Switching Power Supply ประกอบด้วยอะไรบ้าง

��Ե����������Ѿ���� (Switching Power Supply) �����觨���俵ç������ç�ѹẺ˹�� �������ö����¹�ç�ѹ俨ҡ���Ѻ��ŵ��٧ ������ç�ѹ俵ç��ҵ�� ������㹧ҹ���Ť��͹ԡ���������ǡѹ���觨�����ԧ��� (Linear Power Supply) �֧����������Ѿ���·���ͧẺ�е�ͧ�ա���������ŧ㹡��Ŵ�͹�ç�ѹ�٧������ç�ѹ��������ǡѹ ����Ե����������Ѿ���¨е�ͧ����������ŧ����բ�Ҵ��� ��й��˹ѡ���� �������º�Ѻ���觨�����ԧ��� �ա�����Ե����������Ѿ�����ѧ�ջ���Է���Ҿ�٧�����ա����

㹻Ѩ�غѹ��Ե����������Ѿ������������պ��ҷ�Ѻ���Ե������ҧ�ҡ ����ͧ�����Ť��͹ԡ�좹Ҵ��硫�觵�ͧ������觨���俷���ա��ѧ�٧���բ�Ҵ��� �� ����ͧ���������� ����ͧ����� ��� �÷�ȹ� ���繨е�ͧ����Ե����������Ѿ���� �������ù���Ե����������Ѿ�������������ͧ�����Ť��͹ԡ��ء�������֧������٧ ����֡����ѡ��÷ӧҹ��С���͡Ẻ��Ե����������Ѿ���¨֧����觨��繷������Ҩ��ա����§������Ѻ���������Ǣ�ͧ�Ѻ�ҹ��� Ť��͹ԡ��ء������

�����������ʹ���ѡ��÷ӧҹ���ͧ�鹢ͧ��Ե����������Ѿ���� �������ǹ�ͧ�͹��������� ���ǧ�äǺ��� ���������㹡�÷ӧҹ�ͧ��Ե����������Ѿ���� ��������¡������ҧ���͸Ժ�¡�÷ӧҹ�ͧǧ����Ե����������Ѿ���·�������� �����ҹ���ԧ

��Ե����������Ѿ���¡Ѻ���觨�����ԧ���

��������º�ͧ��Ե����������Ѿ������������º��º�Ѻ���觨�����ԧ��� ��ͻ���Է���Ҿ����٧ ��Ҵ��� ��й��˹ѡ�ҡ������觨�����ԧ��� ���ͧ�ҡ���觨�����ԧ����������ŧ��������Ө֧�բ�Ҵ�˭� ��й��˹ѡ�ҡ �����ҹ�����ç�ѹ��С���ʼ�ҹ��������ŧ��ʹ���� ���ѧ�ҹ�٭���·���Դ�ҡ�����ŧ�֧�դ���٧ ��ä�����ç�ѹ���觨�����ԧ�����ǹ�ҡ�������������ҹ���������͹ء�������ҵ�ص���ͨ��¡������Ф�����ç�ѹ ���ѧ�ҹ�٭������ٻ������͹���դ���٧��е�ͧ�����к�¤�����͹��Ҵ�˭��觡Թ���ͷ�� ������������Ѿ���µ�ͧ��¡��ѧ�ҹ�٧� �з�����բ�Ҵ�˭�����չ��˹ѡ�ҡ �������觨�����ԧ��鹨��ջ���Է���Ҿ����ҳ 30% �����Ҩ�����٧�֧ 50% 㹺ҧ�ó� ��觹Ѻ����Ҥ�͹��ҧ�����������º��º�Ѻ��Ե����������Ѿ���«���ջ���Է���Ҿ㹪�ǧ 65%-80%

��Ե����������Ѿ�����ժ�ǧ������ʵ��Ѿ����ҳ 20x10-3 �֧ 50x10-3 �Թҷ� 㹢�з�����觨�����ԧ��鹨з�����§����ҳ 2x10-3� �Թҷ� ����ռŵ�͡�èѴ�����觨�������ͧ���ͻ�ͧ�ѹ�����ش�ӧҹ�ͧ�ػ�ó�����Ѻ�������Ѿ����������Դ�����ش�����ç�ѹ���Ѻ ��������Ե����������Ѿ��������ö�ӧҹ��㹪�ǧ�ç�ѹ�Թ�ص��͹��ҧ���ҧ�֧�ѧ������ö�ӧҹ�������Դ�ó��ç�ѹ俤��ա����

���ҧ�á��� ��Ե����������Ѿ���¨����ʶ����Ҿ㹡�÷ӧҹ����ӡ��� ��С������Դ�ѭ�ҳú�ǹ���٧��������º��º�Ѻ���觨�����ԧ��� ��������Ե����������Ѿ�����ѧ�դ����Ѻ��͹�ͧǧ���ҡ����������Ҥ��٧ �����ѧ�ҹ���� ���觨�����ԧ��鹨л����Ѵ����������Ŵ���������ѹ �ѧ�����Ԥ����������Ѿ���¨֧�ѡ������ѹ㹧ҹ����ͧ��á��ѧ�ҹ����� 20 �ѵ�������ҹ��

��ѡ��÷ӧҹ�ͧ��Ե����������Ѿ����

��Ե����������Ѿ�����·������ͧ���Сͺ��鹰ҹ������¤�֧�ѹ ������Ѻ��͹�ҡ�ѡ �ѧ�ʴ���ٻ��� 1 �����Ӥѭ�ͧ��Ե����������Ѿ���¨�������͹��������� ���ͧ�ҡ��˹�ҷ����Ŵ�͹�ç�ѹ��Ф�����ç�ѹ��ҵ�ص���� ͧ���Сͺ��ҧ� �ӧҹ����ӴѺ�ѧ���


�ٻ 1 ͧ���Сͺ��鹰ҹ�ͧ��Ե����������Ѿ����

�ç�ѹ���Ѻ����٧�м�ҹ����ҷҧǧ�� RFI ������� ���͡�ͧ����ҳú�ǹ����ŧ��俵ç����٧����ǧ���á�������� ��������ҹ�������зӧҹ���������͹����������¡�õѴ����ç�ѹ�繪�ǧ� ������������ҳ 20-200 KHz �ҡ��鹨м�ҹ��ѧ�����ŧ��Ե�������Ŵ�ç�ѹŧ ��ҵ�ص�ͧ�����ŧ�е�͡Ѻǧ�����§����� ��С�ͧ�ç�ѹ������º ��ä�����ç�ѹ�з����¡�û�͹��Ѻ���ç�ѹ�����ҵ�ص��Ѻ���ѧǧ�äǺ��� ���ͤǺ��������������ҹ�������ӡ�����ҡ������͹���ŧ����������¹�ŧ�ͧ�ç�ѹ�����ҵ�ص ��觨��ռŷ�����ç�ѹ��ҵ�ص������� �ٻ��� 2 �ʴ�ǧ�ë������ǹ���ͧ���Сͺ��ѡ��ٻ 1 �����繵�����ҧ

�͹���������

  • ��س� ������� ������������Ǣ����������ͧ�͹���������

ǧ�äǺ���

  • ��س� ������� ������������Ǣ����������ͧǧ�äǺ���

ǧ�õ�����ҧ����ͫշ����ҹ���Է����������Ѿ����

  • ��س� ������� ������������Ǣ����������ͧǧ�õ�����ҧ����ͫշ����ҹ���Է����������Ѿ����

����ػ

��Ե����������Ѿ���� �����觨���俵ç����ջ���Է���Ҿ㹡�÷ӧҹ�٧��������չ��˹ѡ�ҡ����������Ѿ�����ԧ��鹠 ��Ե����������Ѿ���·ӧҹ���ŧ�ç�ѹ���Ѻ��������Өҡ�Թ�ص�����俵ç �ҡ��鹨֧����¹��Ѻ������Ѻ (�����) ����������٧ �����觼�ҹ�����ŧ����Ŵ�ç�ѹŧ ��м�ҹǧ�����§�������С�ͧ�ç�ѹ���������俵ç�ա����˹�� ��Ե����������Ѿ���»�Сͺ���� 3 ��ǹ�˭� ��� ǧ�ÿ����������á���������˹�ҷ���ŧ�ç�ѹ���Ѻ��俵ç� �͹��������� ��˹�ҷ���ŧ俵ç�����Ѻ��������٧ ����ŧ��Ѻ��俵ç��ŵ��� ���ǧ�äǺ�����˹�ҷ��Ǻ�����÷ӧҹ�ͧ�͹��������� ����������ç�ѹ��ҵ�ص�����ͧ���

เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดันแบบหนึ่ง และสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟจากไปสลับโวลต์สูง ให้เป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ เพื่อใช้ในงานอิเลคทรอนิกส์ได้เช่นเดียวกันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น (Linear Power Supply) ถึงแม้เพาเวอร์ซัพพลายทั้งสองแบบจะต้องมีการใช้หม้อแปลงในการลดทอนแรงดันสูงให้เป็นแรงดันต่ำเช่นเดียวกัน แต่สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะต้องการใช้หม้อแปลงที่มีขนาดเล็ก และน้ำหนักน้อย เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อีกทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วย

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น

ข้อได้เปรียบของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น คือประสิทธิภาพที่สูง ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบากว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นใช้หม้อแปลงความถี่ต่ำจึงมีขนาดใหญ่ และน้ำหนักมาก ขณะใช้งานจะมีแรงดันและกระแสผ่านตัวหม้อแปลงตลอดเวลา กำลังงานสูญเสียที่เกิดจากหม้อแปลงจึงมีค่าสูง การคงค่าแรงดันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นส่วนมากจะใชเ้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ต่ออนุกรมที่เอาต์พุตเพื่อจ่ายกระแสและคงเค่าแรงดัน กำลังงานสูญเลียในรูปความร้อนจะมีค่าสูงและต้องใช้แผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่ซึ่งกินเนื้อที่ เมื่อเพาเวอร์ซัพพลายต้อง่ายกำลังงานสูงๆ จะทำให้มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก ปกติแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะมีประสิทธิภาพประมาณ 30% หรืออาจทำได้สูงถึง 50% ในบางกรณี ซึ่งนับได้ว่าค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายซึ่งมีประสิทธิภาพในช่วง 65%-80%


สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมีช่วงเวลาโคลสต์อัพประมาณ 20-50 mS ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะทำได้เพียงประมาณ 2mS เท่านั้น ซึ่งมีผลต่อการจัดหาแหล่งจ่ายไฟสำรองเพื่อป้องกันการหยุดทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้กับเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเกิดการหยุดจ่ายแรงดันไฟสลับ รวมทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายสามารถทำงานได้ในช่วงแรงดันอินพุตค่อนข้างกว้างจึงยังคงสามารถทำงานได้เมือเกิดกรณีแรงดันไฟคกอีกด้วย


อย่างไรก็ตาม สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะมีเสถียรภาพในการทำงานที่ต่ำกว่า และก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้สูงเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น รวมทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีความซับซ้อนของวงตรมากกว่าและมีราคาสูง ที่กำลังงานต่ำๆ แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะประหยัดกว่าและให้ผลดีเท่าเทียมกัน ดังนั้นสวิคชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงมักนิยมใช้กันในงานที่ต้องการกำลังงานตั้งแต่ 20 วัตต์ขึ้นไปเท่านั้น


หลักการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่ 1 หัวใจสำคัญของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับดังนี้


รูป 1 องค์ประกอบพื้นฐานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย


      แรงดันไฟสลับค่าสูงจะผ่านเข้ามาทางวงจร RFI ฟิลเตอร์ เพื่อกรองสํญญาณรบกวนและแปลงเป็นไฟตรงค่าสูงด้วยวงจรเรกติไฟเออร์ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเพาเวอร์คอนเวอร์เตอร์โดยการตัดต่อแรงดันเป็นช่วงๆ ที่ความถี่ประมาณ 20-200 KHz จากนั้นจะผ่านไปยังหม้อแปลงสวิตชิ่งเพื่อลดแรงดันลง เอาต์พุตของหม้อแปลงจะต่อกับวงจรเรียงกระแส และกรองแรงดันให้เรียบ การคงค่าแรงดันจะทำได้โดยการป้อนกลับคาแรงดันที่เอาต์พุตกลับมายังวงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่เอาต์พุต ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ได้

คอนเวอร์เตอร์ (Convertor)

         คอนเวอร์เตอร์นับว่าเป็นส่วนสำคัญที่สุดในสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย มีหน่าที่ลดทอนแรงดันไฟตรงค่าสูงลงมาเป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ และสามารถคงค่าแรงดันได้ คอนเวอร์เตอร์มีหลายแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการจัดวงจรภายใน โดยคอนเวอร์เตอร์แต่ละแบบจะมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป การจะเลือกใช้คอนเวอร์เตอร์แบบใดสำหรับสวิตชิ่

เพาเวอร์ซัพพลายนั้นมีข้อควรพิจารณาจากลักษณะพื้นฐานของคอนเวอร์เตอร์แต่ละแบบดังนี้คือ

 ลักษณะการแยกกันทางไฟฟ้าระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์


  • ลักษณะการแยกกันทางไฟฟ้าระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์
  • ค่าแรงดันอินพุตที่จะนำมาใช้กับคอนเวอร์เตอร์
  • ค่ากระแสสูงสุดที่ไหลผ่านเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในคอนเวอร์เตอร์ขณะทำงาน
  • ค่าแรงดันสูงสุดที่ตกคร่อมเพาเวอร์ทรานซิสเคอร์ในคอนเวอร์เตอร์ขณะทำงาน
  • การรักษาระดับแรงดันในกรณีที่คอนเวอร์เตอร์มีเอาต์พุตหลายค่าแรงดัน
  • การกำเนิดสัญญาณรบกวน RFI/EMI ของคอนเวอร์เตอร์
คอนเวอร์เตอร์ที่นิยมใช้เป็นในอุตสาหกรรมของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย ดังนี้
  • ฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ (Flyback converter)
  • ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ (Forward converter)
  • พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ (Push-Pull  converter)
  • ฮาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Half-Bridge  converter)
  • ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Full-Bridge  converter)
ฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ (Flyback converter)



รูป CNV-1 วงจรพื้นฐานของฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์


จากรูป CNV-1 เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 ในฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์จะทำงานในลักษณะเป็นสวิตช์ และจะนำกระแสตามคำสั่งของพัลส์สี่เหลี่ยมที่ป้อนให้ทางขาเบส เนื่องจากหม้อแปลง T1 จะกำหนดขดไพรมารี่และขดเซคันดารี่ให้มีลักษณะกลับเฟสกันอยู่ ดังนั้นเมื่อ Q1 นำกระแส ไดโอด D1 จึงอยู่ในลักษณะถูกไบแอสกลับและไม่นำกระแส จึงมีการสะสมพลังงานที่ขดไพรมารี่ของหม้อแปลง T1 แทน เมื่อ Q1 หยุดนำกระแส สนามแม่เหล็ก T1 ยุบตัวทำให้เกิดการกลับขั้วแรงดันที่ขดไพรมารี่และเซคันดารี่ D1 ก็จะอยู่ในลักษณะถูกไบแอสตรง พลังงานที่สะสมในขดไพรมารี่ของหม้อแปลงก็จะถูกถ่ายเทออกไปยังขดเซคันดารี่ และมีกระแสไหลผ่านไดโอด D1 ไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุต Co และโหลดได้ ค่าของแรงดันทีเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์จะขึ้นอยู่กับค่าความถี่การทำงานของ Q1 ช่วงเวลานำกระแสของ Q1 อัตราส่วนจำนวนรอบของหม้อแปลง และค่าของแรงดันที่อินพุต


ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ (Forward converter)

 


รูป CNV-2 วงจรพื้นฐานของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์



วงจรพื้นฐานของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์แสดงไว้ในรูป CNV-2 จะเห็นได้ว่าฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์มีลักษณะใกล้เคียงกับฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ แต่พื้นฐานการทำงานจะแตกต่างกัน คือ หม้อแปลงในฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์จะทำหน้าที่ส่งผ่านพลังงานในช่วงที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแส ต่างจากฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ซึ่งหม้อแปลงจะสะสมพลังงานในช่วงที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแส แล้วจึงถ่ายเทพลังงานออกไปขณะที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์หยุดนำกระแส

 การทำงานของวงจรจะเป็นดังนี้ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 จะทำงานโดยนำกระแสและหยุดนำกระแสสลับกันไป เมื่อ Q1 นำกระแส จะมีกระแส Ip ไหลผ่านขดไพรมารี่ Np และตัวมัน เนื่องจากหม้อแปลง T1 ในฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์จำกำหนดขดไพรมารี่และเซคันดารี่ให้มีเฟสตรงกัน ดังนั้นไดโอด D1 จึงถูกไบแอสตรง ทำให้มีกระแสไหลที่เซคันดารี่ Ns ผ่านตัวเหนี่ยวนำ Lo ไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุต Co และโหลดได้ ขณะที่มีกระแสไหลผ่าน Lo จะมีการสะสมพลังงานไว้ในตัวมันด้วย ส่วนโดโอด D2 จะอยู่ในลักษณะไบแอสกลับ จึงไม่มีการนำกระแส เช่นเดียวกันไดโอด D3 เนื่องจากขดดีเมกเนไตซิ่ง Nr ถูกพันไว้ในทิศตรงข้ามกับขดไพรมารี่ Np ไดโอด D3 จึงอยู่ในลักษณะไบแอสกลับ และไมีมีประแสไหล เมื่อ Q1 หยุดนำกระแส ไดโอด D1 จะถุกไบแอสกลับและไม่มีกระแสไหลจากขอเซคันดารี่ Ns แต่ในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นใน Lo ยุบตัว ทำให้มีการกลับขั้วแรงดันที่ Lo ไดโอด D2 จึงถูกไบแอสตรง พลังงานที่ถูกสะสมไว้ใน Lo จะถุกถ่ายเทออกมาทำให้มีกระแสไหลผ่าไดโอด D2 ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลดได้ กระแสที่ไหลผ่านโหลดจึงมีลักษณะต่อเนื่อง ทั้งในช่วงที่ Q1 นำกระแสและหยุดนำกระแส ทำให้มีการกระเพื่อมของแรงดันที่เอาต์พุตต่ำกว่าฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ ในขณะที่ Q1 หยุดนำกระแส สนามแม่เหล็กที่ตกค้างภายในหม้อแปลงจะมีการยุบตัวและกลับขั้วแรงดันที่ขด Np, Ns และ Nr ไดโอด D3 จะอยู่ในลักษณะถูกไบแอสตรง ทำให้มีการถ่ายเทพลังงานที่เหลือค้างนี้ออกไปได้ ขดลวดดีแมกเนไตซิ่ง Nr และไดโอด D3 นี้มีความสำคัญมาก เพราะถ้าไม่มีการถ่ายเทพลังงานที่ตกค้างออกไปจากขดไพรมารี่ในขณะที่ Q1 หยุดนำกระแส เมื่อ Q1 เริ่มนำกระแสอีกครั้ง สนามแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่จะทำให้ Q1 เป็นอัตรายได้

 


กราฟแสดงลักษณะกระแสและแรงดันในวงจรขณะทำงาน


สำหรับฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ เมื่อวงจรทำงานอยู่ในสภาวะคงที่ ค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้จากคอนเวอร์เตอร์จะเป็นไปตามสมการ

ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ให้กำลังงานได้ในช่วงเดียวกับฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ (ในช่วง 100 - 200 วัตต์) แต่กระแสที่ได้จะมีการกระเพื่อมต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ตัวอุปกรณ์ที่เพิ่มเข้ามาจะให้มีราคาสูงกว่า

พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ (Push-Pull  converter)

      พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่จ่ายกำลังได้สูง ในช่วง 200 - 1000 วัตต์ แต่มีข้อเสียคือมักเกิดการไม่สมมาตรของฟลักศ์แม่เหล็กของแกนหม้อแปลง ซึ่งจะมีผลต่อการพังเสียหายของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ได้ง่าย ในปัจจุบันเทคนิคการควบคุมแบบควบคุมกระแสช่วยลดปัญหานี้ลงได้ ดังนั้นพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์จึงเป็นคอนเวอร์เตอร์ที่น่าสนใจสำหรับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายที่ต้องการกำลังสูง



รูป CNV-3 วงจรพื้นฐานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์


      การทำงานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เปรียบเสมือนการนำฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์สองชุดมาทำงานร่วมกัน โดยผลัดกันทำงานในแต่ละครึ่งคาบเวลาในลักษณะกลับเฟส ทำให้จ่ายกำลังได้สูง เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรยังคงมีแรงดันตกคร่อมในขณะหยุดนำกระแสค่อนข้างสูงเช่นเดียวกับฟลายแบคและฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ รวมทั้งปัญหาการเกิดฟลักซ์ไม่สมมาตรในแกนเฟอร์ไรต็ของวงจรทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์พังเสียหายง่าย พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์เป็นพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์ และฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ซึ่งมีการทำงานคล้ายกัน แต่มีข้อบกพร่องน้อยกว่า

ฮาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Half-Bridge  converter)

      ฮาลฟ์บริดจ์คอนเวอร์เตอร์จัดอยู่ในตระกูลเดียวกับพุชพูลคอนเวอร์เตอร์ แต่ลักษณะการจัดวงจรจะทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรมีแรงดันตกคร่อมขณะหยุดนำกระแสเพียงค่าแรงดันอินพุตเท่านั้น ทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ที่ใช้มีราคาถูก และหาได้ง่ายกว่า และลดข้อจำกัดเมื่อใช้กับระบบแรงดันไฟสูงได้มาก รวมทั้งยังไม่มีปัญหาการไม่สมมาตรของฟลักซ์ในแกนเฟอร์ไรต์ของหม้อแปลงได้ด้วย

รูป CNV-4 วงจรพื้นฐานของฮาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์



วงจรพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์แสดงไว้ในรูป CNV-4 การทำงานเป็นดังต่อไปนี้ ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ถูกกำหนดให้มีค่าเท่ากัน ต่ออนุกรมกันอยู่ทางด้านอินพุตเพื่อแบ่งครึ่งแรงดัน แรงดันตกคร่อม C1 และ C2 จึงมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันที่อินพุต เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 จะสลับกันทำงานคนละครึ่งคาบเวลาเช่นเดียวกับพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เพื่อให้ง่ายต่อการพิจารณาวงจร จะพิจารณาในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุ Cb ต่อยู่ในวงจร โดยให้ปลายของขดไพรมารี่ Np ที่ต่ออยู่กับ Cb นั้นต่อโดยตรงเข้ากับจุดต่อระหว่างตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ดังแสดงในรูป CNV-5

รูป CNV-5 (บน) ขณะ Q1 นำกระแส (ล่าง) ขณะ Q2 นำกระแส


       เมื่อ Q1 เริ่มนำกระแส และ Q2 ไม่นำกระแส แรงดันตกค่อม Q2 จะมีค่าเท่ากับ Vin-Vce(sat) ส่วนแรงดันตกคร่อมของไพรมารี่ Np จะมีค่าเท่ากับ Vc1 - Vce(sat) หรือมีค่าเท่ากับ Vin/2 - Vce(sat) นั่นเอง ในทำนองเดียวกัน เมื่อ Q2 นำกระแส และ Q1 ไม่นำกระแส แรงดันตกคร่อม Q1 จะมีค่าเท่ากับ Vin-Vce(sat) เช่นเดียวกัน แรงดันตกคร่อมที่ขดไพรมารี่ Np ก็ยังคงมีค่าเท่ากับ Vin/2 - Vce(sat) เนื่องจาก Vce(sat) มีค่าประมาณ 0.5-1 โวลต์ ดังนั้นจะเห็นได้ว่าแรงดันตกคร่อม Q1 และ Q2 ขณะหยุดนำกระแสจะมีค่าเพียงแรงดันอินพุตเท่านั้น ผลของการทำงานของ Q1 และ Q2 ที่ด้านเซคันดารี่จะมีลักษณะเดียวกันกับพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์


ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Full-Bridge  converter)

      ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ ขณะทำงานจะมีแรงดันตกคร่อมขดไพรมาี่เท่ากับแรงดันอินพุต แต่แรงดันตกคร่อมเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์มีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของแรงดันอินพุตเท่านั้น และค่ากระแสสูงสุดที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวนั้น มีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของค่ากระแสสูงสุดในÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ที่กำลังขาออกเท่ากัน เนื่องจากข้อจำกัดด้านเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ลดน้อยลงไป กำลังงานสูงสุดที่ได้จากฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์จึงมีค่าสูง ตั้งแต่ 500 - 1000 วัตต์


รูป CNV-6 วงจรพื้นฐานของฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

          วงจรพื้นฐานของฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์แสดงในรูป CNV-6 เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ทั้ง  4 ตัวจะทำงานโดยนำกระแสและหยุดนำกระแสสลับกันเป็นคู่ๆ ในแต่ละครึ่งคาบเวลา Q1 และ Q4 จะนำกระแสพร้อมกันในครึ่งคาบเวลา และเมื่อหยุดนำกระแส Q2 และ Q3 จะนำกระแสพร้อมกันในครึ่งคาบเวลาที่เหลือ สลับกันเช่นนี้เรื่อยไป ลักษณะการทำงานของวงจรที่ได้จึงเป็นเช่นเดียวกับÎาลฟ์บริดจ์คอนเวอร์เตอร์ ยกเว้นแรงดันตกคร่อมขดไพรมารี่จะมีค่าเท่ากับ Vin - 2Vce(sat) ดังนั้นผลของการทำงานของวงจรจึงเหมือนกับผลที่ได้จากพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์นั้นเอง ส่วนตัวเก็บประจุบล็อกกิ้ง

Switching Power Supply ใช้กับอะไร

Switching Power Supply (สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย) คือ อุปกรณ์แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีแรงดันสูง เช่น 220VAC ไปเป็นแรงดันไฟฟ้าที่มีแรงดันต่ำ โดย Switching Power Supply จะทำงานในลักษณะเดียวกันกับหม้อแปลงแรงดันทั่วไป แต่มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าและมีขนาดเล็กกว่า โดยหลักการทั่วไปของ Switching Power Supply จะประกอบด้วย เร ...

Switching Power Supply 12v ทําหน้าที่อะไร

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย หรืออาจเรียกกันในชื่อของ Switch Mode Power Supplies (SMPS) เป็นอุปกรณ์แหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดันแบบหนึ่งและสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟสลับค่าสูงเป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำได้

หัวใจสำคัญของ Switching Power Supply จะอยู่ที่วงจรใด

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่ 1 หัวใจสำคัญของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับดังนี้

Switching Power Supply มีส่วนประกอบที่สำคัญกี่ส่วน

Switching Power Supply จะประกอบด้วย 3 ส่วนใหญ่ๆ คือ

Toplist

โพสต์ล่าสุด

แท็ก

ไทยแปลอังกฤษ แปลภาษาไทย โปรแกรม-แปล-ภาษา-อังกฤษ พร้อม-คำ-อ่าน ห่อหมกฮวกไปฝากป้าmv Terjemahan แปลภาษาอังกฤษเป็นไทย pantip lmyour แปลภาษา ไทยแปลอังกฤษ ประโยค แอพแปลภาษาอาหรับเป็นไทย เมอร์ซี่ อาร์สยาม ล่าสุด แปลภาษาอาหรับ-ไทย Bahasa Thailand app แปลภาษาไทยเป็นเวียดนาม พจนานุกรมศัพท์ทหาร ยศทหารบก ภาษาอังกฤษ สหกรณ์ออมทรัพย์กรมส่งเสริมการปกครอง ส่วนท้องถิ่น แปลภาษาเวียดนามเป็นไทยทั้งประโยค กรมส่งเสริมการปกครองท้องถิ่น การไฟฟ้าส่วนภูมิภาคมีทั้งหมดกี่ภาค มัจจุราชไร้เงา 1 mono29 มัจจุราชไร้เงา 1 pantip มัจจุราชไร้เงา 3 pantip รายชื่อวิทยานิพนธ์ นิติศาสตร์ 2563 ศัพท์ทหาร ภาษาอังกฤษ pdf ห่อหมกฮวกไปฝากป้า หนังเต็มเรื่อง แปลภาษาอิสลามเป็นไทย ่้แปลภาษา Google Drive กรมการปกครอง กระบวนการบริหารทรัพยากรมนุษย์ 8 ขั้นตอน การไฟฟ้าส่วนภูมิภาค ข้อสอบคณิตศาสตร์ พร้อมเฉลย คะแนน o-net โรงเรียน ที่อยู่สมุทรปราการ ภาษาอังกฤษ ประปาไม่ไหล วันนี้ มหาวิทยาลัยรามคําแหง เปิดรับสมัคร 2566 มัจจุราชไร้เงา 2 facebook ราคาปาเจโร่มือสอง สถาบันพัฒนาบุคลากรท้องถิ่น หนังสือราชการ ส ถ หยน ห่อหมกฮวกไปฝากป้า คาราโอเกะ อาจารย์ ตจต Google Form Info arifureta shokugyou de sekai saikyou manga online legendary moonlight sculptor www.niets.or.th ประกาศผลสอบ การบริหารทรัพยากรมนุษย์ มีอะไรบ้าง ข้อสอบภาษาอังกฤษ พร้อมเฉลย pdf