บทที่2 เรื่องเมนบอร์ด
เมนบอร์ดคืออะไร
เมนบอร์ด ( Main board ) คือแผงวงจรอิเล็กทรอนิกขนาดใหญ่ที่มีความซับซ้อนมาก ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้งานร่วมกับอุปกรณ์ฮาร์แวร์คอมพิวเตอร์ที่สำคัญ
หลากหลายชนิด เช่น ซีพียู หน่วยความจำ กร าฟิกการ์ด ฮาร์ดดิสก์ และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่นๆ
เมนบอร์ดทำหน้าที่เสมือนแหล่งทรัพยากรของระบบการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ทั้งทางภาคทฤษฎีและภาคปฏิบัติ ในทางทฤษฎีเมนบอร์ดจเป็นที่ตั้งของ
กลไกในการทำงานที่สำคัญของคอมพิวเตอร์ ระบบบัส ( บัส = โครงสร้างของวงจรที่ทำขึ้นเพื่อเป็นสื่อในการส่งข้อมูลจากอุปกรณ์หนึ่งไปสู่อีกอุปกรณ์หนึ่ง )
ส่วนในทางปฏิบัติเมนบอร์ดจะเป็นที่ตั้งของอุปกรณ์ต่างๆ ที่จ่ายไฟจากแหล่งพลังงานคือหม้อแปลงไฟฟ้าที่ติดตั้งมาในเครื่อง เมนบอร์ดจะเป็นตัวกำหนดว่า
อุปกรณ์ชิ้นใดใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานเท่าใดจึงจะเหมาสมกับความต้องการของอุปกรณ์ชิ้นนั้นในปัจจุบันเมนบอร์ดยังทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันความเสียหาย
ให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ที่ติดตั้งในตัวมันอีกด้วย
ความเป็นมาของเมนบอร์ด
พัฒนาการของเมนบอร์ดมีมาตั้งแต่ครั้งไอบีเอ็มออกแบบพีซีในปี 2524 โดยพัฒนาขนาดรูปร่างของ
เมนบอร์ดมาใช้กับเครื่องรุ่นพีซี และต่อมายังพัฒนาใช้กับรุ่นเอ็กซ์ที ครั้ งถึงรุ่นเอที ก็ได้หาทางสร้างขนาด
ของเมนบอร์ดให้มีมาตรฐานขึ้น โดยเฉพาะเครื่องที่พัฒนาต่อมาจะใช้ขนาดของเมนบอร์ดเอทีเป็ นหลัก
จนเมื่อพัฒนาการของเทคโนโลยีก้าวหน้ามามาก สิ่งที่ต้องคํานึงถึงในเมนบอร์ดยิ่งมีความสําคัญ จนกระทั้ง
ถึงประมาณปี พ.ศ. 2538 หรือขณะนั้นพีซีกําลังก้าวสู่รุ่นเพนเตียม บริษัทอินเทลได้เสนอขนาดของเมนบอร์ด
แบบมาตรฐานและเรียกว่า ATX ซึึ่งใช้งานกันจนถึงทุกวันนี่ จากขนาดของ ATX ก็มีพัฒนาการต่อเพื่อทําเครื่องให้มีขนาดกระทัดรัดขึ้น โดยลดขนาดของเมนบอร์ดลงและเรียกว่า microATX และลดลงอีกในรูปแบบที่ชื่อ FlexATX
เมนบอร์ดแบบ ATX
เป็นเมนบอร์ดที่ได้รับความนิยมอย่างสูงโดยทั่วไปจะมีสล็อตแบบ PCI 5-6 สล็อต , AGP 1 สล็อต และช่องเสียบ RAM ขึ้นอยู่แต่ละ ยี่ห้อ เป็นต้น รวมถึงคอนเน็กเตอร์ต่างๆก็แยกเป็นสีติดอยู่กับตัว เมนบอร์ดทางด้านหลังเลย
เป็นเมนบอร์ดที่ได้รับความนิยมอย่างสูงโดยทั่วไปจะมีสล็อตแบบ PCI 5-6 สล็อต , AGP 1 สล็อต และช่องเสียบ RAM ขึ้นอยู่แต่ละ ยี่ห้อ เป็นต้น รวมถึงคอนเน็กเตอร์ต่างๆก็แยกเป็นสีติดอยู่กับตัว เมนบอร์ดทางด้านหลังเลย

เมนบอร์ดแบบ Micro ATX
เป็นเมนบอร์ดสำหรับผู้ใช้ต้องการความประหยัด และต้องการนำไปใช้แบบทั่ว ๆ ไปอุปกรณ์ส่วนใหญ่มักเป็นแบบออนบอร์ด เช่น การ์ดจอ การ์ดเสียงและการ์ดแลน
จึงลดจำนวน สล็อต PCI เหลือแค่ 3-4 สล็อตเท่านั้น
เป็นเมนบอร์ดสำหรับผู้ใช้ต้องการความประหยัด และต้องการนำไปใช้แบบทั่ว ๆ ไปอุปกรณ์ส่วนใหญ่มักเป็นแบบออนบอร์ด เช่น การ์ดจอ การ์ดเสียงและการ์ดแลน
จึงลดจำนวน สล็อต PCI เหลือแค่ 3-4 สล็อตเท่านั้น

ส่วนประกอบของเมนบอร์ด
2.5 ชิปเซต
2.6 สล็อต
สล็อต หรือ ซ็อกเก็ตสำหรับติดตั้งซีพียู เป็นส่วนที่ใช้สำหร้บเสียบซีพียูลงไป ซึ่งเมนบอร์ดส่วนใหญ่ที่เห็นอยู่ในปัจจุบันนี้ จะเป็นแบบซ็อกเก็ตมากกว่าที่จะเป็นแบบสล็อต เพราะมีต้นทุนในการผลิตที่ถูกกว่านั่นเอง เรามารู้จักสล็อต และซ็อกเก็ตสำหรับติดตั้งซีพียูกันดีกว่า
2.1 Slot สำหรับอินเทอร์เฟตแบบสล็อตนี้ ก็จะมีทั้งแบบสล็อต 1 สล็อต A ขึ้นอยู่กับซีพียูที่คุณใช้ หากเป็นของทางฝั่งอินเทล ก็จะเป็นแบบสล็อต 1 หรือหากเป็นเอเอ็มดี ก็ใช้แบบสล็อต A แต่ในปัจจุบันนี้ เราไม่ค่อยพบเห็นเมนบอร์ดที่เป็นแบบสล็อตแล้ว ส่วนใหญ่จะใช้กับซีพียูที่มีสถาปัตยกรรมแบบเก่า
2.2 Socket รูปแบบของเมนบอร์ดที่เป็นชนิดซ็อกเก็ตในปัจจุบันนี้ เป็นที่นิยม และ แพร่หลายมาก ซึ่งเมนบอร์ดรุ่นใหม่ๆ ที่ออกมา ก็เป็นแบบซ้อกเก็ตหมดแล้ว หากเป็นซีพียูเพนเทียม โฟร์ ก็จะมีอินเทอร์เฟตแบบซ็อกเก็ต 478 หรือถ้าเป็นตระกูลเพนเทียม ทรี และ เซลเลอรอน จะจะเป็นแบบซ้อกเก็ต 370 สำหรับซีพียูในตระกูลเอเอ็มดี ก็จะเป็นสถาปัตยกรรมแบบซ็อกเก็ต A หรือที่เรียกอีกอย่างว่า ซ็อกเก็ต 462 โดยจำนวนตัวเลขที่เห็นอยู่นั้น แสดงถึงจำนวนขาของซีพียูนั่นเอง
2.7 การเลือกใช้งานเมนปอร์ด
1. สล็อตPCIเป็นสล็อตที่มีไว้สำหรับเพิ่มฮาร์ดแวร์ต่างๆ เช่น เพิ่มการ์ดเชื่อมต่อ การ์ด LAN การ์ดเสียง จำนวนสล็อตPCI มีแตกต่างกัน โดยทั่วไปจะมีให้ตั้งแต่ 2 ถึง 6 สล็อต
2. สล็อตDIMMเป็นช่องใส่หน่วยความจำ ซึ่งปกติใช้ได้กับ DDRAM แต่มาในบางเมนบอร์ดจะมีสล็อตที่เป็น SDRAM โดยเฉพาะ หมายถึงนำ DDRAM มาใช้ไม่ได้เป็น DIMM สล็อต จะใช้ได้ทั้ง SDRAM และ DDRAM จึงไม่จำเป็นต้องใช้ช่องมากเหมือนเมื่อก่อน
3. สล็อตAGP ย่อมาจาก Accerelator Graphic port เป็นสล็อตสำหรับใส่การ์ดจอภาพแสดงผล ซึ้งในเรื่องความเร็วของการแสดงผลกราฟิก ปัจจุบันมีผู้ผลิตการ์ดแสดงผลที่ต้องการแสดงผลได้เร็ว เกมส์ 3มิติ เทคโนโลยี AGP จึงต้องทำให้การถ่ายโอนข้อมูลแสดงผลเป็นไปอย่างเร็ว โดยความเร็วเป็นจำนวนเท่าของมาตรฐานปกติ เช่น 4x คือ ที่เท่า
4. Ultra DMA/100 DMAย่อมาจาก Direct Memory Access เป็นช่องทางของการถ่ายโอนหน่วยความจำกับอุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตที่มีการโอนย้ายข้อมูลเป็นบล็อก และต้องการความเร็ว พอร์ตที่ใช้ DMA แบบนี้คือ ฮาร์ดดิสก์ ฟล็อปปี้ดิสก์ ซีดี และดีวีดี เป็นต้น
พอร์ตมาตรฐานต่างๆ
บนเมนบอร์ดจะมีการสร้างพอร์ตมาตรฐานต่างๆ เช่น USB พอร์ต ซึ้งปัจจุบันมีมากกว่า1 พอร์ต พอร์ตมาตรฐานเหล่านี้กำลังเพิ่มพอร์ตพิเศษบางชนิดเข้าไปด้วย เช่น พอร์ตPS/2 เมาส์ พอร์ต Fly Wire พอร์ตเชื่อมความเร็ววีดีโอ ความเร็วสูง IEEE 1394พอร์ต SVideo
เมนบอร์ดในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นเมนบอร์ดสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์แบบพีซี ในส่วนของเมนบอร์ดสำหรับโน้ตบุ๊กและเครื่องเซอร์ฟเวอร์ยังมีให้เห็นกันไม่มากนัก
เทคโนโลยี BIOS(Basic input output SyStem)
BIOS เป็นส่วนสำคัญเมนบอร์ดมากทีเดียวเราสามารถปรับแต่งการทำงานของคอมพิวเตอร์ให้ทำงานตามระบบที่ผู้ใหญ่ต้องการในเรื่องต่างๆ ปัจจุบันไม่ว่าจะเป็นตัวปรับตั้งค่าการทำงานของ AGP แต่ปัจจุบันนี้เทคโนโลยีที่เข้ามาช่วยปรับแต่งค่าต่างๆ ที่ต้องการเปลี่ยนแปลงใน BIOS บนระบบปฏิบัติการได้เลยโดยไม่ต้องทำการ Restart ก่อนจะเข้าไปแก้ไขในส่วนของ BIOS เทคโนโลยีนี้ถูกพัฒนาโดยบริษัทผู้ผลิตเมนบอร์ดชั้นนำไม่ว่าจะเป็น ASUS และ ABIT ไดพัฒนาเทคโนโลยีชนิดชื่อว่า EZ BIOSและ FLASH และ FLASH เป็นต้น โดย BIOS ที่ได้รับความไว้วางใจจากผู้ผลิตเมนบอร์ดชั้นนำ อาทิ Award , AMI และ Phonix
การรับประกัน
เมนบอร์ดถือว่าเป็นอุปกรณ์หนึ่งที่ไม่ค่อยมีปัญหาในเรื่องของการใช้งาหากแต่เมนบอร์ดเป็นอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อการทำงานของอุปกรณ์ทุกชนิดบนเครื่องคอมพิวเตอร์ ดังนั้นเมื่อติดตังอุปกรณ์อื่นเข้ากับเมนบอร์ดควรระมัดระวังเป็นพิเศษ เมื่อเกิดในกรณีผู้ผลิตถือว่าเป็นความเสียหายที่เกิดจากผู้บริโภคไม่ใช่คามเสียหายที่เกิดจากขั้นตอนการผลิต ดั้งนั้นการเลือกซื้อเมนบอร์ดที่มีการรับประกันจึงควรเป็นทางอเลือกที่ควรเลือกปฏิบัติ เมนบอร์ดส่วนใหญ่จะรับประกันผลิตภัณฑ์ประมาณ 3 ปี
การเลือกซื้อ
ปัจจัยการเลือกซื้อเมนบอร์ดนั้น ส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับการเลือกการเลือกใช้อุปกรณ์ที่ผู้ใช้ต้องการนำมาใช้งานเป็นหลัก เช่น การเลือกซีพียูของบริษัท AMD รุ่น Athion XP หรือ Duron จำเป็นต้องซื้อเมนบอร์ดที่รองรับการทำงานของซีพียู เมนบอร์ดที่สนับสนุนการทำงานกับหน่วยความแบบดังกล่าว เป็นต้น เมนบอร์ดบางรุ่นจะนำระบบเสียงหรือระบบประมวลผล (VGA)ไว้ในตัว หรือที่เรียกอุปกรณ์ onboard ดังนั้นไม่จำเป็นต้องเลือกซื้ออุปกรณีทั้งสองประเภทนี้ ในขณะนี้ เมนบอร์ดบางรุ่นก็รวมเอา LAN (Localarea Network) wไว้ด้วย การซื้อต้องดูให้ละเอียดอย่าเลือกแต่ประหยัดอย่างเดียว การใช้งานคอมพิวเตอร์ที่สำคัญที่สุด ถึงแม้เป็นเมนบอร์ดจะเป็นอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่สำคัญแต่ราคาของเมนบอร์ดนั้นไม่ได้มีราคาแพงมากนักโดยบริษัทผู้ผลิตเมนบอร์ดที่ได้รับความนิยม อาทิ ASUS, ABIT,GIGABYTE,MSI,ASROCK คุณสมบัติที่สำคัญของเมนบอร์ดในปัจจุบันที่ต้องพิจารณาก่อนทำการเลือกซื้อนั้นนอกเหนือจากรคาที่ผู้ใช้ต้องเป็นผู้กำหนด อาทิ ความยืดหยุ่นในการรองรับการทำงานของระบบฮาร์ดแวร์เทคโนโลยีสนับสนุนการทำงาน และที่สำคัญนั้นก็คือการรับประกันที่มิควรมองข้ามนั้นอง
2.8 เพาเอร์ซัพพลาย
เพาเวอร์ซัพพลาย ( Power Supply) เป็นแหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดันแบบหนึ่ง และสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟจากไปสลับโวลต์สูง ให้เป็นแรงดันไฟตรงค่าต่ำ เพื่อใช้ในงานอิเลคทรอนิกส์ได้เช่นเดียวกันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น (Linear Power Supply) ถึงแม้เพาเวอร์ซัพพลายทั้งสองแบบจะต้องมีการใช้หม้อแปลงในการลดทอนแรงดันสูงให้เป็นแรงดันต่ำเช่นเดียวกัน แต่สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจะต้องการใช้หม้อแปลงที่มีขนาดเล็ก และน้ำหนักน้อย เมื่อเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น อีกทั้งสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วย
ในปัจจุบันสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายได้เข้ามามีบทบาทกับชีวิตเราอย่างมาก เครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ขนาดเล็กซึ่งต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกำลังสูงแต่มีขนาดเล็ก เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ เครื่องโทรสาร และ โทรทัศน์ จำเป็นจะต้องใช้สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย แนวโน้มการนำสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมาใช้ในเครื่องใช้อิเลคทรอนิกส์ทุกประเภทจึงเป็นไปได้สูง การศึกษาหลักการทำงานและการออกแบบสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายจึงเป็นสิ่งจำเป็นที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้สำหรับผู้ที่เกี่ยวข้องกับงานอิเ ลคทรอนิกส์ทุกประเภท
บทความนี้นำเสนอหลักการทำงานเบื้องต้นของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย โดยเน้นในส่วนของคอนเวอร์เตอร์ และวงจรควบคุม ซึ่งเป็นหัวใจในการทำงานของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย พร้อมทั้งยกตัวอย่างและอธิบายการทำงานของวงจรสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพลลายที่สมบูร์ณ และใช้งานได้จริง
เพาเวอร์ซัพพลายกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น
ข้อได้เปรียบของสวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น คือประสิทธิภาพที่สูง ขนาดเล็ก และน้ำหนักเบากว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นใช้หม้อแปลงความถี่ต่ำจึงมีขนาดใหญ่ และน้ำหนักมาก ขณะใช้งานจะมีแรงดันและกระแสผ่านตัวหม้อแปลงตลอดเวลา กำลังงานสูญเสียที่เกิดจากหม้อแปลงจึงมีค่าสูง การคงค่าแรงดันแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นส่วนมากจะใช้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ต่ออนุกรมที่เอาต์พุตเพื่อจ่ายกระแสและคงเค่าแรงดัน กำลังงานสูญเลียในรูปความร้อนจะมีค่าสูงและต้องใช้แผ่นระบายความร้อนขนาดใหญ่ซึ่งกินเนื้อที่ เมื่อเพาเวอร์ซัพพลายต้อง่ายกำลังงานสูงๆ จะทำให้มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมาก ปกติแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะมีประสิทธิภาพประมาณ 30% หรืออาจทำได้สูงถึง 50% ในบางกรณี ซึ่งนับได้ว่าค่อนข้างต่ำเมื่อเปรียบเทียบกับเพาเวอร์ซัพพลายซึ่งมีประสิทธิภาพในช่วง 65%-80%
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายมีช่วงเวลาโคลสต์อัพประมาณ 20x10-3 ถึง 50x10-3 วินาที ในขณะที่แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะทำได้เพียงประมาณ 2x10-3 วินาที ซึ่งมีผลต่อการจัดหาแหล่งจ่ายไฟสำรองเพื่อป้องกันการหยุดทำงานของอุปกรณ์ที่ใช้กับเพาเวอร์ซัพพลายเมื่อเกิดการหยุดจ่ายแรงดันไฟสลับ รวมทั้งเพาเวอร์ซัพพลายสามารถทำงานได้ในช่วงแรงดันอินพุตค่อนข้างกว้างจึงยังคงสามารถทำงานได้เมือเกิดกรณีแรงดันไฟคกอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม เพาเวอร์ซัพพลายจะมีเสถียรภาพในการทำงานที่ต่ำกว่า และก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้สูงเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น รวมทั้งเพาเวอร์ซัพพลายยังมีความซับซ้อนของวงตรมากกว่าและมีราคาสูง ที่กำลังงานต่ำๆ แหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นจะประหยัดกว่าและให้ผลดีเท่าเทียมกัน ดังนั้นเพาเวอร์ซัพพลายจึงมักนิยมใช้กันในงานที่ต้องการกำลังงานตั้งแต่ 20 วัตต์ขึ้นไปเท่านั้น
หลักการทำงานของเพาเวอร์ซัพพลาย
สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายโดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่คล้ายคลึงกัน และไม่ซับซ้อนมากนัก ดังแสดงในรูปที่ 1 หัวใจสำคัญของเพาเวอร์ซัพพลายจะอยู่ที่คอนเวอร์เตอร์ เนื่องจากทำหน้าที่ทั้งลดทอนแรงดันและคงค่าแรงดันเอาต์พุตด้วย องค์ประกอบต่างๆ ทำงานตามลำดับดังนี้

รูป 1 องค์ประกอบพื้นฐานของเพาเวอร์ซัพพลาย
แรงดันไฟสลับค่าสูงจะผ่านเข้ามาทางวงจร RFI ฟิลเตอร์ เพื่อกรองสํญญาณรบกวนและแปลงเป็นไฟตรงค่าสูงด้วยวงจรเรกติไฟเออร์ เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นเพาเวอร์คอนเวอร์เตอร์โดยการตัดต่อแรงดันเป็นช่วงๆ ที่ความถี่ประมาณ 20-200 KHz จากนั้นจะผ่านไปยังหม้อแปลงสวิตชิ่งเพื่อลดแรงดันลง เอาต์พุตของหม้อแปลงจะต่อกับวงจรเรียงกระแส และกรองแรงดันให้เรียบ การคงค่าแรงดันจะทำได้โดยการป้อนกลับคาแรงดันที่เอาต์พุตกลับมายังวงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์นำกระแสมากขึ้นหรือน้อยลงตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันที่เอาต์พุต ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ได้ รูปที่ 2 แสดงวงจรซึ่งแบ่งส่วนตามองค์ประกอบหลักในรูป 1 เพื่อเป็นตัวอย่าง
คอนเวอร์เตอร์
- กรุณา กดที่นี่ เพื่อเข้าสู่หัวข้อย่อยเรื่องคอนเวอร์เตอร์
วงจรควบคุม
- กรุณา กดที่นี่ เพื่อเข้าสู่หัวข้อย่อยเรื่องวงจรควบคุม
วงจรตัวอย่างและไอซีที่ใช้งานในเพาเวอร์ซัพพลาย
- กรุณา กดที่นี่ เพื่อเข้าสู่หัวข้อย่อยเรื่องวงจรตัวอย่างและไอซีที่ใช้งานในสวิทชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย
- สรุป เมนบอร์ด คือ แผงวงจรหลักที่ประกอบไปด้วยชิ้นส่วนทางอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ทำหน้าที่เป็นกลางทำให้อุปกรณ์ต่างๆ ทำงานร่วมกันได้ และเป็นศูนย์กลางในการต่อเชื่อมอุปกรณ์อื่นไม่ว่าจะเป็น CPU , RAM , HDD, CD-ROM , FDD VGA CARD เป็นต้น เมนบอร์ดแต่ละรุ่นแต่ละยี่ห้อจะสนับสนุนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ ไม่เหมือนกัน
![]() |
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น