วันพุธที่ 6 มิถุนายน พ.ศ. 2555

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายในคอมพิวเตอร์

เรื่อง สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายในคอมพิวเตอร์ ตอนที่1
     เพาเวอร์ซัพพลาย หรือเรียกว่า Swiching Power Supply เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญอย่างมากต่ออุปกรณ์เกือบทุกตัวในระบบคอมพิวเตอร์
เพราะถ้าไม่มีแหล่งจ่ายพลังงานให้อุปกรณ์ต่างๆ ก็จะไม่สามารถทำงานได้ ที่สำคัญในหลักปฏิบัติพื้นฐานของช่างคอมพิวเตอร์, ช่างซ่อมอุปกรณ์ไฟฟ้า
และอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่จะเริ่มต้นตรวจสอบที่ภาคจ่ายไฟ หรือเพาเวอร์ซัพพลายนี้ก่อนเป็นอันดับแรก ก่อนที่จะไปตรวจเช็ตในส่วนอื่นๆ ต่อไป
      สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ ทั่วๆไปนั้นจะใช้วงจรคล้ายๆกันแต่จะใช้อุปกรณ์ต่างคุณภาพกันตามแต่ราคา
เราจะมาเปิดดูวงจรภายในกันว่าเป็นอย่างไร แต่ต้องขอออกตัวไว้ก่อนว่าไม่สามารถอธิบายวงจรแนวอ้างอิงทางวิชาการได้เนื่องจากข้าน้อยด้อยด้วยปัญญา
แต่จะใช้วิธีชี้จุดเสียแบบแนวบ้านๆ นะครับ.


ดูตำแหน่งขาของคอนเน็คเตอร์
ATX Power Supply Pinout
อ่านเรื่อง สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายเบื้องต้นที่นี่
http://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/

Block Diagram ของ สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย




ตัวอย่างวงจร สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย




      จากวงจรก็เริ่มจาก AC INPUT กันล่ะครับ บ้านเราก็ 220 โวลต์ เป็นกระแสสลับ ผ่านฟิวส์ F1 ผ่านวงจรฟิลเตอร์
วงจรฟิลเตอร์ ก็ประกอบด้วย C1,R1,T1,C4,T5,C2,C3 จากนั้นจะเข้าสู่วงจรเรียงกระแสแบบบริดส์ (Bridge Rectifier)
ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของตัว IC หรือแบบที่นำไดโอด 4 ตัวมาต่อกันให้เป็นวจรบริดจ์เรคติไฟเออร์ ซึ่งวงจรนี้ใช้ไดโอด 4 ตัวมาต่อกัน
ประกอบด้วย D21,D22,D23,D24 มีใช้กันหลายเบอร์เช่น 1N5408 ออกมาเป็นไฟกระแสตรงกรองให้เรียบด้วย C5,C6
C5,C6 จะเป็น C อีเล็คโตรไลต์ ตัวสูงๆใหญ่ๆน่ะแหละครับ จะมีใช้กันตั้งแต่ 220uF 200V ไปจนถึง 1000uF 200V ยิ่งมากก็ยิ่งดี

Vdc=1.414 x Vrms
Vdc=1.414 x 220
Vdc=311 V.
แต่ในวงจรใช้ C5,C6 แบ่งคนละครึ่ง ได้แรงดันตกคร่อม C5,C6 ตัวละ 311 /2 ประมาณ 155 โวลต์ C5,C6 จึงใช้แค่ 200V

     ส่วนปัญหาที่มักจะเกิดกับวงจรส่วนนี้ก็เป็นที่รู้กันล่ะครับ ว่าฟิวส์ขาด ฟิวส์ระเบิด สาเหตุก็ไฟตก ไฟกระชาก ฟ้าผ่า
หรือวงจรในส่วนอื่นช็อต และบางครั้งเกิดจากความโง่ของตัวเราเองโดยปรับ SW1 ไปอยู่ที่ตำแหน่ง 115V
บางคนเห็นว่าฟิวส์ขาดคิดว่ากินหมูใส่ฟิวส์ตัวใหม่เข้าไปปราดุกว่าระเบิดอีกครั้งครับ สมน่ำหน้า
การเช็ควงจรในส่วนนี้ต้องเช็คให้หมด ไดโอดบริดส์อาจจะช็อตได้ ส่วนมากมักไปเป็นคู่ D21กับ D23 หรือ D22 กับ D24
SW1 ไปอยู่ที่ตำแหน่งที่ถูกต้อง C5,C6 ต้องไม่มีลักษณะระเบิดหรือบวมปูด เรืองของ C5,C6 หากบวมปูด เปลี่ยนตัวใหม่แล้ว
เปิดได้สักพักหากบวมอีกแม้ปรับ SW1 ไปอยู่ที่ตำแหน่งที่ถูกต้องแล้วก็ตามนั้นต้องเช็คอะไรดีครับ ดูจากวงจรเองล่ะกัน อิอิ.
R2,R3 จะมีใช้กันหลายค่า เช่น 150K ,220K ,330K,560K




เรื่อง สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายในคอมพิวเตอร์ ตอนที่ 2


     วงจรสร้างไฟแสตนด์บาย วงจรในส่วนนี้มีความสำคัญมากเช่นกัน วงจรนี้สร้างไฟไปเลี้ยงวงจรทางด้านเอ้าพุตของตัวเองแล้ว ยังไปกลี้ยงวงจรแสตนด์บายของเมนบอร์ดอีกด้วย คือขา 5VSB และ /PS_ON

ตัวอย่างวงจรสร้างไฟแสตนด์บาย




     จากวงจรตัวอย่าง R55 เป็น R สตาร์ต ชอบขาดกันนักกันหนา 220K
W มีใช้กัน จนถึง 2MW
Q12 เบอร์ C3457 สามารถใช้ เบอร์ อื่นแทนได้หลาย เบอร์ เลือกที่มีขายและราคาไม่แพงมาก เช่น 2SC5027
บางวงจรอาจใช้มอสเฟต 2N60 หากวงจรในส่วนนี้เสียก็จะไม่มีไฟ 5VSB และ /PS_ON
สงสัยก็ดูจากนี่นะ ดูตำแหน่งขาของคอนเน็คเตอร์
ATX Power Supply Pinout
Q12 เสียส่วนใหญ่ก็มีกตายหมู่มีตัวอื่นร่วมด้วยเช่น ZD2 9V มีใช้กันจนถึง 18V ในกรณีที่มีการระเบิดรุนแรงอาจมีวงจรทางฝั่งขาออกร่วมด้วย
เช่น D28 D30 เปลี่ยนตัวเสียหมดแล้วเปิดแล้วเสียอีกเป็นไปได้ที่หม้อแปลง T6 จะเสียแล้วก็เป็นได้
หากไม่ใช้คอมพิวเตอร์ก็ควรปิดสวิตซ์หรือดังปลั๊กออกเพราะวงจรส่วนนี้จะทำงานตลอดเวลาแม้ไม่ได้เปิดคอมพิวเตอร์
ทั้งนี้ก็เพื่อการประหยัดพลังงานลดภาวะโลกร้อน (ร้อนกันมากก็อยากร้อนด้วย) และป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับ
เพาเวอร์ซัพพลายและเมนบอร์ดจ้า
     แต่วงจรนี้จะไม่เห็นกันในเพาเวอร์ซัพพลายทั่วๆไป เพราะส่วนใหญ่จะมีวงจรควบคุมแรงดัน ไอซี431 และ Photocoupler
มาร่วมด้วยดังตัวอย่างรูปด้านล่างนี้เลยครับ.






การเลือกใช้IC

การเลือกใช้ IC

        เมื่อสวิทชิ่งเร็คกูเตอร์เกิดมีปัญหาขึ้นมา วิธีตรวจสอบให้ขั้นแรกคือดูว่า อินพุทเพาเวอร์และเอ้าท์พุท เกิดการช้อตหรือไม่, สายหลุด, คอนเน็คเตอร์ไม่ปกติ จุดบัดกรีเกิดความเสียหายขึ้น หน้าขั้วสัมผัสทองแดง เสียหรือไม่ อุปกรณ์มีการไหม้หรือเปล่า ฮลฮ ซึ่งบ่อยครั้งเมื่อเราตรวจดูด้วยสายตาแล้ว เราสามารถหาจุดเสีย ได้ง่าย ๆ อย่างน่าประหลาดใจ
IC Family
Manufactures
Mode 
V or I
Output (Single
or Push-Pull)
Package
Supply
Iout Max
Reference
Comments
3524/5/7CS,ERIC,EXAR,  GE,IPS,LT,MOT,  NAT,SGS,SIL,  SLG,TI,UNIVP-P16 Pin8-35V100 mA5 or 5.1 VSee Article.
3842-7CS,ERIC,IPS,  LT,MOT,SGS,  SIG,TI,UNIIS8 Pin8 (or 16) - 25V1 A5 VSee Article.
4191-3MAX, RAYVS8 Pin2.4 - 30V150 mA1.31 VMicropower for battery applications, 200uA quiescent supply current.
4391MAX, RAYVS8 Pin4 to 30V100 mA1.25 VInverting, micropower for battery applications, 250uA supply at 4V.
5560  5562  5561CS, IPS, SIG V  VS  S16 Pin  20 Pin  8 Pin10.5 - 18V  10 - 16V  10.5 - 18V40 mA  100 mA  20 mA3.72 V  3.80 V  3.75 V 
  Full-featured.  Flexible. 
Lower cost, fewer housekeeping functions.
493/4/5  593/4/5CS, EXAR,  GS, IPS,  MOT, NAT,  TI, UNIVP-P16 Pin or  18 Pin7 - 40V200 mA5 V
uA78S40MOT, NATVS16 Pin2.5 - 40V1.5 V1.24 VUniversal subsystem IC.
125/7IPS, SILVP-P16 Pin8 - 35V100 mA5.1 V
33060/  34060/  35060IPS, MOTVS14 Pin7 - 40V500 mA5 V
1060IPS, PLESVS16 Pin20 mA into 5V   shunt regulator40 mA3.7 V
LT1070LTIS5 Pin Power3 - 40V5A1.24VSelf-contained power IC
 

ตารางที่ 1 สรุปการเลือกใช้ ไอซีสวิทชิ่งเร็คกูเลเตอร์

         คู่มือของไอซีที่เราใช้เป็นสิ่งสำคัญ เราควรจะมีไว้ไม่ว่าจะเป็นลักษณะขาภายนอกของไอซี, วงจรทางเดิน ไฟฟ้าต่าง ๆ ที่มีทั้งแรงดันและรูปคลื่นบอกไว้อย่างสมบูรณ์ รูปที่ 11 แสดงถึงบล็อกไดอะแกรม ทั่ว ๆ ไป ซึ่ง ช่วยให้เราพิจารณาหน้าที่ต่อหน้าที่ของวงจรได้โดยสะดวก         เมื่ออุปกรณ์ที่ใช้อยู่บอร์ดมีอุณหภูมิสูงขึ้น แสดงว่าสวิทชิ่งเร็คกูเลเตอร์ผลิตพัลซ์กระแสสูงเร็วไป ขนาด ของตัวนำและเครื่องห่อหุ้มของตัวนำเป็นสิ่งสำคัญ อินพุทคาปาชิเตอร์ ควรวางไว้ใกล้ ๆ กับไอซี ถ้าแหล่ง จ่ายหลักอยู่ห่างจากวงจรมาก ๆ เพิ่มคาปาซิเตอร์ค่าประมาณ 100 uF คร่อมอินพุท บายพาสคาปาซิเตอร์ไว้         ถึงแม้ว่าเราจะเข้าใจการทำงานของสวิทชิ่งเร็คกูเลเตอร์เป็นอย่างดี ปัญหาบางอย่างก็ยังเป็นเรื่องยากอยู่ ความเสียหายเพียง 1 จุด อาจทำให้การทำงานของวงจรผิดพลาดไปเลยก็ได้เช่น วงจรป้อนกลับเกิดเสียหาย อาจทำให้เกิดอาการแรงดันเกินกระแสเกิน และวงจรหยุดทำงาน โดยลักษณะการป้องกันอย่างใดอย่างหนึ่ง         วงจรหยุดทำงานหรือไม่ การเร็คกูเลตสามารถทำได้หรือไม่ สิ่งเหล่านี้จะทำให้เราหาข้อบกพร่องของ วงจรได้ง่ายขึ้น ข้อแนะนำที่อาจจะช่วยเราในการหาข้อบกพร่องได้ คือ หลังจากตรวจดูวงจรด้วยสายตาแล้ว ตรวจดูว่าเอ้าท์พุทช้อตไหม หรือ โหลดเกิน และตรวจแหล่งจ่ายทางอินพุทม เร็คติไฟเออร์, ฟิลเตอร์ และ หม้อแปลง บางครั้งปัญหาที่เกิดขึ้น อาจดูเหมือนว่ามาจากสาเหตุโหลดทางเอ้าท์พุทเกิน แต่แท้จริงแล้ว มีสาเหตุมาจากแรงดันอินพุทตกลง
รูปที่ 11 เป็นบล็อกไออะแกรมทั่ว ๆ ไป ของสวิทชิ่งเร็คกูเลเตอร์
        ถ้าเอ้าท์พุทของวงจรไม่มี ตรวจดูเร็คติไฟร์เออร์ และฟิลเตอร์, ทรานซิสเตอร์ภาคขับและหม้อแปลง หรือตัวเหนี่ยวนำเอ้าท์พุทเสียหายหรือไม่ ก่อนที่จะนำเอาอุปกรณ์ตัวใหม่มาแทนตัวที่เสีย ตรวจดูว่า subber ทุก ๆ ตัว หรืออุปกรณ์ลดสัญญาณกระชากก่อน ถ้าอุปกรณ์เหล่านี้เสีย จะทำให้เกิดแรงดันสไปค์มีค่าสูง ๆ ได้ สามารถทำรายสวิทชิ่งทรานซิสเตอร์ และไดดอดเร็คติไฟเออร์ให้เสียหายได้ เมื่อแทนอุปกรณ์ตัวใหม่ ลงไปแล้วดูว่าอุปกรณ์เกิดเสียอีกหรือไม่         ก่อนที่จะเปลี่ยนไอซี พยายามจำกัดปัญหาที่เกิดขึ้นให้แคบลง ถ้าอุปกรณ์ภายนอกเกิดเสียไป แรงดัน เร็คกูเลตภายในของไอซียังถูกต้องอยู่หรือไม่ ถ้าไม่ แสดงว่าไอซีเกิดความเสียหายด้วย ออสซิเลเตอร์ของ ไอซีทำงานหรือไม่? ถ้าไม่ตรวจความต้านทานและคาปาซิเตอร์ก่อนเปลี่ยนไอซีใหม่ ตรวจซอฟท์-สตาร์ท คาปาซิเตอร์ และอินพุทชันท์ดาวน์ภายนอก ถ้าวงจรที่ใช้มีอุปกรณ์เหล่านี้อยู่ ตรวจสอบอุปกรณ์ชดเชยทุก ๆ ตัว ถ้าเอ้าท์พุทเกิดการออสซิลเลต หรือไม่มีเสถียรภาพ         ถ้าวงจรทำงาน แต่แรงดันเอ้าท์พุทไม่ถูกต้องปัญหาอาจเกิดมาจากไอซี หรือวงจรป้อนกลับแรงดัน คำแนะนำที่ดีที่สุดคือเริ่มต้นจากเอ้าท์พุท และไปเป็นขั้นเป็นตอนไปยังวงจรป้อนกลับ อัตราส่วนอินพุท, เอ้าท์พุท ของตัวแบ่งแรงดันควรจะถูกต้อง ถ้าแรงดันไม่ถูกต้อง เอ้าท์พุทของออปแอมป์หรือคอมพาราเตอร์ อาจจะสูงไปถ้าอินพุทขาบวกมีค่าสูงกว่าอินพุทที่ขาลบ มิฉะนั้นมันควรมีค่าต่ำ ตรวจดูขดลวดย้อนกลับ และเร็คติไฟเออร์ของวงจรป้อนกลับ ออปโต้คับเปอร์ ฮลฮ ถ้ายังไม่พบปัญหาอีกลองเปลี่ยนไอซีดู         ปัญหาที่เกิดขึ้นกับสวิทชิ่งเร็คกูเลเตอร์สามารถเกิดขึ้นแบบแปลก ๆ ได้จะต้องจำไว้ว่าต้องตรวจดูทั้ง วงจรอย่างเป็นขั้นตอน และจำหลักการเบื้องต้นไว้ในใจอยู่เสมอเมื่อพบกับปัญหา

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น