Prinsip Kerja UPS

PRINSIP KERJA UPS

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

Udah pake UPS pas listrik mati kok PC tetep restart? Jangankan pas PLN mati, pas PLN hidup aja PC bisa restart sendiri.

Ada beberapa jenis gangguan suplai daya listrik ke PC antara lain :

1. Noise
Ini kalo tegangan (voltase) naik/turun tapi cuma sedikit (persentasenya kecil). Kalo standar 220 volt, sekitar 200 - 240 volt itu masih bisa dianggap noise. Kalopun selisih banyak, biasanya bertahap (gak langsung drop banget atopun tinggi banget). Noise yang macem begini biasa diatasi pake AVR. Tapi ya itu, AVR pun ada kelasnya. Ada yang cuma model sirkuit harga 50 ribuan, ada yang servo-motor harga 200 ribuan, ada yang ferro-resonant harga 700 ribuan (untuk 500VA semua loh). Ada harga ada rupa lah. PSU yang bagus juga biasanya sanggup ngatasi masalah Noise walopun gak pake AVR di luar PC.



Gambar 2 : Sinyal AC yang terganggu oleh Noise

2. Blackout
Ini kalo main power (PLN) tidak bekerja. Fungsi dasar UPS untuk mengatasi Blackout. Kalo mau ngetes fungsi UPS yang paling dasar ini ya cabut aja kabel power UPS nya dari stop kontak pas komputernya nyala. Tinggal diliat komputernya mati/restart gak.

3. Brownout / Sag
Ini kalo tegangan (voltase) dari main power turun (drop) dan naik lagi (kembali) dalam waktu yang sangat cepat. Dropnya bisa nyampe separo dari yang seharusnya, dan waktunya hanya sepersekian detik. Kita kadang bisa mendeteksi adanya Brownout ini ketika lampu di ruangan seperti berkedip.

Penyebab Brownout pada umumnya adalah karena ada tambahan beban berat (heavy load) di jaringan listrik, misalnya ada yang nyalain mesin las listrik atau mesin produksi kapasitas besar. Tambahan bebannya itu gak harus di rumah / kantor kita lho, bisa aja tetangga kita yang nyalain mesin trus pengaruh ke listrik kita lewat jaringan PLN.

Brownout ini lebih berpotensi menimbulkan masalah dibanding Blackout. UPS murahan belum tentu bisa ngatasi masalah Brownout ini. Yang harus diingat, kemampuan UPS untuk mengatasi Brownout ini TIDAK BISA dites dengan cara memutus main power ke UPS & menyambungnya kembali walaupun dalam waktu yang sangat singkat. Dulu UPS yang kualitasnya kurang bagus saya colokin ke stavolt, komputernya dinyalain, trus power switch dari stavoltnya di-off & on-kan secepat mungkin, komputer gak mati / restart. Tapi pas lampu di ruangan kedip, komputernya tetep restart juga.

4. Surge & Spike
Kebalikan dari Brownout / Sag, ini kalo tegangan (voltase) dari main power melonjak dan turun lagi (kembali) dalam waktu yang sangat cepat. Naiknya bisa nyampe puluhan kali dari yang seharusnya, dan waktunya hanya sepersekian detik. Jadi kalo tegangan normal listrik kita 220 volt, surge ini bisa bikin jadi 2000 volt atau bahkan 10000 volt.

Penyebab Surge pada umumnya adalah karena ada berhentinya beban berat (heavy load) di jaringan listrik, misalnya pas mesin las listrik atau mesin produksi kapasitas besar dimatiin. Surge juga bisa terjadi ketika main power kembali nyala setelah terjadinya Blackout.

Istilah Spike lebih sering dipake untuk lonjakan tegangan akibat petir (lightning strikes). UPS berkualitas tinggi biasanya juga dilengkapi dengan Surge Protector.

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.