สมาชิกกลุ่ม

สมาชิกกลุ่ม

นายอรรถสิทธิ์   นาคพรหมมินทร์   57143314

นายสุกฤษฎิ์   คนเที่ยง   57143325

นายศักดิภัท   สวัสดิ์ไชย   57143409

นายเอกพงษ์   หมอยาดี   57143430

นำเสนอ

อาจารย์ ดร.ภัทราพร     พรหมคำตัน

รายงานเล่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชา

ระบบสื่อสารข้อมูลและเครือข่าย (COM 2702)

ภาคเรียนที่ 1/2559 มหาวิทยาลัยราชภัฏเชียงใหม่

1.มัลติเพล็กซ์เซอร์

          มัลติเพล็กซ์เซอร์ (Multiplexer : MUX) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า ตัวเลือกข้อมูล(Data Selector) ซึ่งเป็นตัวที่ทำหน้าที่เลือกช่องสัญญาณที่มีข้อมูลช่องหนึ่งจากหลายๆช่องสัญญาณมาเป็นอินพุตและต่อช่องสัญญาณที่มีข้อมูลนั้นเข้าเป็นสัญญาณเอาต์พุตเพียงเอาต์พุตเดียว ดังรูป

ที่มารูป : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/th/thumb/2/29/Digital1.jpg/300px-Digital1.jpg

จากรูปทางด้านซ้ายนั้นได้แสดงอินพุตจำนวน n ขา ตั้งแต่ D0 ถึง Dn ขาซึ่งใช้สำหรับเลือกข้อมูล S0 ถึง Sm และขาเอาต์พุต Y ส่วนขาของ S0 ถึง Sm ใช้สำหรับการเลือกให้อินพุตใดจากอินพุต D0 ถึง Dn ผ่านออกไปที่เอาต์พุต Y และจำนวนขาของ S นั้นก็ยังมีความสัมพันธ์กับจำนวนขาของอินพุต D คือ เช่น ถ้ามีจำนวนอินพุตที่จะถูกเลือกจำนวน 4 อินพุต จำนวนบิตของขาสำหรับเลือกข้อมูลจะเท่ากับ 2 (2² = 4) ถ้ามีจำนวนอินพุตที่จะถูกเลือกจำนวน 8 อินพุต จำนวนบิตของขาสำหรับเลือกข้อมูลจะเท่ากับ 3 (2³ = 8) เป็นต้น

ซึ่งวิธีการรวมข้อมูลจากหลายๆ จุด แล้วส่งผ่านไปตามสายส่งเพียงสายเดียวนั้น เรียกว่า multiplex ซึ่งสามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 รูปแบบคือ

1.การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (Time Division Multiplexing: TDM) เป็นการแบ่งเวลาในการใช้สายส่งเพื่อใช้ส่งข้อมูล เหมาะกับสัญญาณข้อมูลแบบดิจิตอล เนื่องจากสัญญาณดิจิตอลมีช่วงเวลาที่แน่นอนของบิตแต่ละบิต จึงทำให้สามารถมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาให้มีความสอดคล้องกับเวลาของบิตได้ โดยอาจคิดเป็นอัตราเร็วของบิตได้คือ สัญญาณที่มีอัตราเร็วต่ำหลายๆ สัญญาณสามารถนำมามัลติเพล็กซ์รวมกันเป็นสัญญาณที่มีอัตราบิตสูงขึ้นได้ ซึ่งการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา ยังสามารถแบ่งออกเป็น “การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในแบบซิงโครนัส” และ “การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในรูปแบบสถิติ”

ประเภทของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในรูปแบบซิงโครนัส

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในรูปแบบซิงโครนัส (Synchronous Time Division Multiplexing: Sync TDM) Sync TDM จะอนุญาตให้ข้อมูลจากแต่ละแหล่งมาหมุนเวียนเพื่อส่งข้อมูลไปบนสายส่งข้อมูลความเร็วสูง Sync TDM จะให้ชิ้นส่วนของข้อมูล เช่น ไบต์ข้อมูล จากอุปกรณ์ส่งผ่านไปยังสายส่งข้อมูลความเร็วสูง จากนั้นก็ให้อุปกรณ์ที่จะอินพุตในลำดับถัดไปส่งไบต์ข้อมูลผ่านสายส่งข้อมูลความเร็วสูงหมุนเวียนต่อไปเรื่อยๆ

หากสถานีผู้ส่งบางสถานีไม่ต้องการส่งข้อมูลในช่วงเวลาขณะนั้น ซึ่งเรียกว่าอยู่ในสถานะ Idle มัลติเพล็กเซอร์ก็จะทำการส่งสล๊อต (Slot) ข้อมูลของสถานีที่ Idle ผ่านสายส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูง โดยสล๊อตดังกล่าวนี้จะเป็นสล๊อตว่าง ซึ่งการส่งสล๊อตว่างออกไปก็เพื่อจุดประสงค์ให้คงลำดับเหมือนเดิม โดยตัวอย่างการซิงโครนัสทีดีเอ็มที่นิยมใช้กันในปัจจุบัน เช่น T-1 Multiplexing, ISDN Multiplexing และ SONET

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในรูปแบบสถิติ

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลาในรูปแบบสถิติ (Statistical Time Division Multiplexing: Stat TDM) หรือ อะซิงโครนัสทีดีเอ็ม (Asynchronous TDM) เป็นการมัลติเพล็กซ์เชิงสถิติที่ข้อมูลสามารถส่งร่วมกันบนสายในลักษณะแบบแบ่งเวลาตามความต้องการ (On-Demand) เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียสล๊อตว่างเปล่าของสถานีที่ไม่มีการส่งข้อมูล ดังนั้น ข้อมูลที่ส่งจะถูกส่งไปยังสายเฉพาะสถานีที่ต้องการส่งข้อมูลเท่านั้น โดยสถานีที่ Idle จะไม่มีการส่งสล๊อตว่างเปล่าออกมาบนสายส่ง ซึ่งในการส่งข้อมูลของแต่ละสถานีจะมีการใส่ Address ของสถานีส่งเข้าไปด้วย ซึ่งจะทำให้ฝ่ายรับนั้นรับรู้ได้ว่า ข้อมูลที่ส่งมานั้นมาจากสถานีใด

2) การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (Frequency Division Multiplexer หรือ FDM) เป็นวิธีที่ใช้กันทั้งระบบที่มีสายและระบบคลื่นวิทยุ ซึ่งหลักการของการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่นี้คือ การนำสัญญาณจากแหล่งต่างๆมารวมกัน ให้อยู่ในคลื่นพาห์เดียวกันที่ความถี่ต่างๆ และสัญญาณเหล่านี้สามารถที่จะใช้เส้นทางร่วมกันได้ซึ่งต่างจากแบบแรกที่ไม่สามารถใช้ร่วมกันได้

OSI Model : Layer 2 Data Link Layer

ที่มาเว็ป : https://th.wikipedia.org/wiki/อุปกรณ์รวมส่งสัญญาณ

2.คอนเซนเทรเตอร์

          คอนเซนเทรเตอร์ (Concentrator) มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าหน่วยประมวลผลทางการสื่อสาร (Communications Processor) โดยมากจะเป็นคอมพิวเตอร์อีกตัวหนึ่งที่ทำหน้าที่เฉพาะ ส่วนใหญ่จะมีหน่วยความจำสำรองพ่วงติดอยู่กับคอนเซนเทรเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่รวมข้อมูลที่ส่งเข้ามาด้วยความเร็วต่ำจากนั้นจะนำข้อมูลที่รวม กันแล้วส่งผ่านสายส่งความเร็วสูงไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์อีกต่อหนึ่ง

OSI Model : Layer 2 Data Link Layer

ที่มาเว็ป : https://sites.google.com/site/oopakornkansesan/home/khxn-sen-te-r-texr-concentrator

3.ฟร้อนท์เอ็นด์

ฟร้อนท์เอ็นด์ (Front-end Processor)
     ฟร้อนท์-เอ็นด์โปรเซสเซอร์ หรือ FEP เป็นคอมพิวเตอร์ที่ทำหน้าที่เชื่อมต่อโฮสต์คอมพิวเตอร์ หรือมินิคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์ของเครือข่ายการสื่อสารข้อมูล (ได้แก่ มัลติเพล็กเซอร์ โมเด็ม และอื่น ๆ ) มินิคอมพิวเตอร์บางเครื่องก็ไม่จำเป็นต้องใช้ฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ช่วยในการเชื่อมต่อการสื่อสาร
     ฟร้อนท์-เอ็นด์โปรเซสเซอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับโฮสต์คอมพิวเตอร์ โดยผ่านช่องทางข้อมูลอัตราเร็วสูงในเครือข่ายขนาดใหญ่ ช่องทางดังกล่าวอาจจะใช้สายไฟเบอร์ออปติก ส่วนอีกด้านหนึ่งของฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ก็ต่อเข้ากับมัลติเพล็กซ์เซอร์ หรือโมเด็ม หรือต่อเข้าโดยตรงกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์แบบพอร์ตต่อพอร์ต เพราะว่าฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์เป็นคอมพิวเตอร์
     ดังนั้นจึงต้องมีฮาร์ดแวร์ หน่วยความจำ และซอฟต์แวร์ (โปรแกรม) เป็นของตัวเอง จำนวนของอุปกรณ์ที่ต่อเข้ากับพอร์ตของฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์อาจจะมีได้มากถึง 64 หรือ 128 หรือ 256 อุปกรณ์ต่อฟรอนต์-เอ็นโปรเซสเซอร์ 1 เครื่อง อย่างไรก็ตามเรายังต้องคำนึงเวลาในการตอบสนองให้ทันต่อการใช้งาน ซึ่งจะทำให้เราต้องลดจำนวนอุปกรณ์ลงมา และยังขึ้นอยู่กับขนาดของหน่วยความจำอีกด้วย

ที่มารูป : http://www.angelfire.com/bug/pantha/images/014.gif

หน้าที่โดยหลัก ๆ ของฟร้อนท์-เอ็นด์โปรเซสเซอร์ มีดังนี้

1.         แก้ไขข่าวสาร : ด้วยการจัดเส้นทางข่าวสาร อัดขนาดข้อมูล และแก้ไขข้อมูล

2.         เก็บกักข่าวสาร : เป็นการเก็บกักข่าวสารข้อมูลไว้ชั่วคราว เพื่อจัดระเบียบการเข้า-ออกของข้อมูลของคอมพิวเตอร์ และจัดลำดับความสำคัญก่อน-หลังของสายและผู้ใช้

3.         เปลี่ยนรหัส : เปลี่ยนอักขระและข่าวสารจากรหัสหนึ่งไปเป็นอีกรหัสหนึ่ง หรือระหว่างโปรโตคอลหนึ่งไปเป็นอีกโปรโตคอลหนึ่ง

4.         รวบรวมหรือกระจายอักขระ : จากบิตเป็นอักขระหรือจากอักขระเป็นบิต สำหรับการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสและซิงโครนัส

5.         ควบคุมอัตราเร็ว : ควบคุมอัตราเร็วการส่ง-รับข้อมูลของสายส่งข้อมูลกับฮาร์ดแวร์ให้สัมพันธ์กัน

6.         จัดคิว : ควบคุมคิวการเข้า-ออกของข้อมูลคอมพิวเตอร์หลัก

7.         ตรวจจับและควบคุมความผิดพลาด : เพื่อร้องขอให้มีการส่งข้อมูลมาใหม่ เมื่อตรวจจับได้ว่ามีความผิดพลาดในการส่งข้อมูลเกิดขึ้น

8.         อีมูเลต : เป็นการเลียนแบบซอฟต์แวร์ของฮาร์ดแวร์อันหนึ่งให้ "ดูเสมือน" กับซอฟต์แวร์ของฮาร์ดอื่น ๆ ในเครือข่ายในเครือข่าย ฯลฯ

ที่มาเว็ป : http://www.angelfire.com/bug/pantha/5.htm

4.คอนเวอร์เตอร์

          คอนเวอร์เตอร์นับว่าเป็นส่วนสำคัญที่สุดในสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย มีหน่าที่ลดทอนแรงดันไฟตรงค่าสูงลงมาเป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ และสามารถคงค่าแรงดันได้ คอนเวอร์เตอร์มีหลายแบบขึ้นอยู่กับลักษณะการจัดวงจรภายใน โดยคอนเวอร์เตอร์แต่ละแบบจะมีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกันออกไป การจะเลือกใช้คอนเวอร์เตอร์แบบใดสำหรับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายนั้นมีข้อควรพิจารณาจากลักษณะพื้นฐานของคอนเวอร์เตอร์แต่ละแบบดังนี้คือ

• ลักษณะการแยกกันทางไฟฟ้าระหว่างอินพุตกับเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์
• ค่าแรงดันอินพุตที่จะนำมาใช้กับคอนเวอร์เตอร์
• ค่ากระแสสูงสุดที่ไหลผ่านเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในคอนเวอร์เตอร์ขณะทำงาน
• ค่าแรงดันสูงสุดที่ตกคร่อมเพาเวอร์ทรานซิสเคอร์ในคอนเวอร์เตอร์ขณะทำงาน
• การรักษาระดับแรงดันในกรณีที่คอนเวอร์เตอร์มีเอาต์พุตหลายค่าแรงดัน
• การกำเนิดสัญญาณรบกวน RFI/EMI ของคอนเวอร์เตอร์

จากข้อพิจารณาดังกล่าว จะทำให้ผู้ออกแบบทราบขีดจำกัดของคอนเวอร์เตอร์และตัดสินใจเลือกใช้คอนเวอร์เตอร์แบบใดได้ ปัจจุบันได้มีการพัฒนาคอนเวอร์เตอร์ในรูปแบบต่างๆ ขึ้นมามากมาย ในที่นี้จะกล่าวถึงเฉพาะคอนเวอร์เตอร์ที่นิยมใช้เป็นในอุตสาหกรรมของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย คือ

• ฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ (Flyback converter)
• ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ (Forward converter)
• พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ (Push-Pull  converter)
• Îาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Half-Bridge  converter)
• ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ (Full-Bridge  converter)

คอนเวอร์เตอร์ทั้ง 5 แบบนี้ มีลักษณะการทำงานที่ไม่แตกต่างกันจนเกินไปนัก และค่อนข้างง่ายต่อการทำความเข้าใจและศึกษา คอนเวอร์เตอร์เหล่านี้ยังสามารถแบ่งย่อยได้อีกหลายประเภทโดยการเพิ่มเทคนิคบางประการให้กับคอนเวอร์เตอร์ ในที่นี้จะกล่าวถึงแต่เพียงการทำงานพื้นฐานเท่านั้น

ฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์

รูป CNV-1 วงจรพื้นฐานของฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-flyback.gif

จากรูป CNV-1 เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 ในฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์จะทำงานในลักษณะเป็นสวิตช์ และจะนำกระแสตามคำสั่งของพัลส์สี่เหลี่ยมที่ป้อนให้ทางขาเบส เนื่องจากหม้อแปลง T1 จะกำหนดขดไพรมารี่และขดเซคันดารี่ให้มีลักษณะกลับเฟสกันอยู่ ดังนั้นเมื่อ Q1 นำกระแส ไดโอด D1 จึงอยู่ในลักษณะถูกไบแอสกลับและไม่นำกระแส จึงมีการสะสมพลังงานที่ขดไพรมารี่ของหม้อแปลง T1 แทน เมื่อ Q1 หยุดนำกระแส สนามแม่เหล็ก T1 ยุบตัวทำให้เกิดการกลับขั้วแรงดันที่ขดไพรมารี่และเซคันดารี่ D1 ก็จะอยู่ในลักษณะถูกไบแอสตรง พลังงานที่สะสมในขดไพรมารี่ของหม้อแปลงก็จะถูกถ่ายเทออกไปยังขดเซคันดารี่ และมีกระแสไหลผ่านไดโอด D1 ไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุต Co และโหลดได้ ค่าของแรงดันทีเอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์จะขึ้นอยู่กับค่าความถี่การทำงานของ Q1 ช่วงเวลานำกระแสของ Q1 อัตราส่วนจำนวนรอบของหม้อแปลง และค่าของแรงดันที่อินพุต

เมื่อวงจรทำงานอยู่ในสภาวะคงที่ ค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้จากคอนเวอร์เตอร์จะเป็นไปตามสมการ

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/eq-flyback.gif

 

T	คือคาบเวลาการทำงานของ Q1 เป็นวินาที
tON	คือช่วงเวลา
Np	คือจำนวนรอบของขดไพรมารี่
Ns	คือจำนวนรอบของขดเซคันดารี่
Vout	คือแรงดันที่เอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์ เป็นโวลต์
Vin	คือแรงดันที่อินพุตของคอนเวอร์เตอร์ เป็นโวลต์
Vce(sat)	คือแรงดันตกคร่อม Q1 ขณะนำกระแสที่จุดอิ่มตัว เป็นโวลต์
VD	คือแรงดันคกคร่อมไดโอด D1 ขณะนำกระแส เป็นโวลต์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/grp-flyback.gif

กราฟแสดงลักษณะกระแสและแรงดันในวงจรขณะทำงาน

ฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่ให้กำลังงานได้ไม่สูงนัก โดยอยู่ในช่วงไม่เกิน 150 วัตตุ และให้ค่าสัญญาณรบกวน RFI/EMI ค่อนข้างสูง แต่ใช้อุปกรณ์น้อยและมีราคาถูก
 

 ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์

รูป CNV-2 วงจรพื้นฐานของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-forward.gif

วงจรพื้นฐานของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์แสดงไว้ในรูป CNV-2 จะเห็นได้ว่าฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์มีลักษณะใกล้เคียงกับฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ แต่พื้นฐานการทำงานจะแตกต่างกัน คือ หม้อแปลงในฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์จะทำหน้าที่ส่งผ่านพลังงานในช่วงที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแส ต่างจากฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ซึ่งหม้อแปลงจะสะสมพลังงานในช่วงที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแส แล้วจึงถ่ายเทพลังงานออกไปขณะที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์หยุดนำกระแส การทำงานของวงจรจะเป็นดังนี้

เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 จะทำงานโดยนำกระแสและหยุดนำกระแสสลับกันไป เมื่อ Q1 นำกระแส จะมีกระแส Ip ไหลผ่านขดไพรมารี่ Np และตัวมัน เนื่องจากหม้อแปลง T1 ในฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์จำกำหนดขดไพรมารี่และเซคันดารี่ให้มีเฟสตรงกัน ดังนั้นไดโอด D1 จึงถูกไบแอสตรง ทำให้มีกระแสไหลที่เซคันดารี่ Ns ผ่านตัวเหนี่ยวนำ Lo ไปยังตัวเก็บประจุเอาต์พุต Co และโหลดได้ ขณะที่มีกระแสไหลผ่าน Lo จะมีการสะสมพลังงานไว้ในตัวมันด้วย ส่วนโดโอด D2 จะอยู่ในลักษณะไบแอสกลับ จึงไม่มีการนำกระแส เช่นเดียวกันไดโอด D3 เนื่องจากขดดีเมกเนไตซิ่ง Nr ถูกพันไว้ในทิศตรงข้ามกับขดไพรมารี่ Np ไดโอด D3 จึงอยู่ในลักษณะไบแอสกลับ และไมีมีประแสไหล เมื่อ Q1 หยุดนำกระแส ไดโอด D1 จะถุกไบแอสกลับและไม่มีกระแสไหลจากขอเซคันดารี่ Ns แต่ในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นใน Lo ยุบตัว ทำให้มีการกลับขั้วแรงดันที่ Lo ไดโอด D2 จึงถูกไบแอสตรง พลังงานที่ถูกสะสมไว้ใน Lo จะถุกถ่ายเทออกมาทำให้มีกระแสไหลผ่าไดโอด D2 ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลดได้ กระแสที่ไหลผ่านโหลดจึงมีลักษณะต่อเนื่อง ทั้งในช่วงที่ Q1 นำกระแสและหยุดนำกระแส ทำให้มีการกระเพื่อมของแรงดันที่เอาต์พุตต่ำกว่าฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์

ในขณะที่ Q1 หยุดนำกระแส สนามแม่เหล็กที่ตกค้างภายในหม้อแปลงจะมีการยุบตัวและกลับขั้วแรงดันที่ขด Np, Ns และ Nr ไดโอด D3 จะอยู่ในลักษณะถูกไบแอสตรง ทำให้มีการถ่ายเทพลังงานที่เหลือค้างนี้ออกไปได้ ขดลวดดีแมกเนไตซิ่ง Nr และไดโอด D3 นี้มีความสำคัญมาก เพราะถ้าไม่มีการถ่ายเทพลังงานที่ตกค้างออกไปจากขดไพรมารี่ในขณะที่ Q1 หยุดนำกระแส เมื่อ Q1 เริ่มนำกระแสอีกครั้ง สนามแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่จะทำให้ Q1 เป็นอัตรายได้

กราฟแสดงลักษณะกระแสและแรงดันในวงจรขณะทำงาน

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/grp-forward.gif

สำหรับฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ เมื่อวงจรทำงานอยู่ในสภาวะคงที่ ค่าแรงดันเอาต์พุตที่ได้จากคอนเวอร์เตอร์จะเป็นไปตามสมการ

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/eq-forward.gif

ฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ให้กำลังงานได้ในช่วงเดียวกับฟลายแบคคอนเวอร์เตอร์ (ในช่วง 100 - 200 วัตต์) แต่กระแสที่ได้จะมีการกระเพื่อมต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม ตัวอุปกรณ์ที่เพิ่มเข้ามาจะให้มีราคาสูงกว่า

พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์

พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์เป็นคอนเวอร์เตอร์ที่จ่ายกำลังได้สูง ในช่วง 200 - 1000 วัตต์ แต่มีข้อเสียคือมักเกิดการไม่สมมาตรของฟลักศ์แม่เหล็กของแกนหม้อแปลง ซึ่งจะมีผลต่อการพังเสียหายของเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ได้ง่าย ในปัจจุบันเทคนิคการควบคุมแบบควบคุมกระแสช่วยลดปัญหานี้ลงได้ ดังนั้นพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์จึงเป็นคอนเวอร์เตอร์ที่น่าสนใจสำหรับสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายที่ต้องการกำลังสูง

การทำงานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เปรียบเสมือนการนำฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์สองชุดมาทำงานร่วมกัน โดยผลัดกันทำงานในแต่ละครึ่งคาบเวลาในลักษณะกลับเฟส ทำให้จ่ายกำลังได้สูง เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรยังคงมีแรงดันตกคร่อมในขณะหยุดนำกระแสค่อนข้างสูงเช่นเดียวกับฟลายแบคและฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ รวมทั้งปัญหาการเกิดฟลักซ์ไม่สมมาตรในแกนเฟอร์ไรต็ของวงจรทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์พังเสียหายง่าย พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์เป็นพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์ และฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ซึ่งมีการทำงานคล้ายกัน แต่มีข้อบกพร่องน้อยกว่า

รูป CNV-3 วงจรพื้นฐานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-pushpull.gif

วงจรพื้นฐานของพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ แสดงไว้ในรูป CNV-3
จากรูป Q1 และ Q2 จะสลับกันทำงานโดยผลัดกันนำกระแสในแต่ละครึ่งคาบเวลา T ในขณะที่ Q1 นำกระแสจะมีกระแส Ip ไหลผ่านขดไพรมารี่ Np1 และไดโอด D1 จะถูกไบแอสกลับ ส่วนไดโอด D2 จะถูกไบแอสตรง ทำให้มีกระแสไหลที่ขดไพรมารี่ Ns2 ผ่านไดโอด D2 และ Lo ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลด
ในจังหวะนี้แรงดันตกคร่อม Q2 จะมีค่าเป็น 2Vin (จำนวนรอบ Np1 = Np2 และ Ns1 = Ns2) ในทำนองเดียวกันขณะที่ Q2 นำกระแส Q1 และ D2 จะไม่นำกระแสเนื่องจากถูกไบแอสกลับ D1 ซึ่งถูกไบแอสตรงจะนำกระแสจากขดเซคันดารี่ Ns1 ผ่าน Lo ไปยังตัวเก็บประจุ Co และโหลด จะเห็นได้ว่าในหนึ่งคาบเวลาการทำงาน ขดเซคันดารี่จะให้กระแสไหลผ่าน Lo ได้ถึงสองครั้ง พุช-พูลคอนเวอร์เตอร์จึงสามารถจ่ายกำลังงานได้มากเป็นสองเท่าของฟอร์เวิร์ดคอนเวอร์เตอร์ที่ค่ากระแสสูงสุดด้านไพรมารี่มีค่าเท่ากัน
และโหลดมีกระแสไหลต่อเนื่องตลอดเวลา กระแสที่ได้ทางเอาต์พุตจึงค่อนข้างเรียบ

ราล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

ราลฟ์บริดจ์คอนเวอร์เตอร์จัดอยู่ในตระกูลเดียวกับพุชพูลคอนเวอร์เตอร์ แต่ลักษณะการจัดวงจรจะทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ในวงจรมีแรงดันตกคร่อมขณะหยุดนำกระแสเพียงค่าแรงดันอินพุตเท่านั้น ทำให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ที่ใช้มีราคาถูก และหาได้ง่ายกว่า และลดข้อจำกัดเมื่อใช้กับระบบแรงดันไฟสูงได้มาก รวมทั้งยังไม่มีปัญหาการไม่สมมาตรของฟลักซ์ในแกนเฟอร์ไรต์ของหม้อแปลงได้ด้วย

รูป CNV-4 วงจรพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-halfbridge.gif

วงจรพื้นฐานของÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์แสดงไว้ในรูป CNV-4 การทำงานเป็นดังต่อไปนี้ ตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ถูกกำหนดให้มีค่าเท่ากัน ต่ออนุกรมกันอยู่ทางด้านอินพุตเพื่อแบ่งครึ่งแรงดัน แรงดันตกคร่อม C1 และ C2 จึงมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันที่อินพุต เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 จะสลับกันทำงานคนละครึ่งคาบเวลาเช่นเดียวกับพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์ เพื่อให้ง่ายต่อการพิจารณาวงจร จะพิจารณาในกรณีที่ไม่มีตัวเก็บประจุ Cb ต่อยู่ในวงจร โดยให้ปลายของขดไพรมารี่ Np ที่ต่ออยู่กับ Cb นั้นต่อโดยตรงเข้ากับจุดต่อระหว่างตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ดังแสดงในรูป CNV-5

รูป CNV-6 (บน) ขณะ Q1 นำกระแส (ล่าง) ขณะ Q2 นำกระแส

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-halfbridge2.gif

เมื่อ Q1 เริ่มนำกระแส และ Q2 ไม่นำกระแส แรงดันตกค่อม Q2 จะมีค่าเท่ากับ Vin-Vce(sat) ส่วนแรงดันตกคร่อมของไพรมารี่ Np จะมีค่าเท่ากับ Vc1 - Vce(sat) หรือมีค่าเท่ากับ Vin/2 - Vce(sat) นั่นเอง ในทำนองเดียวกัน เมื่อ Q2 นำกระแส และ Q1 ไม่นำกระแส แรงดันตกคร่อม Q1 จะมีค่าเท่ากับ Vin-Vce(sat) เช่นเดียวกัน แรงดันตกคร่อมที่ขดไพรมารี่ Np ก็ยังคงมีค่าเท่ากับ Vin/2 - Vce(sat) เนื่องจาก Vce(sat) มีค่าประมาณ 0.5-1 โวลต์ ดังนั้นจะเห็นได้ว่าแรงดันตกคร่อม Q1 และ Q2 ขณะหยุดนำกระแสจะมีค่าเพียงแรงดันอินพุตเท่านั้น ผลของการทำงานของ Q1 และ Q2 ที่ด้านเซคันดารี่จะมีลักษณะเดียวกันกับพุช-พูลคอนเวอร์เตอร์

ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

ฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ ขณะทำงานจะมีแรงดันตกคร่อมขดไพรมาี่เท่ากับแรงดันอินพุต แต่แรงดันตกคร่อมเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์มีค่าเพียงครึ่งหนึ่งของแรงดันอินพุตเท่านั้น และค่ากระแสสูงสุดที่เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวนั้น มีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของค่ากระแสสูงสุดในÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ที่กำลังขาออกเท่ากัน เนื่องจากข้อจำกัดด้านเพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ลดน้อยลงไป กำลังงานสูงสุดที่ได้จากฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์จึงมีค่าสูง ตั้งแต่ 500 - 1000 วัตต์

รูป CNV-6 วงจรพื้นฐานของฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

ที่มารูป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/image/cir-fullbridge.gif

วงจรพื้นฐานของฟูลบริดจ์คอนเวอร์เตอร์แสดงในรูป CNV-6 เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ทั้ง  4 ตัวจะทำงานโดยนำกระแสและหยุดนำกระแสสลับกันเป็นคู่ๆ ในแต่ละครึ่งคาบเวลา Q1 และ Q4 จะนำกระแสพร้อมกันในครึ่งคาบเวลา และเมื่อหยุดนำกระแส Q2 และ Q3 จะนำกระแสพร้อมกันในครึ่งคาบเวลาที่เหลือ สลับกันเช่นนี้เรื่อยไป ลักษณะการทำงานของวงจรที่ได้จึงเป็นเช่นเดียวกับÎาลฟ์บริดจ์คอนเวอร์เตอร์ ยกเว้นแรงดันตกคร่อมขดไพรมารี่จะมีค่าเท่ากับ Vin - 2Vce(sat) ดังนั้นผลของการทำงานของวงจรจึงเหมือนกับผลที่ได้จากพุช-พูล คอนเวอร์เตอร์นั้นเอง ส่วนตัวเก็บประจุบล็อกกิ้ง Cb จะมีผลเช่นเดียวกับวงจรÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์ จะเห็นได้ว่าแรงดันที่ตกคร่อม Q1 และ Q4 ขณะหยุดนำกระแสจะมีค่าเท่ากับ Vin-Vceq2(sat) และ Vin-Vceq3(sat) ตามลำดับ ส่วแรงดันที่ตกคร่อม Q2 และ Q3 ขณะหยุดนำกระแสก็จะมีค่า Vin-Vceq1(sat) และ Vin-Vceq4(sat) ตามลำดับเช่นเดียวกัน ส่วนไดโอด D3-D6 ทำหน้าที่เป็นคอมมิวเตติ้งไดโอดให้กับวงจร เพื่อป้องกัน Q1-Q4 เช่นเดียวกับÎาล์ฟบริดจ์คอนเวอร์เตอร์

ที่มาเว็ป https://www.cpe.ku.ac.th/~yuen/204471/power/switching_regulator/converter.html

5.เกตเวย์

เกตเวย์ (Gateway)

ที่มารูป http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/computer/network/images/clip_image001.gif

 เป็นอุปกรณ์ที่มีความสามารถสูงในการเชื่อมต่อเครือข่ายต่างๆ เข้าด้วยกัน โดยสามารถเชื่อมต่อ LAN หลายๆ เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างกัน และใช้สื่อส่งข้อมูลต่างชนิดกันได้อย่างไม่มีขีดจำกัด ตัวอย่างเช่น เชื่อมต่อ Ethernet LAN ที่ใช้สายส่งแบบ UTP เข้ากับ Token Ring LAN ได้

ที่มารูป http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/computer/network/images/clip_image003.gif

เกตเวย์เป็นเหมือนนักแปลภาษาที่ทำให้เครือข่ายที่ใช้โปรโตคอลต่างชนิดกันสามารถสื่อสารกันได้ หากโปรโตคอลที่ใช้รับส่งข้อมูลของเครือข่ายทั้งสองไม่เหมือนกันเกตเวย์ ก็จะทำหน้าที่แปลงโปรโตคอลให้ตรงกับปลายทางและเหมาะสมกับอุปกรณ์ของฮาร์ดแวร์ที่แต่ละเครือข่ายใช้งานอยู่นั้นได้ด้วย ดังนั้นอุปกรณ์เกตเวย์จึงมีราคาแพงและขั้นตอนในการติดตั้งจะซับซ้อนที่สุดในบรรดาอุปกรณ์เครือข่ายทั้งหมด

ในการที่เกตเวย์จะสามารถส่งข้อมูลจากเครือข่ายหนึ่งไปยังอีกเครือข่ายหนึ่งได้อย่างถูกต้องนั้น ตัวของเกตเวย์เองจะต้องสร้างตารางการส่งข้อมูล หรือที่เรียกว่า routing table ขึ้นมาในตัวของมัน ซึ่งตารางนี้จะบอกว่าเซิร์ฟเวอร์ไหนอยู่เครือข่ายใด และอยู่ภายใต้เกตเวย์อะไร ตารางนี้จะมีการปรับปรุงข้อมูลทุกระยะ สำหรับเครือข่ายขนาดใหญ่

อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นเกตเวย์อาจจะรวมเอาฟังก์ชันการทำงานที่เรียกว่า Firewall ไว้ในตัวด้วย ซึ่ง Firewall เป็นเหมือนกำแพงที่ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้คอมพิวเตอร์ที่อยู่นอกเครือข่ายของบริษัท เข้ามาเชื่อมต่อลักลอบนำข้อมูลภายในออกไปได้

ที่มาเว็ป http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/computer/network/net_wan9.htm