เพาเวอร์ซัพพลาย

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย (Switching Power Supply) สวิทช์ชิ่ง เพาเวอร์ซัพพลาย, สวิชซิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย, สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย,เพาเวอร์ซัพพลาย,สวิทช์ชิ่ง เพาเวอร์ซัพพลาย, สวิชซิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย, สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย,เพาเวอร์ซัพพลาย,สวิทช์ชิ่ง เพาเวอร์ซัพพลาย, สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย,เพาเวอร์ซัพพลาย,สวิทช์ชิ่ง เพาเวอร์ซัพพลาย

หลัก การเบื้องต้นของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย (Switching Power Supply) เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดันแบบหนึ่ง และสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟจากไปสลับโวลต์สูง ให้เป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ เพื่อใช้ในงานอิเลคทรอนิกส์ได้เช่นเดียวกันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น (Linear Power Supply) ถึงแม้เพาเวอร์ซัพพลายทั้งสองแบบจะต้องมีการใช้หม้อแปลงในการลดทอนแรงดันสูง ให้เป็นแรงดันต่ำเช่นเดียวกัน แต่สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะต้องการใช้หม้อแปลงที่มีขนาดเล็ก และน้ำหนักน้อย เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อีกทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วย

ใน ปัจจุบันสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายได้เข้ามามีบทบาทกับชีวิตเราอย่างมาก เครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ขนาดเล็กซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังสูงแต่มี ขนาดเล็ก เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรสาร และ โทรทัศน์ จำเป็นจะต้องใช้สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย แนวโน้มการนำสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมาใช้ในเครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ทุก ประเภทจึงเป็นไปได้สูง การศึกษาหลักการทำงานและการออกแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงเป็นสิ่งจำเป็น ที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้สำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องกับงานอิเ ลคทรอนิกส์ทุกประเภท

บทความนี้นำเสนอหลักการทำงานเบื้องต้นของสวิ ตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย โดยเน้นในส่วนของคอนเวอร์เตอร์ และวงจรควบคุม ซึ่งเป็นหัวใจในการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย พร้อมทั้งยกตัวอย่างและอธิบายการทำงานของวงจรสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพลลายที่สม บูร์ณ และใช้งานได้จริง

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น

ข้อ ได้เปรียบของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟ เชิงเส้น คือประสิทธิภาพที่สูง ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบากว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นใช้หม้อแปลงความถี่ต่ำจึงมีขนาดใหญ่ และน้ำหนักมาก ขณะใช้งานจะมีแรงดันและกระแสผ่านตัวหม้อแปลงตลอดเวลา กำลังงานสูญเสียที่เกิดจากหม้อแปลงจึงมีค่าสูง การคงค่าแรงดันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นส่วนมากจะใชเ้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ต่ออนุ กรมที่เอาต์พุตเพื่อจ่ายกระแสและคงเค่าแรงดัน กำลังงานสูญเลียในรูปความร้อนจะมีค่าสูงและต้องใช้แผ่นระบายความร้อนขนาด ใหญ่ซึ่งกินเนื้อที่ เมื่อเพาเวอร์ซัพพลายต้อง่ายกำลังงานสูงๆ จะทำให้มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก ปกติแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะมีประสิทธิภาพประมาณ 30% หรืออาจทำได้สูงถึง 50% ในบางกรณี ซึ่งนับได้ว่าค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายซึ่งมี ประสิทธิภาพในช่วง 65%-80%

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมีช่วงเวลาโคลสต์อัพประมาณ 20x10^-3 ถึง 50x10^-3 วินาที ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะทำได้เพียงประมาณ 2x10^-3  วินาที ซึ่งมีผลต่อการจัดหาแหล่งจ่ายไฟสำรองเพื่อป้องกันการหยุดทำงานของอุปกรณ์ที่ ใช้กับเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเกิดการหยุดจ่ายแรงดันไฟสลับ รวมทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายสามารถทำงานได้ในช่วงแรงดันอินพุตค่อน ข้างกว้างจึงยังคงสามารถทำงานได้เมือเกิดกรณีแรงดันไฟคกอีกด้วย

อย่าง ไรก็ตาม สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะมีเสถียรภาพในการทำงานที่ต่ำกว่า และก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้สูงเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น รวมทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีความซับซ้อนของวงตรมากกว่าและมีราคาสูง ที่กำลังงานต่ำๆ แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะประหยัดกว่าและให้ผลดีเท่าเทียมกัน ดังนั้นสวิคชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงมักนิยมใช้กันในงานที่ต้องการกำลังงาน ตั้งแต่ 20 วัตต์ขึ้นไปเท่านั้น

หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย

สวิ ตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่ 1 หัวใจสำคัญของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับดังนี้

รูป 1 องค์ประกอบพื้นฐานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย

แรง ดันไฟสลับค่าสูงจะผ่านเข้ามาทางวงจร RFI ฟิลเตอร์ เพื่อกรองสํญญาณรบกวนและแปลงเป็นไฟตรงค่าสูงด้วยวงจรเรกติไฟเออร์ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเพาเวอร์คอนเวอร์เตอร์โดยการตัดต่อแรงดัน เป็นช่วงๆ ที่ความถี่ประมาณ 20-200 KHz จากนั้นจะผ่านไปยังหม้อแปลงสวิตชิ่งเพื่อลดแรงดันลง เอาต์พุตของหม้อแปลงจะต่อกับวงจรเรียงกระแส และกรองแรงดันให้เรียบ การคงค่าแรงดันจะทำได้โดยการป้อนกลับคาแรงดันที่เอาต์พุตกลับมายังวงจรควบ คุม เพื่อควบคุมให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยน แปลงของแรงดันที่เอาต์พุต ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ได้

บทสรุป

สวิ ตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงที่มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงกว่าและมีน้ำหนักเบากว่า เพาเวอร์ซัพพลายเชิงเส้น  สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายทำงานโดยแปลงแรงดันไฟสลับความถี่ต่ำจากอินพุตให้ เป็นไฟตรง จากนั้นจึงเปลี่ยนกลับไปเป็นไฟสลับ (พัลส์) ที่ความถี่สูง แล้วส่งผ่านหม้อแปลงเพื่อลดแรงดันลง และผ่านวงจรเรียงกระแสและกรองแรงดันเพื่อให้ได้ไฟตรงอีกครั้งหนึ่ง สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายประกอบด้วย 3 ส่วนใหญ่ คือ วงจรฟิลเคอร์และเรกติไฟเออร์ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟสลับเป็นไฟตรง  คอนเวอร์เตอร์ ทำหน้าที่แปลงไฟตรงเป็นไฟสลับความถี่สูง และแปลงกลับเป็นไฟตรงโวลต์ต่ำ และวงจรควบคุมทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ เพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตตามต้องการ

เอกสารอ้างอิง

• ศิริชัย คล่องการพานิช, "เข้าใจไม่ยากกับการทำงานของสวิตชิ่งเรกูเลเตอร์", เซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ฉบับที่ 160, มิถุนายน 2539
• สุวัฒน์ ดั่น, "เทคนิคและการออกแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย", เอนเทลไทย, มิถุนายน 2538
• วิสุทธิ์ อัศวนนทวงศ์, วารสารคอมพิวเตอร์ อีเลคทรอนิคส์เวิลด์ ฉบับที่ 137, 2535

ที่มา: www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/ เรียบเรียงโดย: พงศ์ธวัช ชีพพิมลชัย, อโณ โชติมณี

แบตเตอรี่สำรอง Power Bank พาวเวอร์แบงค์ รุ่น PWR5 รหัสสินค้า: 001143 ราคา 1,000.00 บ. Power Bank แบตเตอรี่สำรอง หมดปัญหาเรื่อง มือถือแบตหมด ติดตัวไว้ ฉุกเฉินช่วยได้ ขนาดความจุ 2,800mAh ยี่ห้อ Extech, USA	USB Power Monitor ตรวจวัดแสดงผลค่าแรงดัน, กระแส, ความจุ รุ่น Extech USB200 รหัสสินค้า: 001459 สอบถามราคา e-mail: [email protected] แสดงผลค่าแรงดัน, กระแส, ความจุ Monitor Voltage, Current, and Charge Capacity (mAh) in Chargers and Power Banks ยี่ห้อ Extech, USA
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย 160W Switching Power Supply รุ่น DCP42 รหัสสินค้า: 001144 สอบถามราคา e-mail: [email protected] สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย Switching Power Supply แรงดัน 0 to 42V, กระแส 0 to 10A ขนาด 160W ยี่ห้อ Extech, USA	สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย 600W Switching Power Supply รุ่น DCP60-220 รหัสสินค้า: 001145 สอบถามราคา e-mail: [email protected] สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย Switching Power Supply แรงดัน 0 to 60V, กระแส 0 to 10A ขนาด 600W ยี่ห้อ Extech, USA
เพาเวอร์ซัพพลาย Precision with Programmable 200 Watt Output DC Power Supply รุ่น 382280 รหัสสินค้า: 001154 สอบถามราคา e-mail: [email protected] โปรแกรมเมเบิ้ล เพาเวอร์ซัพพลาย Precision with Programmable 200 Watt Output DC Power Supply ยี่ห้อ Extech, USA	เพาเวอร์ซัพพลาย 30V/1A Single Output DC Power Supply รุ่น 382200 รหัสสินค้า: 001147 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เพาเวอร์ซัพพลาย Single Output DC Power Supply ขนาด 30V/1A ยี่ห้อ Extech, USA
เพาเวอร์ซัพพลาย 18V/3A Single Output DC Power Supply รุ่น 382202 รหัสสินค้า: 001148 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เพาเวอร์ซัพพลาย Single Output DC Power Supply ขนาด 18V/3A ยี่ห้อ Extech, USA	เพาเวอร์ซัพพลาย Digital Triple Output DC Power Supply รุ่น 382213 รหัสสินค้า: 001150 สอบถามราคา e-mail: [email protected] ดิจิตอล เพาเวอร์ซัพพลาย Analog Triple Output DC Power Supply ขนาด 30V/3A with fixed 5V and 12V outputs ยี่ห้อ Extech, USA
เพาเวอร์ซัพพลาย Switching Mode DC Power Supply รุ่น 382260 รหัสสินค้า: 001151 สอบถามราคา e-mail: [email protected] สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย Switching Mode DC Power Supply ขนาด 80W/5A, 3 selectable ranges: 0-16V,0-27V,0-36V ยี่ห้อ Extech, USA	เพาเวอร์ซัพพลาย Quad Output DC Power Supply รุ่น 382270 รหัสสินค้า: 001152 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เพาเวอร์ซัพพลาย 4-in-1 DC Power Supply ขนาด 80W/5A, 3 selectable ranges: 0-16V,0-27V,0-36V ยี่ห้อ Extech, USA
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย 600W Switching Mode DC Power Supply รุ่น 382276 รหัสสินค้า: 001153 สอบถามราคา e-mail: [email protected] สวิทชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย 600W Switching Mode DC Power Supply ขนาด 600W, 30V/20A ยี่ห้อ Extech, USA	เพาเวอร์ซัพพลาย Universal AC Power Source AC Power Analyzer รุ่น 380820 รหัสสินค้า: 001146 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply Front (100W) and Rear (2000W) Universal Output Sockets ยี่ห้อ Extech, USA
เครื่องบันทึก/วิเคราะห์คุณภาพไฟฟ้า Power Monitor รุ่น Extech PM120 รหัสสินค้า: 001462 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เครื่องบันทึกการใช้พลังงานและคุณภาพ Monitor and record power usage of home and work appliances for energy conservation and cost reduction analysis ยี่ห้อ Extech, USA	เพาเวอร์ซัพพลาย 80W Switching Mode DC Power Supply รุ่น Extech DCP36 รหัสสินค้า: 001149 สอบถามราคา e-mail: [email protected] เพาเวอร์ซัพพลาย Switching Mode DC Power Supply ขนาด 80W ยี่ห้อ Extech, USA