เลือกใช้แหล่งจ่ายไฟ

เลือกใช้แหล่งจ่ายไฟ

วิธีการใช้แบตเตอรี่ให้คุ้มค่า

   เคยคิดกันหรือไม่ว่าถ้าวันนี้ไม่มีแบตเตอรี่ใช้งาน เราจะยังคงมีอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทกระเป๋าหิ้วต่างๆ ใช้กันอยู่หรือเปล่า หรือถ้ามีรูปร่างหน้าตาของมันจะเป็นอย่างไร อาจจะต้องต่อสายระโยงระยางเพื่อนำกระแสไฟฟ้าจากปลั๊กไฟตามบ้าน มาเข้ากับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่จะหิ้วไปมาทั้งหลาย และเราคงจะออกไปไหนไกลๆ พร้อมกับอุปกรณ์ไฟฟ้าประเภทกระเป๋าหิ้วไม่ได้

อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่ก็ได้เกิดขึ้นมาแล้ว ยิ่งตอนนี้อุปกรณ์อำนวยความสะดวกประเภทกระเป๋าหิ้ว (หรือ อาจใส่กระเป๋าเสื้อได้) เช่น โทรศัพท์มือถือ กล้องวิดีโอ คอมพิวเตอร์ ทั้งแบบโน้ตบุ๊ก และแบบแล็บท็อปหรือแบบหิ้วไปไหนต่อไหนก็ได้นั้นต้องใช้แบตเตอรี่ทั้งสิ้น ถึงวันนี้แบตเตอรี่จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นมาก แล้วตัวคุณล่ะ เลือกใช้แบตเตอรี่ให้เป็นแหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสมกับงานของคุณอย่างไร

ในแง่ของความสะดวกและความประหยัดแบตเตอรี่ทำให้เราไม่ต้องใช้หม้อแปลง, อุปกรณ์เรกติไฟเออร์ และอุปกรณ์ประกอบอื่นๆ เพื่อที่จะทำให้ไฟฟ้ากระแสสลับที่มีอยู่ตามบ้านนั้นกลายมาเป็นไฟตรงตามที่ต้องการ แต่การใช้แบตเตอรี่มีข้อเสียคือ กำลังไฟฟ้าที่ออกมาจะลดลงเมื่อใช้งานไปนานๆ ดังนั้น จึงต้องมีการชาร์จ หรือเปลี่ยนมันใหม่บ่อยๆ แต่จะทำอย่างไรหรือมีวิธีการอย่างไรในการออกแบบหรือสร้างวงจรให้ใช้กำลังไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ให้น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยวงจรยังคงทำงานได้ตามปกติเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ให้ยาวนานออกไปอีก

ต่อไปนี้จะเป็นแนวทางในการใช้กำลังไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ โดยจะพิจารณาสังเกตจากการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ, การเลือกอุปกรณ์ และอื่นๆ ประกอบการใช้แนวทางต่างๆ ที่ให้มานี้จะทำให้ประหยัดเงินและลดความยุ่งยากในการเปลี่ยนหรือชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ แนวทางที่ให้มานี้โดยปกติแล้วจะใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์ แต่ก็สามารถที่จะนำไปประยุกต์ใช้ได้กับทุกๆ วงจร เช่นกัน

เลือกใช้แหล่งจ่ายที่เป็นสวิตชิ่ง

   แหล่งจ่ายไฟที่เราใช้กันอยู่โดยทั่วไป ปกติจะเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบลิเนียร์ (linear power supply) นั่นคือ แรงดันของมันจะลดลงได้เมื่อมีการจ่ายกระแสออกไปมากๆ นอกจากนั้น ยังมีการสูญเสียในรูปของความร้อนอีกด้วย แต่ถ้าเราเลือกใช้แหล่งจ่ายที่เป็นสวิตชิ่ง (switching power supply) ประสิทธิภาพที่ได้นั้นจะสูงกว่าแหล่งจ่ายแบบลิเนียร์ และมันยังช่วยให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นกว่าเดิมอีกด้วย

ทรานซิสเตอร์ที่ต่ออยู่ในเอาต์พุตของแหล่งจ่ายแบบสวิตชิ่ง นั้นจะมีการปิด-เปิดอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงค่าของแรงดันเพื่อจ่ายกระแสให้กับโหลดอย่างเพียงพอนั้นทำได้ โดยเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาในการเปิด-ปิดของทรานซิสเตอร์ หรือที่เรียกว่า ดิวตี้ไซเกิล (duty cycle) นั่นเอง การสูญเสียที่เกิดขึ้นมานั้นจะมีค่าเพียงเล็กน้อย ส่วนแรงดันเอาต์พุตที่ออกมาก็จะรักษาให้คงที่ได้ โดยการต่อฟิลเตอร์แหล่งจ่ายแบบนี้สามารถทำได้ทั้งแบบ สเต็ปอัพ คือ แรงดันเอาต์พุตมากกว่าอินพุตและแบบ สเต็ปดาวน์ คือ การทำให้แรงดันเอาต์พุตต่ำกว่าอินพุต

การเปลี่ยนไฟตรงโดยใช้การควบคุมแบบสวิตชิ่งหรือที่เรียกว่า ดีซี-ดีซีคอนเวอร์เตอร์นั้น บริษัทแมกซิมอินทีเกรดโปรดักซ์ ก็ได้ออกไอซีที่มีความสามารถทำงานในลักษณะดังกล่าว คือ ไอซีเบอร์ MAX631 ในรูปที่ 1 เป็น วงจรสวิตชิ่งเรกูเลเตอร์แบบสเต็ปอัพที่ใช้ไอซี MAX631 จากวงจรจะเห็นว่า MAX631 ต้องการแรงดันอินพุตเห็นว่า MAX631 โวลต์ ซึ่งสามารถใช้แบตเตอรี่ขนาด AA 2 ก้อน ต่ออนุกรมก็เพียงพอแล้ว นอกจากนี้แมกซิมยังออก IC มาอีกเบอร์หนึ่งคือ MAX638 ซึ่งเป็นสวิตชิ่งเรกูเลเตอร์แบบสเต็ปดาวน์ โดยความสามารถของมันนั้นสามารถที่จะเปลี่ยนแรงดันอินพุต 9 โวลต์ ให้เหลือ 5 โวลต์ได้

ประสิทธิภาพที่ได้จากไอซีสวิตชิ่งเรกูเลเตอร์จะมีค่าประมาณ 93% ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟแบบลิเนียร์ทั่วไปจะมีประสิทธิภาพเพียงแค่ 70% หรือต่ำกว่านั้นด้วยซ้ำ ประสิทธิภาพที่ได้เพิ่มขึ้นนี้จะทำให้มีการสูญเสียน้อยลง และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ก็ยาวนานขึ้นด้วย