ส่วนบทความนี้เป็นผลสืบเนื่องมาจากโปรเจ็คเครื่องพิมพ์ 3 มิติ เช่นกัน เพราะเครื่องพิมพ์ต้องใช้เพาเวอร์ซัพพลายขนาดเล็กค่าแรงดัน 12V แต่ต้องจ่ายกระแสในช่วง 20-30A ซึ่งปัจจุบันนิยมใช้สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายขับหลอด LED Strip Light มาเป็นแหล่งจ่ายให้แก่เครื่องพิมพ์ ซึ่งมีตัวอุปกรณ์หลักๆ คือ Stepping Motor + Heated Bed + Hotend ที่ดึงกระแสค่อนข้างมากเมื่อเครื่องพิมพ์ทำงาน
หลายปีก่อนหน้านี้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ แบบ DIY (เครื่องทำเอง) ส่วนใหญ่จะเอาเพาเวอร์ซัพพลายของคอมพิวเตอร์มาใช้ครับ แต่พอมีสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายสำหรับขับหลอด LED Strip Light ออกมาขาย ก็เลยเปลี่ยนมาใช้เป็นตัวนี้กันหมด เพราะใช้ง่ายและราคาถูก โดยเฉพาะอย่างยิ่งของจากจีนซึ่งราคาถูกมากๆ (ถูกเหลือเชื่อ) แรงดัน 12V กระแส 30A ราคา 400-500 บาท ก็ยังหามาใช้ได้ง่ายมากครับ
ผมสั่งจากจีนมาทดลองหลายยี่ห้ออยู่เหมือนกัน สิ่งที่น่าสนใจก็คือ ความสามารถในการจ่ายกระแสตามสเปคที่ระบุไว้ของทุกยี่ห้อดีมากทีเดียว รวมทั้งเมื่อทดลองใช้งานหนักๆ ไประยะหนึ่งก็ยังไม่พบปัญหาเลยสักตัว ก็เลยจะลองเอามาแกะดูการออกแบบวงจรและการจัดวางตัวอุปกรณ์เพื่อความปลอดภัย เพื่อใช้เป็นแนวทางเลือกใช้โดยเปรียบเทียบกับราคาของมันครับ
ข้างบนนี้เป็นตัวแรกทดลองสั่งมาทดสอบครับ สเปค 12V 10A ตอนแรกคิดว่าแค่ 10A นี่น่าจะพอ ที่ไหนได้ ตัว Heated Bed ตัวเดียวก็กินกระแสเกือบ 10A เข้าไปแล้ว สรุปต้องใช้ 2 ตัวแยกจ่าย Heated Bed อีกหนึ่งตัว รุ่นนี้อึดพอตัวครับ ใช้ต่อเนื่อง 12 ชั่วโมงก็ยังไม่เจอปัญหา
เมื่อแกะฝาครอบออก สังเกตดูข้างในมีการจัดวางตัวอุปกรณ์เรียบร้อยดี ฝั่งไพรมารี่มีเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์แค่ตัวเดียว (ด้านซ้าย) ฝั่งเซคั่นดารีมีเอาต์พุตโช้คหนึ่งตัว ถัดมาข้างๆ เป็นตัวเพาเวอร์ไดโอดอีกหนึ่งตัวมี 3ขา หม้อแปลงสวิตชิ่งขนาดไม่เล็กไม่ใหญ่ แต่พันเทปขดลวดดูสวยงามเรียบร้อยมาก ส่วนไอซีควบคุมเป็นเบอร์ UC3845 วงจรของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายตัวนี้จึงน่าจะเป็นฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ครับ ให้สังเกตุตัวคาปาซิเตอร์ที่ฝั่งขาออกใช้เป็นแบบ Low ESR (ปลอกเป็นสีเขียว) วงจรป้อนกลับใช้ไอซีเบอร์ TL431 ส่งมาจากฝั่งเซคั่นดารี่ผ่านตัวออปโต้คัปเปลอร์
โดยรวมจัดเป็นวงจรสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายรุ่นเก่าพอควร มีข้อดีอยู่ที่วงจรแบบนี้ใช้กันมานานแล้วปัญหาต่างๆ ของวงจรคิดว่าน่าจะมีน้อย (ถ้าเป็นผู้ผลิตที่อยู่ในตลาดนี้มานาน)
เมื่อพลิกแผ่นวงจรออกมาดูมีแผ่นฉนวนรองคั่นระหว่างตัวเคสอะลูมิเนียมกับแผ่น เข้าใจว่าน่าจะเป็นแผ่นไมลาร์ ซึ่งปกติจะต้องมีครับ ถือได้ว่าเจ้านี้ออกแบบและจัดวางตัวอุปกรณ์โดยนึกถึงความปลอดภัยพอสมควร
ลายวงจรแยกส่วนระหว่างส่วนไพรมารี่กับเซคั่นดารี่โดยมีระยะห่างดูด้วยตาไม่น้อยกว่า 4 มม และยังเจาะช่องแยกระหว่างฝั่งไพรมารี่และเซคั่นดารี่ของตัวออปโต้คัปเปลอร์เพิ่มให้อีกด้วย นอกจากนี้บริเวณใต้หม้อแปลงยังเจาะรูไว้อีกหลายรู เข้าใจว่าเอาไว้ระบายความร้อน
สรุปว่าการออกแบบโดยรวม (ไม่นับเรื่องการทำงาน) เพาเวอร์ซัพพลายรุ่นนี้ถือได้ว่าดีทีเดียวเลยครับในราคาระดับนี้
ต่อไปเป็นตัวที่ 2 อีกยี่ห้อหนึ่ง สเปค 12V 20A แต่มีขนาดเท่ากับตัวแรก เมื่อเทียบกำลังกับขนาดตัวถือว่าน่าสนใจมาก ผมเลยลองสั่งมาทดลองด้วยหน้าตาเป็นแบบนี้ครับ
สังเกตตรงเครื่องหมาย CE บนสติกเกอร์นะครับ ตัวนี้ตอนแรกที่ได้มาเห็นเครื่องหมายนี้ก็รู้สึกว่ามาตรฐานความปลอดภัยน่าจะมีไม่มากนักเพราะตัวเครื่องหมายทำออกมา "เพี้ยน" (ลองค้นใน google คำว่า CE mark ดูนะครับว่าเครื่องหมายที่ถูกต้องเป็นอย่างไร) แสดงว่าไม่ได้ขอมาตรฐานตัวนี้แน่ แต่เอามาติดเฉยๆ ให้ดูดี พอแกะฝาออกดูมีก็ยังมีตัวอุปกรณ์น้อยมาก เหมือนไม่น่าจะจ่ายกระแสได้ถึง 20A
แต่ผิดคาดครับ จ่ายกระแส 20A ได้สบายๆ เลย
ตัวเอาต์พุตคาปาซิเตอร์เป็นแบบธรรมดา (ปลอกสีดำ) แสดงว่าไม่สนใจเรื่องแรงดันกระเพื่อมเน้นกระแสเป็นหลัก ถือว่าเจาะจงมาใช้กับ LED โดยเฉพาะ เอาราคาเป็นหลักครับ
ดูจากด้านบนเห็นแต่หม้อแปลงกับเอาต์พุตโช้ค แต่ไม่เห็นเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์กับไดโอด ต้องแกะแผ่นวงจรพลิกดูด้านล่างถึงจะเจอ ซึ่งถือว่าเจ้านี้ออกแบบได้สุดยอดมาก เพราะที่ไปอยู่ด้านล่างนั้นเพื่อต้องการเอาไปฝากระบายความร้อนที่ตัวถังด้านใต้แผ่น PWB แล้วเอาซิลิโคนระบายความร้อนแผ่นเล็กๆ รองคั่นเพื่อให้เป็นฉนวนและช่วยระบายความร้อน ทำแบบนี้จึงไม่สามารถวางแผ่นไมลาร์คั่นระหว่างแผ่นวงจรกับตัวถังได้ ถือว่าตรงนี้ออกแบบไม่ผ่าน น่าเสียดายมากครับเพราะตัวนี้ราคาถูกสุดๆ เลยทีเดียว
เพาเวอร์ไดโอดคือตัวที่อยู่ใต้เอาต์พุตโช้ค แต่ที่น่าสนใจคือตัวเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ของเจ้านี้ใช้เป็นไอซีสำเร็จรูป (ตัวล่างที่มีขาเยอะๆ) เบอร์ KA 1M0880 ของ Fairchild มีวงจรควบคุมและเพาเวอร์มอสเฟตในตัวเดียวกัน เป็นวงจรทีใหม่ขึ้นมาหน่อย (แต่ก็มีมาแล้วพอสมควร) สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพบายตัวนี้จึงน่าจะเป็นฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์เช่นเดียวกับตัวแรกครับ
ลายวงจรมีการแยกส่วนระหว่างฝั่งไพรมารี่และเซคั่นดารี่ชัดเจนดีอยู่ และมีระยะห่างดี ตรงใต้หม้อแปลงเจาะรูระบายความร้อน ส่วนป้อนกลับจากเซคั่นดารี่ยังใช้ไอซีเบอร์ TL431 ป้อนกลับแรงดันขาออกผ่านทางออปโต้คลัปเปอร์ไปยังวงจรควบคุม แต่ขาระหว่างฝั่งไพรมารี่และเซคั่นดารี่ออปโต้คลัปเปอร์เจ้านี้ไม่เจาะช่องคั่นเอาไว้
สรุปว่าตัวที่ 2 การออกแบบโดยรวม "ไม่ผ่าน" เรื่องความปลอดภัยครับ (ไม่นับเรื่องการทำงาน) แต่ถ้าเอามาใช้ทดลองเองอย่างระมัดระวังหน่อย เพาเวอร์ซัพพลายรุ่นนี้ก็ยังถือได้ว่าดีทีเดียวเลยสำหรับราคาถูกสุดๆ ระดับนี้
ส่วนตัวสุดท้ายสเปค 12V 20A แต่มีขนาดใหญ่กว่า 2 ตัวแรกพอสมควร ส่วนหน้าตาก็ยังออกแบบมาคล้ายๆ กันอยู่
เมื่อแกะฝาครอบออก สังเกตดูข้างในมีการจัดวางตัวอุปกรณ์เรียบร้อยดี ที่น่าสนใจคือ บนแผ่น PWB มีคำเตือนเขียนอยู่ด้วยว่าถ้าจะเปลี่ยนฟิวส์ให้ใช้ชนิดและอัตรากำลังให้เทียบเท่าของเก่า เพื่อป้องกันอันตรายและไฟใหม้ รวมทั้งตัวอุปกรณ์ที่อยู่บนแผ่นตามตำแหน่งต่างๆ ของวงจรเลือกใช้ชนิดที่ถูกต้องดีมาก แสดงว่าผู้ผลิตเจ้านี้มีระดับพอสมควร และน่าจะผลิตสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายแบบมืออาชีพครับ
สังเกตดูที่ฝั่งไพรมารี่มีเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ 2 เดียว (ด้านซ้าย) ฝั่งเซคั่นดารีมีเอาต์พุตโช้คหนึ่งตัว เผื่อแกนด้วยการใช้ Toriod 2 ตัวซ้อนกัน ถัดมาข้างๆ เป็นตัวเพาเวอร์ไดโอดมี 3ขา ตัวใหญ่พอสมควร ไดโอดมีแผ่นระบายความร้อนของตัวเอง ส่วนเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ใช้ตัวถังเป็นแผ่นระบายความร้อน แต่มีแผ่นซิลิโคลนรองเป็นฉนวนคั่นเอาไว้ด้วย
จากรูปจะเห็นตัวไอซีควบคุมมี 16 ขา ซึ่งเจ้านี้ใช้เบอร์ KA7500 (เทียบเท่าเบอร์ TL494) สังเกตุตัวเก็บประจุบล๊อคกิ้งตัวสีน้ำตาลข้างๆ หม้อแปลง รวมกับเมื่อไล่วงจรดูแล้วขดไพรมารี่มีขดเดียว สรุปว่าสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายรุ่นนี้เป็นฮาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ครับ ตัวหม้อแปลงสวิตชิ่งดูด้วยตาถือว่าขนาดกำลังดี และหม้อแปลงตัวเล็กที่เห็นนั้นเป็นหม้อแปลงขับเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ครับ โดยรวมตัวนี้การจัดวงจรเป็นรุ่นเก่าแบบเดียวกับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายตัวแรก ซึ่งมีข้อดีอยู่ที่วงจรแบบนี้ใช้กันมานานแล้วปัญหาต่างๆ ของวงจรจึงน่าจะมีน้อย รวมถึงการออกแบบของเจ้านี้ถือว่าดีทีเดียว แต่คงยังสรุปได้ไม่เต็มที่นักเพราะยังไม่ได้แกะพลิกดูด้านล่าง
เมื่อแกะพลิกดูด้านล่างไม่ผิดหวังครับ เพราะออกแบบลายวงจรสวยงามและแยกส่วนไพรมารี่กับเซคั่นดารี่ได้ดีทีเดียว มีแผ่นไมลาร์รองคั่นระหว่างตัวถังด้านล่างกับแผ่น PWB เกือบจะให้คะแนนเต็มร้อยอยู่แล้วเชียว เสียดายเมื่อไล่วงจรดูพบจุดที่ไม่ค่อยชอบอยู่ 2 จุดครับ
จุดแรกคือเมื่อพยายามไล่วงจรหาดูว่าเป็นคอนเวอร์เตอร์แบบไหน แต่ที่พบเพิ่มกลับเป็นว่า ชุดคอนโทรลนั้นถูกออกแบบให้อยู่ที่ฝั่งเซคั่นดารี่ การป้อนกลับเพื่อควบคุมจึงอยู่ที่ฝั่งเซคั่นดารี่ทั้งหมด (ความจริงยังสงสัยอยู่ว่ามันจะเอาแรงดันที่ไหนมาเริ่มทำงาน) ซึ่งไม่ใช่เรื่องใหญ่ แต่ที่น่าเป็นห่วงก็คือ หม้อแปลงขับเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ (ตัวเล็ก) นั้นขับมาจากตัวไอซีที่ฝั่งเซคั่นดารี่ ซึ่งหมายความว่าหม้อแปลงขับจะต้องพันฉนวนแยกฝั่งอย่างดี ซึ่งน่าจะยากอยู่ แต่ที่ติดใจที่สุดคือพบว่าลายวงจรเส้นแรงดันขาเข้าที่ผ่านขดไพรมารี่นั้นเอาไปฝากผ่านขาหม้อแปลงขับด้วย ดังนั้นการแยกส่วนระหว่างฝั่งไพรมารี่กับเซคั่นดารี่จึงขึ้นอยู่กับหม้อแปลงทั้ง 2 ตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ตัวหม้อแปลงขับ แม้จะมีการเจาะช่องบนแผ่น PWB เพิ่มไว้ก็ตาม แต่ผมเป็นห่วงเรื่องฉนวนที่พันแยกส่วนบนตัวหม้อแปลงขับมากกว่า จึงต้องทดสอบการทนแรงดันระหว่างขดให้ดี (คิดว่าผู้ผลิตคงทดสอบแล้ว)
สรุปว่าทั้ง 3 ตัวนี้ตัวแรกถือว่าการออกแบบโดยรวมดีที่สุด (แต่ก็ราคาแพงกว่าเพื่อน) ถ้าได้ของเจ้านี้ขนาดกระแส 20A หรือ 30A มาทดสอบด้วยจะสรุปได้ดีกว่านี้ ถ้าได้มาเมื่อไหร่ จะเอามาอัพเดตให้ครับ ส่วนตัวที่ 2 ถ้าจะเอามาใช้งานทั่วไปในเครื่องใช้ผมคิดว่าไม่น่าจะดี สำหรับตัวสุดท้ายถือว่าพอใช้ได้และคิดว่าการทำงานที่กำลังงานสูงๆ ไม่น่ามีปัญหาเพราะการออกแบบวงจรค่อนข้างดี แต่ติดใจอยู่ที่การแยกส่วนไฟฟ้านิดเดียวครับ (ต้องทดสอบการทนแรงดันสูงกันอีกที)
จะเห็นว่าแม้สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายแบบนี้ส่วนใหญ่หน้าตามันจะเหมือนๆ กัน แต่ข้างในจะต่างกันพอสมควร การเลือกเอายี่ห้อไหนรุ่นไหน เบื้องต้นก็คงต้องแกะข้างในดูการออกแบบวงจร โครงสร้าง และการเผื่อความปลอดภัยให้ผู้ใช้กันแบบนี้แหละ
หวังว่ารีวิว (คร่าวๆ ) ตอนนี้คงจะเป็นประโยชน์อยู่บ้างนะครับ
ตอนหน้าผมจะนำผลทดสอบการคงแรงดันเมื่อจ่ายกระแสสูงๆ มาให้ดู จะเอามารวมกันไว้ที่เดียวก็กลัวจะยาวมากไปครับ
