ชนิดของ Power supply และความแตกต่าง

2013-03-08 17:30:34 ใน Knowledge Base »

43574

Power supplies มีด้วยกัน 4 ชนิด

1.Unregulated (หรือเรียกอีกอย่างว่า brute force)
     Unregulated power supply นั้นเป็นแบบธรรมดา ซึ่งประกอบไปด้วย transformer, rectifier และ low-pass filter โดยทั่วไป power supplies ชนิดนี้ จะจ่ายค่า voltage ไม่คงที่ และยังมีสัญญาณ AC มารบกวนในขณะที่จ่ายไฟ DC   ถ้าค่าอินพุท voltage ไม่คงที่ ก็จะทำให้ค่าเอาท์พุท voltage ที่จ่ายออกมาไม่คงที่ไปด้วย
ข้อดี ของ unregulated supply ก็คือ ราคาถูก ใช้งานง่าย และมีประสิทธิภาพ

2.Linear regulated
     Linear regulated supply ก็คือ unregulated power supply ตามด้วยวงจรทรานซิสเตอร์ที่ทำงานในโหมด "active" หรือ "linear" ด้วยเหตุนี้จึงได้ชื่อว่า linear regulator โดยทั่วไป linear regulator ถูกออกแบบมาให้จ่ายค่า voltage ตามที่กำหนดสำหรับ input voltages ย่านกว้าง และมันจะลดค่า input voltage ที่เกินมาเพื่อให้สามารถจ่ายค่า output voltage สูงสุดให้แก่โหลด ผลจากการลดค่า input voltage ที่เกินมา แสดงออกมาในรูปของความร้อน แต่ถ้า input voltage ลดต่ำลง จะทำให้วงจรทรานซิสเตอร์สูญเสียการควบคุม นั้นหมายถึงว่ามันไม่สามารถรักษาระดับ voltage มันทำได้เพียงแค่ลดค่า voltage ที่เกินมาเท่านั้น ไม่ออกแบบมาเพื่อแก้ปัญหาเรื่องการลดลงของ voltage ที่มาจากภาค brute force ของวงจร เพราะฉะนั้นท่านต้องรักษาระดับของ input voltage ให้สูงกว่า output ที่ต้องการอย่างน้อย 1 ถึง 3 volts ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของ regulator นั้นหมายถึงว่าพลังงานได้จากวงจร regulator จะมีค่าเท่ากับ อย่างน้อย 1 ถึง 3 volts คูณกับกระแสของโหลดทั้งหมด และปลดปล่อยความร้อนออกมามาก จากสาเหตุนี้ทำให้ regulated power supplies ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพ และจากการที่ต้องระบายความร้อยที่เกิดขึ้นทำให้มันต้องใช้ตัวระบายความร้อนขนาดใหญ่ส่งผลให้มันมีขนาดใหญ่ หนัก และ ราคาแพง

3.Switching
     Switching regulated power supply ("switcher")   เกิดจากความพยายามรวมข้อดีของการออกแบบทั้ง brute force and linear regulated power supplies ( เล็ก , มีประสิทธิภาพ , และถูก อีกทั้งยัง "สะอาด", voltage ที่จ่ายออกมาก็คงที่ ) การทำงาน ของ switching power supplies ใช้วิธีการปรับค่าของ AC power line voltage ที่เข้ามาให้เป็น DC แล้วเปลี่ยนมันให้เป็น square-wave AC ที่มีความถี่สูง โดยผ่าน transistors ที่ทำงานเหมือนสวิทช์เปิด-ปิด แล้วปรับค่า AC voltage ขึ้น-ลง โดยใช้ lightweight transformer จากนั้นเปลี่ยนค่า AC output ให้เป็น DC แล้วกรองสัญญาณก่อนจ่ายค่าออกไป การปรับค่า voltage ทำได้โดยการปรับที่ หม้อแปลงด้าน primary เพื่อเปลี่ยน duty-cycle ของ DC-to-AC inversion เหตุผลที่
switching power supplies มีน้ำหนักเบากว่าแบบอื่นก็เนื่องมาจากแกนของหม้อแปลงที่มีขนาดเล็กกว่า
ข้อดี ของ Switching power supplies ที่ทำให้มันเหนือกว่า 2 แบบแรกคือ power supply แบบนี้สามารถใช้ได้กับระบบไฟฟ้าทุกแบบที่มีในโลกนี้ ด้วยเหตุนี้มันจึงถูกเรียกว่า "universal" power supplies.

     ข้อเสีย ของ switching power supplies คือมันค่อนข้างซับซ้อนมากกว่า และ ดูจากการทำงานของมันจะเห็นว่ามันจะทำให้เกิดสัญญาณรบกวน AC ที่มีความถี่สูงกับสายไฟมาก Switching power supplies ส่วนใหญ่เวลาจ่ายค่าออกมาก็มี voltage ไม่คงที่เช่นกัน Switching power supplies ที่มีราคาถูกนั้นก็มีสัญญาณรบกวนและค่าไม่นิ่ง แย่พอๆ กับ unregulated power supply ถ้าพูดถึงพวก low-end switching power supplies แล้วก็ไม่ถึงกับไม่มีค่า เพราะมันก็ยังสามารถให้ output voltage ที่คงที่ และมีคุณสมบัติของ "universal" input
สำหรับ Swithching power supplies ที่มีราคาแพงนั้น ไฟที่จ่ายออกมาจะนิ่งและ มีสัญญาณรบกวนน้อยพอๆกับ แบบ linear ราคาก็แพงใกล้เคียงกับ linear supplies เหตุผลในการเลือกใช้ switching power supplies ที่มีราคาแพง แทนที่จะใช้ linear power supplies ที่ดีๆ ก็คือในกรณีที่ต้องการใช้กับ universal power system หรือต้องการประสิทธิภาพสูง น้ำหนักเบา และ ขนาดที่เล็กคือ เหตุผลที่ switching power supplies ถูกใช้อย่างกว้างขวางในพวกวงจรคอมพิวเตอร์ที่เป็นดิจิตอล

4.Ripple regulated
    เป็นการผสมผสานกันระหว่าง "brute force" กับ "switching" โดยรวมเอาข้อดีของทั้งสองแบบไว้ในตัวมันเอง Ripple-regulated power supply เป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการออกแบบวงจร linear regulated: "brute force" power supply (transformer, rectifier, and filter) ประกอบไปด้วย ส่วนหน้าของวงจร แต่ทรานซิสเตอร์ก็ทำงานในโหมด on/off (saturation/cutoff) โดยทำหน้าที่ส่งผ่าน DC power ไปยัง คาปาซิสเตอร์ขนาดใหญ่ เพื่อรักษาระดับ output voltage ให้อยู่ในช่วงสูง และต่ำของค่าที่กำหนด เช่นเดียวกับใน switching power supply เมื่ออยู่ในโหมด "active" หรือ "linear" ทรานซิสเตอร์ ที่อยู่ใน ripple regulator นั้นไม่ยอมให้กระแสผ่านไปได้ หมายความว่าจะมีพลังงานเพียงเล็กน้อยที่จะสูญเสียออกมาในรูปของความร้อน อย่างไรก็ตามอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดของวงจร Regulation คือ การกระเพื่อมของ voltage ที่จ่ายออกไปซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ เช่น DC voltage ผันผวนระหว่างค่า voltage ที่ตั้งไว้สองค่า รวมถึงการกระเพื่อมของ voltage ที่แปรผันไปตามความถี่ของ กระแสของโหลด ซึ่งจะส่งผลให้การกรองสัญญาณ DC power เป็นไปได้ยาก
วงจร Ripple regulator เมื่อเทียบกับวงจร switcher แล้วจะดูไม่ซับซ้อนเท่า และไม่มีความจำเป็นจะต้องรองรับ voltage สูงๆจาก power line เหมือนกับที่ ทรานซิสเตอร์ของ switcher ต้องรองรับ นี้ทำให้มันปลอดภัยในการใช้งาน

กรุณาเข้า สู่ระบบ ก่อนทำการเขียนข้อความ