图解主板的供电原理(电脑维修必备)

1、现在的大多数主板的供电都使用PWM（Pulse Width Modulation 脉冲带宽调制）方法进行，主要是由MOSFET管、PWM芯片、扼流线圈和滤波电容等部分完成。图1.浩鑫MN31主机板的电源部分，PWM芯片位于左边输入线圈的左部（见下图）图2.电源管理芯片RT9241，可以精确的平衡各相电流，以维持功率组件的热均衡 PWM方法是通过开关和反馈控制环及滤波电路将输入电压调制为所设定之电压输出的，开关一般用MOSFET管，而滤波电路一般用LC电路，控制电路用的是PWM IC。那么电源控制IC是如何控制CPU工作电压的？在主板启动时，主板BIOS将CPU所提供的VID0VID3信号送到P

2、WM芯片的D0D3端，如果主板BIOS具有可设定CPU电压的功能，主板会按时设定的电压与VID的对应关系产生新的VID信号并送到PWM芯片，PWM根据VID的设定并通过DAC电压将其转换为基准电压，再经过场效应管轮流导通和关闭，将能量通过电感线圈送到CPU，最后再经过调节电路使用输出电压与设定电压值相当。目前绝大多数主板将5V或12V电压降到1.051.825V或1.30/1.803.5V都使用PWM方法，PWM方法是通过开关和反馈控制环及滤波电路将输入电压调制为所设定之电压输出的，开关一般用MOSFET管，而滤波电路一般用LC电路，控制电路都用PWM IC，下面对组成元件作一说明：1.MOS

3、FET管(Metallic Oxide Semiconductor Field Effect Trantor 金属-氧化物-半导体场效应晶体管，简称为MOSFET管)目前应用的较多的是以二氧化硅为绝缘层的栅型场效应管。MOSFET有增强型和耗尽型两种，每一种又有N沟道和P沟道之分。以N沟道增强型MOSFET为例，它是以P行硅为衬底，在衬底一侧（称为衬底表面）上用杂质扩散的方法形成两个高掺杂的N+区，分别作为源极（S）和漏极（D）。再在硅衬底表面生成一层很薄（几十纳米）的二氧化硅（SiO2）绝缘层，SiO2的上面则是一层金属铝，由此因出栅极（G）。显然，栅极与其他两个电极是相互绝缘的，故称为绝缘

4、栅极。另外，在衬底的另一侧也引出一个电极，称为衬底电极（B），衬底电极一般与源极相连。这种绝缘栅FET具有从上到下的金属（铝）氧化物（二氧化硅）半导体（衬底）（MetalOxideSemiconductor）三层结构，所以称之为MOSFET。从MOSFET的结构可以得知：那个黑色的小方块仅仅是个跟电阻，电容，电感等同级的电子元件，绝对不是集成块绝对不是集成块！绝对不是集成块图3.N沟道MOSFET结构示意图FET是一种电压控制器件，其栅极电流极小，栅源输出电阻很大，MOSFET可达1×10e14以上，特别适合作高输入阻抗放大器的输入极。FET在沟道未夹断时可以作压控可变电阻，这一特性

5、使FET在一些控制电路如自动增益控制电路得到广泛应用。MOSFET的制造工艺比BJT（Bipolar Junction Transisror 双极型晶体三极管）简单，制造MOSFET只需一次杂质扩散而无须隔离技术，集成度最高，这都是MOSFET比其它诸如JFET（Junction Field Effect Transistor 结型场效应管）、BJT等元件具有的优势，所以在超大规模数字集成电路（VLSI）中应用的最广。主板上用的MOSFET电流指标在25时一般可达50A以上，但那是在散热良好条件下25时的指标。在主板上的条件下因为没专门的散热器而靠主板PCB上面积有限的铜皮散热，持续导通电流就

6、大打折扣，如果持续导通电流大于20A发热就很厉害，手摸有烫手的感觉，不能长时间使用，否则会有焦味！ 而且，由于热量引起的升温又导致MOSFET导通电阻增加可达25时的两倍，将使管耗增加，再致温度增高，如此恶性循环，时间长了就易烧毁！ 再则，MOSFET导通电阻增加将使CPU供电电源内阻增加，使对CPU供电非常重要的电流响应指标降低，导致CPU工作不稳定。 因而，在有些主板上，可以看见电源部分覆盖着散热片甚至散热风扇，它的目的就是在提供大电流时及时散发MOSFET产生的热量，使之能稳定正常工作。图4.技嘉8KNXP Ultra主板的DPS2第二供电系统图5.技嘉8KNXP Ultra主板的第二供

7、电系统上面共有8个 K3467场效应管，风扇为其中6个提供散热2.电感线圈主板上用的电感线圈一般用16AWG（AWG：美国线规）在磁环上缠绕520匝做成。太粗的线不太好在磁环上缠绕，不便于规模生产，成本高，所以采用的少。 电感线圈（其实也是一般导体的）的导通电流能力 I=S （导体的电流密度，变压器一般取2.55安培每平方毫米因线圈层层缠绕易热积累故选小些，对电感线圈一般取610安培每平方毫米因线圈单层缠绕导线裸露散热一般故可选稍大些），持续超过10安培每平方毫米后发热就有点高了。S导体的横截面积，16AWG的导线S=1.5平方毫米（线径在1.31.4mm） 这样：I=10×1.5=

8、15A ，即主板上所提供给CPU的持续电流是15A，按设计规范最大不超过22A（不能长时间持续），否则易发热烧毁MOSFET和电感线圈。图6.三相和四相供电的原理模式如何提高主板持续供电能力呢？现在流行的办法是所谓的多相（多路）供电即采用多个MOSFET及电感线圈组合并联输出技术，以增大供电能力。所谓“一相”，是由至少一个MOSFET管（即最上面图1中在线圈和电容中黑色的小方块，三个引脚两个接入电路。浩鑫MN31主机板采用了两相供电模式，每相回路使用了3个MOSFET管）和1个扼流线圈以及一定数量的滤波电容这样的组合才构之为一相回路！而不是所谓的主板上有几个线圈便是几相回路供电。主板供电是一入

9、N出的，常见的主板供电有：单相供电一进线圈便是几相回路供电一出；两相供电一进两出；三相供电一进三出。如现在的Pentium 4及Athlon XP主板很多采用三路并联的三相供电模式，可使提供给CPU的持续电流达45A，按设计规范最大不超过66A（不能长时间持续），当电压是1.5V时输出功率已可达67.599W，可以满足对Pentium 4及Athlon XP大功率CPU的供电要求。 这也并不是说两相供电的主板不好，在两相供电即能保证稳定运行的情况下，这更反映出厂家的主板设计能力。至于4相，在功率足够的情况，它只会无谓的增加成本，故很少在DIY市场上见到4相供电的主板。图7.采用单相供电的微星B

10、X Master主板电源部分输出线圈搭配了两个MOSFET图8.采用两相供电的华擎K7S8X主板电源部分每个输出线圈搭配了两个MOSFET图9.采用三相供电的磐英EP-6VBA2主板电源部分每个输出线圈搭配了一个MOSFET图10.技嘉8KNXP Ultra主板的第二代Dual Power System双重供电系统这个绿色的插槽上插的第二供电系统见图4，每个供电系统都采用了三相供电的模式，每个输出线圈搭配了两个MOSFET3.滤波电容图11.华擎K7S8X主板的CPU供电电路的滤波电容由于CPU的工作电压低而电流却很大，即使采用了数万微法的电容也不会有很好的滤波性能，起决定作用的还是主板为CPU提供的电源调整系统。此外，由于计算机的电源以及CPU电源部分的直流转换电路都采用了开关电源的方式，电源输出的杂波频率都在几十KHz至几百KHz，普通电解电容的高频内阻大，滤波效果不好，而CPU插座边排列的圆桶状的铝质电解电容其实都是并联的，多个小容量的电容并联后的容量也许会大过容量大而数量少的电容，而且多个小电容的并联有利于减少电容内部的交流阻抗，能提供更好的高频滤波功能。图