การทำงานของ Power Supply ในวิทยุสื่อสาร

รู้หรือไม่ การทำงานของ Power Supply ในวิทยุสื่อสาร เป็นอย่างไร?

Power Supply หรือแหล่งจ่ายไฟสำหรับวิทยุสื่อสารเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ทำหน้าที่แปลงและควบคุมพลังงานไฟฟ้าให้เหมาะสมสำหรับการทำงานของวิทยุสื่อสาร โดยมีหลักการทำงานที่ซับซ้อนแต่เป็นระบบ

เริ่มต้นจากแหล่งพลังงานหลัก ซึ่งอาจมาจากแบตเตอรี่ในกรณีของวิทยุสื่อสารแบบพกพา หรือไฟฟ้ากระแสสลับจากระบบไฟฟ้าในรถยนต์หรือบ้านในกรณีของวิทยุสื่อสารประจำที่หรือในรถยนต์ แหล่งพลังงานเหล่านี้มักจะมีแรงดันไฟฟ้าที่ไม่เหมาะสมโดยตรงกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในวิทยุสื่อสาร Power Supply จึงทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสม

ในกรณีของวิทยุสื่อสารที่ใช้ในรถยนต์ ระบบไฟฟ้ารถยนต์จะจ่ายแรงดันประมาณ 12-14 โวลต์ (DC) แต่วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในวิทยุสื่อสารอาจต้องการแรงดันที่หลากหลาย เช่น 5 โวลต์สำหรับวงจรดิจิทัล หรือ 8-9 โวลต์สำหรับวงจรขยายสัญญาณ Power Supply จะมีวงจรเรกูเลเตอร์ (Regulator) ที่ทำหน้าที่ลดแรงดันและรักษาระดับแรงดันให้คงที่แม้ว่าแรงดันจากแบตเตอรี่รถยนต์จะมีการเปลี่ยนแปลง

วงจรเรกูเลเตอร์ในปัจจุบันมักใช้เทคโนโลยีสวิตชิ่ง (Switching Regulator) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าเรกูเลเตอร์แบบเชิงเส้น (Linear Regulator) แบบเก่า วงจรสวิตชิ่งทำงานโดยการเปิด-ปิดกระแสไฟฟ้าด้วยความถี่สูง (หลายกิโลเฮิรตซ์ถึงเมกะเฮิรตซ์) ผ่านตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ ทำให้มีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานสูงและสูญเสียพลังงานในรูปความร้อนน้อย ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิทยุสื่อสารที่ต้องการประหยัดพลังงาน

นอกจากการควบคุมแรงดันแล้ว Power Supply ยังมีระบบป้องกันหลายชนิด เช่น ระบบป้องกันกระแสเกิน (Over-current Protection) ที่จะตัดการจ่ายไฟเมื่อมีการใช้กระแสมากเกินไป ระบบป้องกันแรงดันเกิน (Over-voltage Protection) ที่ป้องกันอุปกรณ์เมื่อแรงดันสูงผิดปกติ และระบบป้องกันการต่อขั้วกลับ (Reverse Polarity Protection) ที่ป้องกันความเสียหายเมื่อมีการต่อขั้วบวก-ลบผิด

สำหรับวิทยุสื่อสารที่ต้องการกำลังส่งสูง Power Supply จะต้องรองรับการจ่ายกระแสไฟฟ้าในปริมาณมากในช่วงการส่งสัญญาณ ในขณะที่ช่วงรับสัญญาณจะใช้กระแสน้อยกว่า การเปลี่ยนแปลงความต้องการกระแสอย่างฉับพลันนี้เป็นความท้าทายสำหรับการออกแบบ Power Supply จึงมักมีวงจรกรองสัญญาณรบกวน (Noise Filter) และตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ (Bulk Capacitor) เพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงของความต้องการกระแสไฟฟ้า

ในวิทยุสื่อสารแบบพกพา แบตเตอรี่จะเป็นแหล่งพลังงานหลัก ซึ่งอาจเป็นแบตเตอรี่แบบถ่านอัลคาไลน์ หรือแบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ได้เช่น Ni-MH, Li-ion โดย Power Supply จะมีวงจรควบคุมแรงดันเพื่อให้วิทยุสื่อสารทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแม้ว่าแรงดันของแบตเตอรี่จะลดลงเมื่อใช้งานไประยะหนึ่ง นอกจากนี้ยังมีวงจรตรวจสอบแรงดันแบตเตอรี่ (Battery Monitoring) ที่จะส่งสัญญาณเตือนเมื่อแบตเตอรี่ใกล้หมด

สำหรับวิทยุสื่อสารรุ่นใหม่ที่มีฟังก์ชันการทำงานซับซ้อน Power Supply อาจมีหลายเอาท์พุตเพื่อจ่ายแรงดันที่แตกต่างกันให้กับส่วนต่างๆ ของวงจร เช่น แรงดันต่ำสำหรับวงจรดิจิทัลและหน่วยประมวลผล แรงดันปานกลางสำหรับวงจรขยายสัญญาณระดับต่ำ และแรงดันสูงสำหรับวงจรขยายกำลังส่ง (Power Amplifier)

การออกแบบ Power Supply ที่ดีสำหรับวิทยุสื่อสารต้องคำนึงถึงการป้องกันสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า (EMI – Electromagnetic Interference) ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพของการรับส่งสัญญาณวิทยุ โดยมักใช้วงจรกรองและชิลด์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อป้องกันสัญญาณรบกวนทั้งจากภายนอกที่จะเข้ามารบกวนวิทยุ และจากภายในที่อาจแพร่ออกไปรบกวนอุปกรณ์อื่น

โดยสรุป Power Supply ในวิทยุสื่อสารมีหน้าที่สำคัญในการจัดการพลังงานไฟฟ้าให้เหมาะสมกับการทำงานของวงจรต่างๆ ภายในวิทยุสื่อสาร ทำให้วิทยุสื่อสารทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีความเสถียร และมีอายุการใช้งานยาวนาน การออกแบบ Power Supply ที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นปัจจัยสำคัญต่อคุณภาพโดยรวมของวิทยุสื่อสาร