CPU供电介绍——IrisPPT课件

1 FoxconnConfidential CPU供电简介 By SIDIrisYan FoxconnConfidential 2 CPU供电的主导 芯片厂商 Intel或AMD处理器规格在整个供电设计中起着主导作用 Intel公司每次变更处理器的Core电压时都会发布一个VRM 电压调节模块 标准 并且在第11版Intel将VRM标准改称呼为VRD 降压式电压调整器 VRM VRD 标准提供了处理器核心电压的调整范围 调整幅度 精度 电路功率 最大供电电流 瞬态响应时间 过压 过流保护以及PCB板的规格 布线等方方面面的内容 根据VRM VRD 标准 IC厂商可以进行电压调整控制芯片 PWM 的研发 主板厂商就依照自身产品的需求来选择相应的PWM芯片并搭配与之相匹配的MOSFET管 电容等元器件 最终在设计主板供电电路 规格以及布线时还会参考相关的VRM VRD 内容 FoxconnConfidential 3 CPU的供电需求 由上表可以看出 随着CPU的升级 核心电压一直在不断的下降 这主要是由两个原因所致 一是随着制造工艺的提升 90nm 65nm对于电压的需求越来越低 另一个原因就是低核心电压的设计对于处理器内部的门电路和触发器来说有着很大好处 随着处理器频率的不断提升 处理器内部的高 低电平的切换速度有了更高的要求 而低电压的设计正是顺应了这个趋势 高 低电平的差值越少提升了瞬间的转换速度并对供电的精确度有了更高的要求 FoxconnConfidential 4 单相供电原理 上图就是典型的单相供电电路 我们可以看到整个转换电路由三部分级成 输入 转换和输出 输入和输出部分由电感及电容组成滤波电路 用于储能和滤波 转换部分由PWM控制器和场效应管 MOSEFET 组成 PWM控制器发出脉冲信号后 MOSFET1和MOSFET2将轮流将直流电压变为脉冲 通过控制脉冲宽度或周期就可以确定电压的高低以达到变压的目的 FoxconnConfidential 5 多相供电原理 另外 个别主板在设计时为减轻MOSFET管的负荷会选择三个MOSFET管为一组 将低压部分的MOSFET设为两个 以保证供电的稳定 当然多相供电也有一定的缺点 在成本上 三相总是大一些 对设计的要求也更高一些 而且一般说来元器件越多越不利散热 出现故障的概率越大 相互之间的干扰也较高 所以大家在选择主板时除了考虑到供电的 相数 主板厂商元器件的用料同样很重要 如果供电部分的元器件用料较差的话 实际的效果也许还不如低 相数 设计方案 左图是三相供电电路 与单相供电相比增加了两对MOSFET管和两个电感线圈 看到这里朋友们应该知道如果简单判断供模块的供电回路的数量了 只需要数一下有几个输出阻抗电感线圈或几组MOSFET管就可以了 FoxconnConfidential 6 PWM控制芯片 PWM开关电源控制芯片是CPU供电的核心部分 其在主板上的电路一般分布在CPU附近 为每个元件均提供独立的脉宽调制信号 就我们平时所说的三相供电 四相供电等都需要一个PWM来协调实现 而很多偷工减料的主板却没有在供电部分设计真的PWM 造成了虽然在MOSFET和电容部分看起来好像是两相供电或者三相供电的假相 但离开了PWM的协调 只能算是单相供电而已 FoxconnConfidential 7 Mosfet MOSFET 是英文MetalOxideSemicoduc torFieldEffectTransistor的缩写 译成中文是金属氧化物半导体场效应管 它是由金属 氧化物及半导体三种材料制成的器件 所谓功率Moseft PowerMoseft 是指它能输出较大的工作电流 几安到几十安 用于功率输出级的器件 对主板所使用的MOSFET来说 由于电源电压最高不超过12V 所以耐压不用看 电流一般也都够 关键看内阻 衡量Mosfet的一个很关键值就是RDS 这是MOSFET在导通状态下的内阻值 这个值越低越好 FoxconnConfidential 8 Mosfet散热 从左边的对比图中我们不难发现西门子的Infineon 美国的IR 荷兰的飞利浦的内阻值是最低的 考量主板MOSFET管好坏最直接的办法就是它的发热量 如果在通电情况下 MOS管上烫得无法让手指接触 说明MOS管用得不好 如果能让手指在其上停留10秒左右 说明MOS管的发热量处于正常水平 而如果只感觉到微热的话 那么该款主板的Mosfet就可以说是十分优秀了 FoxconnConfidential 9 电感 电感线圈主要有滤高频 缓冲和储能的作用 衡量电感线圈是否优秀最主要的标准就是磁通量 磁通量越高 电流通过产生的损耗也就越低 一些讲求用料的主板往往会采用全封闭式电感来代替传统的电感线圈 这样做的好处在于可以大大降低电感的电磁辐射 避免电感发出的电池波对处理器和其它零件造成不必要的干扰 在一定称度上也增强了主板的稳定性 但成本也会有所提高 FoxconnConfidential 10 电容 电容的主要作用是保证电源对主板及相关配件的提