แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งสำหรับคอมพิวเตอร์
(Power Supply)

         แหล่งจ่ายไฟหรือที่มักจะเรียกทับศัพท์กันว่า"เพาเวอร์ซัพพลาย"เป็นส่วนประกอบที่สำคัญส่วนหนึ่งที่มักถูกมองข้ามไป เนื่องจากว่า มาตรฐานการคำนวณปริมาณการใช้ไฟฟ้าของเครื่องพีซีค่อนข้างจะแน่นอนและมีความเชื่อถือได้คือถ้านำมาประกอบเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์แล้วสามารถทำงานได้อย่างดีไม่มีปัญหาก็มักจะไม่สนใจในด้านนี้และถูกละเลยไป
         ปกติแล้วมักจะไม่ค่อยมีการเลือกซื้อเพาเวอร์ซัพพลายกันนัก ถ้าไม่ใช่เนื่องจากตัวเก่าที่ใช้อยู่เกิดเสียหายโดยมากเราจะเลือกซื้อกันที่เคสของเครื่องมากกว่าซึ่งเกือบทั้งหมดจะขายมาพร้อมกับเพาเวอร์ซัพพลายเลยและมักจะมีขนาดเหมาะสมกับตัวเครื่อง คือ ถ้าเครื่องเล็ก ๆ ใส่อุปกรณ์ เพิ่มเติมได้ไม่มากก็จะให้เพาเวอร์ซัพพลายขนาดเล็ก แต่ถ้าเครื่องใหญ่ก็จะใส่ตัวใหญ่ให้
         ประเด็นหลักในการเลือกเพาเวอร์ซัพพลายไม่ว่าจะซื้อพร้อมเครื่องหรือซื้อเฉพาะตัว เพาเวอร์ซัพพลายเองก็ตาม มี 2 เรื่องที่สำคัญก็คือ ประเภทและขนาดประเภทในที่นี้หมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่เพาเวอร์ซัพพลายนั้นจ่ายออกมาและขั้วต่อสำหรับเสียบเข้ากับเมนบอร์ด ซึ่งจะต้องเลือกให้ตรงกับเมนบอร์ดที่ใช้ด้วย ก็คือจะต้องเลือกว่าเป็นแบบ AT หรือ ATX แบบ AT คือแบบที่มีมาแต่ดั้งเดิมนานแล้ว ส่วนแบบ ATX จะเป็นรุ่นใหม่กว่าที่กำลังเข้ามาแทนที่แบบ AT จบเกือบหมดแล้วเหมือนกันและมีมาตรฐานแรงดันและสัญญาณต่าง ๆ แตกต่างกันด้วย ดังที่จะอธิบายรายละเอียดต่อไปส่วนในกรณีของขนาดในที่นี้ไม่ได้หมายถึง ขนาดใหญ่หรือเล็ก (แม้ว่าจะแปรผันกันก็ตาม) แต่หมายถึง กำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถจ่ายได้ ซึ่งโดยปกติแล้วจะหมายถึงกำลังไฟฟ้ารวม
         ทั้งหมดทุกแรงดันไฟฟ้าที่เพาเวอร์ซัพพลายนั้นสามารถจ่ายออกมา ตัวเลขนี้ถ้าไปเดินหาซื้อตามร้านเองก็จะมีอยู่ 3 ขนาดถือขนาดเล็ก 200 วัตต์ , กลางซึ่งมีมากที่สุด 250 วัตต์ และใหญ่ 300วัตต์ แต่ถ้าในเครื่องที่มีจำหน่ายอยู่แล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบรนด์เนมต่าง ๆ ที่มีขายในเคสรูปร่างเล็ก ๆ หรือแปลก ๆ ไม่เหมือนทั่ว ๆ ไป อาจใช้เพาเวอร์ซัพพลายที่เล็กมาก ๆ ก็ได้ ได้แก่ 100วัตต์ , 130 วัตต์ , 150 วัตต์เท่านั้น ซึ่งมักจะดูได้จากสเป็คของเครื่องนั้น ๆ โดยเพาเวอร์ซัพพลายเหล่านี้อาจจะเป็นรุ่นที่ใช้มาตรฐาน NLX , SFZ , WTX ซึ่งเป็นมาตรฐานย่อยของ ATX อีกทีหนึ่ง ส่วนเพาเวอร์ซัพพลายสำหรับ Pentium 4 นั้นอาจจะต้องใช้ขนาดสูงสุดถึง 350 หรือ 400วัตต์ก็เป็นได้
         จะเห็นได้ว่า เพาเวอร์ซัพพลายขนาด 100 วัตต์ก็ดูเหมือนจะเพียงพอแล้ว ซึ่งก็เป็นความ จริงสำหรับเครื่องที่มีแค่ส่วนประกอบพื้นฐาน คือ เมนบอร์ด ซีพียูรุ่นที่กินไฟไม่มากนัก การ์ดบางการ์ด ฮาร์ดดิสห์ 1 ตัว ไดรว์ซีดีรอมและฟล็อปปี้ดิสกื แต่ก็อาจจะไม่เพียงพอสำหรับซีพียู บางรุ่นที่แม้จะมีเพียงแค่ส่วนประกอบพื้นฐานเหล่านี้ก็ตาม แต่ก็กินไฟเยอะมาก เช่น ซีพียูรุ่นใหม่ความเร็วสูง ๆ ระดับ GHz ทั้งหลาย
         ถ้าเพาเวอร์ซัพพลายมีขนาดที่ใหญ่หน่อย ก็สามารถรองรับฮาร์ดดิสก์ได้มากตัวขึ้นสามารถใส่ไดรว์ CD-R เพิ่มไปจากซีดีรอมที่มีอยู่แล้ว เสียบการ์ดจอแรง ๆ ที่มีความเร็วสูงและต่อพ่วงอุปกรณ์ทาง USB ได้มากขึ้น รวมทั้งมีเสถียรภาพในการทำงานที่ดีด้วย แต่ราคาก็อาจจะสูงขึ้นมาบ้างเล็กน้อย ทั้งนี้เมื่อขนาดใหญ่ขึ้นเสียงพัดลมก็มักจะดังขึ้นตามไปด้วย (เพราะต้องระบายความร้อนมากกว่าตัวเล็ก ๆ )

หน้าที่และการทำงานของเพาเวอร์ซัพพลาย
          กระแสไฟที่ใช้อยู่ตามบ้านมาจากโรงไฟฟ้าโดยอยู่ในรูปแบบของไฟสลับแรงดันสูง เช่น220 โวลต์ในบ้านเรา แต่กระแสไฟที่อุปกรณ์ทุกชนิดที่คอมพิวเตอร์ใช้ (และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิคส์ทุกชนิด) จะต้องเป็นไฟตรงแรงดังต่ำ หน้าที่ของเพาเวอร์ซัพพลายก็คือจะต้องแปลงไฟสลับแรงดันสูง ที่อาจจะขึ้นลงไม่แน่นอนและมีหลายระดับแรงดัน ให้เป็นไฟตรงแรงดันต่ำที่อุปกรณ์ต่าง ๆ ต้องการรวมทั้งจะต้องมีไฟพิเศษและสัญญาณต่าง ๆ อีกมากมายที่จำเป็นสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน
          การทำงานของเพาเวอร์ซัพพลายสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ จะไม่ได้ใช้วงจรแปลงไฟง่าย ๆ แบบที่ใช้ในอะแดปเตอร์ทั่วไป เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่จะต้องจ่ายออกมานั้นสูงกว่ากันมากดังนั้นแม้จะมีหน้าที่เดียวกันแต่ก็มีวิธีทำงานที่แตกต่างกัน คือ แทนที่จะทำงานแบบตรง ๆ หรือlinear คือ รับไฟเข้ามาแล้วก็แปลงออกไปเหมือนในอะแดปเตอร์ต่าง ๆ ซึ่งมีการสูญเสียพลังงานมาก ก็ใช้การทำงานสวิทซิ่ง (switching) แทน (ชื่อเต็ม ๆ คือ constantvoltage , half-bridge ,forward-converting switching power supply) ซึ่งมีความซับซ้อนกว่ากันมาก โดยทำงานแบบclosed-loop feedback คือมีการป้อนสัญญาณขาออกกลับมาชดเชยเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพ (ราบเรียบและคงที่) ดังในแผนผังนี้

          ข้อดีของการทำงานแบบนี้คือ มีประสิทธิภาพในการแปลงไฟสูง ดังนั้นเมื่อต้องจ่ายกำลังไฟมาก ๆ ก็จะเกิดการสูญเสียพลังงาน (ที่จะกลายเป็นความร้อน) ไม่มากนัก ทำให้ระบายความร้อนทิ้งออกไปได้ง่ายขั้น ส่วนข้อเสียคือ การทำงานของวงจรสวิทชิ่งซึ่งจะทำงานที่ความถี่สูงมากทำให้เกิดสัญญาณความถี่สูงแผ่กระจายออกมารบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ในและนอกตัวเองเครื่องได้ ดังนั้นส่วนประกอบทั้งหมดจึงถูกบรรจุอยู่ในกล่องโลหะเพื่อให้มีสัญญาณรบกวนเล็ดรอดออกมาน้อยที่สุด

แรงดันไฟขาออกของเพาเวอร์ซัพพลาย
          มาตรฐานเพาเวอต์ซัพพลายของเครื่องพีซีได้ถูกกำหนดให้มีแรงดันขาออกไฟตรง เพื่อใช้ สำหรับอุปกรณ์ชนิดต่าง ๆ ที่ต้องการแรงดันไม่เท่ากัน ทั้งไฟบวกและไฟลบ เมื่อเทียบกับระดับไฟ 0 โวลต์หรือกราวนด์โดยมีกระแสที่จะต้องจ่ายได้ไม่เท่ากัน (เป็นแอมเปร์ หรือ “แอมป์” เขียนย่อว่า A) ตามปริมาณความมากน้อยในการใช้งานดังต่อไปนี้ 

-12V	ไฟ-12V ใช้สำหรับสัญญาณเชื่อมต่อของพอร์ตอนุกรม (serial port หรือ com port) คู่กับไฟ +12V เท่านั้นซึ่งสัญญานี้แทบจะไม่ได้ใช้แล้วในปัจจุบัน ถ้าใช้ก็ไม่มากนัก จึงมีกระแสที่จ่ายออกมาได้ไม่เกิน 1 แอมป์เท่านั้น
-5V	เมื่อก่อนนี้ไฟ –5โวลต์ ใช้กับไดรว์ฟล็อปปี้ดิสก์และวงจรของการ์ด ISA บางตัว ซึ่งต้องการกระแสไม่มากนัก จึงจำกัดอยู่ทีไม่เกิน 1 แอมป์เท่านั้น
OV	หมายถึง กราวนด์ ซึ่งใช้เทียบกับสัญญาณไฟต่าง ๆ ในเครื่อง
+3.3V	เป็นแรงดันใหม่ที่เพิ่งมีในยุคหลังที่ซีพียูเริ่มทำงานที่แรงดันไฟต่ำกว่า 5โวลต์ ยุค Pentium เป็นต้นมา) มาตรฐานนี้เริ่มถูกกำหนดในเพาเวอร์
+5V	ไฟ +5V ซึ่งเดิมมีบทบาทมากในเครื่องและเพาเวอร์ซัพพลายแบบ ATก็ยังคงต้องใช้อยู่มากในปัจจุบันสำหรับเมนบอร์ดและไดรว์ต่าง ๆ ซึ่งยังทำงานที่ 5 โวลต์อยู่
+12V	ไฟ + 12V เป็นแรงดันไฟสำหรับมอเตอร์ของดิสก์และพัดลมเป็นหลักนอกนั้นก็จะมีอุปกรณ์อื่น ๆ ได้แก่ สัญญาณพอร์ตอนุกรมและการ์ดบางตัวที่ยังต้องการใช้อยู่

---

          แรงดัน +3.3V , 5V และ 12V จะจ่ายกระแสได้มากน้อยแตกต่างกันไปตามรุ่นของเพาเวอร์ซัพพลายตัวนั้นที่ได้ถูกออกแบบมา

สัญญาณต่างๆ
          นอกเหนือไปจากแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นแล้ว เพาเวอร์ซัพพลายเองจะต้องมีสัญญาณเข้าและ
ออกอีกมากมาย เพื่อการทำงานกับเมนบอร์ดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนี้

         "Power Good"คือ สัญญาณบอกว่ามีไฟเลี้ยงแล้วจ้า โดยทันทีที่เราจ่ายไฟให้กับเพาเวอร์ซัพพลาย เช่นด้วยการเปิดสวิทซ์เครื่อง เมนบอร์ดจะยังไม่เริ่มทำงานจนกว่าเพาเวอร์ซัพพลายส่งสัญญาณ Power Good นี้ออกมา ก็คือรอจนกว่าเพาเวอร์ซัพพลายจะตรวจสอบเสร็จว่าไฟเลี้ยงต่าง ๆ ที่จ่ายออกมาอยู่ในระดับที่ต้องการและคงที่แล้ว ซึ่งอาจจะต้องใช้เวลาประมาณครึ่งวินาที เวลาเพียงเท่านี้คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันสามารถทำงานได้นับล้านคำสั่ง จึงต้องใช้สัญญาณนี้หยุดไว้ยังไม่ให้เริ่มทำงานจนกว่าแรงดันไฟฟ้าจะสมบูรณ์นั่นเอง บางครั้งจะเรียกสัญญาณนี้ว่า Power OK หรือOK
          ในกรณีที่เพาเวอร์ซัพพลายเกิดปัญหาขึ้นในระหว่างที่ทำงานอยู่ สัญญาณนี้ก็จะหายไปเช่น อาจเกิดจากไฟตก ไฟกะพริบ ซึ่งคอมพิวเตอร์ก็จะหยุดทำงานไปจนกว่าสัญญาณนี้จะกลับมาใหม่ ก็ทำให้เหมือนเครื่องถูกรีเซ็ตได
          สัญญาณ Power Good นี้มีมาตั้งแต่เพาเวอร์ซัพพลายตัวแรกของเครื่องพีซี มีลักษณะเป็นแรงดันไฟ +5 โวลต์ ซึ่งเพาเวอร์ซัพพลายราคาถูก ๆ บางตัวอาจจะไม่มีวงจรอะไรพิเศษ

          "Soft Power"เครื่องพีซีสมัยก่อนและที่ปัจจุบันเรียกว่า แบบ AT จะมีสวิทซ์เปิดปิดวงจรไฟฟ้าที่จ่ายเข้าไปให้กับเพาเวอร์ซัพพลายโดยตรงเหมือนสวิทซ์ปิดเปิดไฟตามบ้านทั่วไป แต่ในยุคของเครื่องแบบ ATX ซึ่งรวมไปถึง NLX , SFX และ WTX ได้เปลี่ยนวิธีการปิดเปิดเครื่องไปเป็นการใช้สัญญาณบอกให้เพาเวอร์ซัพพลายเปิดหรือปิดเครื่อง เหมือนกับการใช้รีโมตคอนโทรลเปิดปิดทีวีสมัยนี้นั่นเอง วิธีการแบบนี้เรียกว่า Soft Power ซึ่งทำให้ Windows สามารถสั่งปิดเครื่องได้และผู้ใช้สามารถเปิดคอมพิวเตอร์ด้วยวิธีการอื่น ๆ เช่น กดปุ่มบนคีย์บอร์ดแทนการกดสวิทซ์หน้าเครื่อง
          

         "Power on"สัญญาณที่ใช้เปิดปิดเครื่องนี้เรียกว่า Power on หรือ PS on ซึ่งจะเป็นไปได้ก็คือจะต้องมีไฟเลี้ยงเครื่องอยู่เล็กน้อยตลอดเวลา เหมือนกับที่คุณเห็นทีวีมีไฟเรืองแสงอยู่ ไฟเลี้ยงนี้เรียกว่า +5V Stand by หรือ +5V SB ซึ่งเป็นไฟ +5 โวลต์ที่จ่ายออกมาจากเพาเวอร์ซัพพลายอยู่ตลอดเวลาแม้ว่าจะสั่งปิดไปแล้วก็ตาม นอกจากจะจ่ายเพื่อให้สามารถเปิดปิดเครื่องในแบบsoft Power ได้แล้วยังช่วยให้สามารถสั่งเปิดเครื่องด้วยสัญญาณอื่น ๆ ได้อีก ได้แก่ เมื่อมีโทรศัพท์เข้ามาที่โมเด็ม (Wake on Ring) หรือผ่านทางระบบเครือข่าย (Wake on LAN)

          นอกเหนือไปจากที่กล่าวมาแล้ว เพาเวอร์ซัพพลายบางตัวยังอาจจะมีสัญญาณอื่น ๆ ซึ่งได้กำหนดไว้ในมาตรฐานแล้ว่าไม่จำเป็น คือ อาจจะมีหรือไม่มีก็ได้ เช่น +3.3V SB (Stand by)ในเพาเวอร์ซัพพลายแบบ ATX , สัญญาณ Fan ON/OFF ในเพาเวอร์ซัพพลายแบบ SFX และสัญญาณอื่น ๆ ในเพาเวอร์ซัพพลายแบบ ATX และ NLX ดังนี้

          "+3.3V Sense" เป็นตัวบอกกับเมนบอร์ดว่าไฟเลี้ยง +3 นั้นอยู่ในสถานะที่ดีหรือไม่เพื่อแสดงสถานะของไฟเลี้ยง +3.3V ซึ่งถือได้ว่าสำคัญมากเนื่องจากใช้เลี้ยงซีพียูและ RAM นั่นเอง โดยไฟ +3.3V อาจจะตกโดยที่ไฟอื่น ๆยังดีอยู่ก็เป็นได้

          "Fan C" เป็นสัญญาณควบคุมพัดลม เพื่อให้ความเร็วพัดลมของเพาเวอร์ซัพพลายเปลี่ยนแปลงหรือหยุดไปได้ เช่น เมื่อเครื่องเข้าสู่ Stand by mode ก็สั่งหยุดพัดลมของเพาเวอร์ซัพพลายด้วยการส่งสัญญาณที่ต่ำกว่า 1 โวลต์ไป

          "Fan M" ใช้คู่กับ Fan C เป็นสัญญาณ monitor เพื่อตรวจสอบว่าขณะนี้พัดลมของเพาเวอร์ซัพพลายหมุนด้วยความเร็วเป็นอย่างไร เพื่อจะเตือนหรือหยุดการทำงานของซีพียูถ้าพัดลมทำงานผิดปกติ เพื่อป้องกันความเสียหายเมื่อระบบระบายความร้อนมีปัญหา

สัญญาณของเมนบอร์ด ATX
      นอกจากนี้ในเพาเวอร์ซัพพลายแบบของเมนบอร์ด ATX ยังเพิ่มสัญญาณต่อไปนี้อีกด้วย
          "Sleep" สั่งให้เพาเวอร์ซัพพลายเข้าสู่ Sleep mode
          "+3.3V" AUX เป็นไฟ + 3.3V Stand by เหมือนกับของ +5V
          "+5V Sense" ใช้บอกสถานะของไฟ +5V เหมือนกับของ +3.3V