PSU

Power Supply (พาวเวอร์ซัพพลาย) มีหน้าที่อะไร

Power Supply หรือเรียกภาษาชาวบ้านว่า ตัวจ่ายไฟสำหรับคอมพิวเตอร์ หน้าที่ของ Power Supply ไม่ใช้แค่เป็นตัวจ่ายไฟอย่างเดียว จริงๆแล้วหน้าที่หลังของ Power Supply คือตัวแปลงไฟล์ฟ้าจากระบบไฟฟ้าบ้านที่มีแรงไฟฟ้าที่เยอะเกินความต้องการของอุปกรณ์ของคอมพิวเตอร์ เช่น ไฟฟ้าบ้านในไทยมีไฟฟ้าอยู่ที่ 220 โวลต์ แต่อุปกรณ์บางชนิดต้องการแค่ 3.3 โวลต์ 5 โวลต์ และ 12 โวลต์ ตามลำดับ หรือจะพูดง่ายๆคือ Power Supply เป็นตัวแปลงไฟฟ้าให้เหมาะสมกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์นั้นเอง

การพัฒนาของ Power Supply

โดย Power Supply แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ AT และ ATX ซึ้งสำหรับ AT เป็นแบบรุ่นเก่าที่มีสวิชปิดเปิดอยู่ที่ด้านหลัง Power Supply แต่มีปัญหาเวลาปิดเปิดที่สวิช เพราะบางครั้งอุปกรณ์ต้องการไฟจ่ายเลี้ยงอยู่ชั่วขณะหนึ่ง จึงพัฒนามาสู่ ATX ที่สามารถจ่ายไฟได้สม่ำเสมอกว่า โดย รุ่น ATX จะมีส่วนปิดเปิดต่อตรงเข้ากับเมนบอร์ดจึงทำให้ไฟที่ส่งเข้าอุปกรณ์ต่างๆ ที่ยังคงใช้งานอยุ่ได้รับไฟอย่างสม่ำเสมอมากกว่าแบบ AT โดยประเภท Power Supply มีรุ่นอยู่ 3 รุ่นดังนี้ ATX 2.01 แบบ PS/2 , ATX 2.03 แบบ PS/2 และ ATX 2.01 แบบ PS/

PSU 80+ (Power Supply Unit) มันคืออะไร ดียังไง ทำไมต้องให้ความสนใจ ?

เรื่องนี้ที่จริงแล้วก็ไม่ถือว่าเป็นเรื่องใหม่มากนัก เพราะการพูดถึง PSU 80+ นั้นเริ่มกันมาหลายปีพอสมควรแล้ว แต่ทว่าก็ยังมีอีกมากที่ยังคงไม่เข้าใจในความหมายของคำว่า ” 80+” ที่ถูกต้องนัก หรือยังความเชื่อที่ผิดๆกันอยู่ ดังนั้นตรงนี้ผมจะขอมาพูดถึงในรายละเอียดของ 80+ ให้ได้เข้าใจกันง่ายๆ ผมจะพยายามทำให้ทุกคนเห็นภาพและเข้าใจแบบชัดๆไปเลยว่า จริงๆแล้วมันคืออะไร และมันมีประโยชน์กับเรามากน้อยขนาดไหน

อะไรคือ 80+ ?

คำว่า 80+ (80 Plus) นั้นเป็นการใช้เรียกประสิทธิภาพในการทำงาน (efficiency) ซึ่งที่จริงแล้วก็ไม่ได้มีเพียงแค่ในเรื่องของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์หรืออิเลกทรอนิกส์เท่านั้น ในทางวิศวกรรมแล้วมันมีมานานแล้ว ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของเครื่องจักร เครื่องยนต์ เพียงแต่ในวงการคอมพิวเตอร์นั้นเพิ่งจะมีการรณรงค์เรื่องนี้เท่านั้น

สำหรับ Power efficiency ในที่นี้สำหรับ PSU (Power Supply Unit) นั้นก่อนที่จะเจาะจงลงไป เราต้องรู้ก่อนว่า PSU มีหน้าที่ทำอะไรในคอมพิวเตอร์ ซึ่งมันก็คือ ” อุปกรณ์แปลงไฟฟ้าจากกระแสสลับ (AC) ให้เป็นกระแสตรง (DC) เมื่อทราบแล้วว่ามันคือตัวแปลงไฟหรือพูดแบบบ้านๆก็หม้อแปลงดีๆตัวหนึ่งนี่แหละ และในขั้นตอนของการเปลี่ยนแปลงนี้เอง ที่มันจะต้องมีการสูญเสียจึงเป็นที่มาของเรื่องประสิทธิภาพหรือ efficiency ถ้ายังนึกภาพไม่ออก ผมมีภาพง่ายๆมาให้ดูกันซึ่งคิดว่าน่าจะเข้าใจได้ง่ายขึ้น

เห็นภาพแล้วคงนึกออกแล้วใช่ไหมครับว่ามันทำหน้าที่อะไร

ถัดมาก็มาว่ากันต่อเลยกับเรื่องของ efficiency ที่เป็นที่มาของ 80+ ซึ่งความหมายของคำว่า 80+ นั้นก็คือ ….

” ประสิทธิภาพการทำงานของ PSU (การแปลงไฟจาก AC สู่ DC) ระหว่าง พลังงานขาเข้าและขาออกที่ให้ประสิทธิภาพได้เกินกว่า 80% หรือมีการสูญเสียไม่เกิน 20% ” ซึ่งในทางวิศวกรรมนั้น ” ประสิทธิภาพใดๆก็ตามจะต้องไม่เกิน 1 หรือ 100% “ ของผลต่างระหว่างด้าน Input (ขาเข้า) และ Output (ขาออก) โดยจะมีสัดส่วนหรือสมการดังนี้

efficiency = Output/Input (ขาออกหารด้วยขาเข้า)

ทั้งนี้ก็ยังมีคนอีกจำนวนหนึ่งที่ยังเข้าใจผิดๆว่า 80+ คือความสามารถในการจ่ายไฟได้แค่ 80% ของกำลัง Watt ที่ผู้ผลิตระบุมา ซึ่ง ” ผิดมหันต์ ” แต่ถ้ายังไม่เข้าใจ เดี๋ยวผมจะอธิบายตัวอย่างง่ายๆเพื่อความชัดเจนยิ่งขึ้น

สำหรับภาพตัวอย่างด้านบนนี้ คือตัวอย่างของ PSU ที่ไม่ผ่านมาตรฐาน 80+ หรือมีประสิทธิภาพไม่ถึง 80% เพราะเมื่อเราดูกันที่พลังงานของโหลดที่ต้องใช้ 100W (DC) แต่พลังงานขาเข้าที่จ่ายให้กับตัว PSU แปลงจาก AC เป็น DC นั้นต้องจ่ายเข้ามากถึง 143W และถ้าลองนำค่าตรงนี้ไปใส่ในสมการที่ผมยกมาก็จะได้ว่า

efficiency = 100/143 = 0.69 หรือหากคิดเป็นเปอร์เซนต์ก็คูณ 100 เข้าไปจะเท่ากับ 69%

ลองพิจรณาตามสักนิดนะครับ จากตัวอย่างสงสัยกันไหมครับว่า ไฟที่เข้าไปตั้ง 143W แล้วทำไมออกมาได้แค่ 100W ? ซึ่งในทางเทคนิคอย่างที่บอก ไม่มีอะไรทำงานได้เต็ม 100% ซึ่งมันต้องมีการสูญเสียไปในกระบวนการทำงาน ถ้าเป็นเครื่องยนต์ก็จะมีการสูญเสียหลายอย่าง เช่นจากแรงเสียดทานเพราะมีชิ้นส่วนเคลื่อนไหว จากความร้อนเพราะมีการเสียดสีจากการเคลื่อนไหว แต่สำหรับในทางอิเลกทรอนิกส์นั้นก้จะสูญเสียไปกับความร้อนเป็นประเด็นหลัก ซึ่งมันก็จะมาจากเหตุผลหลายๆอย่างเช่น การออกแบบวงจรการทำงานที่อาจจะมีขั้นตอนหลายขั้นตอน, การเลือกใช้วัสดุอุปกรณ์คุณภาพต่ำ ก็เลยทำให้ในขั้นตอนของการเปลี่ยนแรงดันจาก AC มาเป็น DC สูญหายไปส่วนหนึ่ง จากตัวอย่างก็สูญเสียให้กับความร้อนไป 43W จึงทำให้ด้านขาเข้าจะต้องจ่ายไฟมากกว่าด้านขาออกเสมอ แต่ถ้าหากว่ามันมีประสิทธิภาพที่ดี เราก็จะสามารถเห็นว่าค่าด้าน Input จะมีความใกล้เคียงกับค่าด้าน Output มากที่สุด

ตัวอย่างต่อมาคือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในระดับ 80% หรือผ่านมาตรฐาน 80+ ในปัจจุบันนี้ เมื่อเปรียบเทียบจากโหลดหรือภาระที่มีความต้องการใช้พลังงาน 100W (DC) เท่ากัน แต่ค่าพลังงานด้านขาเข้าที่จะต้องจ่ายให้กับ PSU นั้นมีความต้องการเพียง 125W (AC) เท่านั้น และถ้านำไปวางในสมการเดิมเราก็จะได้ว่า

efficiency = 100/125= 0.8 หรือหากคิดเป็นเปอร์เซนต์ก็คูณ 100 เข้าไปจะเท่ากับ 80%

ซึ่งในตัวอย่างนี้จะเห็นว่าเรามีพลังงานที่สูญเสียไปกับความร้อนเพียง 25W ซึ่งน้อยกว่าตัวอย่างด้านบนที่สูญเสียไปมากถึง 43W และนี่เองคือประสิทธิภาพในการทำงาน ถึงตรงนี้คงจะเริ่มเข้าใจแล้วใช่ไหมครับว่า 80+ คืออะไร มีที่มาที่ไปอย่างไร

มาตฐาน 80+ มีกี่ระดับอะไรบ้าง และมีการแบ่งระดับของประสิทธิภาพอย่างไร ?

สำหรับ ณ เวลานี้การแบ่งมาตรฐาน 80+ จากทาง Plugloadsolutions (http://www.plugloadsolutions.com) หรือ 80PLUS.ORG เดิมนั้นจะมีทั้งหมด 6 ระดับด้วยกันคือ

80 Plus (ธรรมดา) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดตลอดทั้งสามช่วงคือ 20%, 50%, 100% Load ได้ 0.8 (80% efficiency) พอดี และจะทดสอบกับ PSU ที่ใช้ไฟ AC ในช่วง 110V เท่านั้น

80 Plus Broze (ชั้นทองแดง) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดในช่วง 20% จากความสามารถทั้งหมดของ PSU ได้ในระดับเกินกว่า 0.81 และที่ภาระ 50% มีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.85 และที่โหลดเต็ม 100% จะต้องมีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.81 สำหรับ PSU ที่ใช้ไฟด้าน AC 220V จึงจะได้การการันตีมาในระดับนี้

80 Plus Silver (ชั้นเงิน) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดในช่วง 20% จากความสามารถทั้งหมดของ PSU ได้ในระดับเกินกว่า 0.85 และที่ภาระ 50% มีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.89 และที่โหลดเต็ม 100% จะต้องมีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.85 สำหรับ PSU ที่ใช้ไฟด้าน AC 220V จึงจะได้การการันตีมาในระดับนี้

80 Plus Gold (ชั้นทอง) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดในช่วง 20% จากความสามารถทั้งหมดของ PSU ได้ในระดับเกินกว่า 0.88 และที่ภาระ 50% มีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.92 และที่โหลดเต็ม 100% จะต้องมีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.88 สำหรับ PSU ที่ใช้ไฟด้าน AC 220V จึงจะได้การการันตีมาในระดับนี้

80 Plus Platinum (ชั้นแพลททินัม) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดในช่วง 20% จากความสามารถทั้งหมดของ PSU ได้ในระดับเกินกว่า 0.9 และที่ภาระ 50% มีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.94 และที่โหลดเต็ม 100% จะต้องมีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.91 สำหรับ PSU ที่ใช้ไฟด้าน AC 220V จึงจะได้การการันตีมาในระดับนี้

80 Plus Titanium (ชั้นไทเทเนี่ยม) ก็คือ PSU ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่โหลดในช่วง 20% จากความสามารถทั้งหมดของ PSU ได้ในระดับเกินกว่า 0.94 และที่ภาระ 50% มีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.96 และที่โหลดเต็ม 100% จะต้องมีประสิทธิภาพเกินกว่า 0.91 ซึ่งในระดับสูงสุดนี้จะยังมีการวัดการจ่ายพลังงานที่ภาระช่วงต่ำๆเพียง 10% ด้วยซึ่งจะต้องมีประสิทธิภาพได้เกินกว่า 0.9 ซึ่งถือว่าไม่ใช่เรื่องง่ายๆเลยสำหรับการทำงานในช่วงนี้ สำหรับ PSU ที่ใช้ไฟด้าน AC 220V จึงจะได้การการันตีมาในระดับนี้

ที่ได้กล่าวไปทั้งหมดตรงนี้ก็คือขั้นตอนหรือรูปแบบในการตรวจวัด PSU จากทาง Plugloadsolutions และแบ่งมาตรฐานของ 80+ ออกเป็นระดับชั้นต่างๆตามความสามารถของตัว PSU นั้นๆที่ส่งเข้าทำการทดสอบ และได้มาซึ่งใบประกาศณียบัตรรับรองจากทาง Plugloadsolutions หรือสามารถนำโลโก 80+ แปะลงบนกล่องของ PSU ของตนเองเพื่อเป็นการโปโมทหรือจูงใจในการซื้อ แต่ทั้งนี้จริงๆแล้วมันยังมีรายละเอียดลึกๆของเรื่อง Power Factor (PFC) เข้ามาเกี่ยวข้อด้วย แต่ในเรื่องของ PFC นั้นไม่ค่อยได้พูดถึงมากนัก เพราะจะเป็นเรื่องที่ดูไกลตัว เนื่องจากมันจะมีผลต่อเรื่องของการประหยัดพลังงานโลก พลังงานชาติ ไม่ได้ช่วยในเรื่องประหยัดค่าไฟหรือประหยัดกระเป๋าของผุ้ใช้งานแต่อย่างใด ยกเว้นประเทศที่มีการคิดค่าไฟจากอัตราค่า PFC ด้วย เขาจึงจะให้ความสำคัญในจุดนี้เป็นพิเศษ

PSU Watt vs 80+ มีความเกี่ยวข้องกันยังไง ?

ในเรื่องนี้เองที่ทำให้หลายๆคนสับสนกันระหว่างเรื่องของ Watt หรือความสามารถในการจ่ายพลังงานได้สูงสุดของ PSU แต่ละตัว ที่มักจะถูกนำมาโยงเข้ากับ 80+ หรือประสิทธิภาพในการทำงานในทางที่ผิด ซึ่งจริงๆแล้วมันแยกออกจากกัน แต่ก็มีความเกี่ยวพันธ์กันเช่นกัน

Watt คือ ความสามารถสูงสุดที่ PSU ตัวนั้นๆสามารถจ่ายให้กับโหลด (Computer) ได้มากที่สุด เช่น PSU ในขนาด 1000W แสดงว่า PSU ตัวนี้รับภาระได้สูงสุด 1000W ซึ่งหากอุปกรณ์ในเครื่องคอมฯของเราต้องการไฟมากกว่า 1000W มันก็จะจ่ายไม่ไหว ซึ่งตรงนี้ยังไม่เกี่ยวกับ 80+ ใดๆทั้งสิ้น และสำหรับค่า Watt จากผู้ผลิต PSU ที่ระบุมาในแต่ละค่ายนั้น จะมีความแตกต่างออกไปเล็กน้อย บางเจ้าก็จะบอกมาในรูปของ Peak คือ ความสามารถเต็มที่ในช่วงเวลาสั้นๆ อาจจะรับได้ 1000W เพียงช่วงระยะเวลาไม่เกิน 10 วินาที…20…30 วินาที ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ส่วนบางเจ้าจะระบุมาที่ 1000W Continus คือจ่ายได้ต่อเนื่องไม่จำกัดเวลาที่ระดับ 1000W ซึ่งบางครั้งความสามารถของอุปกรณ์ภายในอาจจะรับ Peak ได้มากถึง 1200W เลยก็ได้ จึงทำให้กล้ารับประกันมาแบบต่อเนื่องที่ 1000W

” ให้เข้าใจไว้ด้วยว่า PSU ขนาด 1000W ไม่ได้หมายความว่ามันจะใช้หรือกินพลังงานด้านขาเข้า (AC) ที่ 1000W ตลอดเวลา มันแค่หมายถึงความสามารถสูงสุด ซึ่งการกินพลังงานนั้นก็จะขึ้นอยู่กับโหลดที่ใช้ หากโหลดต้องการไฟในขณะนั้นๆเพียง 200W ตัว PSU ก็จะจ่ายให้กับโหลดเพียง 200W และตัว PSU ก็จะกินไฟด้านขาเข้าที่ 2xx W ขึ้นอยู่กับว่า PSU ตัวนั้นมีประสิทธิภาพในการทำงานที่ดีเพียงไร ” เช่น…

หากมันผ่านมาตรฐาน GOLD และทำงานจ่ายไฟให้คอมที่ 200W แสดงว่า มันมีภาระที่จะต้องทำงานในระดับ 20% จากความสามารถทั้งหมด และเมื่อเราดูที่มาตรฐาน GOLD จะพบว่าในช่วง 20% โหลด มันมีประสิทธิภาพการทำงาน 0.88 (88%) ดังนั้น PSU ตัวนี้จะใช้ไฟด้าน Input (AC) ที่ระดับ 227.2W โดยประมาณ และถ้าเราย้อนกลับไปที่สมการ จากตัวอย่างตรงนี้

PSU มีขนาด = 1000W
PSU มีโหลด DC = 200W ซึ่งเท่ากับ 20% Load (output)
PSU ผ่านมาตรฐาน 80+ Gold มีประสิทธิภาพ 0.88
PSU มีไฟเข้า AC = 200/0.88 = 227.2W (input)

ดังนั้นหากย้อนไปคิดจากสมการประสิทธิภาพก็จะได้ว่า

efficiency = Output/Input
efficiency = 200/227 = 0.88 (88%) ซึ่งก็ตรงตามสเป็คของ 80+ Gold ที่ช่วงโหลด 20%

นี่ก็คือความสัมพันธ์ระหว่าง Watt กับ 80+ ก็คือระดับของการจ่ายไฟเข้า PSU และไฟออกจาก PSU ที่มีความใกล้เคียงกันหรือสูญเสียน้อยที่สุด ไม่ได้หมายความว่า PSU ที่ขนาด 1000W จะสามารถจ่ายไฟได้สูงสุดแค่ 800W หรือ 80% ของความสามารถของมัน

สรุป 80+

คราวนี้คงจะเข้าใจแล้วนะครับว่า 80 Plus คืออะไร ส่วนผลดีนั้นก็คงเดาได้แล้วว่า ก็เป็นเรื่องของการประหยัดพลังงาน เพราะยิ่งผ่านมาตรฐาน 80+ สูงเท่าใด อัตราการจ่ายไฟเข้า PSU ก็จะมีความใกล้เคียงกับด้านขาออกมากเท่านั้น ซึ่งก็จะช่วยให้เราประหยัดค่าไฟลงไปได้ในอีกระดับหนึ่ง ซึ่งหากคิดในแบบรายเดือนนั้น อาจจะประหยัดลงไปไม่มากนัก แต่ถ้าคิดกันรายปีก็จะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นถึงค่าไฟที่เราสามารถประหยัดไปได้เมื่อใช้ PSU ที่มีประสิทธิภาพที่ดี

ตัวอย่างการประหยัดค่าไฟฟ้าหากเลือกใช้ PSU ที่มีประสิทธิภาพที่ดี

วิธีการคำนวณค่าไฟฟ้า

จากสมการข้างต้น เรามาสมมติการใช้ Computer ของเรากันดูนะครับ โดยจะสมมติว่า เราเล่นเกมกับคอมฯ 24 ชั่วโมงต่อวันตลอดทั้งเดือน 30 วัน โดยคอมฯเราจะใช้ไฟที่ 1000W MAX

เครื่องที่ 1. PSU 1000W 80+ ธรรมดา

เครื่องแรกใช้ PSU 1000W 80+ ธรรมดา ซึ่ง PSU จะมีประสิทธิภาพที่โหลด 100% (เพราะคอมฯเรากินไฟ 1000W พอดี) เท่ากับ 0.81 (81%) ซึ่งหมายความว่าไฟด้านขาเข้า (AC) จะเท่ากับ 1000/0.81 = 1234.57 Watt ดังนั้น

จำนวน Unit การใช้ไฟฟ้า = [1234.57×1(คอมหนึ่งเครื่อง)] / 1000 = 1.23457 unit x 24 = 29.634 unit/วัน

ดังนั้นถ้าเล่นต่อเนื่องทั้งเดือน 30 วันก็จะ = 29.634 x 30 = 889.02 unit/เดือน

สมมติค่าไฟ Unit ละ 5 บาท ทั้งหมดเราต้องจ่ายค่าไฟให้กับคอมฯ = 889.02 x 5 = 4445.1 บาท

เครื่องที่ 2. PSU 1000W 80+ Platimium

เครื่องที่สองใช้ PSU 1000W 80+ Platinium ซึ่ง PSU จะมีประสิทธิภาพที่โหลด 100% (เพราะคอมฯเรากินไฟ 1000W พอดี) เท่ากับ 0.91 (91%) ซึ่งหมายความว่าไฟด้านขาเข้า (AC) จะเท่ากับ 1000/0.91 = 1098.90 Watt (เห็นความแตกต่างชัดเจนไหมครับ) ดังนั้น

จำนวน Unit การใช้ไฟฟ้า = [1098.90×1(คอมหนึ่งเครื่อง)] / 1000 = 1.0989 unit x 24 = 26.3736 unit/วัน

ดังนั้นถ้าเล่นต่อเนื่องทั้งเดือน 30 วันก็จะ = 26.3736 x 30 = 791.208 unit/เดือน

สมมติค่าไฟ Unit ละ 5 บาท ทั้งหมดเราต้องจ่ายค่าไฟให้กับคอมฯ = 791.208 x 5 = 3956.04 บาท

สรุป… จากตัวอย่างทั้งสองจะได้ว่า เครื่องที่ใช้ PSU 80+ Platinum จะจ่ายค่าไฟถูกกว่าเครื่องที่ใช้ PSU 80+ (ธรรมดา) เดือนละ 489.06 บาทโดยประมาณ ถ้าคิดทั้งปีก็คูณ 12 เข้าไปก็จะประมาณ 489.06 x 12 = 5868.72 บาท !

เห็นตรงนี้แล้ว ผมว่าหลายๆคนคงจะเริ่มคิดใหม่กันบ้างแล้วสำหรับ ความประหยัดค่าไฟกับระดับของ 80+ และถ้ามองในมุมของร้านเกม องค์กรขนาดใหญ่ ที่ต้องใช้คอมฯเป็นจำนวนมาก หรือแม้แต่เครื่องเดียวแต่จะต้องเปิดใช้งานอย่างต่อเนื่อง อาทิเช่นบรรดาเจ้าของเหมืองขุดทอง (ฺBit Coin) เป็นต้น เขาก็จะสามารถลดค่าใช้จ่ายต่อเดือน ต่อปีลงไปได้มากเช่นเดียวกัน

Credit:https://www.zolkorn.com/article/what-is-80-plus-power-supply/