cpu供电电路中各部件的作用

PWM 芯片一般位于 CPU 供电线路的周围！而通过 查看 PWM 芯片型号，就能知道主板采用几相供电！ PWM 芯片设计厂商很多，较知名的有 IGS 、CMA、ITE、CW、Winbond、Atmel、SANYO 、Intersil 以及 Richtek 等。 我的技嘉 965 DS3.3 所用的 Intersil ISL6327 PWM 芯 片是一款标准的 6 相供电芯片: 我的主板 PWM 芯片具体所在位置: 分 割 线 下面是转帖正文: 大家在看主板介绍的时候，总是会关注该主板采用了 几相供电。而现在的很多主板也都宣称自己采用了 “XX 相供电”，有的甚至多达 10 相以上，这比我们 平时所接触的 3 相、4 相供电多太多了。如此多的供 电相数是我们传统意义上的供电相数吗？本期，我们 将为你详细讲解主板在供电方面的知识，深入了解各 种电路模式、元器件的优缺点。通过这本期的学习， 你将获得从未有过的主板供电知识的强化，以后和朋 友聊天的时候，可以清楚地指出主板上的“门道” 。 电容+电感+MOS 管CPU 供电电路 大家在考查一款主板的时候，供电相数是关注的 重点，这也几乎成了衡量一款主板是否偷工减料的重 要指标。而一般的媒体在做主板的评测时，在 CPU 的供电方面往往也只看有几颗电感，并以电感的数量 确定是几相供电，然后看每一相有几颗 MOSFET， 然后看有多少颗电容，是液态电容还是固态电容。不 过这种考查仅仅是看到 CPU 供电电路的局部，不是 整体。同时往往容易受电感数量的蒙蔽而搞错供电相 数。 大家常常提到的电感、MOSEFT（俗称为 MOS 管）以及电容仅仅是一部分元件，这些部件只是执行 元件。还有两个更重要的元件驱动芯片（Driver- IC）和 PWM 芯片被忽视了。图 1 中，我们可以看到 完整的 CPU 供电电路有 5 种元器件：PWM（脉宽调 制）芯片、Driver IC（驱动芯片） 、MOSFET（高压 侧 1 个、低压侧 12 个） 、电感和电容。 你知道吗：CPU 供电电路中各部件的作用 PWM（脉宽调制）芯片：从 CPU 获取 CPU 的 工作电压代码，把电压代码转换成实际的电压信号， 控制 MOSFET 输出准确的电压。监视 CPU 的工作电 流变化，根据 CPU 的负载调整输出电流。PWM 芯 片是芯片厂商依据 CPU 厂商的标准研发设计的。 驱动芯片（ Driver IC）：把 PWM 发出的信号 放大，驱动 MOSFET 工作。 MOSFET：场效应晶体管，在这里就是起“开关” 作用， “开启”时允许电流通过， “关闭 ”时阻挡电流通过。 通过“开关”的时间长短改变电压。 电感：存储能量，把 MOSFET 送过来的电能转 变为磁能储存。 电容：存储电能，供 CPU 用。还有滤波作用， 滤出杂波，使电流平滑稳定。 供电电路工作原理 有了那 5 种元器件组成的供电电路，我们再来看 下它们所组成的逻辑框图（图 2） ，以便让我们对供 电电路的工作过程有个总体印象。然后，让我们一起 来看看我们平时常谈到的“X 相”供电电路是如何工作 的。 1.单相（一相）供电电路的工作原理 图 3 中 12V 的直流电来自于 PC 的开关电源， K1、K2 就是 MOSFET 场效应管，在这里就相当于 开关，假设 CPU 需要电压 1.2V，K1、K2 和电感把 12V 降到 1.2V 供给 CPU。K1、K2 和电感就是降压 变压器。 2.驱动芯片的作用 前面说到两颗 MOSEFT 是轮流“开关” 工作的， 那么是谁驱动 MOSEFT“开关”的？是驱动芯片。驱 动芯片通过给 MOSEFT 的控制极（栅极）加高电压 信号，MOSEFT 就导通，加低电压信号，MOSEFT 就断开。驱动芯片给 MOSEFT 的高/低信号就是一个 脉冲式的信号。上 MOSEFT 导通后，电感的输出电 压从 0V 上升到 1.2V 需要一定的时间，高电压信号 也就要维持一定的时间，同时驱动芯片给下 MOSEFT 的低电压信号也要维持相同的时间，这段 时间叫做脉冲宽度。脉冲宽度决定了供给 CPU 的输 出电压高低。脉冲越宽，电压就越高，反之电压就越 低。 3.PWM 芯片的作用 驱动芯片只是通过一定宽度的脉冲驱动 MOSEFT 开关，那么是谁控制脉冲宽度？是 PWM 芯片。PWM 的英文全称是 Pulse Width Modulation， 中文意思是脉宽调制。就是说通过脉冲宽度控制电压， 这是 20 世纪以来广泛应用的调整电压、改变电压的 技术，脉冲宽度改变对应的脉冲频率也要改变，这种 技术也叫做变频调压。比如电梯、空调已经采用的变 频调速电机。 PWM 芯片是 CPU 供电路的核心元件，可以说 是供电路的“司令部”。CPU 芯片上有自己的电压识 别针脚（酷睿 2 处理器是 8 个）这 8 个针脚的编码代 表 CPU 核心的工作电压。主板上有专门的 CPU VID 识别电路，开机加点时，首先给 CPU VID 识别电路 加电，读取 CPU VID 针脚的编码，判定 CPU 核心的 电压，VID 电压编码送到 PWM 芯片的 CPU VID 识 别电路（图 4） ，PWM 芯片依据 CPU VID 编码确定 PWM 的脉冲宽度输出给驱动芯片，驱动芯片驱动 MOSEFT 工作，才正式给 CPU 供电。 PWM 芯片还有电压监控模块，负责监控 CPU 的工 作电压和电流，以便调整输出的脉冲宽度来调整电压。 电压监控防止电压过大，保护 CPU。现在的 PWM 芯片还有 CPU 电流监控，可以依据 CPU 的负载调控 MOSEFT 的工作频率，以便节能。 多相供电原理 了解了单相供电后，我们现在来进一步了解目前 主板采用的多相供电。4 相供电电路采用的 PWM 芯 片必须是至少支持 4 相 PWM 的，有 4 路 PWM 输出， 可以调控 4 颗驱动芯片，驱动 4 组 MOSEFT 和电感 工作。4 相是按一定的时间顺序从 14 轮流工作的。 假设 4 相工作 1 秒，那么每一相工作 1/4 秒，休息 3/4 秒，也就是说当有 1 相在工作时，其余的 3 相在 “休息” 。 四相供电连续 4 个周期的输出，可以看出在四个 工作周期内 4 相轮流工作输出电压的总波形。这里面 所说的“相”就是依据工作时序不同而区分的，在工作 的时间顺序上不一致，有时间差，才叫做“相” 。如果 “两相” 时序相同，那不是“两相”是属于同“一” 相。 所以决定供电相数的是 PWM 芯片是几相供电， 也就是说有几相 PWM 输出。现在的 PWM 芯片设计 的比较灵活，可以减少 PWM 输出相数，比如 6 相， 可以减少为 5、4、3 相。但不可能增加。 剖析流行的“超多相供电” 上面讨论的是标准的多相供电，标准多相供电可 以采用计算输出电感数量的简单办法判别供电相数。 比如 4 颗输出电感就是 4 相供电（注意不要把 12V 的输入电感算在内） 。但是市场上有些主板采用非标 准的多相供电（我们暂且称之为“超多相供电” ） ，那 么用输出电感数量判断供电相数就不是很准确的了。 现在我们看看常见的“超多相供电” 的实现方法。 通过并联让 6 相变为 12 相原理图 让两颗电感并联在一起，可让供电相数“倍增” 这种办法实际上是两组 MOSEFT 并联在一颗驱 动芯片上，两颗电感也是并连的。有的主板的 12 相 供电就是采用这种方法。6 相的 PWM 芯片，通过并 联 12 组 MOSEFT 和电感就变成“12 相” 供电（图 5、 图 6） 。 2.通过 SPDT 开关芯片（单刀双掷）1 相变两相 通过 SPDT 开关将 4 相变为 8 相原理图 采用 4 相 PWM 芯片+SPDT 芯片（ADG333）能让供 电相数扩展为 8 相 这种办法是通过一种电子单刀双掷开关 （SPDT）把两组 MOSEFT 连接在 1 相 PWM 信号上 （图 7、图 8） ，比如 4 相 PWM 芯片通过 4 路 SPDT 芯片就变成了 8 相。由于从电感上或从驱动芯片上看 都是 8 颗，所以被认为是“8 相”。其实 SPDT 把 8 组 MOSEFT 和电感分成两组（每组 4 相）SPDT 把这两 组轮流连接到 PWM 芯片输出端。也就是说 8 相是 4 相一组轮流工作。但如果从“相数” 的原始概念上来说， 这种方