CPU供電電路的常識

CPU供電電路的常識

　　下面學(xué)習(xí)啦小編介紹CPU供電電路的基本常識。希望能幫到各位IT大師。

　　單相供電電路的組成和原理 CPU電路主要有PWM芯片，MOSEFT管，電感、電容四種元件。其中的MOSEFT管就是一個(gè)電子開關(guān)(如上圖中的K1、K2)，只不過開關(guān)的頻率很高，每秒開關(guān)1萬到1.5萬次。電感和電容在這里起2個(gè)作用，

　　介紹CPU供電電路的基本常識

　?、賳蜗喙╇婋娐返慕M成和原理

　　CPU電路主要有PWM芯片，MOSEFT管，電感、電容四種元件。其中的MOSEFT管就是一個(gè)電子開關(guān)(如上圖中的K1、K2)，只不過開關(guān)的頻率很高，每秒開關(guān)1萬到1.5萬次。電感和電容在這里起2個(gè)作用，儲存電能和濾波。

　　左圖是K1閉合，K2斷開。12V直流電流經(jīng)過電感給電容充電同時(shí)給CPU供電。電流經(jīng)過電感的時(shí)候，由于電感的阻抗，從電感出來的電壓不是12V，是從0V慢慢上升的。

　　供給CPU的電壓不會(huì)是12V。電流經(jīng)過電感是有部分電能轉(zhuǎn)換成磁能存儲在電感中。電容充電也存儲電能。右圖是K1斷開，K2閉合。12V供電電源斷開。電感的原正極(+)端經(jīng)K2與負(fù)極接通。

　　電感把儲存的磁能轉(zhuǎn)換成電流釋放出來，給電容充電和給CPU供電。此刻電感成為供電電源。電感提供的電壓是很低的。前面說到，K1閉合時(shí)，12V直流經(jīng)過電感時(shí)，電壓是從0V慢慢上升的。所以K1閉合的時(shí)間越長，供給CPU的電壓越高?？刂芀1和K2的開關(guān)時(shí)間就可以把12V電壓降到適合CPU的電壓。專業(yè)術(shù)語叫“占空比”。

　　K1、K2開關(guān)時(shí)間是由PWM芯片控制的，PWM的意思就是脈(沖)寬(度)調(diào)制。因?yàn)榭刂芀1、K2(MOSEFT開關(guān)管)的信號是高電平是閉合(導(dǎo)通)，低電平是關(guān)開(關(guān)斷)，這種高低電平信號由于時(shí)間很短，就像一個(gè)個(gè)脈沖。脈沖的寬度就是時(shí)間。所以叫做脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制是現(xiàn)在最常用的電壓變換技術(shù)。PC的電源供應(yīng)器就是利用脈寬調(diào)制把220V的交流電轉(zhuǎn)換成PC用的各種直流低電壓。 K1、K2是否還有同時(shí)“閉合”或同時(shí)“斷開”的情況?同時(shí)“斷開”是可以的，同時(shí)“閉合”是絕對不能允許的，因?yàn)橥瑫r(shí)“閉合”，12V的正極和負(fù)極就連接到一起，那就是“短路”了，供電電路要燒毀，CPU也會(huì)燒毀。

　　為了防止出現(xiàn)K1、K2同時(shí)“閉合”導(dǎo)通情況出現(xiàn)，K1、K2輪流開關(guān)一次，就要同時(shí)都“斷開”一次。同時(shí)“斷開”的時(shí)間叫做“死區(qū)時(shí)間”，因?yàn)檫@段時(shí)間K1和K2都不工作，白白消耗電能，所以CPU供電電路的“死區(qū)時(shí)間”越短，效率就越高，也就越節(jié)能。從上面的原理介紹，我們明確以下3點(diǎn)：

　　K1(上MOSEFT管，也叫“進(jìn)”)和K2(下MOSEFT管，也叫“出”)是輪流開關(guān)的。 ●K1的負(fù)擔(dān)較輕(導(dǎo)通的時(shí)間短，關(guān)斷的時(shí)間長，為了降壓)，K2的負(fù)擔(dān)最重(導(dǎo)通的時(shí)間長，關(guān)斷的時(shí)間短，為了降壓)，所以K!一般會(huì)用1個(gè)，K2會(huì)用2個(gè)，一般習(xí)慣稱之為“一進(jìn)二出”。

　　MOSEFT管的開關(guān)頻率越高，輸出的電流越大，功率也就越高。供電電路的供電能力首先與每相的供電功率(電流)密切相關(guān)，相數(shù)的多少取決于單相的供電能力，還要看CPU需要的最大電流。比如現(xiàn)在的Intel功耗最大的CPU需要125安培電流。如果每一相可提供40安培，那么4相就足夠了。如果每相能提供20安培，可能需要8相。這里請注意，“4相就足夠了”，并不是指4相供電的總電流就是把每一相的供電電流加在一起。

　?、诙嘞喙╇婋娐方Y(jié)構(gòu)和原理

　　PWM芯片輸出1-4相控制信號給4顆驅(qū)動(dòng)芯片，這4顆驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)4組MOSEFT輪流“開關(guān)”。下面我們在看看4相供電是如何工作的，一般人都會(huì)認(rèn)為4相是同時(shí)工作的，其實(shí)不然，實(shí)際上，這些“相”也是輪流工作的，就是說某一時(shí)刻，只有1“相”工作，其他“相”都在休息。 我們看看4相供電的電壓波形圖。

　　上圖表示出了4個(gè)時(shí)鐘周期的4相供電，在每一個(gè)周期里，每1相僅工作1/4周期的時(shí)間，在一個(gè)周期里，4“相”輪流工作?？刂七@些“相”工作時(shí)序的也是PWM芯片。 PWM芯片不僅通過脈沖控制MOSEFT的“開關(guān)”，還控制著4相供電電路的工作時(shí)序。因此，決定供電相數(shù)的是PWM芯片，當(dāng)然，也有通過驅(qū)動(dòng)芯片或其他芯片擴(kuò)展相數(shù)的。所以一般以電感的數(shù)量判斷供電相數(shù)是不準(zhǔn)確的。既然4相不是同時(shí)工作，4相總供電電流就不是簡單的把每一相供電電流加在一起。每一相在工作時(shí)都是給電容充電，CPU實(shí)際上主要是從電容獲取電流。電容就像水庫，庫容量越大，存儲的電流越多，供電能力越強(qiáng)。區(qū)分供電的“相”就是看這些“相”工作時(shí)序是否相同，如果相同的，那么就屬于同一相。比如有兩組電感和MOSEFT，如果是工作時(shí)序不同的，就是兩相，如果是工作時(shí)序相同的，就是1相(假2相)。那么供電能力40安培的1相供電，是否可以提供125安培的電流?從理論上講只要電容夠大，供電電路不斷向電容充電，是可以的。但這是超負(fù)載工作，很累，供電電路很難長期承受超負(fù)載工作，增加供電相數(shù)就是增加向電容充電的充電器，使輸入給電容的電流大于輸出的電流，減輕1相供電的負(fù)擔(dān)。從上面的原理介紹，我們明確以下6點(diǎn)：

　　●無論是幾相供電，某一時(shí)刻只有1相工作。

　　●多相供電的實(shí)質(zhì)是減輕單相的負(fù)載，提高給電容充電的能力，總電流不是簡單的算術(shù)相加，相數(shù)越多并不代表供電能力高。

　　●供電電路有一個(gè)轉(zhuǎn)換效率的問題，如果轉(zhuǎn)換效率不是很高，那么相數(shù)較多的設(shè)計(jì)其實(shí)際供電能力未必會(huì)好過相數(shù)較少的設(shè)計(jì)。

　　●相數(shù)較多的設(shè)計(jì)使布線復(fù)雜化，越復(fù)雜越容易出毛病，如果解決不好會(huì)帶來串?dāng)_效應(yīng)(cross talk)，影響主板在極端情況下的穩(wěn)定性。

　　●供電元件都有一個(gè)可靠性，電容又是壽命最短的元件，而系統(tǒng)總體可靠性則是所有元件可靠性的乘積，元件越多則可靠性越低。

　　●相數(shù)、元件太多只會(huì)白白浪費(fèi)其供電能力，增加制造成本。 看了這些 大家就好好研究一下市面上的那些有很多項(xiàng)CPU供電的主板吧