พาวเวอร์ซัพพลาย Power Supply

พาวเวอร์ซัพพลาย(Power Supply)

       เป็นอุปกรณ์หลักที่คอยจ่ายไฟให้กับชิ้นส่วนและอุปณ์ต่างๆทั้งหมดภายในเครื่อง มีรูปร่างเป็นกล่องสี่เหลี่ยมติดตั้งอยู่ภายในตัวเคส (สามารถถอดเปลี่ยนได้) ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ตามบ้านจาก 220 โวลต์ให้เหลือเพียงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) 3 ชุดคือ 3.3 และ 5 โวลต์ เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆ และ 12 โวลต์ เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ของอุปกรณ์ดิสก์ไดรว์ต่างๆรวมถึงพัดลมระบายอากาศด้วย

ปัจจุบันเพาเวอร์ซัพพลายที่จะนำมาใช้ควรมีกำลังไฟตั้งแต่ 400 วัตต์ขึ้นไป ทั้งนี้ก็เพื่อให้เพียงพอกับความต้องการของชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆทั้งหมดที่อยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์นั่นเอง สำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ตามบ้าน (ประเทศไทย) โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 200-250 VAC พร้อมกระแสไฟประมาณ 3.0-6.0 A และความถี่ที่ 50Hz ดังนั้นเพื่อให้ชิ้นส่วนอุปกรณ์คอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้ เพาเวอซัพพลายจะต้องแปลงแรงดันไฟ AC ให้เป็น DC แรงดันต่ำในระดับต่างๆ รวมถึงปริมาณความต้องการของกระแสไฟฟ้าที่จะต้องจ่ายให้กับชิ้นส่วนอุปกรณ์ต่างๆด้วย โดยระดับของแรงดันไฟ (DC Output) ที่ถูกจ่ายออกมาจากเพาเวอร์ซัพพลายแต่ละรุ่น/ยี่ห้อจะใกล้เคียงกัน แต่ปริมารสูงสุดของกระแสไฟ (Max Current Output) ที่ถูกจ่ายออกมานั้นอาจไม่เท่ากัน (แล้วแต่รุ่น/ยี่ห้อ) ซึ้งมีผลต่อการนำไปคำนวลค่าไฟโดยรวม (Total Power) ที่เพาเวอร์ซัพพลายตัวนั้น จะสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ต่างๆได้ด้วย โดยในที่นี้จะยกตัวอย่างรายละเอียดจากเพาเวอร์ซัพพลายยี่ห้อ Enermax ตะกูล Coolergiant รุ่น EG701AX-VH(W) ที่ให้กำลังไฟโดยรวมประมาณ 600 วัตต์ (Watt)

ประเภทของพาวเวอร์ซัพพลายประเภทของ Power Supply แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่คือ


-AT เป็นแหล่งจ่ายไฟที่นิยมใช้กันในประมาณ 4-5 ปีก่อน (พ.ศ. 2539) โดยปุ่มเปิด - ปิด การทำงานเป็นการต่อตรงกับแหล่งจ่ายไฟ ทำให้เกิดปัญหากับอุปกรณ์บางตัว เช่น ฮาร์ดดิสก์ หรือซีพียู ที่ต้องอาศัยไฟในชั่วขณะหนึ่ง ก่อนที่จะเปิดเครื่อง (วิธีดูง่ายๆ จะมีสวิตซ์ปิดเปิด จากพาวเวอร์ซัพพลายติดมาด้วย)

-ATX เป็นแหล่งจ่ายไฟที่นิยมใช้ในปัจจุบัน โดยมีการพัฒนาจาก AT โดยเปลี่ยนปุ่มปิด - เปิด ต่อตรงกับส่วนเมนบอร์ดก่อน เพื่อให้ยังคงมีกระแสไฟหล่อเลี้ยงอุปกรณ์ก่อนที่จะปิดเครื่อง ทำให้ลดอัตราเสียของอุปกรณ์ลง โดยมีรุ่นต่างๆ ดังนี้-

ATX 2.01 แบบ PS/2 ใช้กับคอมพิวเตอร์ทั่วๆไปที่ใช้ตัวถังแบบ ATX สามารถใช้ได้กับเมนบอร์ดแบบ ATX และ Micro ATX

ATX 2.03 แบบ PS/2 ใช้กับคอมพิวเตอร์แบบ Server หรือ Workstation ที่ใช้ตัวถังแบบ ATX (สังเกตว่าจะมีสายไฟเพิ่มอีกหนึ่งเส้น ที่เรียกว่า AUX connector)

ATX 2.01 แบบ PS/3 ใช้กับคอมพิวเตอร์ที่ใช้ตัวถังแบบ Micro ATX และเมนบอร์ดแบบ Micro ATX เท่านั้น

ส่วนต่างๆ ของพาวเวอร์ซัพพลาย

ไฟกระแสสลับขาเข้า (AC Input) พลังงานไฟฟ้าในส่วนนี้ จะมาจากปลั๊กไฟ โดยที่รู้แล้วว่าไฟที่ใช้กันอยู่จะเป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มีขนาดแรงดัน 220v ความถี่ 50 Hz เมื่อเสียบปลั๊กไฟกระแสไฟฟ้าก็จะวิ่งตามตัวนำเข้ามายังเครื่องใช้ไฟฟ้า

ฟิวส์ (Fuse) เป็นส่วนที่ทำหน้าที่ในการป้องกันวงจรพาวเวอร์ซัพพลายทั้งหมดให้รอดพ้นอันตราย จากกระแสไฟแรงสูงที่เกิดขึ้นจากการถูกฟ้าผ่า หรือกระแสไฟฟ้าแรงสูงในรูปแบบต่างๆ โดยหากเกิดกระแสไฟฟ้าแรงสูงเกินกว่าที่ฟิวส์จะทนได้ ฟิวส์ตัวนี้ก็จะตัดในทันทีทันใด

วงจรกรองแรงดัน วงจรกรองแรงดันนี้จะทำหน้าที่กรองแรงดันไฟไม่ว่าจะเป็นแบบกระแสสลับ หรือกระแสตรงก็ตาม ที่เข้ามาให้มีความบริสุทธิ์จริงๆ เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ผิดปกติเช่นไฟกระชาก ซึ่งจะเป็นผลให้วงจรต่างๆ ในพาวเวอร์ซัพพลายเกิดความเสียหายขึ้นได้

หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) หม้อแปลงที่ใช้ในวงจรสวิตชิ่งซัพพลายจะเป็นหม้อแปลงที่มีหน้าที่ในการแปลงไฟที่ได้จากภาคสวิตชิ่ง ซึ่งก็รับแรงดันไฟมาจากภาคเรติไฟเออร์อีกต่อหนึ่ง โดยแรงดันไฟฟ้ากระแสงตรงที่มีค่าแรงดันสูงขนาดประมาณ 300 v ดังนั้นหม้อแปลงตัวนี้ก็จะทำหน้าที่ในการแปลงแรงดันไฟกระแสตรงสูงนี้ให้มีระดับแรงดันที่ลดต่ำลงมา เพื่อที่จะสามารถใช้งานกับเครื่องคอมพิวเตอร์ได้ ก่อนที่จะส่งไปให้วงจรควบคุมแรงดันต่อไป

วงจรควบคุมแรงดัน (Voltage Control) เป็นวงจรที่จะกำหนดค่าของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้รับมาจากหม้อแปลงไฟฟ้า เพื่อที่จะให้ได้ระดับแรงดันที่เหมาะสมกับอุปกรณ์ต่างๆ โดยค่าของระดับแรงดันไฟฟ้านี้ก็จะมีขนาด 5v และ 12v สำหรับพาวเวอร์ซัพพลายที่ใช้กับเมนบอร์ดแบบ AT แต่ถ้าเป็นพาวเวอร์ซัพพลายที่ใช้กับเมนบอร์ดที่เป็นแบบ ATX ก็จะต้องมีวงจรควบคุมแรงดันให้ออกมามีขนาด 3.3v เพิ่มอีกหนึ่ง (ซึ่งซีพียูรุ่นเก่าที่ใช้แรงดันไฟขนาด 3.3 v นี้ก็สามารถที่จะดึงแรงดันไฟในส่วนนี้ไปเลี้ยงซีพียูได้เลย)

วงจรควบคุม เป็นวงจรที่ใช้ในการควบคุมวงจรสวิตชิ่ง ว่าจะให้ทำการจ่ายแรงดันไปให้กับหม้อแปลงหรือไม่ และแน่นอนว่าในส่วนนี้จะทำงานร่วมกับวงจรลอจิกที่อยู่บนเมนบอร์ด เมื่อวงจรลอจิกส่งสัญญาณกลับมาให้แก่วงจรควบคุม วงจรควบคุมก็จะสั่งการให้วงจรสวิตชิ่งทำงาน

ภาคเรคติไฟเออร์ (Rectifier) หลังจากที่ไฟกระแสสลับ 220v ได้วิ่งผ่านฟิวส์ และวงจรกรองแรงดันเรียบร้อยแล้วก็จะตรงมายังภาคเรคติไฟเออร์ โดยหน้าที่ของเจ้าเรคติไฟเออร์ ก็คือ การแปลงไฟกระแสสลับ ให้มาเป็นไฟกระแสตรง ซึ่งก็ประกอบไปด้วย

ตัวเก็บประจุ (Capacitor) จะทำหน้าที่ทำปรับให้แรงดันไฟกระแสตรงที่ออกมาจากบริดเรคติไฟเออร์ ให้เป็นไฟกระแสตรงที่เรียบจริงๆ

ไดโอดบริดจ์เรคติไฟเออร์ (Bridge Rectifier) ซึ่งอาจจะอยู่ในรูปของตัว IC หรือแบบที่นำไดโอด 4 ตัวมาต่อกันให้เป็นวจรบริดจ์เรคติไฟเออร์

วงจรสวิตชิ่ง (Switching) เป็นวงจรที่ใช้ในการทำงานร่วมกับวงจรควบคุม (Contrlo Circuit) เพื่อตรวจสอบว่าควรจะจ่ายแรงดันทั้งหมดให้กับระบบหรือไม่ โดยถ้าวงจรควบคุมส่งสัญญาณมาให้กับวงจรสวิตซิ่งว่าให้ทำงาน ก็จะเริ่มจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากภาคเรคติไฟเออร์ไปให้กับหม้อแปลงต่อไป

หลักการทำงานของพาวเวอร์ซัพพลาย

       พาวเวอร์ซัพพลาย ทั้งแบบ AT และ ATX นั้นมีลักษณะการทำงานที่เหมือนกัน คือรับแรงดันไฟจาก 220-240 โวลต์ โดยผ่านการควบคุมด้วยสวิตช์ สำหรับ AT และเมนบอร์ด แล้วส่งแรงดันไฟส่วนหนึ่งกลับไปที่ช่อง AC output เพื่อเลี้ยงตัวมอนิเตอร์ และจะส่งแรงดันไฟ 220 โวลต์ อีกส่วนหนึ่งเข้าสู่หน่วยการทำงานที่ทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟสลับ 220 โวลต์ ให้เป็นไฟกระแสตรง 300 โวลต์ โดยไม่ผ่านหม้อแปลงไฟ ระบบนี้เรียกว่า (Switching power supply ) และผ่านหม้อแปลงที่ทำหน้าที่แปลงไฟตรงสูงให้เป็นไฟตรงต่ำ โดยจะฝ่านชุดอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่กำหนดแรงดันไฟฟ้าอีกชุดหนึ่งแบ ่งให้เป็น 5 และ 12 ก่อนที่จะส่งไปยังสายไฟและตัวจ่ายต่างๆ โดยความสามารถพิเศษของ Switching power supply ก็คือ มีชุด Switching ที่จะทำการตัดไฟเลี้ยงออกทันทีเมื่อมีอุปกรณ์ที่โหลดไฟตัวใดตัว หนึ่งชำรุดเสียหาย หรือช็อตนั่นเอง

การเลือกซื้อพาวเวอร์ซัพพลาย

      พาวเวอร์ซัพพลายเป็นส่วนที่ละเลยกันมากที่สุดในการเลือกซื้ออุปกรณ์สำหรับการประกอบเครื่องคอมพิวเตอร์ บ่อยครั้งที่เราเลือกซื้อคอมพิวเตอร์ เราแค่คำนึงถึงความเร็วของซีพียู เมนบอร์ด ขนาดหน่วยความจำ ขนาดฮาร์ดดิสก์ และลืมเรื่องเกี่ยวกับพาวเวอร์ซัพพลาย ซึ่งตามความเป็นจริงแล้ว พาวเวอร์ซัพพลายคือผู้ที่จัดหา “เชื้อเพลิง”สำหรับส่วนต่าง ๆ ของพีซีเพื่อให้ปฏิบัติงานได้อย่างถูกต้อง พาวเวอร์ซัพพลายที่มีคุณภาพดีและมีความสามารถในการจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้อย่างพอเพียงสามารถเพิ่มความทนทานของอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ อีกทางหนึ่งพาวเวอร์ซัพพลายที่มีคุณภาพต่ำ อาจทำให้เกิดปัญหาระหว่างการทำงานหลายครั้ง ซึ่งยากต่อการแก้ไข พาวเวอร์ซัพพลายที่ชำรุดหรือคุณภาพแย่อาจทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์หยุดทำงาน พื้นที่บางส่วนของฮาร์ดดิสก์เสีย เกิดบลูสกรีนอันเลื่องชื่อ และอาจรวมไปถึงการที่คอมพิวเตอร์รีเซตตัวเองหรือทำงานค้างเป็นครั้งคราว และปัญหาอื่น ๆ ที่อาจเกี่ยวข้องอีกมากมาย

       เราจะมาดูกันว่าเมื่อต้องเลือกซื้อพาวเวอร์ซัพพลายซักตัว เราต้องพิจารณาปัจจัยใดบ้าง ไม่ใช่ดูแค่ว่าพาวเวอร์ซัพพลายที่เราจะซื้อนั้นจ่ายไฟได้กี่วัตต์

มาตรฐานของพาวเวอร์ซัพพลาย

     พาวเวอร์ซัพพลายของพีซีมีรูปร่างหน้าตาแตกต่างกันหลายแบบ ซึ่งรูปร่างหน้าตาที่แตกต่างกันนี้มันมาจากเรื่องของมาตรฐานนั่นเอง นอกจากความต่างกันเรื่องขนาดและแบบของปลั๊กแล้ว ความต่างศักย์ที่จ่ายออกมายังต่างกันอีกด้วย ดังต่อไปนี้

1.มาตรฐาน AT

พาวเวอร์ซัพพลายแบบ AT ใช้กับเคสและเมนบอร์ดแบบ AT พาวเวอร์ซัพพลายแบบนี้จะจ่ายไฟด้วยความต่างศักย์สี่ค่าคือ +5V, +12V, -5V และ 12V และใช้หัวต่อแบบ 12 ขา ซึ่งส่วนใหญ่แล้วแบ่งออกเป็น 6 ขา 2 ชุด ปัญหาก็คือ หัวต่อ 6 ขาทั้งสองชุดนี้สามารถเสียบเข้าไปในด้านใดก็ได้ของหัวต่อ 12 ขาบนเมนบอร์ด เพื่อป้องกันการผิดพลาด เราต้องจำให้ขึ้นใจว่าต้องติดตั้งหัวต่อแบบนี้โดยจัดวางในลักษณะให้สายสีดำอยู่ตรงกลางของหัวต่อแต่พาวเวอร์ซัพพลายแบบ AT นั้นตกยุคไปได้หลายปีแล้ว

2.มาตรฐาน ATX

      พาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX จะใช้กับเคสและเมนบอร์ดแบบ ATX โดยเหล่งจ่ายไฟมาตรฐาน ATX นี้เป็นมาตรฐานที่มีบทบาทมากที่สุดในเวลานี้แม้ว่าจะมีการเปิดตัวมาตรฐานของ BTX ออกมานานแล้วก็ตาม แต่มาตรฐานของ ATX นั้นก็ยังคงอยู่และมีการพัฒนาต่อเนื่องมาอีกหลายเวอร์ชัน และเราก็ยังสามารถนำพาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX ไปใส่ในเคสแบบ BTX ได้ รวมไปถืงเมนบอร์ดแบบ ATX ก็สามารถนำไปติดตั้งในเคสที่เป็น BTX ได้เช่นกัน เพราะทางผู้ผลิตเคสได้ทำช่องสำหรับยึดตำแหน่งของพาวเวอร์ซัพพลายกับเมนบอร์ดแบบ ATX เอาไว้ด้วย

    สำหรับพาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX ก็จะมีหลายรูปแบบที่เราจะกล่าวถึงต่อไป สำหรับความแตกต่างประการหลักสามประการระหว่างพาวเวอร์ซัพพลายแบบ AT และ ATX คือ มีสายไฟฟ้า +3.3V เพิ่มเติมอีกหนึ่งสาย, พาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX ในเวอร์ชันแรกๆ ใช้หัวต่อแบบ 20 ขา และพาวเวอร์ซัพพลายแบบนี้มีสายสำหรับเปิดปิด อันทำให้สามารถปิดพาวเวอร์ซัพพลายด้วยซอฟต์แวร์ได้ พาวเวอร์ซัพพลายของ ATX มีขนาดกว้าง, สูง, ลึกเท่ากับ 5.90 นิ้ว x 3.38 นิ้ว x 5.51 นิ้ว (150 มิลลิเมตร x 86 มิลลิเมตร x 140 มิลลิเมตร

3.มาตรฐาน ATX12V v1.x

เนื่องจากซีพียูสมัยใหม่ต้องการพลังงานมากขึ้น จึงได้มีการเพิ่มหัวต่อให้กับพาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX กล่าวคือ หัวต่อ 12V แบบสี่ขาและหัวต่อเสริม +3.3V และ +5V หกขา โดยหัวต่อแบบหกขานี้แต่เดิมมีใช้กันอยู่ในเมนบอร์ด Pentium 4 รุ่นแรก (เมนบอร์ดที่ใช้ซ็อกเก็ต 423) เราใช้พาวเวอร์ซัพพลายแบบนี้กับเมนบอร์ด ATX12V v1.x โดยมีขนาดทางกายภาพเหมือนกับพาวเวอร์ซัพพลายแบบ ATX นอกจากที่กล่าวมาแล้ว ATX12V v1.3 ยังได้มีการนำหัวต่อ Serial ATA ซึ่งมี 15 ขาเข้ามาใช้

4.มาตรฐาน ATX12V v2.x

ATX12V รุ่นใหม่นี้เปลี่ยนหัวต่อจ่ายไฟให้กับเมนบอร์ดจาก 20 ขาเป็น 24 ขา และยังยกเลิกหัวต่อเสริม 6 ขาเนื่องจากไม่มีการใช้งานอีกต่อไป รวมทั้งปรับการใช้งานหัวต่อจ่ายไฟ Serial ATA อย่างไรก็ดี มีเมนบอร์ดATX12V v2.x บางรุ่นที่ยังคงเปิดโอกาสให้เราใช้กับพาวเวอร์ซัพพลาย 20 ขาดังเช่นพาวเวอร์ซัพพลาย ATX12V v1.x นอกจากนี้ เรายังสามารถใช้พาวเวอร์ซัพพลาย ATX12V v2.x กับเมนบอร์ด ATX12V v1.x โดยผ่านทางตัวแปลง ขนาดทางกายภาพของ ATX12V v2.X เหมือนกันกับพาวเวอร์ซัพพลาย ATX ดั้งเดิมและยังคงรักษาหัวต่อ 12V 4 ขาเพิ่มเติมที่เริ่มนำมาใช้ใน ATX12V v1.x

การระบายความร้อน

       ดังที่เราได้กล่าวมาแล้วว่า พาวเวอร์ซัพพลายมีบทบาทสำคัญในกระบวนระบายความร้อนของพีซี โดยหน้าที่ที่แน่นอนของมันคือนำอากาศร้อนออกไปจากเคส การไหลของอากาศภายในพีซีจะเริ่มจากอากาศเย็นไหลผ่านเข้าไปทางช่องด้านหน้าของเคส ต่อจากนั้น อากาศถูกทำให้ร้อนขึ้นโดยอุปกรณ์ดังเช่นซีพียู การ์ดจอ ฮาร์ดดิสก์ ชิปเซต ฯลฯ เนื่องจากอากาศร้อนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็น มันจึงลอยขึ้นไปด้านบนตามหลักธรรมชาติทำให้อากาศร้อนลอยตัวไปถูกกักอยู่ตรงส่วนบนสุดของเคส พัดลมทำความเย็นของพาวเวอร์ซัพพลายจะทำงานเป็นพัดลมระบายอากาศ ดึงลมร้อนออกจากบริเวณนี้และเป่าออกไปจากพีซี

      ในยุคหนึ่งพาวเวอร์ซัพพลายที่มีราคาแพงจะมีพัดลมระบายอากาศสองหรือสามตัว แต่เดี๋ยวนี้ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปโดยเปลี่ยนมาใช้พัดลมที่มีขนาดใหญ่ขึ้นแทนเพื่อลดเสียงรบกวนในการทำงานไปด้วยในตัว และเคสส่วนมากก็จะมีพื้นที่ว่างพอควรสำหรับติดตั้งพัดลมเพิ่มเติมที่ด้านหลัง

      อย่างไรก็ตามเคสคอมพิวเตอร์บางรุ่นก็ไม่ได้ให้เราทำการติดตั้งพาวเวอร์ซัพพลายไว้ทางด้านบนของตัวเคส แต่จะให้พาวเวอร์ซัพพลายอยู่ด้านล่างของเคสแทน หรือถ้าเป็นเคสที่วางแบบแนวนอนพาวเวอร์ซัพพลายก็จะอยู่ด้านหนึ่ง เมนบอร์ดและอุปกรณ์ต่างๆ ก็จะอยู่อีกด้านหนึ่ง พาวเวอร์ซัพพลายก็ยังมีส่วนช่วยในการระบายความร้อนออกจากเคสอยู่ดี เพราะอย่างน้อยๆ มันก็นำความร้อนจากตัวมันเองออกสู่นอกเคส ไม่ทิ้งความร้อนสะสมไว้ภายในตัวเครื่องเหมือนกับอุปกรณ์อื่นๆ