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主板供电回路知识

整理日期:2008-1-2 0:18:04 资料编辑: 点击次数:

主板,作为计算机其他配件的载体,其作用自然不必多说,而判别主板的质量和做工的好坏,往往都不能局限于某些特性,用料、扩展性、供电电路等成了我们最常见到的字眼,而供电电路部分一直是一个热点,我们经常会听到主板供电回路的相数、电容、电感线圈和场效应管等这些关键词,可对这神秘的供电电路部分,你又知道多少呢?

    供电电路的工作原理
    CPU核心随着制造工艺的提高,核心电压也越来越低。我们用的ATX电源供给主板的12V和5V的直流电不能直接给CPU供电,所以需要通过一定的电路转换来把高直流电压变成低直流电压给CPU的供电。CPU电压越来越低,而功耗却有逐年增长的趋势,最新的P4EE功耗已超过100W,根据简单的功率=电压×电流,可以估算出需要近70A的电流通过,这么强的电流,对电路是一个很大的考验。因此许多最新的主板都采用了四相供电回路。

图1:许多最新的主板都采用了四相供电回路

从电路工作原理上来讲,电源做的越简单越好,单相电路元器件最少。从概率上计算,每个元件都有一个“失效率”的问题,用的元件越多,组成系统的总失效率就越大。所以供电电路越简单,越能减少出问题的概率。但是主板除了要承受大功率的CPU外,还要承受显卡等其它设备的功耗,做成单相电路需要采用大功率的MOS-FET管,发热量会很恐怖,而且花费的成本也不是小数目。所以,大部分厂商都采用多相供电回路。

图2:开关电源供电方式的原理图

我们平时用的主板基本都用开关电源供电方式,其原理图如图2。ATX电源提供的12V电压通过第一级LC电路滤波(图上L1,C1组成),送到两个场效应管和PWM控制芯片组成的电路,两个场效应管在PWM控制芯片的控制下轮流导通,提供如图所示的波形。然后,经过第二级LC电路滤波形成所需要的CPU核心电压Vcore。这其实就是我们说的“单相”供电电路,使用到的元器件有输入部分的一个电感线圈、一个电容,控制部分的一个PWM控制芯片、两个场效应管,还有输出部分的一个线圈、一个电容。由于场效应管工作在开关状态,导通时的内阻和截止时的电流很小,所以自身耗电量很小。

图3:两相供电电路的示意图
单相供电一般能提供最大25A的电流,而现今常用的处理器早已超过了这个数字,单相供电无法提供足够可靠的动力,所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。图3就是一个两相供电的示意图,其实就是两个单相电路的并联,因此它可以提供双倍的电流。但这个2倍只是纯理论,实际情况还考虑如开关元件性能、导体电阻、供电效率(发热越大效率越低)。那么采用两相供电的电路就可能无法满足CPU的需要,所以又出现了三相甚至更多相供电电路。不过这也带来了主板布线复杂化,布线设计不很合理影响稳定性等问题。

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