หลักการทำงาน ภาคจ่ายไฟ EP1/2 (แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น Linear) 80%...

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDiy
สำหรับวันนี้ ผมจะมาอธิบาย หลักการทำงาน ของภาคจ่ายไฟ AC to DC แบบ Linear หรือ ภาคจ่ายไฟแบบเชิงเส้น ระบบนี้ มีมานานมากแล้วละครับ แต่ยังไงๆ เพื่อนๆก็ควรจะต้องรู้ ควรจะต้องศึกษาไว้ เพราะว่า เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายๆชนิด
ในตลาดตอนนี้ ก็ยังใช้ระบบนี้อยู่ ถึงมันจะมีมานานมากแล้วก็ตาม แต่มันก็ยังไม่ได้หายไปไหน เพราะข้อดีของมันก็คือ มีความถึก ความทน สูง ราคาถูก จ่าย กระแสได้เยอะ และปล่อย แรงดันได้สูง ตามขนาดของหม้อแปลง และขดลวดที่พัน
เหตุผลหนึ่งที่เราต้องการไฟฟ้ากระแสตรงนั้นก็คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จะทำงานได้ ดี ทำงานได้เสถียร ในไฟฟ้ามีกระแสที่เรียบนั้นเอง นั้นก็คือกระแสตรง
เมื่อมันเป็นความต้องการของโหลด แหล่งจ่ายที่ออกแบบก็ควรที่จะซัพพอต ใช่ไหมครับ เพราะฉะนั้น ก็เลยเกิดเป็นภาคจ่ายไฟแบบนี้เกิดขึ้น

เราจะแปลง AC เป็น DC ได้ยังไง
ก่อนอื่น มาดูรูปคลื่นไฟฟ้ากระแสสลับกันซะก่อน ที่เราเคยเห็นๆกันมา มันก็จะมีลักษณะเป็นแบบนี้ ใช่ไหมครับ
ส่วนไฟฟ้ากระแสตรงมันก็จะเป็นอย่างงี้ครับ

แต่อย่าพึ่งไปสนใจรูปคลื่น นะครับเดี่ยวจะงง เอา
ให้เข้าใจว่าไฟฟ้ากระแสสลับมันสลับไปสลับมา เดี๋ยวเดินหน้าเดี๋ยว ถอยหลัง อย่างกะชักกะเยอร์ ให้เพื่อนๆเข้าใจ ลักษณะการทำงานไว้เท่านี้ก่อนครับ

หลังจากนั้น เราจะลดแรงดันมันลงซะก่อน เพราะว่าแรงดันไฟบ้านมันสูงถึง 220V โดนที่ถึงตาย ต้องลดแรงดันมันลงครับ
โดยเราจะใช้เป็นหม้อแปลง สเต๊ปดาวน์
ขดลวด ฝั่ง1 เป็นขดลวดฝั่ง ปฐมภูมิ และขดลวดอีกฝั่งหนึ่งเป็นฝั่ง ทุติยภูมิจะใช้รอบขดลวดที่น้อยกว่า สำหรับรายละเอียดการทำงานของหม้อแปลง
พอเราลดแรงดันมันลงแล้ว
เพือนๆหลายท่านยังเข้าใจผิดว่า ไฟหลังจากผ่านหม้อแปลงไปแล้ว ไฟฟ้ากระแสสลับ จะกลายเป็นไฟกระแสตรง อัตโนมัติ
แต่แท้ที่จริงแล้วไฟมันต่ำลงก็จริงแต่ มันก็ยังเป็นไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ดีนะครับ

แล้วจะทำยังไงต่อให้มันกลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

เราจะใช้ไดโอด ครับเป็นตัวเรียงกระแส หรือเรียกว่าเป็นวงจร Regtifier
ไดโอดหน้าที่ของมันก็คืออนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว
เพราะฉะนั้น ไดโอดตัวเดียวสามารถที่จะ แปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงได้
แล้วลักษณะการทำงานเป็นแบบไหน

ไดโอดตัวเดียว วางอนุกรมกับ ขดลวดฝั่ง ทุติยภูมิ โดยหันขั้ว K ออกมาข้างนอก หรือให้หัวสามเหลี่ยมหันมาด้านนอกอย่างงี้
แล้วปล่อยกระแสเข้ามา
กระแสสลับมันก็จะมีทั้ง + ทั้ง - ใช่ไหมครับ
ขณะที่กระแสเป็นบวก
ไดโอดจะยอมให้กระแสไหลผ่านออกมา
พอเป็นลบมันจะบล๊อก กระแสก็จะไหลผ่านไปไม่ได้ คลื่นมันก็จะหยุดนิ่ง

เราก็จะได้กระแสไฟที่เป็นเฉพาะคลื่นบวก ออกมาใช้
เขาจะเรียกว่าเป็นการเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นบวก ไฟผ่านไดโอด. จะเป็นขั้วบวก ส่วนขาด้านล่างจะเป็นขั้ว กราวด์
และถึงแม้จะเป็นไฟฟ้ากระแสตรงแล้วก็ตาม แต่กระแสมันยังไม่เรียบพอ จะเอาไปใช้งานไหนก็ลำบาก เขาปฎิเสธ

ส่วนครึ่งคลื่นลบ จะวางไดโอดแบบนี้
สำหรับการใช้งาน แบบครึ่งคลื่น ส่วนใหญ่เขาก็จะเลือกใช้เป็น ครึ่งคลื่นบวกมากกว่า
แต่เพื่อนๆสังเกตุว่าเราก็ไม่อยากเสียพลังงาน อีกครึ่งซีกลบหนึ่ง ให้เปล่าประโยช์น
เพื่อให้กระแสไฟฟ้ามันไหลได้เต็มรูปแบบมากยิ่งขึ้น
เราสามารถดึงคลื่นลบด้านล่าง พลิกกลับเอามาโป๊ะไว้ด้านบนแบบนี้ได้ ให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรง DC100hz

โดยวิธีการนี้ เราจะใช้ไดโอด 4 ตัว ต่อลักษณะ แคโทดชนแคโทด แอโนดชนแอโนด แล้วก็ เอาสายไฟ AC ต่อในลักษณะกึ่งกลาง
ตรงที่หัวลูกศรชี้ไปเป็นบวก
ส่วนขาที่เหลือเป็นกราวด์ แค่นี้จบครับ
การต่อแบบนี้ เราเรียกว่าการต่อแบบบริดจ์
บริดจ์ ก็แปลประมาณว่า เชื่อมต่อ หรือพลิก วงจร ทั้งสองฝั่งเข้าด้วยกัน
กระแสก็จะไหลในลักษณะนี้ครับ เดี่ยวผมจะ ลดสปีดให้มันสโลโมชั่น ให้มันช้าลง
จะได้ดูการไหลของกระแสได้อย่างชัดเจน
ไปดูกันครับ ขณะที่กระแสไฟเป็นคลื่นบวก หรือว่ากระแสเคลื่อนที่ไปข้างหน้า กระแสมันจะไหลผ่าน ไดโอดตรงนี้ เพราะมันโดนบล๊อกจากตรงนี้อยู่ พอมันไหลผ่านไป มันไปหลงระเริง เข้าไปหาอุปกรณ์โหลด โหลดก็จะดึงพลังงานจากตัวมันไปใช้
พอมันเริ่มไม่สนุก กระแส มันก็พยายามจะไหลกลับไปยังแหล่งกำเนิดของมัน มันก็จะไหลผ่าน ไดโอดตัวนี้

ส่วนกระแสที่มันถอยหลังมา เราก็เพียงแค่ เอาไดโดดตัวนี้ มาดักไว้ กระแสมันก็จะไหลขึ้นไปข้างบน
มันจะต่อแถวเดินหน้ามุ่งสู่โหลด ไปในทิศทางเดียว อย่างเป็นระเบียบ

สังเกตุว่า เราสามารถบังคับกระแสไปในทิศทางเดียวกันได้แล้วทังซีกบวกและลบ
เราก็จะได้ไฟฟ้ากระแสตรงเกือบที่จะสมบูรณ์แล้วละครับ

แต่ถ้าสังเกตุดูดีๆ มันก็ยังไม่เรียบพอ จะยังคงมีว้าวมีแหว่ง ในส่วนนี้อยู่
ถ้าเราอยากให้มันเนียน ให้มันเกือบจะเป็นเส้นตรง ก็เพียงแค่เพิ่มคาปาซิเตอร์เข้าไปสักตัวหนึ่ง ยิ่งค่ามากไฟก็จะยิ่งเรียบ ไฟก็จะนิ่งขึ้น

ถ้าจะนำไปใช้กับอุปกรณ์ บอร์ดวงจร ก็เพิ่ม IC regulator อีกสักตัวหนึ่ง อย่างเช่น 7805 ไฟจะออกมา 5V ทีนี้มันก็จะเรียบกริ๊บเลยครับ
อุปกรณ์บอร์ดIC ก็ชื่นชอบ ทำงานได้ดี เต็มประสิทธิภาพเมื่อกระแสไฟมันเรียบ

เราจะเรียกอุปกรณ์ทั้งหมดทั้งมวล นี้ ในทางทฎษฎีว่า แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น

แต่ที่มาแรงช่วงนี้ที่เขานิยมเช่นกันก็คือ switching
เป็นแหล่งจ่ายไฟ ที่สามารถเปลี่ยนแรงดันไฟจากกระแสสลับโวลต์สูงให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงโวลต์ต่ำได้เช่นกัน
ข้อดีก็คือ หม้อแปลงที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักน้อยเมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นและให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าตัวเล็กแต่ให้กระแสที่มากซึ่งเป็นตัวที่น่าสนใจมากครับ
เดี่ยวน่าจะได้ทำเป็นคลิป แหล่งจ่ายไฟสมัยใหม่ EP2 ให้เพื่อนๆได้ดูอีกทีครับ
และทั้งหมดนี้ก็เป็นวงจร ภาคจ่ายไฟ แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตารับชมครับ