Switching Power Supply สามารถต่อขนานกันเพื่อเพิ่มกระแสได้หรือไม่ ?

 

block diagram ระบบการทำงานแบบย่อๆ ของ หม้อแปลงสวิทชิ่ง

     หลายคนคงสงสัยกันว่าตัวหม้อแปลงสวิทชิ่ง ( Switching Power Supply ) ที่ใช้กันอยู่นี้ สามารนำมาต่อขนานกันเพื่อเพิ่มกระแสได้ตรงๆได้เลยหรือไม่ ซึ่งเป็นคำถามที่หลายคนสงสัยและสอบถามเข้ามาค่อนข้างบ่อย คำตอบคือ ต่อขนานกันได้ …. แต่ใช้งานได้ไม่ดี ครับ ไม่ดีอย่างไร เพราะอะไร เราไปหาคำตอบกันครับ

 

1. เนื่องจากตัว หม้อแปลงสวิทชิ่ง แต่ละตัวนั้นจะมีระบบป้อนกลับ ( Voltage Feedback System) เพื่อวัดแรงดัน Output และปรับอัตราการ เปิด-ปิด (Switch) ให้แรงดันคงที่ตลอดเวลา แม้โหลดเปลี่ยนไป ไม่ว่าโหลดจะดึงกระแสกี่ A ซึ่งระบบนี้ จะทำงานเท่ากับความถี่ของหม้อแปลงสวิทชิ่งตัวนั้นๆ ซึ่งหากเรานำมาขนานกัน แล้วจะทำให้ระบบ Feedback ของแต่ละตัว ทำงานได้ไม่ถูกต้อง ผลคือ แรงดัน output จะไม่นิ่ง

2.ระบบป้องกันกระแสเกิน ทำงานผิดพลาด เนื่องจาก หม้อแปลงสวิทชิ่งแต่ละตัวจะมีระบบ short circuit protection เป็นพื้นฐาน เพื่อป้องกันการลัดวงจร ตัวหม้อแปลงจะตัดการทำงานลงเมื่อกระแสถึงจุดที่กำหนดไว้ เมื่อเรานำหม้อแปลงสวิทชิ่งมาต่อมาขนานกันเพื่อเพิ่มกระแสให้จ่ายได้สูงขึ้น ถึงแม้เราจะปรับแรงดันของแต่ละตัวให้เท่ากันแล้วก็ตาม โอกาสที่การขนานกันเพื่อเฉลี่ยกระแสจากสวิทชิ่งจากสองตัว หรือมากกว่า ให้เท่ากันนั้นเป็นไปได้ค่อนข้างยาก เนื่องจาก 

2.1.) ความต้านทานภายในสายไฟที่ต่อพ่วงกัน ไม่ว่าจะเป็น ความยาว การขันยึด มีผลต่อความต้านทานภายในสาย ซึ่งส่งผลให้กระแสทีไหลในสายของแต่ละตัววิ่งไม่เท่ากัน

2.2. ) เมื่อเกิดกระแสวิ่งไม่เท่ากันจะทำให้ภาวะโหลดไปตกที่ตัวใดตัวหนึ่งมากกว่าตัวอื่น ส่งผลให้กระแสเกินไปมากกว่าระบบ short circuit protection หรือ over load protection ของหม้อแปลง ( สวิทชิ่งตัวที่ 1) ตัดการทำงานขึ้นมา จังหวะนี้จะทำให้ภาระโหลดทั้งหมดไปตกอยู่กับอีกตัวทันที ทำให้ภาระโหลดเกินกกว่าที่กำหนดอีกครั้งทำให้ ( สวิทชิ่งตัวที่ 2 ) ตัดการทำงานลง       กลับไปที่ ( สวิทชิ่งตัวที่ 1)  เมื่อกระแสถูกตัดลงแล้วและภาระโหลดของสวิทชิ่งย้ายไปอยู่กับ ( สวิทชิ่งตัวที่ 2) จังหวะนี้ จะทำให้ระบบ short circuit protection ของ ( สวิทชิ่งตัวที่ 1) มองว่า เหตุการ์ลัดวงจรจบลงแล้ว เลยทำ restart ระบบขึ้นมาเพื่อจ่ายไฟอีกครั้ง ทำให้ระบบของแต่ละตัว ตัดไปตัดมา กระแสที่จ่ายออกมาจึงไม่นิ่งและคงที่ และระบบป้องกันกระแสเกินในระบบ ทำงานได้ไม่ถูกต้อง หากเกินการ short circuit หรือ overload จริง เกิดขึ้น.

รูป block diagram เมื่อมีการต่อขนาน power supply และกระแสวิ่งไม่เท่ากัน

3.) ประสิทธิ์ภาพ ถึงแม้ว่า เราจะพยามแก้ปัญหาจาก ข้อ 1 และ 2 โดยการพยามปรับจูน หรือใช้ Diode เข้ามากั้นเพื่อไม่ให้ระบบ voltage feedback ทำงานผิดพลาด ให้พอใช้งานได้ก็ตาม อย่างไรแล้วประสิทธิภาพของการนำ Switching power supply มาขนานกัน ทำให้ประสิทธิ์ภาพโดยรวมลดลง กล่าวง่ายๆ คือ เปลืองไฟมากกขึ้น

วิธีการแก้ไขปัญหา

1) เลือกใช้ power supply ขนาดใหญ่ตัวเดี่ยว
ข้อดี

• • เสถียรภาพสูง ประสิทธิ์ภาพสูง 
  • บำรุงรักษาง่าย

ข้อเสีย

• • ราคาค่อนสูง หากต้องการกำลังวัตต์สูง
  • อาจจะต้องใช้เวลาสั่งนานกว่าปรกติ เนื่องจากหลายรุ่นไม่ได้มีสต๊อกทั่วไป
  • ส่วนใหญ่จะมีผลิตไม่เกิน 3kW

2) เลือกใช้ power supply ที่สามารถขนานกันเพื่อเพิ่มกระแสได้
จากข้อจำกัดข้างต้น จึงมีการออกแบบ switching power supply รุ่นออกแบบเฉพาะที่สามารถ ขนานกันเพื่อเพิ่มกำลัง output ได้ ซึ่งในการต่อพ่วงจะต้องมีการต่อสายสัญญาณระหว่าง switching power supply เพื่อให้ตัว controller ภายในสามารถสื่อสารและส่งสัญญาณจังหวะคลื่น (pulse) ของการ switch ในแต่ละคลังให้พร้อมกัน และระบบอื่นๆ ให้สามารถช่วยกันจ่ายกระแสโดยไม่เกิดปัญหาที่กล่าวมาข้างต้นบทความ

ข้อดี

• • สามารถต่อพ่วงให้กำลังสูงมากๆ ได้
  • สามารถปรับเปลี่ยน (configable) เพิ่ม-ลดจำนวนเพื่อปรับให้เหมาะกับโหลด
  • สามารถต่อพ่วงเพื่อจ่ายโหลดกำลังสูงมากได้ (3kW – 10kW +)

ข้อเสีย

• • การต่อพ่วงมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นเนื่องจากต้องต่อสายสัญญาณ (link) ให้ถูกต้องตามคู่มือ

• 
  
•  

ภาพ blcok diagram การต่อพ่วงเพื่อขนาน switching power supply รุ่น RSP-1000 เพื่อช่วยกันจ่ายกระแส

การขนานกันเพื่อสำรองระบบ ไม่ใช่เพื่อเพิ่มกระแส

เพื่อป้องกัน switching power supply ตัวใดตัวหนึ่งเสียขณะใช้งาน วิธีการนี้ สามารถขนานกันได้ โดยจะต้องใช้กำลังไม่เกินกำลังของ power supply 1 ตัว เช่น power supply 10A จำนวน 2 ตัวขนานกัน จะใช้กระแสไม่เกิน 10A เป็นการต่อพ่วงเพื่อป้องกันตัวใดตัวหนึ่งเสียเท่านั้น ทั้งนี้การต่อ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ ช่วยในการต่อพ่วงเช่น redundancy module หรือหาก DIY ต้องใช้ไดโอดต่อเพิ่มเพื่อไม่ให้ ระบบ voltage feedback system ทำงานชนกัน และจำเป็นต้องใช้ตั้งแรงดันให้ใกล้เคียงกันมากที่สุดเพื่อ balance กระแส 

วิธีการต่อด้วย redundancy module มักพบในตู้คอนโทรลอุตสาหกรรม ที่ต้องการความเสถียรของระบบไฟตลอดเวลา หรือระบบสื่อสาร – server ต่างๆ ก็ใช้ระบบ redundancy ที่มี power supply สองตัว ขึ้นไปต่อพ่วงกันกันไว้  ถึงแม้ตัวใดตัวหนึ่งเสียหาย ระบบจ่ายไฟก็ยังทำงานต่อได้ ทั้งนี้โดยปรกติแล้ว  redundancy module จะมีสัญาณแจ้งเตือน เช่น ไฟ LED สถาณะบอกให้ทราบว่า มีตัวใดตัวหนึ่งเสีย เพื่อให้ผู้ใช้งานรีบเปลี่ยนใหม่

ภาพการขนาน Switching power supply ด้วย redundant module DRDN20

 

ข้อดี

• • เพิ่มเสถียรภาพของระบบในอุปกรณ์สำคัญ เพื่อหลีกเลี่ยง downtime ที่อาจเกิดขึ้น
  • ลดความเครียดในระบบจ่ายไฟ ทำให้ power supply ทำงานต่อตัวให้เบาลง

ข้อเสีย

• • ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น
  • การขนานต้องมีการต่ออุปกรณ์เพิ่มเติม

แนะนำ Switching Power Supply MEAN WELL
รุ่นที่ สามารถต่อขนานเพื่อเพิ่มกระแส / ช่วยกันจ่ายกระแสได้

TDR-960 / SDR-480P / SDR-960| up to 3,840W
CSP-3000 | up to 9,000W
RST-5000 / RST-10000 | up to 20,000W
RSP-1000 / RSP-1500 / RSP-1600 / RSP-2000 / RSP-2400 / RSP-3000 | up to 9,000W
RPB-1600 / RCB-1600 / DBU-3200 / DBR-3200 | up to 25,600W

ปรึกษา-สอบถาม การใช้งาน Power Supply MEAN WELL : ติดต่อเรา