Download - เพาเวอร์ซัพพลาย Power Supply อุปกรณ์ชินหนึ่

Transcript
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