ONLINE, sumber listrik primer adalah inverter (dari baterai). Inverter bekerja terus - menerus menyediakan listrik dari baterai untuk beban (PC), sedangkan rectifier dari AC ke DC bekerja terus - menerus untuk mengisi baterai. Itu sebabnya juga disebut DOUBLE CONVERSION UPS atau DOUBLE CONVERSION ONLINE UPS. Kalau main power tidak berfungsi, hanya rectifier dari AC ke DC yang berhenti bekerja, sedangkan kerja inverter tidak berubah (tidak ada Transfer Time / Switch Time). UPS jenis ini juga disebut Voltage & Frequency Independent (VFI) UPS karena tegangan dan frekuensi outputnya tidak dipengaruhi oleh input.

Pada Online UPS juga terdapat Switch yang otomatis mengambil aliran listrik dari sumber listrik sekunder (langsung dari PLN) jika inverter / baterai tidak bekerja. Biasanya Switch ini juga bisa difungsikan secara manual (manual bypass) untuk maintenance baterai. Tidak adanya Transfer Time / Switch Time membuat sebagian orang menyebut Online UPS sebagai "True UPS".

Gambar 4 : Online UPS

Garis putus - putus menunjukkan sumber listrik sekunder



SPESIFIKASI UPS

Kalo milih UPS, ada spesifikasi yang bisa dibaca di box / manual / website nya. Di sini cuma dibahas beberapa spesifikasi yang penting untuk diperhatikan.

1. UPS Type / Topology
Jenis UPS ini yang paling penting. Intinya: ONLINE atau OFFLINE? Biasanya, kualitas inverter di Online UPS secara umum lebih baik daripada di Offline UPS. Hal ini karena diasumsikan inverter di Offline UPS hanya berfungsi kadang - kadang dan dalam waktu yang relatif singkat. Jadi kalo kualitasnya gak persis ama listrik PLN ya dianggap gak terlalu berisiko merusak PC. Beda dengan Online UPS yang inverternya bekerja terus - menerus, jadi kualitas outputnya harus bener - bener bagus.

2. Load Rating (Capacity & Run Time)
Kapasitas UPS tinggal disesuaikan dengan kebutuhan. Mau dipake berapa PC? Total daya berapa Watt? Yang harus diingat, kapasitas UPS (juga perhitungan beban) ini bisa dinyatakan sebagai Apparent Power, bisa juga sebagai True Power.

True Power = Power Factor x Apparent Power

Biasanya Apparent Power dinyatakan dalam satuan VA (Volt-Ampere), sedangkan True Power biasa dinyatakan dalam satuan Watt. Jadi ada UPS yang nulis spec Maximum Load-nya 600VA (480 Watt). Artinya Apparent Power = 600VA, True Power = 480Watt, Power Factor = 0,8. Kalo di spec UPS cuma ada Apparent Power (pake satuan VA), untuk amannya ambil Power Factor (faktor daya) = 0,6.

UPS yang bagus biasanya dia punya tabel / gambar Run Time seperti ini.

 

Tabel 1 : Run Time Chart

Artinya, kalo PLN mati pas baterai UPS nya penuh (100%), trus dipasang beban 600VA, UPS bisa menyediakan listrik selama 5,8 menit. Kalo bebannya 300VA, bisa nyala 14 menit. Yang pasti UPS gak akan bisa menyediakan listrik di atas beban maksimumnya. Kalo dari tabel di atas, bukan berarti UPS itu bisa nyala 3 menitan kalo bebannya 800VA, tapi malah gak nyala samasekali.
Sebagian UPS mungkin gak menyediakan Run Time Chart seperti itu, tapi menyebutkan Typical Run Time at Full Load dan Typical Run Time at Half Load.

3. Output Voltage & Frequency
Udah tau khan? Yang pasti harus sama dengan standar tegangan listrik untuk PC (di kita 220 volt, 50 Hz).

4. Electrical Waveform Output
Nah, ini yang sering kurang diperhatikan. Bentuk gelombang yang ideal untuk arus bolak - balik (AC) adalah Sinusoidal (Sinewave). Bentuk gelombang yang paling jelek adalah Squarewave. Tapi sampai saat ini belum ada Inverter murah yang bisa menghasilkan Sinewave Output.

Untuk menekan harga UPS biasanya pada Offline UPS digunakan Inverter yang menghasilkan Modified Squarewave. Bentuk gelombangnya dibuat mendekati (mirip) Sinewave. Ada yang menyebutnya "Stepped approximation to a sinewave", "Pulse-width modified squarewave", "Modified stepwave", atau "Modified sinewave".

Gambar 5 : Electrical Waveform Type

5. Transfer Time
Yang ini udah disinggung di atas tadi, cuma ada di Offline UPS. Yang penting angkanya lebih kecil daripada Hold Time nya PSU yang dipake.

6. Power Conditioning
Ini adalah kemampuan UPS untuk "memuluskan" aliran listrik dari main power sebelum diteruskan ke beban (PC). Ini terutama untuk OFFLINE UPS. Yang paling mendasar adalah Voltage Regulation (untuk mengatasi noise). Hampir semua Offline UPS sekarang udah built-in AVR (Automatic Voltage Regulator). Tapi ya seperti yang sudah disebutkan di atas, AVR yang ada di dalam UPS juga macem - macem kelasnya. UPS yang bagus biasanya bisa diatur tingkat sensitivitas dari AVR nya.

Menurut standar BS EN 62040-3:2001 ada tiga jenis UPS utama (istilah yg standar) :

1. VFI (Voltage and Frequency Independent)

Disebut demikian karena tegangan dan frekuensi output tidak dipengaruhi oleh tegangan dan frekuensi input. Ini yg biasa dikenal dengan nama Online UPS atau Double Conversion UPS.

2. VFD (Voltage and Frequency Dependent)
Disebut demikian karena tegangan dan frekuensi output dipengaruhi oleh (sama dengan) tegangan dan frekuensi input. Ini yg biasa dikenal dengan nama Standby UPS atau Offline UPS. Skema seperti gambar 3 diatas tapi tanpa filter.

3. VI (Voltage Independent)
Disebut demikian karena disertai filter/stabilizer/AVR sehingga tegangan output distabilkan, sedangkan frkuensi output nya tetap mengikuti frekuensi input. Menurut beberapa website UPS, ini yang disebut juga UPS Line-Interactive. Skemanya seperti gambar 3 diatas.

Sedangkan menurut website APC dan PC Guide, disebut UPS Line-Interactive bila dalam UPS tersebut konverternya hanya ada satu, sekaligus berfungsi sebagai Rectifier (AC-DC) dan juga Inverter (DC-AC). Skemanya seperti gambar dibawah ini.

Gambar 6 : Line-Interactive UPS (dengan single konverter menurut beberapa sumber)

Garis putus - putus menunjukkan sumber listrik sekunder

Adapun Ferroresonant-Standby UPS adalah Standby UPS yg transfer switch dan filter/stabilizer/AVR nya digantikan oleh sebuah ferroresonant transformer. Keuntungannya adalah Transfer Time yang lebih singkat (bisa diasumsikan 0 milidetik), karena bila arus listrik dari Primary Power Source putus tiba2, energi yg tersimpan di medan magnetik transformer tetap mensuplai listrik output sampai Secondary Power Source nya bekerja.

Gambar 7 : Ferroresonant-Standby UPS

Garis putus - putus menunjukkan sumber listrik sekunder

Saya berpendapat, Line-Interactive maupun Ferroresonant Standby UPS itu semua hanya varian dari Standby / Offline UPS, karena secara prinsip Primary Power Source nya adalah utility power (PLN). Tapi tentu saja penambahan fitur akan memperbaiki kinerja (kehandalan) UPS.

sumber dari:

http://ordinary-king.blogspot.com/2012/07/prinsip-kerja-ups.html