电脑主板供电全解析(祥图)

精品文档 1欢迎下载 从奔三后期开始 玩家逐渐接触到多相供 电这个概念 时至今日 CPU 三相供电已经 成为基本配置 最高供电相数可达夸张的 1 6 相 而内存和芯片组供电也开始用上两相 乃至三相供电 数电路相数的时候玩家有 时会犯一点错误 甚至一些见多识广的编 辑也免不了要犯错 那么如何准确地识别 主板供电的相数呢 2010 1 12 22 14 回复 givinglee 154 位粉丝 3 楼 应该熟悉的元件一 首先让我们来认识一下 CPU 供电电路的器件 找一片技嘉 X48 做例子 精品文档 2欢迎下载 上图中我们圈出了一些关键部件 分别是 PWM 控制器芯片 PWM Cont roller MOSFET 驱动芯片 MOSFET Driver 每相的 MOSFET 每 相的扼流圈 Choke 输出滤波的电解电容 Electrolytic Capaci tors 输入滤波的电解电容 和起保护作用的扼流圈等 下面我们 分开来看 2010 1 12 22 16 回复 givinglee 154 位粉丝 4 楼 精品文档 3欢迎下载 图 PWM 控制器 PWM Controller IC 在 CPU 插座附近能找到控制 CPU 供电电路的中枢神经 就 是这颗 PWM 主控芯片 主控芯片受 VID 的控制 向每相的 驱动芯片输送 PWM 的方波信号来控制最终核心电压 Vcore 的产生 2010 1 12 22 16 回复 givinglee 154 位粉丝 5 楼 MOSFET 驱动芯片 MOSFET Driver MOSFET 驱动芯片 MOSFET Driver 在 CPU 供电电路里常 见的这个 8 根引脚的小芯片 通常是每相配备一颗 每相 中的驱动芯片受到 PWM 主控芯片的控制 轮流驱动上桥和 下桥 MOS 管 很多 PWM 控制芯片里集成了三相的 Driver 这时主板上就看不到独立的驱动芯片了 2010 1 12 22 17 回复 精品文档 4欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 6 楼 早一点的主板常见到这种 14 根引脚的驱动芯片 它每一颗负 责接收 PWM 控制芯片传来的两相驱动信号 并驱动两相的 MOSF ET 的开关 换句话说它相当于两个 8 脚驱动芯片 每两相电路 用一个这样的驱动芯片 2010 1 12 22 18 回复 givinglee 154 位粉丝 7 楼 精品文档 5欢迎下载 MOSFET 中文名称是场效应管 一般被叫做 MOS 管 这个黑色 方块在供电电路里表现为受到栅极电压控制的开关 每相的上 桥和下桥轮番导通 对这一相的输出扼流圈进行充电和放电 就在输出端得到一个稳定的电压 每相电路都要有上桥和下桥 所以每相至少有两颗 MOSFET 而上桥和下桥都可以用并联 两三颗代替一颗来提高导通能力 因而每相还可能看到总数为 三颗 四颗甚至五颗的 MOSFET 2010 1 12 22 18 回复 givinglee 154 位粉丝 8 楼 下面这种有三个引脚的小方块是一种常见的 MOSFET 封装 称为 D PAK TO 252 封装 也就是俗称的三脚封装 中间 那根脚是漏极 Drain 漏极同时连接到 MOS 管背面的金 属底 通过大面积焊盘直接焊在 PCB 上 因而中间的脚往 往剪掉 这种封装可以通过较大的电流 散热能力较好 成本低廉易于采购 但是引线电阻和电感较高 不利于达 到 500KHz 以上的开关频率 精品文档 6欢迎下载 2010 1 12 22 19 回复 givinglee 154 位粉丝 9 楼 下面这种尺寸小一些的黑方块同样是 MOSFET 属于 SO 8 系 列衍生的封装 原本的 SO 8 封装是塑料封装 内部是较长 的引线 从 PN 结到 PCB 之间的热阻很大 引线电阻和电感 也较高 现有 CPU GPU 等芯片需要 MOSFET 器件在较高电 流和较高开关频率下工作 因而各大厂家如瑞萨 英飞凌 飞利浦 安森美 Vishay 等对 SO 8 封装进行了一系列改 进 演化出 WPAK LFPAK LFPAK i POWERPAK POWER SO 8 等封装形式 通过改变结构 使用铜夹板代替引线 在顶 部或底部整合散热片等措施 改善散热并降低寄生参数 使得 SO 8 的尺寸内能通过类似 D PAK 的电流 还能节省空 间并获得更好的电气性能 目前主板和显卡供电上常见这 种衍生型 在玩家看来 SO 8 系的 YY 度要好于 D PAK 但 实际效果要根据电路设计 器件指标和散热情况来判断 而原始的 SO 8 因为散热性能差 已经不适应大电流应用了 精品文档 7欢迎下载 2010 1 12 22 20 回复 givinglee 154 位粉丝 10 楼 另外 近日 IR 公司的 DirectFET 封装也在一些主板上出现 了 同样是性能非常棒的封装 看上去也非常 YY 找到实 物大图以后会补充进来 2010 1 12 22 21 回复 givinglee 154 位粉丝 11 楼 应该熟悉的原件二 精品文档 8欢迎下载 输出扼流圈 Choke 也称电感 Inductor 每相一般 配备一颗扼流圈 在它的作用下输出电流连续平滑 少数 主板每相使用两颗扼流圈并联 两颗扼流圈等效于一颗 主板常用的输出扼流圈有环形磁粉电感 DIP 铁氧体电感 外形为全封闭或半封闭 或 SMD 铁氧体电感等形态 上图 为半封闭式的 DIP 铁氧体功率电感 2010 1 12 22 22 回复 givinglee 154 位粉丝 12 楼 上面是两种铁氧体电感 外观都是封闭式 左边是 DIP 直 插封装 内部为线绕式结构 感值 0 80 微亨 R 相当于小 数点 右边是 SMD 表贴封装 内部只有一匝左右的导线 感值 0 12 微亨要小很多 2010 1 12 22 23 回复 givinglee 154 位粉丝 13 楼 精品文档 9欢迎下载 上面是三种环形电感 环形电感的磁路封闭在环状磁芯里 因而磁漏很小 磁芯材料为铁粉 左一 或 Super MSS 等其它材料 随着板卡空间限制提高和供电开关频率的提 高 磁路不闭合的铁氧体电感 乃至匝数很少的小尺寸 SMD 铁氧体功率电感以其高频区的低损耗 越来越多地取代了 环形电感 但是在电源里因为各种应用特点 环形电感还 在被大量使用 2010 1 12 22 23 回复 givinglee 154 位粉丝 14 楼 输出滤波的电解电容 Electrolytic Capacitor 供电 的输出部分一般都会有若干颗大电容 Bulk Capacitor 进行滤波 它们属于电解电容 电容的容量和 ESR 影响到 输出电压的平滑程度 电解电容的容量大 但是高频特性 不好 2010 1 12 22 24 回复 givinglee 154 位粉丝 15 楼 精品文档 10欢迎下载 除了铝电解电容外 CPU 供电部分常见固态电容 我们常见 的固态电容称为铝 聚合物电容 属于新型的电容器 它与 一般铝电解电容相比 性能和寿命受温度影响更小 而且 高频特性好一些 ESR 低 自身发热小 关于固态电容的诸 多优点我们就不再细说了 2010 1 12 22 25 回复 givinglee 154 位粉丝 16 楼 Hi c Cap 此外还能见到钽电容和钽 聚合物电容 图 三洋 POSCAP 系列 等 性能也比一般的铝电解电容优异得多 钽 聚合物电容具有好于 一般固态电容的 ESR 高频特性和更小的尺寸 网上已经有很详细 的介绍 2010 1 12 22 25 精品文档 11欢迎下载 回复 givinglee 154 位粉丝 17 楼 插座中央这种电容叫做多层陶瓷电容 MLCC 它的单颗容量比电 解电容小很多 然而高频特性好很多 ESR 很低 电解电容高频特 性不好 因而主板 CPU 插座周围和 CPU 插座内部会有几十颗 MLCC 用作高频去耦 和大容量的电解电容搭配 提供更好的滤波效果和 动态性能 近年来高端板卡开关频率较高的数字供电电路 就利用 MLCC 高频特性好的特点 直接使用很多颗 MLCC 进行滤波 但是总 容量上不去 只有很高的开关频率才适合用 2010 1 12 22 26 回复 精品文档 12欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 18 楼 输入滤波的大电容也是电解电容 它为多相供电电路提供源源不断 的能量 同时防止 MOS 管开关时的尖峰脉冲对其它电路形成串扰 也可以滤除电源电压中的纹波干扰 输入滤波电容同样可能用固态 电容 分辨输入滤波电容和输出滤波电容的方法是看额定电压 输 出电容的额定电压一般是 6 3V 2 5V 之类的数值 而输入滤波电 容要接在 12V 输入上 额定电压往往是 16V 2010 1 12 22 27 回复 givinglee 154 位粉丝 19 楼 精品文档 13欢迎下载 输入电路有时会串联一个扼流圈 这个扼流圈的作用是防止负载电 流的瞬态变化影响到上一级电路 它的形状可能是线圈绕在棒子上 也可能是绕在环形磁芯上的线圈 2010 1 12 22 28 回复 givinglee 154 位粉丝 20 楼 还可能是封闭式的 很多主板上并没有这个扼流圈 或者有焊位 但把它省略掉了 此外在供电部分我们还可以看到一些细小的起保 精品文档 14欢迎下载 护 缓冲等作用的料件 好了 了解完这些主要元件 下面我们来看看如何识别 CPU 供电电 路的相数 2010 1 12 22 29 回复 givinglee 154 位粉丝 21 楼 常规情况例子分析一 这是一个常规的四相供电的连接方式 为了便于理解我们不画出电 路图 而只是画出它们之间的连接关系 2010 1 12 22 30 回复 精品文档 15欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 22 楼 CPU 将 n 位的 VID 信号输送给 PWM 控制芯片作为产生 Vcore 电压的 基准 主控芯片产生四路脉宽可调的方波 每相错开 90 度相位 三相就是三路方波 每相错开 120 度 以此类推 送到四相的 MO SFET 驱动芯片去 驱动芯片受到方波的控制 以一定的间隔向上桥 和下桥 MOS 管的栅极轮流送去方波 在一个周期的一定时间里上桥 导通 另一段时间里下桥导通 电流分别经过上桥和下桥流过扼流 圈 四相的电流合在一起 由滤波电容平滑就得到了输出给 CPU 的 Vcore 当负载变化或者输出电压有偏差时 主控芯片监测到变化 相应地调整 PWM 方波信号的脉宽占空比 输出电压就受调节回到 预定值 2010 1 12 22 31 回复 givinglee 23 楼 在上面这个结构图里 我们可以看到 n 相有 1 个主控芯片 n 个输 出扼流圈 n 个驱动芯片 n 组 MOS 管 若干个并联的输出滤波电 容 若干个并联的输入滤波电容 以及输入扼流圈 我们来看几个 例子对照一下 精品文档 16欢迎下载 154 位粉丝 2010 1 12 22 31 回复 givinglee 154 位粉丝 24 楼 三相供电的 Intel DG45ID 的供电部分 一般说来每相供电有一个 扼流圈 我们看到 3 个扼流圈 可以推测是三相供电 跟着我们可 以找到 9 个 MOSFET 分成 3 组 每组 3 个 每组旁边还有对应的 1 个 MOSFET Driver 芯片 这些可以验证我们三相供电的判断 不过 这块主板 12V 输入的地方没有加扼流圈 每相三颗 MOSFET 属于 一上两下 的设计 MOSFET 分为上桥 High side MOSFET 和下桥 Low side MOSFET 上桥的损耗中开关损 耗占主要成分 受开关速度影响 和开关频率成正比 要降低开关 损耗需要提高开关速度 而下桥的损耗主要是导通损耗 与导通时 间 导通内阻 电流的平方成正比 降低导通内阻可以减少导通损 耗 因而每相使用多于两颗 MOS 的时候 首先是并联多颗下桥以降 低导通损耗 精品文档 17欢迎下载 2010 1 12 22 32 回复 givinglee 154 位粉丝 25 楼 常规情况分析二 六相供电的技嘉 EP45 UD3 我们可以看到六个扼流圈 MOSFET 共 1 8 个正好每 3 个和一个 输出扼流圈搭配 我们还能看到每相旁边小 小的 MOSFET Driver 芯片 最后我们还看到 CPU 插座一角方形的 PW M 主控芯片 它是 intersil ISL6336 支持最高到 6 相供电 由此 我们可以确认这是 6 相供电 每相 MOSFET 采用一上两下配置的主 板 每相使用的三颗 MOS 管属于 SO 8 衍生型封装 是具备低导通 内阻 Low Rds on 的 MOSFET 2010 1 12 22 33 回复 26 楼 精品文档 18欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 四相供电的技嘉 EP43 DS3L 每相一颗扼流圈 一颗 Driver 和三颗 MOSFET 都能对号入座 主控芯片是最高支持 4 相工作的 intersil ISL6334 因而它是 4 相供电 2010 1 12 22 33 回复 givinglee 154 位粉丝 27 楼 特殊情况分析一 常规情况里 MOSFET 驱动芯片也有集成进主控芯片的情况 MOS 管 的驱动是通过给栅极加上高电平或者低电平实现的 MOS 管栅极有 很大的电容 要驱动 MOS 管快速开关 驱动芯片就要输出一定的电 流 而这么大的电流集成到主控芯片里就有可能因为发热对主控芯 片 属于模拟集成电路 的工作精度造成影响 从而影响到输出电 压的准确性 因而主控芯片里最多集成三相的 MOS 驱动器 三相以 内主板目前往往直接使用集成 MOS 驱动的主控芯片 没有独立的 M OSFET Driver 而 4 相 5 相供电的主板 一般使用 4 个 5 个独 立的 MOSFET Driver 也有使用集成三相 MOS 驱动的主控 第四相 第五相用独立驱动芯片驱动的方案 下面是几个例子 2010 1 12 22 34 精品文档 19欢迎下载 回复 givinglee 154 位粉丝 28 楼 映泰 Tforce 945P 映泰 Tforce 945P 三相供电 使用集成了三相 MOS 驱动的 inters il ISL6566 主控 每相三颗 MOSFET 同样我们也没有见到输入扼 流圈 2010 1 12 22 35 回复 givinglee 154 位粉丝 29 楼 精品文档 20欢迎下载 映泰 TA790GX 128M 映泰 TA790GX 128M 四相供电 使用集成了三相 MOS 驱动的 inter sil ISL6322 主控 每相三颗 MOSFET 第四相的 MOSFET Driver 放 在 MOSFET 旁边 圈出来了 类似的还有映泰 TP43D2 A7 同样是 ISL6322 的方案 2010 1 12 22 35 回复 givinglee 154 位粉丝 30 楼 精品文档 21欢迎下载 昂达魔剑 P35 昂达魔剑 P35 同样地还有七彩虹 C P35 X7 五相供电 每相搭配两颗 MOSFET 使用 Rich tek 的主控芯片 RT8802 搭配两颗 RT9619 MOSFET Driver RT8802 是支持 2 5 相的 PWM 控制 器 同时整合了三相 MOSFET Driver 第四相和第五相就要外挂 Driver 芯片了 特殊情况分析二 老一些的 MOSFET Driver 芯片使用 HIP6602 这样单颗集成两相 MOS 驱动的芯片 也就是说两相的驱动整合到一颗芯片里 它的外观 可能是双列 14 引脚 SSOP 14 或四面共 16 引脚 QFN 16 下 面是几个例子 2010 1 12 22 37 回复 givinglee 154 位粉丝 32 楼 精品文档 22欢迎下载 梅捷 SY 15P FG 四相供电每相三颗 MOS 管 PWM 主控芯片是 intersil ISL6561 每两相使用 了一颗 14 引脚的 driver 已圈出 2010 1 12 22 38 回复 givinglee 154 位粉丝 33 楼 精品文档 23欢迎下载 升技 AN8 四相供电 MOS 管覆盖在散热片下面 我们同样可以看 到每两相使用的一颗 Driver 已圈出 这里取代 HIP6602 的是 i ntersil ISL6614 芯片 Intersil 的某款 PWM 主控这里被贴上了 G URU 标签 所以我们看不到型号 2010 1 12 22 39 回复 givinglee 154 位粉丝 34 楼 精品文档 24欢迎下载 磐正 8RDA3I PRO 两相供电 每相搭配三颗 MOS 管和两颗并联的扼 流圈 这个我们后面会提到 它的供电使用了 intersil HIP6302 上图左边 主控搭配一颗 HIP6602 驱动芯片来控制两相供电 尽 管总共有四颗输出扼流圈 由于主控是只支持到 2 相的 HIP6302 两相 Driver 也只有一颗 MOS 管总共 6 颗只能分给两相而不是四相 我们知道这是一个两相而非四相的供电方案 2010 1 12 22 40 回复 givinglee 154 位粉丝 35 楼 电感 相数 我们先来看这种容易导致困惑的情况 一些主板厂商选择每相使用 两颗并联的扼流圈 一般用户的认知是一颗扼流圈对应一相 看到 豪华的十颗十二颗扼流圈就只有惊叹的份了 这样在豪华程度上也 迅速地与其它厂商拉开了差距 我们并不清楚厂商用两个电感并联代替一个电感有什么技术上的理 由 两个电感可以允许两倍大的电流通过 相同大小的损耗分担到 两个电感上每个电感温升更小 不过和真正分成两相相比 纹波还 是要输一些 精品文档 25欢迎下载 2010 1 12 22 41 回复 givinglee 154 位粉丝 36 楼 图 技嘉 DQ6 精品文档 26欢迎下载 图 梅捷超烧族 OC3P45 GR 上面这些主板包括台系和大陆的知名品牌 其共同点在于每相使用 两颗并联电感代替一颗 看上去是 2n 相供电的 其实是 n 相 我 们来看看如何识破它们 2010 1 12 22 41 回复 givinglee 154 位粉丝 37 楼 首先我们回到这个老祖宗 EPOX 8RDA3I PRO 前面我们说过它是 两相而非四相的设计 理由是如下两点 PWM 主控芯片和 driver 数量都表明这是两相供电的方案 6 个 MOSFET 只能是两相 每相 3 个 而不可能是 4 相 可以看到 EPOX 的智慧比这些后来者们足足早了三年有余 2010 1 12 22 42 回复 精品文档 27欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 38 楼 MOSTET 也不能说明情况 然后是梅捷超烧族 P45 可以看到它也很容易看透 尽管有 10 个 扼流圈 可 MOS 总数只有 5 对 只能是 5 相供电 每相一对 MOS 管的配置 此外在供电的两角我们还可以看到两颗 driver 芯片 是驱动第四相 第五相的 2010 1 12 22 43 回复 givinglee 154 位粉丝 39 楼 精品文档 28欢迎下载 翔升 P45T 下面这个就比较 tricky 了 翔升 P45T 8 个扼流圈 8 对 MOS 管 怎么看都是 8 相供电嘛 不过等等 我们可以找到它的主控芯 片是支持 4 相控制的 ISL6312 旁边还能找到 1 颗 MOSFET Drive r 已圈出 这是典型的使用内置 3 组 driver 和一个外置 dri ver 控制的四相电路 每相两个扼流圈并联 4 颗 MOSFET 每两个 并联为一组 2010 1 12 22 44 回复 givinglee 154 位粉丝 40 楼 类似地还有技嘉 DQ6 系列 这个 12 相 供电是由支持 6 相控制 的 ISL6327 ISL6336 控制芯片配合 6 个 ISL6609 driver 芯片驱 动的 通过主控芯片的规格和 driver 数量我们可以得知它是 6 相供电 技嘉官方已经承认 DQ6 系列的设计是 虚拟 12 相 早 期 DQ6 主板每相配备 4 颗 MOSFET 到了 EX48 DQ6 上 每相配备 了 5 颗 这样通过 MOSFET 数量也能自动排除 12 相的可能 每相两颗并联往往出现在 超过 6 相 供电的主板上 实际上多相 供电的控制器已经出现的最多到 6 相 注 在本文完成前夕 惊悉台湾 uPI 已经推出了原生 12 8 相的 VR11 控制器 uP6208 A DI 也有原生 8 相的控制器 看来我是 out 了 hoho 精品文档 29欢迎下载 2010 1 12 22 44 回复 givinglee 154 位粉丝 41 楼 容易被混淆的输入扼流圈 前面我们提到供电的输入部分可能有一个扼流圈 通常它紧挨着 1 2V 输入的 4pin 8pin 插座 这个扼流圈常常以磁棒的形态出现 由于这种外观和输出扼流圈差别较大 一般不会混淆 甚至有 些人意识不到这是一个电感 2010 1 12 22 45 回复 givinglee 154 位粉丝 42 楼 然而有的时候它也是一个封闭电感的样子 精品文档 30欢迎下载 如上图 如果它和输出扼流圈靠得比较近 就容易被认错了 不过 一般来讲输入扼流圈的感值和输出扼流圈不大一样 这会体现在标 记上 同时因为输入扼流圈的电流小一些 所以外观尺寸上也会不 大一样 2010 1 12 22 46 回复 givinglee 154 位粉丝 43 楼 有的时候它是个环形的扼流圈 这种情况就更容易认错了 精品文档 31欢迎下载 青云 PX915 SLI 这张图我们可以看到供电的输出扼流圈和输入扼流圈都是环形 绿色磁芯 只是输入扼流圈的绕数比输出扼流圈少一些 注意到 这点区别就不会把它当成四相供电的主板 2010 1 12 22 47 回复 givinglee 154 位粉丝 44 楼 三相供电么 不 这是两相 输入扼流圈的磁芯和绕线外皮颜色 精品文档 32欢迎下载 都有点差异 当年有很多编辑会把这种主板当作三相供电 2010 1 12 22 48 回复 givinglee 154 位粉丝 45 楼 磐正 8RDA 曾经非常流行的 EPOX 8RDA 尽管输入扼流圈的外观和个头都与输 出扼流圈相差无几 从它的位置以及 MOS 管总数可以把它和输出扼 流圈区分开来 2010 1 12 22 49 回复 givinglee 154 位粉丝 46 楼 精品文档 33欢迎下载 梅捷 SY 15P FG 供电部分 相信没有人会把它认成 5 相供电了 只要注意位置和外观的差异 识别输入扼流圈并不是难事 G 注 该楼和 32 楼为同一款主板 图也相同 这里图片不全 左 边还有一相供电 如果不清楚者这里可能造成混乱 可以从下图看出 2010 1 12 22 54 精品文档 34欢迎下载 回复 givinglee 154 位粉丝 47 楼 真 8 相和真 16 相供电是如何实现的 主流的 PWM 控制芯片最多支持到 6 相 本文完成前夕 台湾 uPI 已 经推出了原生 12 8 相的 VR11 控制器 uP6208 然而华硕很高调 地宣称他们的主板具备真 8 相甚至真 16 相供电 这是如何做到的 2010 1 12 22 57 回复 givinglee 154 位粉丝 48 楼 华硕 P5Q 供电部分 在华硕 8 相和 16 相供电的主板上 我们确实能找到每相对应的 MOS FET driver 芯片 也就是说每相有一颗独立的 driver 在驱动 不 幸的是 PWM 控制芯片表面被华硕自家的编号以及 EPU 字样给覆盖了 精品文档 35欢迎下载 这样我们也就不知道 PWM 控制芯片的规格 台湾网友 LSI 狼对 8 相供电的早期型号 A8N32 SLI Deluxe 进行过 分析 A8N32 SLI Deluxe 的主控芯片是支持 4 相工作的 ADI ADP31 86 配合了 ADG333A 四路的二选一开关 据我分析这样的工作方式 是让 ADP3186 输出 4 相的相位信号 单刀双掷开关在第一个周期里 把四相信号输送给第 1 2 3 4 个 driver 第二个周期里把四相 信号输送给第 5 6 7 8 个信号 这样 8 相的 driver 就能错开相 位轮流导通 实现 8 相工作方式 第一代 8 相供电主板就是这样 实现的 由此推测 真 16 相的做法可能是两个 8 相交替开关动作 或者 4 个 4 相交替动作 在 P5Q 主板的 8 相供电电路中我们只找到一颗打着 EPU2 标记的 PWM 控制芯片 而没有看到类似电子开关的额外芯片 在 P5Q Deluxe 这样 16 相供电设计的主板上除了 EPU 还能找到一颗名为 PEM 的芯 片 对它们的具体功能我们找不到公开资料 结合华硕的说法来看 EPU 是一颗原生控制 8 相的 PWM 控制器 而 PEM 作为电子开关一 类的器件负责将 8 相信号送到 16 相的驱动芯片实现 16 相与 8 相可 切换的工作方式 2010 1 12 22 58 回复 givinglee 154 位粉丝 49 楼 K10 的分离供电与 N 1 相供电设计 AMD K10 处理器引入了分离电源层 Split Power Plane 的设计 分离电源层是指 CPU 内部被划分成处理器内核 每个核心以及 L2 缓存 和片上北桥 L3 缓存 HTT3 0 控制器 内存控制器等等 两部分 处理器内核使用名为 VDD 的电源 片上北桥使用名为 V DDNB 的电源 这两个电源的工作电压我们分别称为内核电压和北 桥电压 在不同的工作状态下两组电压可以独立地进行控制 实现 更好的节能效果 要获得两组独立的电压 就需要两个独立的供电电路 在分离供电 设计的主板上 一个传统的 N 相供电电路根据 VID 信号中内核 VID 的指示提供 VDD 电源 另外还有一个独立的单相供电电路根据 VID 中北桥 VID 的指示提供独立的 VDDNB 电源 这就是所谓 N 1 相 设 计 N 1 相供电设计的主板在插上单一电源设计的 K8 CPU 时 只 有 N 相的 VDD 电源工作 产生 VDD 电压提供给 CPU K10 的供电需求对 VDD 电源的输出电流要求最高可达 100A TDP 最 精品文档 36欢迎下载 高达到 140W Phenom 9950 2 6GHz 需要四相供电支持 否则 供电电路会发热过大不够稳定 因此 K10 主板常见的供电设计是 4 1 相 面向低端的整合主板常见 3 1 相的设计 而部分超频主板 甚至做到了 5 1 相 2010 1 12 23 00 回复 givinglee 154 位粉丝 50 楼 我们以技嘉 MA770 DS3H 的供电为例看看如何判断 N 1 相供电 MA770 DS3H 的供电部分 在供电部分我们看到五颗输出扼流圈 标称感值都是 0 50 微亨 不过供电部分的 MOSFET 总共有 14 颗 旁边还有一颗风扇调速用器 件 不属于 CPU 供电电路 此外我们能找到主控芯片是最高支持 4 1 相供电设计的 ISL6324 CPU 内核支持 2 4 相供电 并内建 2 个 driver 还能找到一颗 driver 芯片 MOS 管数量 14 3 4 2 于是 VDD 是 4 相供电每相 3 颗 MOS 管 VDDNB 是 1 相供电 2 颗 MOS 管 由于 ISL6324 的 VDD 供电内建 2 个 driver VDD 供电的第三第 四相是通过两颗外置 driver 来驱动的 由此我们可以判断其为 4 1 相供电设计 在 MA78GH S2H 上面我们能看到 14 颗 MOS 管和 4 颗 0 60 微亨扼流圈 ISL6323 主控芯片配合 1 颗外挂 driver 同理可推 断为 3 1 相供电 2010 1 12 23 01 回复 精品文档 37欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 51 楼 K10 发布以后 intersil 推出了对应的混合式电源管理方案 ISL6323 和 ISL6324 这两个芯片都支持最高 4 1 相供电设计 如果看到这 个控制芯片 那基本上就是 N 1 相的方案了 映泰 TF8200 A2 供电部分 这个更容易识别 4 个扼流圈是 3 个 0 60 微亨和 1 个 2 2 微亨 显 然是 3 1 相供电 MOS 管数量 14 4 3 2 所以是 VDD 供电每相 4 颗 MOS VDDNB 供电两颗 MOS VDD 的控制芯片是内置 3 个 driver 支持 最高 4 相的 ISL6312 在 775 主板上很常见 ISL6312 是单一供电 设计的 PWM 控制芯片 单独使用是不能支持分离供电设计的 为了 实现分离供电 主板使用了一颗 Fintek 的 F75125 电源芯片 这颗 芯片将 K10 CPU 发来的 VDD 串行 VID SVI 的信号翻译成并行 VID PVI 的内核电压 VID 信号输送给 ISL6312 同时自己将 VDDNB 串 行 VID 信号转换为信号电压 通过 F78215 单相 buck 控制器驱动 1 相供电生成北桥电压 相对地 ISL6324 这种混合式芯片是另一种 分离供电的设计方案 随着 790GX 主板的流行 基于 ISL6323 和 IS L6324 的 4 1 相供电方案非常常见了 2010 1 12 23 03 回复 52 楼 精品文档 38欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 精英 A780GM A 供电部分 4 个扼流圈 3 个半封闭和 1 个封闭式 3 1 相供电 VDD 供电每相 3 个 MOS 管 VDDNB 两个 MOS 管 主控芯片是 ISL6323 搭配了 1 颗 driver 2010 1 12 23 03 回复 givinglee 154 位粉丝 53 楼 Nehalem 的分离供电设计 这一阵子关注 X58 主板的网友应该已经注意到 Nehalem 主板除了 环绕 CPU 的一圈供电以外 还要多出几相不知道给谁的供电 精品文档 39欢迎下载 EX58 UD3R Nehalem Bloomfield 也引入了分离供电设计 CPU 中 QPI 控制器和 三通道 DDR3 内存控制器的部分称为 Uncore 由独立电源供电 因 为这部分功耗不算小 再加上超频需求 主板的 Uncore 供电以两 相居多 上面这片主板使用了 4 1 相供电的配置 核心供电和 Unco re 供电用了两颗独立的 PWM 控制芯片 图中左下和右下 核心供 电每相为双倍用料 2010 1 12 23 05 回复 givinglee 154 位粉丝 54 楼 DrMOS 我们常见的供电 每一相要包含 MOSFET Driver 上桥 MOSFET 和 下桥 MOSFET 何为 DrMOS Driver MOS 是也 所谓 DrMOS 实际上是一种整合式电 源 IC 它把每相的 driver 和上桥 MOSFET 下桥 MOSFET 整合到一 颗芯片里 参考网页 2010 1 12 23 14 精品文档 40欢迎下载 回复 givinglee 154 位粉丝 56 楼 华硕 Blitz Formula 上的 DrMOS 微星 P45 白金版上的 DrMOS 面这两块主板都使用了 DrMOS 芯片 分别来自飞兆半导体和瑞萨科 技 DrMOS 的好处首先是节省 PCB 空间 同时通过多个元件封装到 一个芯片里可以减少 PCB 和元件引脚的寄生电感 降低开关损耗和 精品文档 41欢迎下载 振荡 可以工作在更高的开关频率下 按照瑞萨科技的说法 DrMO S 可以提高转换效率并显著地降低供电区域的温度 应该说这是一 种在每相的器件使用上直接提高效率降低温度的做法 2010 1 12 23 15 回复 givinglee 154 位粉丝 57 楼 微星 790GX 上的 DrMOS 这张 790GX 的供电仍然是 4 1 相 intersil 方案 我们可以看到 其中 VDDNB 供电和两相 VDD 供电使用了三颗 SO 8 扁平引脚封装的 传统 MOSFET 而另外两相使用了 DrMOS 通过这张图我们可以得知 两点 DrMOS 占用空间确实有优势 DrMOS 可以直接替换传统供电里的 driver MOSFET 的位置 2010 1 12 23 16 回复 精品文档 42欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 58 楼 华硕在玩家国度 P35 Blitz 主板上率先使用了 DrMOS 器件 但并未继续下去 而微星从 08 年起把 DrMOS 作为其节能卖 点的特色技术和宣传重心 在越来越多的高端新产品上使 用瑞萨第二代 DrMOS 并配合动态相位切换的技术以提高效 率 提高供电转换效率和提高供电电压稳定度 瞬态响应 性能始终是我们追求的目标 如果通过新兴的器件可以达 到这个目的 何乐而不为呢 关于 DrMOS 这种新型器件的 性能表现我们会继续关注 2010 1 12 23 16 回复 givinglee 154 位粉丝 59 楼 数字电源 数字供电 数字电源 数字供电 技术是一项新兴的高端技术 对数 字电源的定义各个厂商给出了不同的说法 数字电源比较 重要的特点是 通过数字电路实现电源的控制 通信等功 能 这样重新编程和增加功能很方便 要适应新的负载点 和新的规范只要调整程序就可以做到 实现全面的监控和 通信功能也很容易 如今 CPU 和 GPU 在朝着低压大电流的 方向发展 节能技术使得芯片在轻载下会工作在较低功耗 而满载时又可能达到很高的功耗 GT200 和 RV770 GPU 就 是个很好的例子 模拟电源的电路参数只是在某个负载 点做到最优化 而应用数字电源就容易实现从轻载到满载 全功率范围内效率最佳化 同时满足大幅度的瞬态响应要 求 数字电源领域的厂商包括了 TI 德州仪器 NSC 国 家半导体 这样的老牌厂商 也有 Primarion 现已被 Inf ineon 收购 Volterra 这样的新兴公司 这里我们仅举 两个例子 2010 1 12 23 17 回复 60 楼 精品文档 43欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 9800GTX 的供电方案 Primarion 的数字供电方案见于每一代的高端 GPU 以 9800GTX GTX 为例 从外观上我们很难把它 和传统的模拟多相供电分开来 PCB 正面我们可以看到 4 相核心供电的每相配备 3 颗 LFPAK 封装的 MOSFET 以及这一相的 MOSFET driver 芯片 背面就是支持 1 4 相配置的主控芯片 Primarion PX35 44 这反映了数字电源的重要一点 仍然有电路需要用模拟电路来实现 比如独立的 MOSFET 驱 动芯片 可能还有独立的功率 MOSFET 等 精品文档 44欢迎下载 2010 1 12 23 19 回复 givinglee 154 位粉丝 61 楼 出现在 ATI NV 高端显卡和 DFI 富士康高端主板上的 Volterra 方案就要显得标新立异许多 它 的主要特色是元件高度整合 每相的 MOSFET Driver 和上桥 下桥 MOSFET 整合到一颗小芯片里 极大地减少了 PCB 的占用 缩短的引线长度还有利于提高开关频率 当然代价是发热更加集中了 因为开关频率的提升 纹波电流减小 输出电容容量得以降低 Volterra 数字供电方案使用大量 M LCC 电容 高频特性最好 ESR 最小 但容量小 并联进行输出滤波 输出扼流圈使用小型封闭式 电感 在 DFI 主板和 ATI R700 显卡上更是使用了多相连体式的功率电感 可以降低寄生参数和内 阻 并获得更好的动态性能 givinglee 154 位粉丝 62 楼 R700 显卡的 Volterra 供电方案 ATI R700 显卡 使用两颗 VT1165MF 主控芯片分别控制 3 相核心和 2 相显存供电 每相核心供电使 用 VT1195SF slave 芯片 整合驱动和功率 MOS 在内 显存供电使用 VT1195SF 输出扼流圈为 P ulse 的连体式薄型电感 4 合 1 加 2 合 1 输入输出滤波电容都是 MLCC 连体电感的相数如何 识别 连体电感内部的每个电感有两个输入脚和两个输出脚 从输出脚一侧两个两个数 就得知 内部总共有几个电感了 对 Pulse 这个电感有更简单的方式 PA131 4 是四相 PA1312 是两相 2010 1 12 23 20 精品文档 45欢迎下载 回复 givinglee 154 位粉丝 63 楼 DFI LANParty UT X58 的 Volterra 供电方案 DFI LANParty UT X58 主板 使用 Volterra VT1115MF 主控芯片控制 8 相供电 每相使用 VT1165S F 芯片 电感为两颗 4 合 1 连体式薄型电感 输入输出滤波电容都是 MLCC 2010 1 12 23 21 回复 givinglee 154 位粉丝 64 楼 精品文档 46欢迎下载 富士康 Black OPS 的 Volterra 供电方案 富士康 Quantum Force 系列的 X48 主板 Black OPS 同样是 VT1115 MF 搭配 8 颗 VT1195SF 芯片实现 8 相供电 输出扼流圈使用每相 一颗的小型封闭式电感 输入和输出滤波电容都采用了铝聚合物电 容 固态电解电容 与 MLCC 搭配使用的方式在成本 容量和滤波 效果间取得折中 2010 1 12 23 21 回复 givinglee 154 位粉丝 65 楼 系统越复杂 数字电源的优势就越明显 单纯为 CPU 或 GPU 单一电 源进行供电 性能参数不是很多变的情况下 模拟电源有很成熟的 方案 在成本上有优势 也有 DrMOS 这样的整合式器件来控制空间 占用 加上动态相数调节 数字供电未必能在输出纹波 转换效率 瞬态响应等性能方面取得优势 数字电源在这里有点杀鸡用牛刀 的意思 然而我们不能否认它具有突出的优点 本质在于配置方式 的灵活性 我们也将继续关注数字电源在 PC 领域的进一步发展以 及成本 性能上的改变 2010 1 12 23 22 回复 精品文档 47欢迎下载 givinglee 154 位粉丝 66 楼 DrMOS 我们常见的供电 每一相要包含 MOSFET Driver 上桥 MOSFET 和下 桥 MOSFET 何为 DrMOS Driver MOS 是也 所谓 DrMOS 实际上是一种整合式电 源 IC 它把每相的 driver 和上桥 MOSFET 下桥 MOSFET 整合到一 颗芯片里 参考网页 华硕 Blitz Formula 上的 DrMOS 精品文档 48欢迎下载 微星 P45 白金版上的 DrMOS 上面这两块主板都使用了 DrMOS 芯片 分别来自飞兆半导体和瑞萨 科技 DrMOS 的好处首先是节省 PCB 空间 同时通过多个元件封装 到一个芯片里可以减少 PCB 和元件引脚的寄生电感 降低开关损耗 和振荡 可以工作在更高的开关频率下 按照瑞萨科技的说法 Dr MOS 可以提高转换效率并显著地降低供电区域的温度 应该说这是 精品文档 49欢迎下载 一种在每相的器件使用上直接提高效率降低温度的做法 2010 1 12 23 22 回复 givinglee 154 位粉丝 67 楼 内存和芯片组供电 主板的内存 VDD VDDq 以及芯片组 VDD 供电在以往是需求不高的 还能见到用线性供电为芯片组或内存提供电力 从 5V 或 3 3V 通 过一般是 LDO 低压差稳压器 一类的器件转换出需要的电压 中 间差值的部分就消耗在稳压器上变成了发热 随着内存工作电压由 3 3V 降低到 2 5V 再降低到 1 8V 1 5V 芯片组核心电压也从 1 5 V 降低至 1 1V 而需要的电流上升 线性电源的低效率和高发热变 得不可接受 内存与芯片组供电纷纷转向了开关电源 2010 1 12 23 23 回复 givinglee 154 位粉丝 68 楼 ABIT GD8 pro 精品文档 50欢迎下载 通常来讲 内存供电位于内存槽的附近 可能是靠近南桥一侧 也可能是远离南桥一侧 芯片组供电则可能位于显卡插槽附近或 者北桥与 IO 挡板之间的位置 这张图示意芯片组供电和内存供 电可能出现在 ATX 主板上的常见位置 开关供电电路的标志性元件就是那个输出扼流圈 如果没有输出 扼流圈那肯定不是开关供电电路 要确定供电的方式 我们就得 找出这些扼流圈 在前面的图上我用红圈做了标记 注意 内存和芯片组的开关供电就是单相或者多相的开关供电电 路 和 CPU 供电一样会有输入输出滤波电容 同样也可能有输入 扼流圈来减小输出对上一级电路的影响 在这张 ABIT GD8 主板 上我们可以看到内存和芯片组供电的输入端都有一个黄色磁芯的 环形扼流圈 输出电流比输入电流大 所以输出扼流圈采用了三 股线并绕的方式 磁芯个头也要大一些 2010 1 12 23 23 回复 gtx2500 18 位粉丝 69 楼 饿 审核 2010 1 12 23 24 回复 givinglee 154 位粉丝 70 楼 精品文档 51欢迎下载 富士康 Black OPS 精品文档 52欢迎下载 这张富士康 Black OPS 的内存和芯片组 X48 供电也使用了开关 供电 我们可以看到扼流圈放在那里 内存供电有两个 芯片组供 电也是两个 然而这两个扼流圈的感值分别是 1 微亨和 2 微亨 不 会都是输出扼流圈 其中一个是输出 一个是输入扼流圈 从尺寸 上判断 1 微亨是输入扼流圈 2 微亨是输出扼流圈 我们还可以通 过附近滤波电容的耐压值来判断 2010 1 12 23 25 回