Switching Power Supply คืออะไร และหลักการทำงาน
switching
switching คือ สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
(Switching Power Supply)
เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดันแบบหนึ่ง และ สามารถเปลี่ยนแรงดันไฟ จากไปสลับโวลต์สูง ให้เป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ
เพื่อใช้ในงานอิเลคทรอนิกส์ได้เช่นเดียวกันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น
(Linear Power Supply)
ถึงแม้ เพาเวอร์ซัพพลาย ทั้งสองแบบจะต้องมีการใช้หม้อแปลงในการ
ลดทอนแรงดันสูงให้เป็นแรงดันต่ำเช่นเดียวกัน
แต่สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย จะต้องการใช้หม้อแปลงที่มีขนาดเล็ก และน้ำหนักน้อย เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อีกทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย ยังมีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วย
ในปัจจุบัน สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย ได้เข้ามามีบทบาทกับชีวิตเราอย่างมาก เครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ขนาดเล็กซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังสูงแต่มีขนาดเล็ก เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรสาร และ โทรทัศน์ จำเป็นจะต้องใช้ สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย แนวโน้มการนำ
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมาใช้ในเครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ทุกประเภทจึงเป็นไปได้สูง การศึกษาหลักการทำงานและการออกแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้สำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องกับงานอิเลคทรอนิกส์ทุกประเภท
หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย โดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่
คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่ 1 หัวใจสำคัญของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย จะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับ ดังนี้
แรงดันไฟสลับค่าสูงจะผ่านเข้ามาทางวงจร RFI ฟิลเตอร์ เพื่อกรองสํญญาณรบกวนและแปลงเป็นไฟตรงค่าสูงด้วยวงจรเรกติไฟเออร์ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ จะทำงานเป็น
เพาเวอร์คอนเวอร์เตอร์ โดยการตัดต่อแรงดันเป็นช่วงๆ ที่ความถี่ประมาณ 20-200 KHz จากนั้นจะผ่านไปยังหม้อแปลงสวิตชิ่งเพื่อลดแรงดันลง เอาต์พุตของหม้อแปลงจะต่อกับวงจรเรียงกระแส และกรองแรงดันให้เรียบ
การคงค่าแรงดันจะทำได้โดยการป้อนกลับคาแรงดันที่เอาต์พุตกลับมายังวงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่เอาต์พุต ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ได้ รูปที่ 2 แสดงวงจรซึ่งแบ่งส่วนตามองค์ประกอบหลักในรูป 1 เพื่อเป็นตัวอย่าง
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงที่มีประสิทธิภาพในการทำงานสูงกว่าและมีน้ำหนักเบากว่าเพาเวอร์ซัพพลายเชิงเส้น สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายทำงานโดยแปลงแรงดันไฟสลับความถี่ต่ำจากอินพุตให้เป็นไฟตรง จากนั้นจึงเปลี่ยนกลับไปเป็นไฟสลับ (พัลส์) ที่ความถี่สูง แล้วส่งผ่านหม้อแปลงเพื่อลดแรงดันลง และผ่านวงจรเรียงกระแสและกรองแรงดันเพื่อให้ได้ไฟตรงอีกครั้งหนึ่ง
วงจรเพาเวอร์ซัพพลาย
วงจรจ่ายไฟ หรือ เรียกว่า วงจรเพาเวอร์ซัพพลาย (Power Supply) จะต้องสามารถ จ่ายไฟดี-ซีไปเลี้ยงวงจรต่าง ๆ แรงไฟดี-ซี จะได้มาจาก เช่น แบตเตอรี่ หรือถ่านไฟฉาย หรือ อาจ จะได้มาจากวงจรเร็กติฟาย
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายประกอบด้วย 3 วงจร คือ
1. วงจรฟิลเคอร์และเรกติไฟเออร์ ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟสลับเป็นไฟตรง
2. คอนเวอร์เตอร์ ทำหน้าที่แปลงไฟตรงเป็นไฟสลับความถี่สูง และแปลงกลับเป็นไฟตรงโวลต์ต่ำ
3. วงจรควบคุม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ เพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตตามต้องการ
ที่มา:cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/
อีเมล : siamhitech_world@hotmail.com
TOP เลื่อนขึ้นบนสุด
