Top 50 Popular Supplier
1 การเพิ่มเว็บลงใน e-directory 63,320
2 E&L INTERNATIONAL CO., LTD. 62,065
3 T.N. METAL WORKS Co., Ltd. 58,133
4 เคอีบี (KEB ) ประเทศไทย 55,425
5 ฟิลิปส์อิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด 44,186
6 บ.ไทนามิคส์ จำกัด 39,772
7 สถาบันไทยเยอรมัน 38,655
8 Industrial Provision co., ltd 35,681
9 ลาดกระบัง ทูลส์ แอนด์ ดาย จำกัด 35,510
10 Infinity Engineering System Co.,Ltd 33,266
11 สยาม เอลมาเทค (siam elmatech) 31,494
12 ไทยเทคนิค อีเล็คตริค จำกัด 30,562
13 ฟอร์จูน เมคคานิค แอนด์ ซัพพลาย 29,377
14 เอเชียเทค พาวเวอร์คอนโทรล จำกัด 28,647
15 บริษัท เวิลด์ ไฮดรอลิคส์ จำกัด 28,320
16 โปรไดร์ฟ ซิสเต็ม จำกัด 25,349
17 ซี.เค.แอล.โพลีเทค เอ็นจิเนียริ่ง 24,456
18 ธรรมคุณ ออโตเมชั่น 22,589
19 P.D.S. Automation co.,ltd 21,034
20 AVERA CO., LTD. 20,431
21 เลิศบุศย์ 19,772
22 ห้างหุ้นส่วนสามัญ เอ-รีไซเคิล กรุ๊ป 18,441
23 เทคนิคอล พรีซิชั่น แมชชีนนิ่ง 18,355
24 แมชชีนเทค 17,979
25 Electronics Source Co.,Ltd. 17,874
26 มากิโน (ประเทศไทย) 17,359
27 ทรอนิคส์เซิร์ฟ จำกัด 17,050
28 อีดีเอ อินเตอร์เนชั่นเนล จำกัด 16,902
29 Pro-face South-East Asia Pacific Co., Ltd. 16,835
30 SAMWHA THAILAND 16,225
31 โครงการพัฒนาอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ 15,983
32 CHEMTEC AUTOMATION CO.,LTD. 15,686
33 IWASHITA INSTRUMENTS (THAILAND) LTD. 15,612
34 ดีไซน์ โธร แมนูแฟคเจอริ่ง 15,572
35 Intelligent Mechantronics System (Thailand) 15,483
36 เอส.เอส.บี สยาม จำกัด 15,431
37 I-Mechanics Co.,Ltd. 15,366
38 วอยก้า จำกัด 15,171
39 ศรีทองเนมเพลท จำกัด 15,008
40 Systems integrator 14,845
41 เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด 14,697
42 Advanced Technology Equipment 14,569
43 SUNAI GROUP CO.,LTD. 14,463
44 ดาต้า เอ็นทรี่ กรุ๊ป จำกัด 14,440
45 Autodesk Asia Pte Co., Ltd. 14,380
46 CHENGGANG Electrical Engineering 14,336
47 Pan Drives Co.,Ltd 14,278
48 K.P. Trading Group Company Limited 14,222
49 มิตราคม (Mitracom) 14,159
50 เลิศบุศย์ 13,100
01/06/2563 05:26 น. , อ่าน 959 ครั้ง
Bookmark and Share
Switching Power Supply
โดย : Admin

 Switching Power Supply

ภาพตัวอย่าง Switching Power Supply

 


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


ในปัจจุบันสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายได้เข้ามามีบทบาทกับชีวิตเราอย่างมาก เครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ขนาดเล็กซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังสูงแต่มีขนาดเล็ก เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรสาร และ โทรทัศน์ จำเป็นจะต้องใช้สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย แนวโน้มการนำสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมาใช้ในเครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ทุกประเภทจึงเป็นไปได้สูง การศึกษาหลักการทำงานและการออกแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้สำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องกับงานอิเ ลคทรอนิกส์ทุกประเภท


สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่1 หัวใจสำคัญของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับดังนี้



รูป 1 องค์ประกอบพื้นฐานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย


ตัวอย่างตู้คอนโทรลที่ใช้ สวิตซิ่ง  เพาเวอร์ซัพพลาย

 

 แรงดันไฟสลับค่าสูงจะผ่านเข้ามาทางวงจร RFI ฟิลเตอร์ เพื่อกรองสัญญาณรบกวนและแปลงเป็นไฟตรงค่าสูงด้วยวงจรเรกติไฟเออร์ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเพาเวอร์คอนเวอร์เตอร์โดยการตัดต่อแรงดันเป็นช่วงๆ ที่ความถี่ประมาณ 20-200 KHz จากนั้นจะผ่านไปยังหม้อแปลงสวิตชิ่งเพื่อลดแรงดันลง เอาต์พุตของหม้อแปลงจะต่อกับวงจรเรียงกระแส และกรองแรงดันให้เรียบ

ส่วนการคงค่าแรงดันจะทำได้โดยการป้อนกลับค่าแรงดันที่เอาต์พุตกลับมายังวงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่เอาต์พุต ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ได้


Switching Power Supply จะประกอบด้วย 3 ส่วนใหญ่ๆ คือ
   ·   วงจรฟิลเตอร์และเรกติไฟเออร์ ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟสลับเป็นไฟตรง
   ·   คอนเวอร์เตอร์ ทำหน้าที่แปลงไฟตรงเป็นไฟสลับความถี่สูง และแปลงกลับเป็นไฟตรงโวลต์ต่ำ
   ·  วงจรควบคุม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ เพื่อให้ได้แรงดันเอาต์พุตตามต้องการ


การคงค่าแรงดันจะทำโดยการป้อนค่าแรงดันที่ Output กลับมายังวงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้การนำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่ Output ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดัน Output คงที่ได้

 

การจำแนกประเภทของ Switching Power Supply นั้นจะพิจารณาจากรูปแบบของคอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ ซึ่งรูปแบบของคอนเวอร์เตอร์นั้นมีหลายแบบด้วยกัน  แต่ที่จะกล่าวถึงนี้จะเป็นรูปแบบคอนเวอร์เตอร์ที่นิยมใช้กันในอุตสาหกรรมของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย ซึ่งจะมีด้วยกัน 5 รูปแบบดังนี้




Flyback Converter

เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 ทำหน้าที่เป็นเหมือนสวิตช์ และจะนำกระแสตามคำสั่งของพัลส์สี่เหลี่ยมที่ป้อนให้ทางขาเบสเมื่อ Q1 นำกระแส ไดโอด D1 จึงอยู่ในลักษณะถูกไบแอสกลับและไม่นำกระแส จึงทำให้มีการสะสมพลังงานที่ขดปฐมภูมิของหม้อแปลง T1 แทน เมื่อ Q1 หยุดนำกระแส สนามแม่เหล็ก T1 จะยุบตัวทำให้เกิดการกลับขั้วแรงดันที่ขดปฐมภูมิและขดทุติยภูมิ

D1 ก็จะอยู่ในลักษณะถูกไบแอสตรง พลังงานที่สะสมในขดปฐมภูมิของหม้อแปลงก็จะถูกถ่ายเทออกไปยังขดทุติยภูมิและมีกระแสไหลผ่านไดโอด D1 ไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุต Co และโหลดได้ ค่าของแรงดันทีเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์จะขึ้นอยู่กับค่าความถี่การทำงานของ Q1, ช่วงเวลานำกระแสของ Q1 และอัตราส่วนจำนวนรอบของหม้อแปลงและค่าของแรงดันที่อินพุต

Flyback Converter มีโครงสร้างของวงจรไม่ซับซ้อน นิยมในงานที่ต้องการกำลังไฟฟ้าด้านออกต่ำๆ โดยอยู่ในช่วงไม่เกิน 150W อุปกรณ์น้อยและมีราคาถูก ข้อเสียคือจะมีแกนแม่เหล็กของหม้อแปลงไฟฟ้าจะต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอที่จะรองรับกำลังไฟฟ้าด้านออกที่เพิ่มขึ้นได้ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสวิตซ์ของวงจรฟลายแบ็กยังมีค่าสูง

 

Forward Converter
มีลักษณะใกล้เคียงกับ Flyback Converter แต่พื้นฐานการทำงานจะแตกต่างกันตรงที่หม้อแปลงใน Forward Converter จะทำหน้าที่ส่งผ่านพลังงานในช่วงที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแส
Forward Converter นิยมใช้กับกำลังไฟฟ้าที่มีขนาด 100 - 200W การเชื่อมต่อสำหรับการควบคุมสวิตช์และการส่งออกของขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงและการแก้ไขและการกรองวงจรซับซ้อนกว่า Fly back Converter แกนแม่เหล็กของหม้อแปลงไฟฟ้าจะมีขนาดเล็ก ข้อเสียจะมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสวิตซ์มีค่าสูงและต้นทุนในการผลิตสูง

Push - Pull Converter
คอนเวอร์เตอร์แบบนี้จะเปรียบเสมือนการนำ Forward Converter สองชุดมาทำงานร่วมกัน โดยผลัดกันทำงานในแต่ละครึ่งคาบเวลาในลักษณะกลับเฟส เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรยังคงมีแรงดันตกคร่อมในขณะหยุดนำกระแสค่อนข้างสูงเช่นเดียวกับ Fly back Converter และ Forward Converter

Push - Pull Converter เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่จ่ายกำลังได้สูงซึ่งจะอยู่ในช่วง 200-1000W ข้อเสียจะมีแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสวิตซ์มีค่าสูงและปัญหาแกนแม่เหล็กเกิดการอิ่มตัว เนื่องจากความไม่สมมาตรของฟลั๊กในแกนแม่เหล็ก ซึ่งจะมีผลต่อการพังเสียหายของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ได้ง่าย

Half - Bridge Converter
เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่อยู่ในตระกูลเดียวกับ Push - Pull Converter แต่ลักษณะการจัดวงจรจะทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรมีแรงดันตกคร่อมขณะหยุดนำกระแสเพียงค่าแรงดันอินพุตเท่านั้น ทำให้ลดข้อจำกัดเมื่อใช้กับระบบแรงดันไฟสูงได้มาก รวมทั้งยังไม่มีปัญหาการไม่สมมาตรของฟลักซ์ในแกนเฟอร์ไรต์ของหม้อแปลงได้ด้วย

Half - Bridge Converter นิยมใช้กับพิกัดกำลังไฟฟ้าขนาดกลาง มีข้อดีเหมือนวงจรพุช - พูล ยกเว้นค่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมสวิตซ์จะมีค่าเท่ากับ vs เท่านั้น

Full - Bridge Converter
คอนเวอร์เตอร์ชนิดนี้ในขณะทำงานจะมีแรงดันตกคร่อมขดปฐมภูมิเท่ากับแรงดันอินพุต แต่แรงดันตกคร่อมเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์มีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของแรงดันอินพุตเท่านั้น และค่ากระแสสูงสุดที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวนั้น มีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของค่ากระแสสูงสุดใน Half - Bridge Converter ที่กำลังขาออกเท่ากัน เนื่องจากข้อจำกัดด้านเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ลดน้อยลงไป
Full - Bridge Converter จะสามารถให้กำลังไฟฟ้าที่มีค่าสูงตั้งแต่ 500 - 1000W

CR:  http://www.siam-automation.com



นายเอ็นจิเนียร์ขอสงวนสิทธิ์รับรองความถูกต้อง โปรดใช้วิจารณญาณในการรับข่าวสารข้อมูล


 ลิงค์ช่องยูทุปของ 9engineer.com => คลิก=> technology talk
 
ขอกำลังใจจากเพื่อนๆสมาชิกช่วยสนับสนุนด้วยการกดซับสไคร์ กดกระดิ่งติดตาม กดไลค์และกดแชร์ด้วยครับ

27 October 2021
:: MEMBER LOGIN
E-mail Account
Password
:: OUR SPONSORS