การดูแลรักษาและซ่อมบำรุงคอมพิวเตอร์: 3. หลักการทำงานของเพาเวอร์ซัพพลาย (Power Supply)

หลักการเบื้องต้นของ สวิตชิ่งเพาเวอร์ ซัพพลาย

ดังที่เห็นจากรูป จะเห็นว่า ไฟ AC 220 V จะถูกแปลงให้เป็นไฟ DC 310 V ด้วยวงจร เรกติไฟร์และจะถูกทำให้เรียบด้วยวงจร ฟิลเตอร์
จากนั้น ไฟ DC แรงดันสูงก็จะถูกเปลี่ยนให้เป็น Pulse ความถี่สูงโดยวงจร สวิตชิ่ง ซึ่งจะถูกควบคุมด้วยชุด สร้างความถี่สูง (PWM) อีกที.
ต่อจากนั้น ก็เข้าสู่หม้อแปลงเพื่อ แปลงลง เพื่อให้ได้ระดับไฟที่ต้องการ แล้วก็ผ่านวงจร เรกติไฟร์เพื่อ แปลง Pulse ความถี่สุงให้เป็น ไฟ DC
แล้วจึงผ่านวงจรฟิลเตอร์ เพื่อไฟ DC ที่ ขาออกให้เรียบ. เราจะมาดูทีละส่วนกันนะครับว่ามีรายละเอียดอย่างไร.

- วงจรกรองสัญญาณรบกวนไฟ 220 V AC เข้า

จริงๆแล้วส่วนนี้จะมีส่วนของวงจร กันสัญญาณรบกวน ทั้งไม่ให้เข้ามา และ ไม่ให้ออกไป อยู่ก่อนหน้า วงจร เรกติไฟร์ นะครับ ซึ่งเรียกว่า
Noise Filter หรือ EMI + RFI Filter ซึ่งใน Power Supply ราคาถูกที่ติดมากับ Case โดยทั่วไปจะตัดออกเพื่อลดต้นทุน
เนื่องจากส่วนนี้ถึงไม่มี เพาเวอร์ซัพพลายก็สามารถทำงานได้แต่จะมีข้อเสียคือ จะมีสัญญาณรบกวน EMI ,RFI ออกมาจากตัว เพาเวอร์ซัพพลาย
ไปรบกวนอุปกรณ์อื่นๆ ได้ และที่แน่ๆ จะไม่ได้รับมาตฐานการรับรอง ขายได้เฉพาะในประเทศที่ด้อยพัฒนาเท่านั้น....

- วงจร เรกติไฟร์

ต่อมาก็เป็นวงจร เรกติไฟร์ จะใช้ ไดโอด 4 ตัวต่อกันเป็น วงจรที่เรียกว่า บริดจ์ เรกติไฟร์ ดังรูปนะครับ. มีดูได้สองอย่างครับ.
ถ้าเป็น เพาเวอร์ซัพพลาย ของไม่ดีละก็ ส่วนมากจะเอาไดโอดเบอร์ RL206 ทนกระแส 2A ทนแรงดัน 800V มาต่อกันเป็น บริดจ์
แต่ถ้าเป็น เพาเวอร์ซัพพลาย ดีๆละก็ส่วนมากจะใช้ บริดจ์สำเร็จรูปมาจากโรงงานเลย ดังรูปครับ.
คราวนี้ก็มาดูว่า บริดจ์เราเจ๋งไม่เจ๋ง ให้ดูที่การทนกระแส และแรงดันครับ แต่ตัวที่สำคัญคือ กระแส อย่างของ Enermax รุ่น 465VE นี่ใช้เบอร์ PBU1005
รับกระแสได้ 10A รับแรงดันได้ 500V หรืออย่าง Powtec รุ่น SA320 ใช้เบอร์ GBU8J ซึ่งรับกระแสได้ 8A รับแรงดันได้ 600V เป็นต้น
วิธีดูคือ ให้ดูตัวเลขชุดแรกจะบอกกระแสที่ทนได้ ตัวเลขชุดที่สองจะบอกแรงดันที่ทนได้ บางบริษัทจะใช้ตัวอักษรแทน ตามตาราง

KBU , GBU , PBU , KBP ,KBL ,SBU , SKB , RS	402	4D	4A 200V
	404	4G	4A 400V
	606	6J	6A 600V
	810	8M	8A 1000V
	1008	10K	10A 800V

- วงจร ฟิลเตอร์

ต่อมาก็เป็นวงจร ฟิลเตอร์ ประกอบด้วยตัวเก็บประจุขนาดใหญุ่ 2 ตัวขนาดทนแรงดันได้ 200V มาต่ออนุกรมกันเพื่อให้ทนแรงดัน 400V
ที่ต้องใช้ 2 ตัวเนื่องจาก ทำให้สามารถปรับให้ ใช้ไฟ ได้ทั้ง 110V และ 220V
และอีกอย่างที่สำคัญคือ ตัวเก็บประจุที่ทนแรงดันได้ 400 V มีราคาแพงกว่ามาก
เมื่อนำตัวเก็บประจุ 2 ตัวค่าความจุเท่ากัน มาต่อ อนุกรม กันจะทำให้ความจุลดลงครึ่งหนึ่ง แต่จะทนแรงดันมากขึ้น
ค่าความจุยิ่งมากยิ่งดี พวกเพาเวอร์ซัพพลาย ถูกๆ มักจะใช้ ค่า 330 uF 200V 2 ตัวมาต่อกัน (330uF นี่ใช้ในเพาเวอร์ซัพพลายดีๆ
ก็มี แต่เป็นขนาด 145W ครับ) ถ้าเป็นเพาเวอร์ซัพพลายดีๆี(300W) ละก็ ควรจะมากกว่า 680 uF 200V 2 ตัว ครับ.
คือยิ่งถ้า วัตต์สูงยิ่งควรจะมีค่ามากครับ เช่น Enamax 465VE (431W) ใช้ ขนาด 1,000 uF 200V 2ตัว
ส่วน Powtec SA320 (320W) ก็ใช้ขนาด 820 uF 200V 2ตัว เป็นต้น

- วงจร สวิตชิ่ง

จากนั้นก็จะเข้าสู่วงจร สวิตชิ่งละครับ วงจร สวิตชิ่งมีอุปกรณ์หลักๆ ก็คือ เพาเวอร์สวิตช์(Q1) ซึ่งอาจจะเป็น ทรานซิสเตอร์ หรือ มอสเฟต แล้วแต่การ ออกแบบ
ตัวนี้ก็จะดู การทนกระแส และแรงดัน ครับ ต้องดูเบอร์แล้วจึงไปหาข้อมูลที่บริษัทผู้ผลิต แต่ถ้าดูแบบง่ายๆ คือ ต้องตัวใหญ่ครับที่เรียกว่าตัวถังแบบ TO-3P , TO-246 , TO-247 , TO-264
ถ้าเป็นตัวเล็กจะเป็นพวก TO-220 สำหรับ ทรานซิสเตอร์เบอร์ยอดฮิตของ เพาเวอร์ซัพพลายดีๆก็ 2SC2625 ถ้าพวกวัตต์สูงก็ 2SC3320 ส่วนมอสเฟ็ตจะค่อนข้างหลากหลาย
อย่าง Enamax 465VE จะใช้เบอร์ FS14FM-16A (14A 800V) และของ Powtec SA320 จะใช้ SSH11N90 (11A 900V) ...

- วงจร อินเวอเตอร์

จริงๆ แล้ววงจรสวิตชิ่งก็เป็นส่วนหนึ่งของ อินเวอเตอร์ด้วยแต่ส่วนนี้เราจะดูที่หม้อแปลงความถี่สูง (T1) จะเป็นหม้อแปลงตัวที่ใหญ่สุดในตัวเพาเวอร์ซัพพลายครับ
ทำหน้าที่ร่วมกับ เพาเวอร์สวิตช์(Q1) เพื่อแปลงไฟ DC 310V ให้เป็น พัลส์สี่เหลี่ยมความถี่สูง ประมาณ 20-100KHz โดยจะมี Output หลายชุด หลักๆคือ 3.3V , 5V , 12V
ตัวนี้ดูที่ขนาดยิ่งใหญ่ยิ่งดีเช่นเคย

- วงจร สร้างความถี่สูง (PWM)

เป็นชุดสร้าความถี่ต้นแบบที่จะป้อนให้ชุด สวิตชิ่งจะประกอบด้วย IC PWM (Pulse Width Modulator) เป็นหลัก เบอร์ยอดฮิตของ เพาเวอร์ซัพพลายราคาถูกคือ
DBL494 ,KAI494 และอื่นๆที่มีเลข 494 และอีกเบอร์ที่กำลังมาแรงคือ KA7500B ซึ่งเบอร์นี้จะใช้ในเพาเวอร์ซัพพลาย ที่ดีขึ้นมาหน่อย
และจะมี IC อีกตัวเป็น OpAmp ทำหน้าที่ Comparator ใช้เพื่อป้อนกลับเพื่อให้ PWM ทำงานได้ถูกต้องตาม Load ก็คือเป็นตัวเช็คระดับไฟให้ถูกต้องนั้นเอง.
เบอร์ยอดอิตก็คือ LM339. ในส่วนนี้ใน เพาเวอร์ซัพพลายที่ดีๆ ส่วนมากจะใช้ IC ที่ออกแบบมาดียิ่งขึ้น (แน่นอนว่าต้องแพงกว่า) เ่ช่นเบอร์ UC3842 ,SG6105

- วงจร เรกติไฟร์ ด้าน Output

เป็นชุดที่จะทำการแปลง พัลส์ความถี่สูงให้กลายเป็นไฟ DC โดยการใช้ ไดโอดความถี่สูงที่เรียกกันว่า Schottky Diode หรือ Fast Recovery Diode
ซึ่งโดยปกติตามวงจรจะใช้เป็นคู่กัน (ชุดละ 2 ตัว) ถ้าเป็น เพาเวอร์ซัพพลายถูกๆ ก็จะใช้ ไดโอด 2 ตัวมาต่อกัน แต่ถ้าเป็น เพาเวอร์ซัพพลาย ของดีๆละก็ จะใช้เป็น
ตัวสำเร็จมาจากโรงงานเลย ดังรูป ส่วนจะดูว่าทนกระแส และแรงดันได้เท่าไรนั้นก็เหมือน ทรานซิสเตอร์ หรือ มอสเฟต คือต้องเปิดคู่มือเอา.

- วงจร ฟิลเตอร์ ด้าน Output

วงจร ฟิลเตอร์ ด้าน Output ประกอบด้วยตัว คอยล์ (Inductor) และตัวเก็บประจุ ที่ต้องใช้คอยล์หรือขดลวดเนื่องจากเป็นความถี่สูงจะทำให้การกรองและการเก็บพลังงานเป็นไปอย่างเหมาะสม

จากนั้นจึงจะใช้ตัวเก็บประจุต่อเพื่อให้กระแสเรียบอีกที ตัว คอยล์เราก็ดูที่ขนาดครับ ใหญ่ดีกว่าเล็กแน่ๆ ส่วนตัวเก็บประจุด้านไฟออกนั้น ยิ่งมีค่าความจุสูงยิ่งดีครับ.
วงจร เรกติไฟร์ และ ฟิลเตอร์ ด้าน Output นี่จะมีหลายชุด หลักๆ ก็คือ +3.3 V , +5.0V , +12V , -12V ( -12V และ -5V ใช้ชุดเดียวกัน) ส่วน Vsb +5.0V นั้นจะเป็นเพาเวอร์ซัพพลายอีกชุดแยกต่างหาก.