เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply...

33
บบบบบ 2 2.1 บบบบบบบบบบบบบบบ Power Supply ออออออออออออออออออออออออออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออ อออออออออออออออออออ อออออออออออ ออออออออออ ออออออออออออออออ อออออออออออออออ (Power Supply)อ อออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออ ออออออออออออออออออออออออ 220 อออออออออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ ออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออออออ ออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ อออออออออออออออออออ 3 ออออออออ 3.3 อออออ , 5 อออออ อออ 12 อออออ ออออออออออออ 3.3 ออออออออออออออ 5 อออออ อออออออออออออออออออออออ ออออออออออ 12 อออออออออออ อออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออออ ออออออออ

description

เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่ งในเครื่องคอมพิวเตอร์ท่ีเรามักจะมองข้ามไปและเป็ น ้ อุปกรณ์ท่ีสำาคัญเพราะถ้าขาดเจ้าตัวนี้แล้วเครื่องคอมพิวเตอร์ตัวเก่งของเราก็ เปรียบเสมือนกล่องเหล็กธรรมดาๆใช้การอะไรไม่ได้ อุปกรณ์ชินนี้ก็คือ แหล่ง ้ จ่ายไฟ หรือที่เรามักจะเรียกกันว่า เพาเวอร์ซัพพลาย (Power Supply) นั่ นเองเพาเวอร์ซัพพลายมีหน้ าที่หลักก็คือ เปลี่ยนแรงดันกระแสสลับจากไฟ บ้าน 220 โวลท์เอซีให้เป็ นแรงดันไฟตรงดีซีท่ีคอมพิวเตอร์ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือคอมพิวเตอร

Transcript of เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply...

Page 1: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

บทท�� 2

2.1 เพาเวอร์�ซั�พพลาย Power Supply

อุ�ปกรณ์�ชิ้นหน �งในเคร��อุงคอุมพิวเตอุร�ที่��เราม�กจะมอุงข้�ามไปและเป#นอุ�ปกรณ์�ที่��สำ%าค�ญเพิราะถ้�าข้าดเจ�าต�วน�แล�วเคร��อุงคอุมพิวเตอุร�ต�วเก)งข้อุงเราก*เปร�ยบเสำม�อุนกล)อุงเหล*กธรรมดาๆใชิ้�การอุะไรไม)ได� อุ�ปกรณ์�ชิ้นน�ก*ค�อุ แหล)งจ)ายไฟ หร�อุที่��เราม�กจะเร�ยกก�นว)า เพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย (Power Supply)น��นเอุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายม�หน�าที่��หล�กก*ค�อุ เปล��ยนแรงด�นกระแสำสำล�บจากไฟบ�าน 220 โวลที่�เอุซั�ให�เป#นแรงด�นไฟตรงด�ซั�ที่��คอุมพิวเตอุร�ต�อุงใชิ้�แหล)งจ)ายไฟคอุมพิวเตอุร�สำ)วนบ�คคลหร�อุคอุมพิวเตอุร�พิ�ซั�น� น สำ)วนใหญ)จะบรรจ�ในเคสำด�านหล�งถ้�ามอุงไปที่��หล�งเคสำจะเห*นก)อุงเหล*กสำ��เหล��ยมม�ชิ้)อุงเสำ�ยบสำายไฟและพิ�ดลมเพิ��อุระบายความร�อุน เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะใชิ้�เที่คโนโลย�ที่��เราเร�ยกว)า สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายค�อุการเปล��ยนแรงด�นอุนพิ�ตกระแสำสำล�บเอุซั� ให�เป#นแรงด�นต%�ากระแสำตรงแรงด�นที่��อุอุกแบบให�อุอุกมาจากเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายม�อุย3)ที่��วไป 3 ระด�บค�อุ 3.3 โวลที่� , 5 โวลที่� และ 12 โวลที่� โดยที่��แรงด�น 3.3 โวลที่�และแรงด�น 5 โวลที่�จะน%าไปใชิ้�ในวงจรดจตอุล สำ)วนแรงด�น 12 โวลที่�ถ้3กน%าไปใชิ้�ในการหม�นมอุเตอุร�ข้อุงดสำที่�ไดรฟ4และพิ�ดลมระบายความร�อุน

ร3ปที่�� เมนบอุร�ดบอุกข้นาดข้อุงสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย ร3ปที่��1 ชิ้)อุงเสำ�ยบสำายไฟและพิ�ดลมเพิ��อุระบายความร�อุน

Page 2: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

เม��อุหลายป5ก)อุนบางที่)านที่��เคยใชิ้�คอุมพิวเตอุร�ย�คแรกๆต�งแต)ร� )น 8088 จนถ้ งร� )น 486 คงจะจ%าได�ว)าสำวตชิ้�เป6ดป6ดข้อุงคอุมพิวเตอุร�ร� )นเก)าพิวกน�จะแตกต)างจากสำวตชิ้�ป6ดเป6ดคอุมพิวเตอุร�ในป7จจ�บ�น ด�วยเหต�ว)าคอุมพิวเตอุร�ร� )นแรกๆน�น จะใชิ้�เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายแบบ AT ซั �งม�สำวตชิ้�เพิ��อุควบค�มการป6ดเป6ดเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายโดยตรง และใชิ้�สำวตชิ้�กดตดค�างคล�ายๆก�บสำวตชิ้�เป6ดป6ดไฟบ�าน ซั �งต)างจากคอุมพิวเตอุร�ในป7จจ�บ�นจะใชิ้�สำวตชิ้�แบบกดตดปล)อุยด�บ สำวตชิ้�น�จะไม)ต)อุเข้�าก�บเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายโดยตรงแต)จะต)อุก�บแผงวงจรเมนบอุร�ดข้อุงคอุมพิวเตอุร�โดยใชิ้�การควบค�มการป6ดเป6ดจากโปรแกรมปฎิบ�ตงาน สำ��งให�แผงเมนบอุร�ดป6ดเพิาเวอุร�ซั%พิพิลาย เม��อุเรากดสำวตชิ้�น� เมนบอุร�ดจะสำ)งแรงด�น 5 โวลที่�ไปย�งสำ)วนควบค�มในเพิาเวอุร�%ซั�พิพิลายเพิ��อุเป6ดป6ดการที่%างานข้อุงต�วม�นแรงด�นไฟตรงน�เราเร�ยกว)าแรงด�น VSB เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายร� )นใหม)น�เราเร�ยกแบบว)า แบบ ATX

ร3ปที่��3 เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายร� )นใหม)แบบ AT ร3ปที่��4 เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายร� )นใหม)แบบ ATX

ถ้�าพิ3ดถ้ งเที่คโนโลย�สำวตชิ้�งในเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะเห*นได�ว)าม�การพิ�ฒนามาต�งแต)ป5 คศ.1980 ในตอุนน�นเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายม�ข้นาดใหญ)และน%าหน�กมากที่��เป#นเชิ้)นน�นเพิราะว)าในต�วเพิาเวอุร�ซั%พิพิลายต�อุงใชิ้�หม�อุแปลงและต�วเก*บประจ�ที่��ม�ข้นาดใหญ) ซั �งในป7จจ�บ�นได�พิ�ฒนาลดข้นาดและน%าหน�กข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายลงได�มากเที่คโนโลย�สำวตชิ้�งไม)ใชิ้)แค)น%าไปใชิ้�แต)คอุมพิวเตอุร�เที่)าน�น

Page 3: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

แต)ย�งได�น%าไปใชิ้�ในการสำร�างไฟกระแสำสำล�บจากไฟตรง 12 โวลที่�ข้อุงแบตเตอุร��รถ้ยนต�เพิ��อุไปจ)ายให�เคร��อุงใชิ้�ไฟฟ<า เชิ้)นที่�ว� วด�โอุ ด�งจะเห*นได�จากรถ้ต3�หร�อุรถ้ที่�วร�เค�าใชิ้�ก�น วงจรพิวกน�เราเร�ยกว)า อุนเวอุร�เตอุร�ด�งแสำดงในร3ปที่��5

เพิาเวอุร�ซั�พิพิลายที่��ม�ข้ายตามที่�อุงตลาดน�นม�หลายราคา หลายก%าล�งว�ตต�ให�เล�อุก ต�งแต)200 ว�ตต� จนถ้ ง 400 ว�ตต�ข้ นอุย3)ก�บว)าคอุมพิวเตอุร�เราใชิ้�ที่ร�พิยากรหร�อุว)าม�อุ�ปกรณ์�ต)อุมากน�อุยเพิ�ยงใด

อ�ปกร์ณ์�ในคอมพ�วเตอร์� ก�าล�งว�ตต�ท��อ�ปกร์ณ์�ใช้� - หน)วยประมวลผล CPU 15 - 45 ว�ตต� - Mainboard 20 - 30 ว�ตต� - Hard disk 5 - 15 ว�ตต� - CD-ROM drive 10 - 25 ว�ตต� - หน)วยความจ%า RAM 5 - 11 ว�ตต� - Floppy disk drive 5 ว�ตต� - การ�แสำดงผล AGP 20 - 30 ว�ตต� - การ�ด PCI เชิ้)นการ�ดเสำ�ยง 5 ว�ตต� - การ�ด SCSI 20 - 25 ว�ตต� - การ�ด LAN 4 ว�ตต� - พิ�ดลมระบายความร�อุน 2 - 4 ว�ตต�

จะเห*นได�ว)าก%าล�งไฟที่�งหมดถ้�ารวมๆก�นแล�วก*ไม)เกน 250 ว�ตต� จ งพิอุเพิ�ยงสำ%าหร�บเพิาเวอุร�ซั%พิพิลายที่��ม�ข้ายในป7จจ�บ�นป7ญหาที่��เราพิบบ)อุยๆก�บเจ�าต�วเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายก*ค�อุความร�อุนที่��เกดจากต�วม�นเอุงโดยที่��วไปเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะม�พิ�ดลมชิ้)วยระบายความร�อุน แต)ถ้�าพิ�ดลมน�นเกดเสำ��อุมสำภาพิ หม�นชิ้�าลงหร�อุหย�ดหม�นไป อุ�ปกรณ์�อุเล*กที่รอุนกสำ�ในเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายก*จะ

Page 4: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ร�อุนข้ นจนอุาจจะไหม�ได� หล�งจากน�นคอุมพิวเตอุร�ก*จะหย�ดที่%างานพิร�อุมก�บม�กล�นไหม�ตามมา ฉะน�นถ้�าเป#นไปได�ก*ควรสำ%ารวจพิ�ดลมหร�อุฟ7งเสำ�ยงพิ�ดลมข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย ถ้�าพิ�ดลมหม�นชิ้�าหร�อุหย�ดหม�นไปก*ให�ป6ดเคร��อุงที่�นที่� ถ้�าม�ฝี5ม�อุหน)อุยก*ถ้อุดฝีาอุอุกมาแล�วก*ซั�อุพิ�ดลมข้นาดเด�ยวก�นมาเปล��ยนแที่น หร�อุถ้�าไม)อุยากย�)งยากก*ซั�อุใหม)ที่�งชิ้�ดเลย ป7จจ�บ�นราคาข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายไม)แพิงมากน�ก อุย3)ระหว)างประมาณ์ 350 ถ้ ง 500 บาที่ข้ นอุย3)ก�บก%าล�งว�ตต�ที่��ใชิ้�และร3ปแบบข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย เวลาเปล��ยนก*ควรปลดสำายไฟอุอุกที่�งหมดก)อุนเพิ��อุป<อุงก�นความเสำ�ยหายที่��จะตามมา

ร3ปที่��5 แผงวงจรเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายร� )นใหม) ร3ปที่��6 พิ�ดลมชิ้)วยระบายความร�อุนข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย

ด�วยเหต�น�ผ3�ผลตเมนบอุร�ดจ งได�สำร�างเมนบอุร�ที่��สำามารถ้อุ)านค)าความเร*วข้อุงพิ�ดลมที่�กต�วในคอุมพิวเตอุร� รวมที่�งพิ�ดลมข้อุงเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายด�วยโดยเม��อุพิ�ดลมหม�นชิ้�าลง หน)วยควบค�มในเมนบอุร�ดก*จะสำ)งสำ�ญญาณ์ผ)านโปรแกรมมอุนเตอุร�เต�อุนผ3�ใชิ้�ที่��หน�าจอุ ก)อุนที่��จะด�บเคร��อุงต�วเอุงเพิ��อุป<อุงก�นความเสำ�ยหายที่��จะตามมา

2.2 สว�ตช้��งเพาเวอร์�ซั�พพลาย(Swingching power supply)

สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย (Switching Power Supply) เป#นแหล)งจ)ายไฟตรงคงค)าแรงด�นแบบหน �ง และสำามารถ้เปล��ยนแรงด�นไฟจากไปสำล�บโวลต�สำ3ง ให�เป#นแรงด�นไฟตรงค)าต%�า เพิ��อุใชิ้�ในงานอุเลคที่รอุนกสำ�ได�เชิ้)นเด�ยวก�นแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�น (Linear Power Supply) ถ้ งแม�เพิาเวอุร�

Page 5: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ซั�พิพิลายที่�งสำอุงแบบจะต�อุงม�การใชิ้�หม�อุแปลงในการลดที่อุนแรงด�นสำ3งให�เป#นแรงด�นต%�าเชิ้)นเด�ยวก�น แต)สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะต�อุงการใชิ้�หม�อุแปลงที่��ม�ข้นาดเล*ก และน%าหน�กน�อุย เม��อุเที่�ยบก�บแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�น อุ�กที่�งสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายย�งม�ประสำที่ธภาพิสำ3งกว)าอุ�กด�วยในป7จจ�บ�นสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายได�เข้�ามาม�บที่บาที่ก�บชิ้�วตเราอุย)างมาก เคร��อุงใชิ้�อุเลคที่รอุนกสำ�ข้นาดเล*กซั �งต�อุงการแหล)งจ)ายไฟที่��ม�ก%าล�งสำ3งแต)ม�ข้นาดเล*ก เชิ้)น เคร��อุงคอุมพิวเตอุร�เคร��อุงโที่รสำาร และ โที่รที่�ศน� จ%าเป#นจะต�อุงใชิ้�สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย แนวโน�มการน%าสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายมาใชิ้�ในเคร��อุงใชิ้�อุเลคที่รอุนกสำ�ที่�กประเภที่จ งเป#นไปได�สำ3ง การศ กษาหล�กการที่%างานและการอุอุกแบบสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจ งเป#นสำ�งจ%าเป#นที่��ไม)อุาจหล�กเล��ยงได�สำ%าหร�บผ3�ที่��เก��ยวข้�อุงก�บงานอุเ ลคที่รอุนกสำ�ที่�กประเภที่

2.3 สว�ตช้��งเพาเวอร์�ซั�พพลายก�บแหล"งจ่"ายไฟเช้�งเส�น(Linear power supply)

ข้�อุได�เปร�ยบข้อุงสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายเม��อุเปร�ยบเที่�ยบก�บแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�น ค�อุประสำที่ธภาพิที่��สำ3ง ข้นาดเล*ก และน%าหน�กเบากว)าแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�น เน��อุงจากแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�นใชิ้�หม�อุแปลงความถ้��ต%�าจ งม�ข้นาดใหญ) และน%าหน�กมาก ข้ณ์ะใชิ้�งานจะม�แรงด�นและกระแสำผ)านต�วหม�อุแปลงตลอุดเวลา ก%าล�งงานสำ3ญเสำ�ยที่��เกดจากหม�อุแปลงจ งม�ค)าสำ3ง การคงค)าแรงด�นแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�นสำ)วนมากจะใชิ้เ�เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ต)อุอุน�กรมที่��เอุาต�พิ�ตเพิ��อุจ)ายกระแสำและคงเค)าแรงด�น ก%าล�งงานสำ3ญเล�ยในร3ปความร�อุนจะม�ค)าสำ3งและต�อุงใชิ้�แผ)นระบายความร�อุนข้นาดใหญ)ซั �งกนเน�อุที่�� เม��อุเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายต�อุง)ายก%าล�งงานสำ3งๆ จะที่%าให�ม�ข้นาดใหญ)และม�น%าหน�กมาก ปกตแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�นจะม�ประสำที่ธภาพิประมาณ์ 30% หร�อุอุาจที่%าได�สำ3งถ้ ง 50% ในบางกรณ์� ซั �งน�บได�ว)าค)อุนข้�างต%�าเม��อุเปร�ยบเที่�ยบก�บสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายซั �ง

Page 6: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ม�ประสำที่ธภาพิในชิ้)วง 65%-80% สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายม�ชิ้)วงเวลาโคลสำต�อุ�พิประมาณ์ 20x10-3 ถ้ ง 50x10-3 วนาที่� ในข้ณ์ะที่��แหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�นจะที่%าได�เพิ�ยงประมาณ์ 2x10-3  วนาที่� ซั �งม�ผลต)อุการจ�ดหาแหล)งจ)ายไฟสำ%ารอุงเพิ��อุป<อุงก�นการหย�ดที่%างานข้อุงอุ�ปกรณ์�ที่��ใชิ้�ก�บเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายเม��อุเกดการหย�ดจ)ายแรงด�นไฟสำล�บ รวมที่�งสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายสำามารถ้ที่%างานได�ในชิ้)วงแรงด�นอุนพิ�ตค)อุนข้�างกว�างจ งย�งคงสำามารถ้ที่%างานได�เม�อุเกดกรณ์�แรงด�นไฟคกอุ�กด�วยอุย)างไรก*ตาม สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะม�เสำถ้�ยรภาพิในการที่%างานที่��ต%�ากว)า และก)อุให�เกดสำ�ญญาณ์รบกวนได�สำ3งเม��อุเปร�ยบเที่�ยบก�บแหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�น รวมที่�งสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายย�งม�ความซั�บซั�อุนข้อุงวงตรมากกว)าและม�ราคาสำ3ง ที่��ก%าล�งงานต%�าๆ แหล)งจ)ายไฟเชิ้งเสำ�นจะประหย�ดกว)าและให�ผลด�เที่)าเที่�ยมก�น ด�งน�นสำวคชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจ งม�กนยมใชิ้�ก�นในงานที่��ต�อุงการก%าล�งงานต�งแต) 20 ว�ตต�ข้ นไปเที่)าน�น

บทท�� 3

3.1 หล�กการ์ท�างานของสว�ตช้��งเพาเวอร์�ซั�พพลาย

สำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายโดยที่��วไปม�อุงค�ประกอุบพิ�นฐานที่��คล�ายคล งก�น และไม)ซั�บซั�อุนมากน�ก ด�งแสำดงในร3ปที่�� 1 ห�วใจสำ%าค�ญข้อุงสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายจะอุย3)ที่��คอุนเวอุร�เตอุร� เน��อุงจากที่%าหน�าที่��ที่�งลดที่อุนแรงด�นและคงค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตด�วย อุงค�ประกอุบต)างๆ ที่%างานตามล%าด�บด�งน�

Page 7: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ร3ปที่�� 1 อุงค�ประกอุบพิ�นฐานข้อุงสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย

แรงด�นไฟสำล�บค)าสำ3งจะผ)านเข้�ามาที่างวงจร RFI ฟ6ลเตอุร� เพิ��อุกรอุงสำ%ญญาณ์รบกวนและแปลงเป#นไฟตรงค)าสำ3งด�วยวงจรเรกตไฟเอุอุร� เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�จะที่%างานเป#นเพิาเวอุร�คอุนเวอุร�เตอุร�โดยการต�ดต)อุแรงด�นเป#นชิ้)วงๆ ที่��ความถ้��ประมาณ์ 20-200 KHz จากน�นจะผ)านไปย�งหม�อุแปลงสำวตชิ้�งเพิ��อุลดแรงด�นลง เอุาต�พิ�ตข้อุงหม�อุแปลงจะต)อุก�บวงจรเร�ยงกระแสำ และกรอุงแรงด�นให�เร�ยบ การคงค)าแรงด�นจะที่%าได�โดยการป<อุนกล�บคาแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตกล�บมาย�งวงจรควบค�ม เพิ��อุควบค�มให�เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�น%ากระแสำมากข้ นหร�อุน�อุยลงตามการเปล��ยนแปลงข้อุงแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ต ซั �งจะม�ผลที่%าให�แรงด�นเอุาต�พิ�ตคงที่��ได� ร3ปที่�� 2 แสำดงวงจรซั �งแบ)งสำ)วนตามอุงค�ประกอุบหล�กในร3ป 1 เพิ��อุเป#นต�วอุย)าง

3.2 คอนเวอร์�เตอร์�

คอุนเวอุร�เตอุร�น�บว)าเป#นสำ)วนสำ%าค�ญที่��สำ�ดในสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย ม�หน)าที่��ลดที่อุนแรงด�นไฟตรงค)าสำ3งลงมาเป#นแรงด�นไฟตรงค)าต%�า และสำามารถ้คงค)าแรงด�นได� คอุนเวอุร�เตอุร�ม�หลายแบบข้ นอุย3)ก�บล�กษณ์ะการจ�ดวงจรภายใน โดยคอุนเวอุร�เตอุร�แต)ละแบบจะม�ข้�อุด�ข้�อุเสำ�ยที่��แตกต)างก�นอุอุกไป การจะเล�อุกใชิ้�คอุนเวอุร�เตอุร�แบบใดสำ%าหร�บสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายน�นม�ข้�อุควรพิจารณ์าจากล�กษณ์ะพิ�นฐานข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�แต)ละแบบด�งน�ค�อุ

Page 8: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ล�กษณ์ะการแยกก�นที่างไฟฟ<าระหว)างอุนพิ�ตก�บเอุาต�พิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�

ค)าแรงด�นอุนพิ�ตที่��จะน%ามาใชิ้�ก�บคอุนเวอุร�เตอุร� ค)ากระแสำสำ3งสำ�ดที่��ไหลผ)านเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ในคอุนเวอุร�เตอุร�ข้ณ์ะ

ที่%างาน ค)าแรงด�นสำ3งสำ�ดที่��ตกคร)อุมเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเคอุร�ในคอุนเวอุร�เตอุร�

ข้ณ์ะที่%างาน การร�กษาระด�บแรงด�นในกรณ์�ที่��คอุนเวอุร�เตอุร�ม�เอุาต�พิ�ตหลายค)าแรง

ด�น การก%าเนดสำ�ญญาณ์รบกวน RFI/EMI ข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�

จากข้�อุพิจารณ์าด�งกล)าว จะที่%าให�ผ3�อุอุกแบบที่ราบข้�ดจ%าก�ดข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�และต�ดสำนใจเล�อุกใชิ้�คอุนเวอุร�เตอุร�แบบใดได� ป7จจ�บ�นได�ม�การพิ�ฒนาคอุน

เวอุร�เตอุร�ในร3ปแบบต)างๆ ข้ นมามากมาย ในที่��น�จะกล)าวถ้ งเฉพิาะคอุนเวอุร�เตอุร�ที่��นยมใชิ้�เป#นในอุ�ตสำาหกรรมข้อุงสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลาย ค�อุ

3.2.1 ฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร � (Flyback converter) 3.2.2 ฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร� (Forward converter) 3.2.3 พิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร� (Push-Pull  converter) 3.2.4 ฮาล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร� (Half-Bridge  converter) 3.2.5 ฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร� (Full-Bridge  converter)

คอุนเวอุร�เตอุร�ที่�ง 5 แบบน� ม�ล�กษณ์ะการที่%างานที่��ไม)แตกต)างก�นจนเกนไปน�ก และค)อุนข้�างง)ายต)อุการที่%าความเข้�าใจและศ กษา คอุนเวอุร�เตอุร�เหล)าน�ย�งสำามารถ้แบ)งย)อุยได�อุ�กหลายประเภที่โดยการเพิ�มเที่คนคบางประการให�ก�บคอุนเวอุร�เตอุร� ในที่��น�จะกล)าวถ้ งแต)เพิ�ยงการที่%างานพิ�นฐานเที่)าน�น

3.2.1 ฟลายแบคคอนเวอร์�เตอร์�

Page 9: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ร3ปที่��2 CNV-1 วงจรพิ�นฐานข้อุงฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร�

จากร3ปที่��2 CNV-1 เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� Q1 ในฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร�จะที่%างานในล�กษณ์ะเป#นสำวตชิ้� และจะน%ากระแสำตามค%าสำ��งข้อุงพิ�ลสำ�สำ��เหล��ยมที่��ป<อุนให�ที่างข้าเบสำ เน��อุงจากหม�อุแปลง T1 จะก%าหนดข้ดไพิรมาร��และข้ดเซัค�นดาร��ให�ม�ล�กษณ์ะกล�บเฟสำก�นอุย3) ด�งน�นเม��อุ Q1 น%ากระแสำ ไดโอุด D1 จ งอุย3)ในล�กษณ์ะถ้3กไบแอุสำกล�บและไม)น%ากระแสำ จ งม�การสำะสำมพิล�งงานที่��ข้ดไพิรมาร��ข้อุงหม�อุแปลง T1 แที่น เม��อุ Q1 หย�ดน%ากระแสำ สำนามแม)เหล*ก T1 ย�บต�วที่%าให�เกดการกล�บข้�วแรงด�นที่��ข้ดไพิรมาร��และเซัค�นดาร�� D1 ก*จะอุย3)ในล�กษณ์ะถ้3กไบแอุสำตรง พิล�งงานที่��สำะสำมในข้ดไพิรมาร��ข้อุงหม�อุแปลงก*จะถ้3กถ้)ายเที่อุอุกไปย�งข้ดเซัค�นดาร�� และม�กระแสำไหลผ)านไดโอุด D1 ไปย�งต�วเก*บประจ�เอุาต�พิ�ต Co และโหลดได� ค)าข้อุงแรงด�นที่�เอุาต�พิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�จะข้ นอุย3)ก�บค)าความถ้��การที่%างานข้อุง Q1 ชิ้)วงเวลาน%ากระแสำข้อุง Q1 อุ�ตราสำ)วนจ%านวนรอุบข้อุงหม�อุแปลง และค)าข้อุงแรงด�นที่��อุนพิ�ต เม��อุวงจรที่%างานอุย3)ในสำภาวะคงที่�� ค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตที่��ได�จากคอุนเวอุร�เตอุร�จะเป#นไปตามสำมการ

 

Tค�อุคาบเวลาการที่%างานข้อุง Q1 เป#นวนาที่�

tON ค�อุชิ้)วงเวลาNp ค�อุจ%านวนรอุบข้อุงข้ดไพิรมาร�� 

Page 10: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

Ns ค�อุจ%านวนรอุบข้อุงข้ดเซัค�นดาร��

Voutค�อุแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร� เป#นโวลต�

Vinค�อุแรงด�นที่��อุนพิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร� เป#นโวลต�

Vce(sat)

ค�อุแรงด�นตกคร)อุม Q1 ข้ณ์ะน%ากระแสำที่��จ�ดอุ�มต�ว เป#นโวลต�

VDค�อุแรงด�นคกคร)อุมไดโอุด D1 ข้ณ์ะน%ากระแสำ เป#นโวลต�

ร3ปที่��3 กราฟแสำดงล�กษณ์ะกระแสำและแรงด�นในวงจรข้ณ์ะที่%างาน

ฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร�เป#นคอุนเวอุร�เตอุร�ที่��ให�ก%าล�งงานได�ไม)สำ3งน�ก โดยอุย3)ในชิ้)วงไม)เกน 150 ว�ตต� และให�ค)าสำ�ญญาณ์รบกวน RFI/EMI ค)อุนข้�างสำ3ง แต)ใชิ้�อุ�ปกรณ์�น�อุยและม�ราคาถ้3ก   3.2.2 ฟอร์�เว�ร์�ดคอนเวอร์�เตอร์�

Page 11: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ร3ปที่��4 CNV-2 วงจรพิ�นฐานข้อุงฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�

วงจรพิ�นฐานข้อุงฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�แสำดงไว�ในร3ป CNV-2 จะเห*นได�ว)าฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�ม�ล�กษณ์ะใกล�เค�ยงก�บฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร� แต)พิ�นฐานการที่%างานจะแตกต)างก�น ค�อุ หม�อุแปลงในฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�จะที่%าหน�าที่��สำ)งผ)านพิล�งงานในชิ้)วงที่��เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�น%ากระแสำ ต)างจากฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร�ซั �งหม�อุแปลงจะสำะสำมพิล�งงานในชิ้)วงที่��เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�น%ากระแสำ แล�วจ งถ้)ายเที่พิล�งงานอุอุกไปข้ณ์ะที่��เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�หย�ดน%ากระแสำ การที่%างานข้อุงวงจรจะเป#นด�งน�

เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� Q1 จะที่%างานโดยน%ากระแสำและหย�ดน%ากระแสำสำล�บก�นไป เม��อุ Q1 น%ากระแสำ จะม�กระแสำ Ip ไหลผ)านข้ดไพิรมาร�� Np และต�วม�น เน��อุงจากหม�อุแปลง T1 ในฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�จ%าก%าหนดข้ดไพิรมาร��และเซัค�นดาร��ให�ม�เฟสำตรงก�น ด�งน�นไดโอุด D1 จ งถ้3กไบแอุสำตรง ที่%าให�ม�กระแสำไหลที่��เซัค�นดาร�� Ns ผ)านต�วเหน��ยวน%า Lo ไปย�งต�วเก*บประจ�เอุาต�พิ�ต Co และโหลดได� ข้ณ์ะที่��ม�กระแสำไหลผ)าน Lo จะม�การสำะสำมพิล�งงานไว�ในต�วม�นด�วย สำ)วนโดโอุด D2 จะอุย3)ในล�กษณ์ะไบแอุสำกล�บ จ งไม)ม�การน%ากระแสำ เชิ้)นเด�ยวก�นไดโอุด D3 เน��อุงจากข้ดด�เมกเนไตซั�ง Nr ถ้3กพิ�นไว�ในที่ศตรงข้�ามก�บข้ดไพิรมาร�� Np ไดโอุด D3 จ งอุย3)ในล�กษณ์ะไบแอุสำกล�บ และไม�ม�ประแสำไหล เม��อุ Q1 หย�ดน%ากระแสำ ไดโอุด D1 จะถ้�กไบแอุสำกล�บและไม)ม�กระแสำไหลจากข้อุเซัค�นดาร�� Ns แต)ในข้ณ์ะเด�ยวก�นสำนามแม)เหล*กที่��เกดข้ นใน Lo ย�บต�ว ที่%าให�ม�การกล�บข้�วแรงด�นที่�� Lo ไดโอุด D2 จ งถ้3กไบแอุสำตรง พิล�งงานที่��ถ้3ก

Page 12: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

สำะสำมไว�ใน Lo จะถ้�กถ้)ายเที่อุอุกมาที่%าให�ม�กระแสำไหลผ)าไดโอุด D2 ไปย�งต�วเก*บประจ� Co และโหลดได� กระแสำที่��ไหลผ)านโหลดจ งม�ล�กษณ์ะต)อุเน��อุง ที่�งในชิ้)วงที่�� Q1 น%ากระแสำและหย�ดน%ากระแสำ ที่%าให�ม�การกระเพิ��อุมข้อุงแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตต%�ากว)าฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร�ในข้ณ์ะที่�� Q1 หย�ดน%ากระแสำ สำนามแม)เหล*กที่��ตกค�างภายในหม�อุแปลงจะม�การย�บต�วและกล�บข้�วแรงด�นที่��ข้ด Np, Ns และ Nr ไดโอุด D3 จะอุย3)ในล�กษณ์ะถ้3กไบแอุสำตรง ที่%าให�ม�การถ้)ายเที่พิล�งงานที่��เหล�อุค�างน�อุอุกไปได� ข้ดลวดด�แมกเนไตซั�ง Nr และไดโอุด D3 น�ม�ความสำ%าค�ญมาก เพิราะถ้�าไม)ม�การถ้)ายเที่พิล�งงานที่��ตกค�างอุอุกไปจากข้ดไพิรมาร��ในข้ณ์ะที่�� Q1 หย�ดน%ากระแสำ เม��อุ Q1 เร�มน%ากระแสำอุ�กคร�ง สำนามแม)เหล*กที่��หลงเหล�อุอุย3)จะที่%าให� Q1 เป#นอุ�ตรายได�

ร3ปที่��5 กราฟแสำดงล�กษณ์ะกระแสำและแรงด�นในวงจรข้ณ์ะที่%างาน

สำ%าหร�บฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร� เม��อุวงจรที่%างานอุย3)ในสำภาวะคงที่�� ค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตที่��ได�จากคอุนเวอุร�เตอุร�จะเป#นไปตามสำมการ

ฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�ให�ก%าล�งงานได�ในชิ้)วงเด�ยวก�บฟลายแบคคอุนเวอุร�เตอุร� (ในชิ้)วง 100 - 200 ว�ตต�) แต)กระแสำที่��ได�จะม�การกระเพิ��อุมต%�ากว)า อุย)างไรก*ตาม ต�วอุ�ปกรณ์�ที่��เพิ�มเข้�ามาจะให�ม�ราคาสำ3งกว)า

3.2.3 พ�ช้-พ(ลคอนเวอร์�เตอร์�

Page 13: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

พิ�ชิ้- พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�เป#นคอุนเวอุร�เตอุร�ที่��จ)ายก%าล�งได�สำ3ง ในชิ้)วง200 - 1000 ว�ตต� แต)ม�ข้�อุเสำ�ยค�อุม�กเกดการไม)สำมมาตรข้อุงฟล�กศ�แม)เหล*กข้อุงแกนหม�อุแปลง ซั �งจะม�ผลต)อุการพิ�งเสำ�ยหายข้อุงเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ได�ง)าย ในป7จจ�บ�นเที่คนคการควบค�มแบบควบค�มกระแสำชิ้)วยลดป7ญหาน�ลงได� ด�งน�นพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�จ งเป#นคอุนเวอุร�เตอุร�ที่��น)าสำนใจสำ%าหร�บสำวตชิ้�งเพิาเวอุร�ซั�พิพิลายที่��ต�อุงการก%าล�งสำ3ง

การที่%างานข้อุงพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร� เปร�ยบเสำม�อุนการน%าฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�สำอุงชิ้�ดมาที่%างานร)วมก�น โดยผล�ดก�นที่%างานในแต)ละคร �งคาบเวลาในล�กษณ์ะกล�บเฟสำ ที่%าให�จ)ายก%าล�งได�สำ3ง เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ในวงจรย�งคงม�แรงด�นตกคร)อุมในข้ณ์ะหย�ดน%ากระแสำค)อุนข้�างสำ3งเชิ้)นเด�ยวก�บฟลายแบคและฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร� รวมที่�งป7ญหาการเกดฟล�กซั�ไม)สำมมาตรในแกนเฟอุร�ไรต*ข้อุงวงจรที่%าให�เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�พิ�งเสำ�ยหายง)าย พิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�เป#นพิ�นฐานข้อุง Î าล�ฟบรดจ� และฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�ซั �งม�การที่%างานคล�ายก�น แต)ม�ข้�อุบกพิร)อุงน�อุยกว)า

ร3ปที่��6 CNV-3 วงจรพิ�นฐานข้อุงพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�

วงจรพิ�นฐานข้อุงพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร� แสำดงไว�ในร3ป CNV-3 จากร3ป Q1

และ Q2 จะสำล�บก�นที่%างานโดยผล�ดก�นน%ากระแสำในแต)ละคร �งคาบเวลา T ในข้ณ์ะที่�� Q1 น%ากระแสำจะม�กระแสำ Ip ไหลผ)านข้ดไพิรมาร�� Np1 และไดโอุด D1

จะถ้3กไบแอุสำกล�บ สำ)วนไดโอุด D2 จะถ้3กไบแอุสำตรง ที่%าให�ม�กระแสำไหลที่��ข้ดไพิรมาร�� Ns2 ผ)านไดโอุด D2 และ Lo ไปย�งต�วเก*บประจ� Co และโหลด ใน

Page 14: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

จ�งหวะน�แรงด�นตกคร)อุม Q2 จะม�ค)าเป#น 2Vin (จ%านวนรอุบ Np1 = Np2

และ Ns1 = Ns2) ในที่%านอุงเด�ยวก�นข้ณ์ะที่�� Q2 น%ากระแสำ Q1 และ D2 จะไม)น%ากระแสำเน��อุงจากถ้3กไบแอุสำกล�บ D1 ซั �งถ้3กไบแอุสำตรงจะน%ากระแสำจากข้ดเซัค�นดาร�� Ns1 ผ)าน Lo ไปย�งต�วเก*บประจ� Co และโหลด จะเห*นได�ว)าในหน �งคาบเวลาการที่%างาน ข้ดเซัค�นดาร��จะให�กระแสำไหลผ)าน Lo ได�ถ้ งสำอุงคร�ง พิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�จ งสำามารถ้จ)ายก%าล�งงานได�มากเป#นสำอุงเที่)าข้อุงฟอุร�เวร�ดคอุนเวอุร�เตอุร�ที่��ค)ากระแสำสำ3งสำ�ดด�านไพิรมาร��ม�ค)าเที่)าก�น และโหลดม�กระแสำไหลต)อุเน��อุงตลอุดเวลา กระแสำที่��ได�ที่างเอุาต�พิ�ตจ งค)อุนข้�างเร�ยบ

3.2.4 ฮาล�ฟบร์�ดจ่�คอนเวอร์�เตอร์�

ฮาล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�จ�ดอุย3)ในตระก3ลเด�ยวก�บพิ�ชิ้พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร� แต)ล�กษณ์ะการจ�ดวงจรจะที่%าให�เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ในวงจรม�แรงด�นตกคร)อุมข้ณ์ะหย�ดน%ากระแสำเพิ�ยงค)าแรงด�นอุนพิ�ตเที่)าน�น ที่%าให�เพิาเวอุร�

ที่รานซัสำเตอุร�ที่��ใชิ้�ม�ราคาถ้3ก และหาได�ง)ายกว)า และลดข้�อุจ%าก�ดเม��อุใชิ้�ก�บระบบแรงด�นไฟสำ3งได�มาก รวมที่�งย�งไม)ม�ป7ญหาการไม)สำมมาตรข้อุงฟล�กซั�ในแกนเฟอุร�ไรต�ข้อุงหม�อุแปลงได�ด�วย

ร3ปที่��7 CNV-4 วงจรพิ�นฐานข้อุง Î าล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�

วงจรพิ�นฐานข้อุง Î าล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�แสำดงไว�ในร3ป CNV-4 การที่%างานเป#นด�งต)อุไปน� ต�วเก*บประจ� C1 และ C2 ถ้3กก%าหนดให�ม�ค)าเที่)าก�น ต)อุอุน�กรมก�นอุย3)ที่างด�านอุนพิ�ตเพิ��อุแบ)งคร �งแรงด�น แรงด�นตกคร)อุม C1 และ

Page 15: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

C2 จ งม�ค)าเที่)าก�บคร �งหน �งข้อุงแรงด�นที่��อุนพิ�ต เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� Q1

และ Q2 จะสำล�บก�นที่%างานคนละคร �งคาบเวลาเชิ้)นเด�ยวก�บพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร� เพิ��อุให�ง)ายต)อุการพิจารณ์าวงจร จะพิจารณ์าในกรณ์�ที่��ไม)ม�ต�วเก*บประจ� Cb ต)อุย3)ในวงจร โดยให�ปลายข้อุงข้ดไพิรมาร�� Np ที่��ต)อุอุย3)ก�บ Cb น�นต)อุโดยตรงเข้�าก�บจ�ดต)อุระหว)างต�วเก*บประจ� C1 และ C2 ด�งแสำดงในร3ป CNV-5

ร3ปที่��8 CNV-6 (บน) ข้ณ์ะ Q1 น%ากระแสำ (ล)าง) ข้ณ์ะ Q2 น%ากระแสำ

เม��อุ Q1 เร�มน%ากระแสำ และ Q2 ไม)น%ากระแสำ แรงด�นตกค)อุม Q2 จะม�ค)าเที่)าก�บ Vin-Vce(sat) สำ)วนแรงด�นตกคร)อุมข้อุงไพิรมาร�� Np จะม�ค)าเที่)าก�บ Vc1 - Vce(sat) หร�อุม�ค)าเที่)าก�บ Vin/2 - Vce(sat) น��นเอุง ในที่%านอุงเด�ยวก�น เม��อุ Q2 น%ากระแสำ และ Q1 ไม)น%ากระแสำ แรงด�นตกคร)อุม Q1 จะม�ค)าเที่)าก�บ Vin-Vce(sat) เชิ้)นเด�ยวก�น แรงด�นตกคร)อุมที่��ข้ดไพิรมาร�� Np ก*ย�งคงม�ค)าเที่)าก�บ Vin/2 - Vce(sat) เน��อุงจาก Vce(sat) ม�ค)าประมาณ์ 0.5-1 โวลต� ด�งน�นจะเห*นได�ว)าแรงด�นตกคร)อุม Q1 และ Q2 ข้ณ์ะหย�ดน%ากระแสำจะม�ค)าเพิ�ยงแรงด�นอุนพิ�ตเที่)าน�น ผลข้อุงการที่%างานข้อุง Q1 และ Q2

ที่��ด�านเซัค�นดาร��จะม�ล�กษณ์ะเด�ยวก�นก�บพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�

3.2.5 ฟ(ลบร์�ดจ่�คอนเวอร์�เตอร์�

Page 16: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร� ข้ณ์ะที่%างานจะม�แรงด�นตกคร)อุมข้ดไพิรมา��เที่)าก�บแรงด�นอุนพิ�ต แต)แรงด�นตกคร)อุมเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ม�ค)าเพิ�ยงคร �งหน �งข้อุงแรงด�นอุนพิ�ตเที่)าน�น และค)ากระแสำสำ3งสำ�ดที่��เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�แต)ละต�วน�น ม�ค)าเป#นคร �งหน �งข้อุงค)ากระแสำสำ3งสำ�ดใน Î าล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�ที่��ก%าล�งข้าอุอุกเที่)าก�น เน��อุงจากข้�อุจ%าก�ดด�านเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ลดน�อุยลงไป ก%าล�งงานสำ3งสำ�ดที่��ได�จากฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�

จ งม�ค)าสำ3ง ต�งแต) 500 - 1000 ว�ตต�

ร3ปที่��9 CNV-6 วงจรพิ�นฐานข้อุงฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�

วงจรพิ�นฐานข้อุงฟ3ลบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�แสำดงในร3ปที่��9 CNV-6 เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ที่�ง  4 ต�วจะที่%างานโดยน%ากระแสำและหย�ดน%ากระแสำสำล�บก�นเป#นค3)ๆ ในแต)ละคร �งคาบเวลา Q1 และ Q4 จะน%ากระแสำพิร�อุมก�นในคร �งคาบเวลา และเม��อุหย�ดน%ากระแสำ Q2 และ Q3 จะน%ากระแสำพิร�อุมก�นในคร �งคาบเวลาที่��เหล�อุ สำล�บก�นเชิ้)นน�เร��อุยไป ล�กษณ์ะการที่%างานข้อุงวงจรที่��ได�จ งเป#นเชิ้)นเด�ยวก�บ Î าลฟ4บรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร� ยกเว�นแรงด�นตกคร)อุมข้ดไพิรมาร��จะม�ค)าเที่)าก�บ Vin - 2Vce(sat) ด�งน�นผลข้อุงการที่%างานข้อุงวงจรจ งเหม�อุนก�บผลที่��ได�จากพิ�ชิ้-พิ3ล คอุนเวอุร�เตอุร�น�นเอุง สำ)วนต�วเก*บประจ�บล*อุกกง Cb จะม�ผลเชิ้)นเด�ยวก�บวงจร Î าล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร� จะเห*นได�ว)าแรงด�นที่��ตกคร)อุม Q1 และ Q4 ข้ณ์ะหย�ดน%ากระแสำจะม�ค)าเที่)าก�บ Vin-Vceq2(sat)

และ Vin-Vceq3(sat) ตามล%าด�บ สำ)วแรงด�นที่��ตกคร)อุม Q2 และ Q3 ข้ณ์ะหย�ดน%ากระแสำก*จะม�ค)า Vin-Vceq1(sat) และ Vin-Vceq4(sat) ตาม

Page 17: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ล%าด�บเชิ้)นเด�ยวก�น สำ)วนไดโอุด D3-D6 ที่%าหน�าที่��เป#นคอุมมวเตตงไดโอุดให�ก�บวงจร เพิ��อุป<อุงก�น Q1-Q4 เชิ้)นเด�ยวก�บ Î าล�ฟบรดจ�คอุนเวอุร�เตอุร�

3.3 วงจ่ร์ควบค�ม

เน��อุงจากคอุนเวอุร�เตอุร�เก�อุบที่�กแบบจะคงค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตได�ด�วยการควบค�มชิ้)วงเวลาน%ากระแสำ (tON) ข้อุง เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� ด�งน�นวงจรควบค�มการที่%างานข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�โดยที่��วไปจ งม�กนยมใชิ้�เที่คนคพิ�ลสำ�วดที่�มอุด3เลชิ้��น (Pulse Width Modulation - PWM) เป#นหล�ก การใชิ้� PWM เพิ��อุควบค�มชิ้)วงเวลาน%ากระแสำข้อุงเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ในคอุนเวอุร�เตอุร�สำามารถ้ที่%าได�สำอุงล�กษณ์ะ ค�อุ ควบค�มจากแรงด�น และ ควบค�มจากกระแสำ

3.3.1 วงจ่ร์ควบค�มในโหมดควบค�มจ่ากแร์งด�น

การที่%างานข้อุงวงจรควบค�มในโหมดแรงด�น (Voltage Mode Control) จะอุาศ�ยการตรวจจ�บการเปล��ยนแปลงค)าข้อุงแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตมาควบค�มชิ้)วงเวลาน%ากระแสำข้อุงเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� เพิ��อุการคงค)าแรงด�น

เอุาต�พิ�ตเป#นหล�ก วงจรพิ�นฐานเป#นด�งร3ปที่��10 CNT-1

ร3ปที่��10 CNT-1 แสำดงวงจรพิ�นฐานสำ%าหร�บการควบค�มในโหมดควบค�มจากแรงด�น

Page 18: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

จากร3ป วงจรควบค�มจะอุาศ�ยการป<อุนกล�บค)าแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตและเปร�ยบเที่�ยบก�บแรงด�นอุ�างอุง Vref ข้อุงวงจร เพิ��อุตรวจจ�บการเปล��ยนแปลงข้อุงแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ต ค)าความแตกต)างที่��ได�จะถ้3กข้ยายโดยวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A ก)อุนที่��จะสำ)งต)อุไปย�งวงจร PWM โดยค)าแรงด�นที่��ได�จากวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A ที่��ต%าแหน)ง A จะถ้�กเปร�ยบเที่�ยบก�บแรงด�นร3ปฟ7นเล��อุยที่��ต%าแหน)ง B ข้อุง PWM อุ�กคร�งหน �ง เอุาต�พิ�ตที่��ได�จากวงจร PWM จะม�ล�กษณ์ธเป#นพิล�สำ�สำ��เหล��ยม ซั �งม�คาบเวลาคงที่��เที่)าก�บคาบเวลาข้อุงแรงด�นร3ปฟ7นเล��อุยและม�ความกว�างข้อุงพิ�ลสำ�ซั �งเปล��ยนแปลงไปคามผลมอุด3แลชิ้��นข้อุงค)าแรงด�นที่��ต%าแหน)ง A และ B ค)าความกว�างข้อุงพิ�ลสำ�น�เอุงที่��จะเป#นต�วก%าหนดชิ้)วงเวลาน%ากระแสำข้อุงเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�ในคอุนเวอุร�เตอุร�

ร3ปที่��11 CNT-2 แสำดงล�กษณ์ะความกว�างข้อุงพิ�ลสำ�จาก PWM

เน��อุงจากค)าแรงด�นป<อุนกล�บจะถ้3กสำ)งมาย�งวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A ที่��ข้าอุนเวอุร�ตง ผลต)างข้อุงแรงด�นเอุาต�พิ�ต และแรงด�นอุ�างอุงที่��จ�ด A จ งม�ล�กษณ์ะกล�บเฟสำอุย3) 180 อุงศา กล)าวค�อุ เม��อุแรงด�นเอุาต�พิ�ตม�ค)ามากข้ น แรงด�นที่��จ�ด A จะม�ค)าลดลง ความกว�างข้อุงพิ�ลสำ�ที่��เอุาต�พิ�ตข้อุงวงจร PWM

จ งม�ค)าลดลงด�วย และชิ้)วงเวลาน%ากระแสำข้อุงเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� tON ก*จะม�ค)าลดลง ถ้�าแรงด�นเอุาต�พิ�ตม�ค)าลดลง แรงด�นที่��จ�ด A จะม�ค)าเพิ�มข้ น ความกว�างพิ�ลสำ�ที่��เอุาต�พิ�ตข้อุงวงจร PWM จ งม�ค)าเพิ�มข้ น tON ก*จะม�ค)าเพิ�มข้ น ที่%าให�คอุนเวอุร�เตอุร�สำามารถ้คงค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตไว�ได� ล�กษณ์ะร3ปคล��นแรงด�นข้ณ์ะวงจรที่%างานจะเป#นด�งร3ปที่�� CNT-2 ต�วอุย)าง IC ที่��ใชิ้�ควบค�ม

Page 19: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

คอุนเวอุร�เตอุร�ในโหมดควบค�มจากแรงด�นได�แก) MC34060, MC34166

และ TL494 เป#นต�น

3.3.2 วงจ่ร์ควบค�มในโหมดควบค�มจ่ากกร์ะแส

การคงค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร� ด�วยวงจรควบค�มใน โหมดควบค�มจากกระแสำ (Current Mode Control) ม�ข้�อุด�หลายประการ

ที่��เหน�อุกว)าโหมดควบค�มจากแรงด�น จ งเป#นวงจรควบค�มที่��นยมใชิ้�ก�นมาก วงจรควบค�มในโหมดควบค�มจากกระแสำน�ย�งคงใชิ้�เที่คนคพิ�ลสำ�วดที่�มอุด3เลชิ้��นเชิ้)นก�น วงจรพิ�นฐานแสำดงในร3ป CNT-3

ร3ปที่��11 CNT-3 วงจรพิ�นฐานสำ%าหร�บการควบค�มในโหมดควบค�มจากกระแสำ

เพิ��อุให�ง)ายต)อุการพิจารณ์า เราจะแยกคดการที่%างานข้อุงวงจรควบค�มด�วยการต�ดวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A อุอุกไปก)อุน และก%าหนดข้าอุนเวอุร�ตงข้อุงวงจรเปร�ยบเที่�ยบให�ต)อุเข้�าก�บแรงด�นอุ�างอุง Ver ด�งร3ปที่��12 CNT-4

วงจร latch จะที่%างานโดยข้า Q ข้อุงวงจร latch จะม�สำถ้านะเป#น high เม��อุม�การกระต��นที่��ข้า S และข้า Q จะม�สำถ้านะเป#น low เม��อุม�การกระต��นที่��ข้า R

ร3ปที่��12 CNT-4 วงจรควบค�มเม��อุต�ดต�วข้ยายความแตกต)างอุอุก

Page 20: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

เม��อุวงจรที่%างาน วงจรก%าเนดสำ�ญญาณ์นาฬิกา จะให�ก%าเนดสำ�ญญาณ์นาฬิกาที่��ม�คาบเวลาคงที่��ไปกระค��นที่��ข้า S ข้อุง latch ข้า Q จ งม�สำถ้านะเป#น high เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� Q1 จะเร�มน%ากระแสำ เม��อุ Q1 น%ากระแสำจะม�กระแสำไหลผ)านข้ดไรมาร��และต�วต�านที่าน Rs ที่��ต)อุอุน�กรมไว�ก�บ Q1 ที่%าให�เกดแรงด�น Vs

ตกคร)อุมที่��ต�วต�านที่าน Rs ด�วย แรงด�นตกคร)อุม  Rs  ที่��เกดข้ นจะถ้3กเปร�ยบเที่�ยบก�บแรงด�นอุ�างอุง Ver โดยวงจรเปร�บยเที่�ยบ ด�งน�นเม��อุค)าข้อุง  Vs 

เพิ�มข้ นจนม�ค)ามากกาว)าค)าข้อุงแรงด�นอุ�างอุง Ver เอุาต�พิ�ตข้อุงวงจรเปร�ยบเที่�ยบจะม�สำถ้านะเป#น High  และไปกระต��นที่��ข้า  R ข้อุงวงจร latch ที่%าให�ข้า  Q ม�สำถ้านะเป#น low  และเพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร� Q1 หย�ดน%ากระแสำ จนกว)าที่��ข้า S ข้อุงวงจร  latch  จะได�ร�บการกระต��นจากสำ�ญญาณ์นาฬิกาอุ�กคร�ง จะเห*นได�ว)าความกว�างข้อุงเอุาต�พิ�ตพิ�ลสำ�ที่��ข้า Q ข้อุงวงจร latch  จะถ้3กควบค�มโดยค)าข้อุงแรงด�น Vs ที่��ตกคร)อุมต�วต�านที่าน  Rs ถ้�าค)าแรงด�นอุนพิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�ม�ค)าเพิ�มข้ น แรงด�น Vs  จะเพิ�มข้ นจนม�ค)ามากกว)าแรงด�นอุ�างอุง Ver ได�เร*วข้ นด�วย ที่%าให�ความกว�างข้อุงเอุาต�พิ�ตพิ�ลสำ�ลดลง เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�จะม�ชิ้)วงเวลาน%ากระแสำน�อุยลง ในที่างกล�บก�น ถ้�าแรงด�นอุนพิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�ม�ค)าลดล แรงด�น Vs จะเพิ�มข้ นได�ชิ้�า ความกว�างข้อุงเอุาต�พิ�ตพิ�ลสำ�จ ง เพิ�มข้ น เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�จะม�ชิ้)วงเวลาน%ากระแสำมากข้ นด�วย จะเห*นได�ว)าเม��อุโหลดคงที่�� คอุนเวอุร�เตอุร�จะสำามารถ้คงค)าแรงด�นเอุาต�พิ�ตเม��อุม�การเปล��นแปลงข้อุงแรงด�นอุนพิ�ตได� โดยไม)ต�อุงอุาศ�ยการป<อุนกล�บแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตเลย ที่%าให�คอุนเวอุร�เตอุร�ตอุบสำนอุงการเปล��ยนแปลงข้อุงแรงด�นอุนพิ�ตได�อุย)างรวดเร*วพิจารณ์าวงจรควบค�มอุ�กคร�งตามวงจรในร3ปที่��11 CNT-3 เม��อุต)อุวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A เพิ�มเข้�ามา วงจรในล�กษณ์ะน�เม��อุแรงด�นเอุาต�พิ�ตม�ค)าลดลง เอุาต�พิ�ตข้อุงวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A จะม�ค)ามากข้ น เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�จะใชิ้�เวลาน%ากระแสำมากข้ นด�วย เพิ��อุให�ค)าแรงด�น Vs มากกว)าแรงด�นที่��เอุาตพิ�ตข้อุงวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A ในที่างกล�บก�น เม��อุแรงด�นเอุาต�พิ�ตข้อุงคอุนเวอุร�เตอุร�ม�ค)า

Page 21: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

เพิ�มข้ น เอุาต�พิ�ตข้อุงวงจรข้ยายความแตกต)าง E/A จะม�ค)าลดลง เพิาเวอุร�ที่รานซัสำเตอุร�จ งใชิ้�เวลาน%ากระแสำลดลงด�วย ด�งน�นคอุนเวอุร�เตอุร�จะสำามารถ้คงค)าแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตเอุาไว�ได�เม��อุม�การเปล��ยนแปลงที่��โหลด ล�กษณ์ะร3ปคล��นและแรงด�นข้ณ์ะที่��วงจรที่%างานเป#นด�งร3ปที่��13 CNT-5

ร3ปที่��13 CNT-5 ล�กษณ์ะการที่%างานที่��จ�ดต)างๆ ข้อุงวงจร

จากล�กษณ์ะการที่%างานด�งกล)าว ที่%าให�วงจรควบค�มในโหมดควบค�มจากกระแสำม�ข้�อุด�มากกว)าวงจรควบค�มในโหมดควบค�มจากแรงด�นด�งน�

ตอุบสำนอุงการเปล��ยนแปลงข้อุงแรงด�นอุนพิ�ตได�รวดเร*วกว)า ที่%าให�ลดป7ญหาการคงค)าแรงด�นที่��เอุาต�พิ�ตเม��อุเกดที่รานเซั�ยนสำ�และการกระเพิ��อุมข้อุงแรงด�นสำ3งที่��แรงด�นอุนพิ�ต เพิราะไม)ต�อุงรอุสำ�ญญาณ์ป<อุนกล�บจากเอุาต�พิ�ต

สำามารถ้ป<อุงก�นกระแสำโหลดเกนได� ด�วยการจ%าก�ดค)ากระแสำสำ3งสำ�ดที่��ข้ดไพิรมาร��ในล�กษณ์ะพิ�ลสำ�ต)อุพิ�ลสำ�อุย)างรวดเร*ว

ให�ค)าไลน�เรก3เลชิ้��นที่��ด�มาก โดยการจ%าก�ดกระแสำสำ3งสำ�ดที่��ข้ดไพิรมาร�� ป7ญหาการไม)สำมมาตรฟล�กซั�แม)

เหล*กข้อุงพิ�ชิ้-พิ3ลคอุนเวอุร�เตอุร�จะไม)เกดข้ น สำามารถ้ต)อุข้นานคอุนเวอุร�เตอุร�หลายชิ้�ดเข้�าด�วยก�นได� เพิ��อุให�จ)าย

กระแสำได�มากข้ น และกระแสำเฉล��ยที่��คอุนเวอุร�เตอุร�แต)ละชิ้�ดจะม�ค)าเที่)าก�น

3.4 การ์ป,อนกล�บแบบเช้-�อมโยงทางแสง (Optocoupled feedback)

Page 22: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

        อุอุปโต�ค�ปเปอุร�ให�ความเหมาะสำมในหลาย ๆ ที่าง เม��อุใชิ้�ในการแยกการป<อุนกล�บ ร3ปที่�� 10 แสำดงวงจร ที่างที่�ตยภ3ม 5 โวลที่�ข้อุงสำวที่ชิ้�งเร*คก3เลเตอุร� ถ้�าแรงด�นเอุ�าที่�พิ�ที่ม�ค)าลดลงต%�ากว)า 2.5 V และกระแสำ LED ข้อุงอุอุปโต�ค�ปเปอุร�ก*จะลดลง ที่%าให�กระแสำเอุ�าที่�พิ�ที่ที่รานซัสำเตอุร�ข้อุงอุอุปโต�ค�ปเปอุร�ลดลงตาม VFB จะ เพิ�มข้ น จนกระที่�งแรงด�นเอุ�าที่�พิ�ที่กล�บไปอุย3)ที่�� 5 โวลที่�ตามเดม

ร3ปที่��14 10 อุอุปโต�ค�บเปอุร� ฟ5คแบคเป#นต�วสำร�างสำ�ญญาณ์ควบค�ม โดยแยกอุอุกจากวงจรที่างเอุ�าที่�พิ�ที่

 

3.5 การ์เล-อกใช้� IC

        เม��อุสำวที่ชิ้�งเร*คก3เตอุร�เกดม�ป7ญหาข้ นมา วธ�ตรวจสำอุบให�ข้� นแรกค�อุด3ว)า อุนพิ�ที่เพิาเวอุร�และเอุ�าที่�พิ�ที่ เกดการชิ้�อุตหร�อุไม), สำายหล�ด, คอุนเน*คเตอุร�ไม)ปกต จ�ดบ�ดกร�เกดความเสำ�ยหายข้ น หน�าข้�วสำ�มผ�สำที่อุงแดง เสำ�ยหร�อุไม) อุ�ปกรณ์�ม�การไหม�หร�อุเปล)า ฮลฮ ซั �งบ)อุยคร�งเม��อุเราตรวจด3ด�วยสำายตาแล�ว เราสำามารถ้หาจ�ดเสำ�ย ได�ง)าย ๆ อุย)างน)าประหลาดใจ

Page 23: เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

ตารางที่�� 1 สำร�ปการเล�อุกใชิ้� ไอุซั�สำวที่ชิ้�งเร*คก3เลเตอุร�

IC Family Manufactures Mode VorI

Output(Single or PushPull)

Package Supply Iout

MaxReference Comments

3524/5/7 CS,ERIC,EXAR,  GE,IPS,LT,MOT,  NAT,SGS,SIL,  SLG,TI,UNI V P-P 16 Pin 8-35V 100

mA5 or 5.1 V See Article.

3842-7 CS,ERIC,IPS,  LT,MOT,SGS,  SIG,TI,UNI I S 8 Pin

8 (or 16) - 25V

1 A 5 V See Article.

4191-3 MAX, RAY V S 8 Pin 2.4 - 30V

150 mA 1.31 V

Micropower for battery applications, 200uA quiescent supply current.

4391 MAX, RAY V S 8 Pin 4 to 30V

100 mA 1.25 V

Inverting, micropower for battery applications, 250uA supply at 4V.

5560  5562 

5561

CS, IPS, SIG 

V

S

16 Pin  20 Pin  8 Pin

10.5 - 18V  10 - 16V  , 10.5 - 18V

40 mA  100 mA  ,20 mA

3.72 V  3.80 V  3.75 V

  Full-featured.  Flexible.  Lower cost, fewer housekeeping functions.

493/4/5  593/4/5

CS, EXAR,  GS, IPS,  MOT, NAT,  TI, UNI V P-P

16 Pin or  18 Pin

7 - 40V 200 mA 5 V

uA78S40 MOT, NAT V S 16 Pin 2.5 - 40V 1.5 V 1.24 V Universal

subsystem IC.

125/7 IPS, SIL V P-P 16 Pin 8 - 35V 100 mA 5.1 V

33060/  34060/  35060

IPS, MOT V S 14 Pin 7 - 40V 500 mA 5 V

1060 IPS, PLES V S 16 Pin

20 mA into 5V   shunt regulator

40 mA 3.7 V

LT1070 LT I S 5 Pin Power 3 - 40V 5A 1.24V Self-contained

power IC