หัวข้อ: ถามเรื่องหม้อแปลง Power Supply ครับ

[Mr. Tube]

ข้อมูลที่ผมศึกษามาไม่ตรงกับของคุณ prasan ครับ

ที่ผมศึกษาwfhมาคือ Coreloss จะขึ้นกับค่าจำนวนเส้นแรงแม่เหล็ก (ไม่ใช่ความหนาแน่นนะครับ), ความหนาของแกนเหล็ก (Lamination Thickness) และความนำไฟฟ้าของแกนเหล็กครับ

Coreloss เกือบทั้งหมด มาจาก Eddy Current ครับ Eddy Current ก็คือกระแสเหนี่ยวนำที่วิ่งวนในแกนเหล็กครับ ถ้าความนำไฟฟ้าของแกนเหล็กมีค่ามาก (นำไฟฟ้าได้ดี) Coreloss จะมากครับ เพราะ Eddy Current จะเกิดขึ้นเยอะ

Eddy Current เกิดขึ้นได้อย่างไร Eddy Current เกิดจากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเส้นแรงแม่เหล็กที่วิ่งอยู่ในตัวนำ จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสวนรอบเส้นแรงแม่เหล็กตามกฎมือขวา (หรือซ้ายหว่า??? ผู้รู้ช่วยด้วยครับ ไม่แม่นเท่าไหร่) ลองนึกสภาพแกนเหล็กกลม-ตัน เส้นผ่านศูนย์กลาง 1 นิ้ว ที่มีเส้นแรงแม่เหล็กวิ่งผ่านตามแนวแกนนะครับ จะเกิด Eddy Current ไหลวนรอบตามเส้นรอบวงของแกน ถ้าค่านำไฟฟ้าของแกนมาก กระแสนี้ก็จะมาก (Loss เยอะ) ถ้าค่าความนำไฟฟ้าของแกนน้อย กระแสนี้ก็จะน้อย (Loss น้อย) ครับ

เส้นแรงแม่เหล็กก็เป็นตัวแปรเหมือนกัน สมมุติแกนเหล็กขนาดเท่าเดิม แต่เพิ่มเส้นแรงแม่เหล็กเป็น 1000 เส้น ก็จะเกิด Eddy Current มากขึ้นไปด้วยตามจำนวนเส้นแรงแม่เหล็กครับ

ความหนาของแกนก็มีผลเหมือนกันครับ เดิมแกน 1 นิ้ว เกิด Loop กระแสตามเส้นรอบวงก็เท่ากับ 3.14 นิ้ว ถ้าแกนบางลงเหลือแค่ 0.1 นิ้ว เส้นรอบวงก็จะเหลือ 0.314 นิ้ว กระแส Eddy ยังเกิดขึ้นปริมาณเดิม แต่วงรอบเล็กลงก็คือ DCR ที่มันวิ่งผ่านเล็กลงด้วย P = I^2 x R เมื่อ R เล็กลง (เพราะระยะทางที่กระแสวิ่งน้อยลง) ค่า Coreloss ก็จะน้อยลงครับ เพราะฉะนั้นเมื่อวัสดุเป็นชนิดเดียวกัน ผ่านกรรมวิธีการผลิตเดียวกันมา แกนเหล็กที่บางกว่าจะมี Coreloss น้อยกว่า เป็นเหตุผลว่าทำไมเหล็กยิ่งบางยิ่งดีครับ หรือแกนที่ยิ่งนำไฟฟ้าแย่เท่าไหร่ก็ยิ่งดีเหมือนกัน เพราะ Eddy Current จะเกิดขึ้นน้อยกว่าครับ

ส่วนกรณีแกนอิ่มตัวผมคิดว่าทำให้การถ่ายทอดพลังงานไป Secondary แย่ลงครับ คือ Primary Swing 10W แต่ Secondary จ่ายออกไปได้แค่ 5W ซึ่ง Loss น่าจะไปเกิดที่ Copper มากกว่าที่ Core ครับ แต่การที่ Core ร้อนน่าจะได้รับความร้อนมาจาก Copper ครับ คุณ prasan เห็นว่ายังไงครับ ผู้รู้ตัวจริงผ่านมา ก็รบกวนช่วยแก้ด้วยนะครับ อย่าปล่อยผมเดามั่วไป 555 

เขียนรูปการเกิด Eddy Current มาใส่เพิ่ม 

[prasan]

ขอขยายความเรื่อง perm. กับค่า core loss ครับ

ในวงจรไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า I ที่ไหลผ่านตัวต้านทาน R จะทำให้เกิดกำลังไฟฟ้าสูญเสียเท่ากับ I^2 x R

ในวงจรแม่เหล็ก เส้นแรงแม่เหล็กที่ไหลในแกนเหล็กก็เปรียบเหมือนกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรไฟฟ้าและค่า perm. ก็เปรียบเหมือนค่าความนำไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ที่จุด saturated จะมีเส้นแรงแม่เหล็กมากและจะทำให้ค่า perm. ลดลงต่ำอย่างมาก หรือก็คือเกิดความต้านทานในวงจรแม่เหล็กอย่างมาก ดังนั้น loss ที่เกิดขึ้นจึงมีค่าเท่ากับ (เส้นแรงแม่เหล็ก^2) x ความต้านทานในวงจรแม่เหล็ก

ใน RDH 4th เค้าจะบอกว่า core loss แปรผันตามค่า flux density ยกกำลังสอง

ถ้าดูใน B-H curve ทั่วๆ ไปจะเห็นว่าที่เริ่มต้น flux density มีค่าน้อยค่า perm. ก็มีค่าน้อยแล้วพอ flux density มีค่าสูงขึ้น perm. ก็จะมีค่าสูงขึ้นตามด้วยแต่ค่า perm. จะมีค่าสูงที่สุดที่ค่า flux density ค่าหนึ่งเท่านั้น แล้วเมื่อค่าค่า flux density สูงขึ้นต่อไปค่า perm. จะมีค่าลดลงจนมีค่าน้อยที่สุดเมื่อเกิดการอิ่มตัวในแกนเหล็ก (ค่า flux density สูงมาก)

กรณีของหม้อแปลงไฟแส้นแรงแม่เหล็กถือว่าคงที่เพราะฉะนั้นไม่ควรที่จะเลือกค่า flux density ที่มากเกินไปเพื่อไม่ให้เกิด core loss มากครับ

ถ้ามีผิดพลาดช่วยแย้งด้วยครับ 

[Mr. Tube]

ซึ่งบางคนเลือกใช้ที่เกือบ Saturated point ซึ่งจะมีค่า Perm. ต่ำมากหรือมีค่าความนำแม่เหล็กในแกนเหล็กต่ำมาก -> core loss สูงมาก

เรียนคุณ prasan ครับ เหตุใดเมื่อค่า perm ต่ำแล้ว จึงทำให้ coreloss สูงครับ หรือถ้าผมเข้าใจข้อสรุปนี้ไม่ถูกต้อง รบกวนช่วยขยายความด้วยครับ ขอบคุณครับ  

[LOUIS]

ขอบคุณครับพี่ประสานเดี๋ยวผมจะลองคำนวณดูครับ       

[DIY มด]

แจ่มแจ๋วเลยครับทุกท่าน ได้ความรู้เพิ่มขึ้นอีกเพียบเลย ขอบคุณคุณหลุยส์ที่ถาม และขอบคุณทุกท่านที่ให้ความเห็นครับ ผมว่ากระทู้อย่างนี้ก็น่าจะปักหมุด หรือ move ไปอยู่ในพวกบอร์ดย่อยเรื่องวิชาการ เห็นด้วยไหมครับคุณดาวเหนือ 

[prasan]

Loss ในหม้อแปลงมาจาก Copper loss กะ Core loss

Copper loss จัดการกับมันด้วยการใช้ลวดเส้นใหญ่ขึ้นเพื่อให้ความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าของเส้นลวดที่น้อยกว่าการใช้ลวดเส้นเล็ก

Core loss จัดการกับมันด้วยการเลือกใช้ค่า Flux density ที่จุดที่ทำให้ได้ค่า Permeability สูงที่สุด (Permeability ของแกนเหล็กถ้าเปรียบกับวงจรไฟฟ้าก็คือค่า Conductivity หรือค่าความนำไฟฟ้า) อย่าไปใช้ค่า Flux density สูงสุดซึ่งบางคนเลือกใช้ที่เกือบ Saturated point ซึ่งจะมีค่า Perm. ต่ำมากหรือมีค่าความนำแม่เหล็กในแกนเหล็กต่ำมาก -> core loss สูงมาก

ถ้าเป็นแกน H14 ค่า Flux density ที่จุดที่มีค่า Perm สูงสุดอยู่ที่ 9000 Gauss, Saturated ที่ประมาณ 16000 Gauss

แกนอะไรก็ได้ถ้าออกแบบอย่างเหมาะสมก็น่าจะ ok ครับ

จาก Vx10^8 = 4.44 x B x f x N X A
โดยที่ V = 220 volt
        B = 9000 Gauss สำหรับแกน H14
        A = พื้นที่หน้าตัดของแกนเหล็กมีหน่วยเป็นตารางเซ็นติเมตร
 -> ถ้าเราใช้แกนใหญ่ (A มาก) เราก็จะได้จำนวนรอบที่น้อยลงหรือใช้ลวดทองแดงที่น้อยลงและเมื่อเราเลือกลวดที่ใหญ่ขึ้นก็จะได้ copper loss ที่ต่ำลง

[LOUIS]

ปกติหม้อแปลง Power Supply ของผมมันก็ขนาดเกือบจะเท่าหม้อข้าวลูกย่อมๆอยู่แล้วครับ ขนาด 50 mm x 70 mm ครับ
ถ้าขยายขนาดไปอีกเกรงว่ามันจะใหญ่เทอะทะเกินไป มองดูหมดความสวยงาม และกินเนื้อที่ครับ
ตอนนี้เลยมีความคิดจะใช้เหล็ก M6 ขนาด 45 mm มาทำ หม้อแปลง Power Supply ลูกใหม่ครับ
แต่งบสูงเหลือเกินครับสำหรับหม้อแปลงตัวนี้        

[Mr. Tube]

มีอีกนิดนึงครับ  ถ้าเอาซัก M6 มาทำความเป็นไปได้จะมากขึ้นมั้ยครับ

M6 คือ Silicon Steel ครับ ยิ่งเลขน้อยเท่าไหร่ Coreloss per kg ก็ยิ่งน้อยเท่านั้นครับ แต่ก็ระดับไม่กี่ % ครับ เมื่อเทียบจากเบอร์ที่ติดกัน 

ผมนึกว่า "แกน OPT" ของคุณ Louis หมายถึงพวก Permalloy หรือ Amorphous ซะอีก ถ้าหมายถึง Silicon Steel ด้วยกัน คำตอบของคุณ LNAudio สมบูรณ์โดยไม่ต้องขยายความแล้วครับ

เรื่องการร้อนน้อยลง การเปลี่ยนแกนไม่wfhช่วยอะไรมาก บางทีสังเกตไม่ได้ด้วยซ้ำไปครับ เห็นด้วยกับคุณ Jay ครับ เพิ่มขนาดจึงจะแก้ปัญหาได้ครับ 

[JAY]

อยากให้ร้อนน้อยเพิ่มขนาดไม่คุ้มกว่าหรือน้อง..

[LOUIS]

มีอีกนิดนึงครับ  ถ้าเอาซัก M6 มาทำความเป็นไปได้จะมากขึ้นมั้ยครับ

เพราะที่จริงผมหวังอยู่อย่างเดียวคืออยากให้ร้อนน้อยกว่าเหล็กธรรมดาอ่ะครับ      

[LOUIS]

ขอบคุณสำหรับคำตอบครับพี่ Mr. Tube         

[Mr. Tube]

แล้วเรื่องเสียงมีผลมั้ยครับ เพราะอย่างแกน Amorphous เนี่ยเห็นมีใครบอกว่าตอบสนองความถี่สูงได้ดีระดับ 100KHz
แบบนี่มันจะมีผลเรื่องเสียงมั้ยครับ  ถ้าสมมุติว่าเราเอามาทำจริงๆ

นี่ก็เป็นอีกเรื่องหนึ่งที่ผมคิดว่า ถ้าหม้อแปลง PS ตอบสนองได้ที่ความถี่สูงๆ จะเป็นอย่างไร เพราะผมเคยคิดจะลองพัน Interleaving กับ PS Trans เหมือนกัน ผมคิดว่าผมก็จะมีภาระต้องจัดการกับ HF Noise ทั้งหลายที่ลอดผ่านหม้อแปลงเข้ามาอีก แล้วถ้าผมจัดการไม่หมด มันก็จะเข้าวงจรออกลำโพงไป เพราะฉะนั้นปล่อยให้มัน Loss ให้หมดในหม้อแปลง PS น่ะดีแล้ว สรุปยกเลิกแนวคิด 555 

[Mr. Tube]

แต่ถ้าเรานำแกนดีๆที่ไว้ใช้พัน OPT มาใช้กับหม้อแปลงPower Supply บ้าง
จะมีข้อดี หรือข้อแตกต่างจากใช้เหล็กธรรมดาๆยังไงบ้างครับ มีผลด้านเสียงมั้ยครับ

คุณ Louis ถามกว้างทีเดียว ขออนุญาตขยายความต่อจากคุณ LNAudio ครับ

อันที่จริงแล้ว ประเด็นที่ต้องพิจารณานอกจากดี-ไม่ดีแล้ว ต้องมองในเรื่องเหมาะ-ไม่เหมาะสมด้วยครับ ผมเห็นว่า โดยทั่วๆ ไปแล้ว เหมาะ-ไม่เหมาะ เป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาก่อนดี-ไม่ดีครับ อย่างถ้าเราเลือกหลอดมาเล่น เรารุ้ว่า 6SN7 น่ะดี แต่มันไม่เหมาะใช้เป็นหลอด Power แบบนี้เป็นต้น

แกนเหล็กเองก็มีเรื่องความเหมาะสมครับ ในงาน Linear PS ปกติ (50-60Hz) ก็มีวัสดุที่เหมาะสมกับมัน ในงาน Audio (20-20k) ก็มีวัสดุที่เหมาะสมแตกต่างกันไปครับ มาตรฐานการเปรียบเทียบแกนเมื่อผ่านการพิจารณาความเหมาะสมแล้ว ก็อย่างที่คุณ LNAudio ว่าครับ คือดูที่ Coreloss (W) per kg เป็นหลักครับ และอาจจะดูที่ Saturation Level ด้วย อันไหน Coreloss น้อยกว่า อิ่มตัวยากกว่า อันนั้นแหล่ะดีกว่าครับ หม้อแปลงจะร้อนน้อยกว่าหรืออาจจะเล็กกว่าหรือถูกกว่า (ไม่เสมอไป)

กรณี Audio Trans ก็ดูที่ Coreloss เหมือนกันครับ (Coreloss เป็นค่าที่แปรผันตามความถี่ไม่ว่าวัสดุชนิดใด) แต่เพิ่มเรื่อง Linearity เข้าไปด้วย จะสังเกตได้ว่า ดีของ Audio กับ ดีของ PS เริ่มพิจารณาแตกต่างกันแล้ว Coreloss ต่ำแต่ Linearity ก็ต่ำ อันนี้ก็ไม่ดี เพราะฉะนั้นดีที่สุดของ Audio อาจจะไม่ได้ดีที่สุดสำหรับ PS ก็เป็นได้ครับ (และในทางกลับกันด้วย)

เพราะฉะนั้นอันนี้ไม่มีกฎตายตัวเหมือน 1 มากกว่า 2 เสมอนะครับ ผมเห็นว่ามันมีตัวแปรเยอะแยะที่ต้องพิจารณา คือเรากำลังจะใช้มันผิดงาน-ผิดหน้าที่ครับ

แกนเหล็ก Silicon โดยคุณสมบัติของวัสดุแล้ว Coreloss ต่ำกว่าเหล็กธรรมดา Saturation Level ก็ถือว่าสูง แต่ Coreloss ที่ความถี่สูง (>3kHz) สูงมาก แบบนี้คือเหมาะกับงานความถี่ต่ำ ก็คืองาน PS

แกน Permalloy หรือ Amorphous Coreloss ที่ความถี่สูง (10kHz) ต่ำกว่า Silicon Steel มาก แต่ที่ความถี่ต่ำ (<100Hz) แทบไม่ต่างอะไรกับ Silicon Steel (อันที่จริงที่ผมเห็นมาบางทีมากกว่าด้วยซ้ำ) แต่ Saturation Level ก็ต่ำมากด้วยเมื่อเทียบกับ Silicon Steel แบบนี้เมื่อนำไปใช้ในงาน Audio นี่คือของดี แต่เมื่อนำมาใช้ใน PS ก็อาจจะเป็นอีกเรื่องหนึ่งครับ Coreloss อาจจะมากกว่าแกนเดิม ทำให้หม้อแปลงร้อนกว่าเดิม, หรือต้องทำให้ใหญ่กว่าเดิมก็เป็นได้ครับ

ส่วนเรื่องเสียงจะเปลี่ยไปยังไง ผมเชื่อว่าเปลี่ยนแน่นอนครับ แต่ดีขึ้นหรือไม่ยากจะบอกได้จนกว่าจะทำมาลองฟังครับ ใครจะลองก่อนล่ะ?

[LOUIS]

ดีไม่ดีอาจเอาเจ้าแกน Amorphous ที่สั่งไป มาทำ Power Transformer ไปเลยดีไม๊หว่า 555

ถ้าพี่มดกล้าทำก่อนเดี๋ยวผมทำตามครับ 

ถูกต้องคร๊าบบ  การใช้แกนเหล็กคุณภาพดีกับ power transformer จะได้ผลดีตรงที่หม้อแปลงก็จะเล็กลงและร้อนน้อยลงเนื่องจากการสูญเสียต่ำกว่าครับ เมื่อสองอย่างนี้ลดลงก็หมายความว่าประสิทธิภาพก็สูงขึ้นไปด้วย

แล้วเรื่องเสียงมีผลมั้ยครับ เพราะอย่างแกน Amorphous เนี่ยเห็นมีใครบอกว่าตอบสนองความถี่สูงได้ดีระดับ 100KHz
แบบนี่มันจะมีผลเรื่องเสียงมั้ยครับ  ถ้าสมมุติว่าเราเอามาทำจริงๆ     

[Karin Preeda]

ถูกต้องคร๊าบบ  การใช้แกนเหล็กคุณภาพดีกับ power transformer จะได้ผลดีตรงที่หม้อแปลงก็จะเล็กลงและร้อนน้อยลงเนื่องจากการสูญเสียต่ำกว่าครับ เมื่อสองอย่างนี้ลดลงก็หมายความว่าประสิทธิภาพก็สูงขึ้นไปด้วย

[DIY มด]

เออ..เป็นคำถามที่น่าคิดครับ

รอฟังคำตอบจากผู้รู้เหมือนกันครับ ดีไม่ดีอาจเอาเจ้าแกน Amorphous ที่สั่งไป มาทำ Power Transformer ไปเลยดีไม๊หว่า 555

[LOUIS]

ถามคุณไตรภพครับ

  ..อุ้ยถามผิดคน  เปลี่ยนเป็นถามใครก็ได้ครับ   

โดยส่วนใหญ่เราจะพยายามหาแกนที่ดีที่สุดเพื่อจะมาพัน OPT

แต่ถ้าเรานำแกนดีๆที่ไว้ใช้พัน OPT มาใช้กับหม้อแปลงPower Supply บ้าง
จะมีข้อดี หรือข้อแตกต่างจากใช้เหล็กธรรมดาๆยังไงบ้างครับ มีผลด้านเสียงมั้ยครับ