การแก้ไขปัญหาเป็นกระบวนการที่มักพาเราย้อนกลับไปพบปัญหาที่เรียบง่ายที่สุดอยู่เสมอ เมื่อชิ้นส่วนจำนวนมากในระบบหยุดทำงานกะทันหัน ไม่ว่าจะเป็นเซนเซอร์หรือแม้แต่ตู้ PLC ทั้งตู้ ก็อาจบ่งชี้ว่าแหล่งจ่ายไฟขัดข้อง

โดยปกติการทดสอบแหล่งจ่ายไฟเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างรวดเร็ว แต่หากไม่มีข้อมูลที่ถูกต้อง ผลลัพธ์บางอย่างอาจทำให้เข้าใจผิดได้ แหล่งจ่ายไฟแต่ละประเภทก็มีความสามารถในการซ่อมแซมแตกต่างกัน ในหลายกรณี เมื่อระบุได้ว่าแหล่งจ่ายไฟขัดข้อง การเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟใหม่ก็มีประสิทธิภาพมากกว่า

 

ขั้นตอนที่หนึ่ง: การทดสอบด้วยโวลต์มิเตอร์

ขั้นตอนแรกคือการทดสอบขั้วต่อของแหล่งจ่ายไฟด้วยโวลต์มิเตอร์ แต่ควรทดสอบขั้วต่อ อินพุต หรือ เอาต์พุต ก่อนจึงจะเหมาะสมกว่ากัน? คำตอบอาจขึ้นอยู่กับอาการที่พบ

หากสังเกตว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นที่รับไฟจากแหล่งจ่ายไฟอยู่ในสถานะ ‘ปิด’ แหล่งจ่ายไฟก็เป็นผู้ต้องสงสัยหลัก ในกรณีนี้เรามีอาการสำคัญอย่างหนึ่งที่ช่วยวินิจฉัยปัญหาได้ แหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่มีไฟ LED 'DC OK' หรือ 'Power' ซึ่งจะติดสว่างเมื่อแหล่งจ่ายไฟทำงาน หากไฟ LED ติดอยู่ เราก็สามารถไปยังขั้นตอนที่สองเพื่อทดสอบสภาวะโหลดได้

หากไฟ LED ดับ แสดงว่าแหล่งจ่ายไฟไม่ทำงาน และควรตรวจสอบขั้วต่ออินพุตก่อน หากอินพุตได้รับไฟอย่างถูกต้อง เราก็สามารถตัดปัญหาที่เกิดจากอุปกรณ์ต้นทางออกไปได้ แหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่รับแรงดันไฟฟ้า AC แบบ 1 เฟสหรือ 3 เฟส ดังนั้นควรตั้งมิเตอร์ให้อยู่ในโหมดแรงดันไฟฟ้า AC หากตรวจไม่พบแรงดันไฟฟ้า ให้ตรวจสอบฟิวส์ต้นทาง เซอร์กิตเบรกเกอร์ หรือสวิตช์ตัดวงจรแยกสาขา

 

รูปที่ 1. แหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้ไฟอินพุตแบบ 1 หรือ 3 เฟส โดยมีป้ายกำกับขั้วต่อเป็น L/N หรือ L1/L2/L3

 

หากวัดอินพุตได้แรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วงพิกัดที่ยอมรับได้ เอาต์พุตก็จะกลายเป็นปัจจัยหลักที่ใช้ตัดสินว่าอุปกรณ์จะได้รับไฟอย่างเหมาะสมหรือไม่ การทดสอบขั้วต่อเอาต์พุตควรได้ค่าใกล้เคียงกับแรงดันเอาต์พุตพิกัดมาก ใช้โหมดแรงดันไฟฟ้า DC บนมิเตอร์สำหรับการทดสอบนี้

 

การปรับแรงดันไฟฟ้า

บางครั้งสามารถปรับแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรมได้ภายในช่วงเล็ก ๆ เพื่อปรับเอาต์พุตอย่างละเอียด แต่การปรับนี้มีไว้เพื่อชดเชยผลกระทบจากโหลด ไม่ใช่เพื่อแก้ไขความล้มเหลวที่เกิดขึ้นตามเวลา คุณควรวางแผนปรับตั้งตั้งแต่เริ่มติดตั้ง เมื่อเปิดระบบและอุปกรณ์ทั้งหมดกำลังทำงาน ไม่ควรใช้การปรับนี้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า หากแรงดันลดลงกะทันหันหลังจากใช้งานมานานหลายปี

 

รูปที่ 2. แหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่มีขั้วต่อสำหรับปรับแรงดันไฟฟ้า

 

การทดสอบด้วยบอร์ดแยกจุดต่อ

ตู้ควบคุมเกือบทั้งหมดใช้เทอร์มินัลบล็อกเพื่อกระจายไฟและสัญญาณควบคุม โดยปกติขั้ว + และ - ของแหล่งจ่ายไฟจะมีสายไฟที่นำแรงดันไปยังจุดกระจายเหล่านี้ หากเข้าถึงแหล่งจ่ายไฟได้ยาก ให้ค้นหาเทอร์มินัลบล็อกเหล่านี้เพื่อทดสอบแรงดันเอาต์พุต

บางครั้งเอาต์พุตมีขนาดเล็กเกินไปที่จะทดสอบได้ เช่น สาย USB ของที่ชาร์จโทรศัพท์ ในบางกรณีขั้วต่อก็เข้าถึงได้ยากมาก เพราะถูกซ่อนอยู่หลังแนวสายไฟ หากการทดสอบมีความสำคัญมาก สามารถซื้อบอร์ดแยกจุดต่อได้ บอร์ดเหล่านี้จะแปลงสายไฟขนาดเล็กหรือสายไฟที่เข้าถึงไม่ได้ให้เป็นบอร์ดขนาดใหญ่ขึ้นพร้อมขั้วต่อที่เข้าถึงได้ง่าย ผมพยายามเก็บบอร์ดประเภทนี้ไว้สองสามชิ้นในเวิร์กช็อปอยู่เสมอ

 

รูปที่ 3. บอร์ดแยกจุดต่อช่วยให้สามารถทดสอบได้เมื่อขั้วต่อของแหล่งจ่ายไฟเข้าถึงได้ยาก

 

ขั้นตอนที่สอง: การทดสอบโหลด

หากพบว่าอินพุตของแหล่งจ่ายไฟถูกต้อง แต่เอาต์พุตดับ ก็ไม่ได้หมายความว่าแหล่งจ่ายไฟเสียเสมอไป ในขั้นตอนก่อนหน้านี้ การทดสอบทำโดยไม่ได้คำนึงว่าโหลดทำงานอยู่หรือไม่ ควรต่อโหลดขณะทำการทดสอบหรือไม่? คำตอบที่ถูกต้องคือทั้งสองแบบ

 

การทดสอบเอาต์พุตขณะไม่มีโหลด

ขั้นแรก ให้ทดสอบขั้วต่อเอาต์พุตขณะที่ถอดโหลดออกแล้ว (แรงดันขณะไม่มีโหลด) หากแรงดันเอาต์พุตถูกต้อง แสดงว่าปัญหาอาจอยู่ที่ภาวะโหลดเกิน ซึ่งอาจเป็นการลัดวงจรที่ด้านปลายทาง หากแรงดันขณะไม่มีโหลดลดลงต่ำเกินไปกะทันหันหรือดับลงทั้งหมด แหล่งจ่ายไฟก็น่าจะเป็นชิ้นส่วนที่ขัดข้อง

ย้ำอีกครั้งว่าต้องทดสอบแรงดันอินพุตก่อนเข้าสู่ขั้นตอนนี้ หากไม่มีอินพุต ก็ไม่ควรคาดว่าจะมีเอาต์พุตเช่นกัน ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟจึงไม่ใช่สาเหตุของปัญหา

 

การทดสอบโหลด

เมื่อยืนยันแล้วว่าเอาต์พุตขณะไม่มีโหลดถูกต้อง ควรทำการทดสอบโหลดต่อ นี่คือการทดสอบในสภาวะการใช้งานจริง เพราะแรงดันขณะไม่มีโหลดไม่ใช่สิ่งที่เราต้องการทราบอย่างแท้จริง สิ่งที่เราจำเป็นต้องรู้คือแหล่งจ่ายไฟยังทำงานได้หรือไม่เมื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์แล้ว

เชื่อมต่อสายโหลดกลับเข้าไปแล้วตรวจสอบว่าเกิดอะไรขึ้น โดยควรมีหนึ่งในสองกรณีต่อไปนี้:

แรงดันเอาต์พุตควร ลดลงเล็กน้อย ซึ่งเป็นเรื่องปกติ เมื่อมีกระแสไหลผ่านโหลด แรงดันต้นทางจะลดลงเสมอ อย่างไรก็ตาม การลดลงไม่ควรมากเกินไป แต่ก็ยากที่จะระบุว่าควรลดลงเท่าใด สิ่งที่กล่าวได้คือ “หากแรงดันลดลงมากเกินไป แหล่งจ่ายไฟกำลังเสื่อมสภาพและไม่สามารถจ่ายไฟได้ทันความต้องการ” ให้ลดโหลดหรือเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ

แรงดันเอาต์พุตอาจ ลดลงเหลือศูนย์ ซึ่งมักพบในแหล่งจ่ายไฟที่มีฟังก์ชันป้องกันโหลดเกิน เช่นเดียวกับแหล่งจ่ายไฟอุตสาหกรรมจำนวนมาก เมื่อใช้อุปกรณ์โหลดมากเกินไป อุปกรณ์เหล่านั้นอาจดึงกำลังไฟมากเกินไปเล็กน้อย การต่อสายโหลดผิดหรือสายโหลดขัดข้องอาจทำให้เกิดการลัดวงจรและดึงกำลังไฟมากเกินไปอย่างมาก ในทั้งสองกรณี กระแสโหลดจะสูงกว่าค่าสูงสุดพิกัด และแรงดันเอาต์พุตจะลดลงเหลือศูนย์ ทันทีที่ถอดโหลดออก แรงดันก็จะกลับคืนมา ให้ค้นหาแหล่งที่มาของโหลดเกินแล้วกำจัดออก

 

ขั้นตอนที่สาม: การทดสอบชิ้นส่วน

แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นและแบบสวิตชิ่งต่างก็จ่ายแรงดันเอาต์พุตได้ แต่มีวิธีการทำงานที่แตกต่างกันมาก

เมื่อเสียบแหล่งจ่ายไฟแบบ สวิตชิ่ง ชิ้นส่วนจำนวนมากภายในจะเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าหลัก แม้แต่ชิ้นส่วนที่อยู่ด้านเอาต์พุตของหม้อแปลงไฟฟ้า ก็ไม่แนะนำให้ทดสอบหรือซ่อมแซมภายในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง เว้นแต่คุณจะมีเครื่องมือและการฝึกอบรมที่เหมาะสม

แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้น จ่ายกำลังไฟได้มากกว่าและมักใช้กับอุปกรณ์ควบคุมการเคลื่อนที่ อุปกรณ์เหล่านี้มักมีราคาแพงกว่า ซึ่งหมายความว่าการซ่อมอาจคุ้มค่ากว่า ถึงกระนั้น เวลาในการทดสอบและซ่อมแซมหลายชั่วโมงก็อาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการซื้อแหล่งจ่ายไฟใหม่ทั้งชุด แต่โครงสร้างของแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นค่อนข้างเรียบง่าย ดังนั้นการทดสอบจึงไม่ยุ่งยากมากนัก

ขั้นแรก หม้อแปลงไฟฟ้า (โดยปกติจะมีขนาดใหญ่) จะมีด้านขดลวดปฐมภูมิอินพุต ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า AC ของแหล่งจ่ายคร่อมอยู่ แรงดันขดลวดทุติยภูมิควรระบุไว้ที่ใดที่หนึ่งในเอกสารข้อมูลหรือสติกเกอร์ของชิ้นส่วน และยังสามารถวัดเป็นแรงดันไฟฟ้า AC ได้ด้วย โดยปกติจะมี ฟิวส์ ต่ออนุกรมอยู่หรืออาจติดตั้งอยู่ภายในหม้อแปลงไฟฟ้า ฟิวส์นี้อาจเป็นชิ้นส่วนที่ขัดข้อง

ถัดมา วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ ประกอบด้วยไดโอดสองตัวที่ต่ออนุกรมกันอยู่เสมอในทุกช่วงเวลา ชิ้นส่วนทั้งหมดหลังจากนั้น เช่น ตัวเก็บประจุปรับเรียบ จะแสดงแรงดันไฟฟ้า DC ในการทดสอบตัวเก็บประจุต้องระมัดระวัง เพราะตัวเก็บประจุอาจเก็บประจุอันตรายไว้ได้ แต่ความต้านทานสูงของโวลต์มิเตอร์ทำให้เกิดการทดสอบที่ปลอดภัยสำหรับแหล่งจ่ายไฟแรงดันค่อนข้างต่ำเหล่านี้ ส่วนระหว่างวงจรเรียงกระแสกับตัวควบคุมแรงดัน สามารถวัดได้อย่างถูกต้องด้วยออสซิลโลสโคปเท่านั้น

 

รูปที่ 4. แหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นนี้มีฟิวส์ (1) ต่ออนุกรมกับหม้อแปลงไฟฟ้า (2) ซึ่งมีขั้วต่อปฐมภูมิและทุติยภูมิ ตามด้วยวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ (3) และตัวเก็บประจุ (4) แหล่งจ่ายไฟประเภทนี้มีราคาค่อนข้างสูง และความสะดวกในการเปลี่ยนชิ้นส่วนอาจทำให้การซ่อมเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า

 

ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นชิ้นส่วนสุดท้ายก่อนถึงขั้วต่อโหลด เอาต์พุตของตัวควบคุมควรเป็นเอาต์พุต DC ที่เรียบและคงที่ และสามารถทดสอบได้อีกครั้งด้วยโวลต์มิเตอร์ DC บางครั้งเอาต์พุตเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นที่ปรับได้ เช่น แหล่งจ่ายไฟแบบตั้งโต๊ะทั่วไปที่มีเอาต์พุตสองหรือสามช่อง ตัวควบคุมเหล่านี้สามารถทดสอบได้เช่นกัน แต่ต้องมีวิธีคำนวณแรงดันเอาต์พุตที่ถูกต้อง ไม่เช่นนั้นค่าที่วัดได้จะไม่มีความหมาย

 

สรุป

กระบวนการที่เป็นระบบและมีหลายขั้นตอนสามารถช่วยแยกหาสาเหตุความขัดข้องของแหล่งจ่ายไฟได้ ขั้นแรกให้ทดสอบแรงดันอินพุต จากนั้นตรวจสอบทั้งเอาต์พุตขณะไม่มีโหลดและเอาต์พุตขณะเชื่อมต่อโหลด แล้วจึงสามารถติดตามหาต้นตอของปัญหาได้ สุดท้ายจึงแก้ไขจุดขัดข้องหรือเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟตามความจำเป็น โดยปกติการทดสอบแหล่งจ่ายไฟไม่รวมถึงการทดสอบชิ้นส่วนภายใน แต่สำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบเชิงเส้นที่มีคุณภาพ การทดสอบดังกล่าวอาจมีประโยชน์ ส่วนแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง แทบไม่เคยมีการทดสอบในระดับชิ้นส่วน

 

รูปภาพทั้งหมดได้รับความอนุเคราะห์จากผู้เขียน บทความต้นฉบับเผยแพร่เมื่อเดือนกันยายน 2020