一、识别CPU供电电路的元件 CPU供电电路主要有 5种元件 PWM芯片 MOSFET 电感 电容 1:PWM芯片(脉宽调制芯片)CPU供电电路指挥官 ADP3228INTELCPU供电4相华硕P35/P45主板常用 EPU=ADP3228华硕打磨标记改为EPUX58也用 ISL6336AINTELCPU供电6相微星/技嘉P45/X58高端主板用 ISL6334INTELCPU供电4相微星/技嘉P45主板常用 STL6740LAMD CPU供电4相微星/华硕AM3/AM2+新主板用 ISL6324AMDCPU供电4相微星/华硕/技嘉AM2+主板常用 PWM芯片识别CPU核心电压,规定供电相数、调整电压和电流,指挥MOS工作 ISL6336/6334和ST L6740L支持供电相数变换(APS) 2驱动芯片(Driver-IC)驱动MOSFET工作 PWM芯片通过驱动芯片驱动MOSFET工作 驱动芯片型号由PWM芯片规定 有的PWM芯片内部整合驱动芯片 3MOSFET大功率晶闸管(开关管/场效应管) MOSFET其实就是一个开关,开启时允 许电流通过,关闭时不允许电流通过。 常用MOSFET是单颗的,封装形式有 D型和Power型。1相供电回路至少有 2颗,1颗输入/1颗输出(1进1出), 还有3颗(1进2出),4颗(2进2出)。 4电感 延迟电压/电流 上升/下降 电感的特性是当电流通过时,输出的电压缓慢上升,比如输入12V,输出是从0V慢慢上升到12V。 CPU供电就是利用电感的特性把12V降到1.xxV 5电容:滤波和蓄电池 富士通固态电容 日本化工固态电容 电感输出的电流对电容充电,经过电容的电流被滤波,滤出一些交流成分,电流曲线更平滑。 电容可以充电/放电,就像一个大的蓄电池,存储电能。经过电感的电流给电容充电。当CPU负载瞬时增大,电容可以瞬时提供大电流(MOSFET和电感的反应时间较慢)。 供电电路的电容是电解电容。以前常用的是液态铝电解电容(导电的电解液是液态的),当电容长期工作在高温状态下,电解液会热膨胀,发生爆裂。 现在常用的固态铝电解电容(导电的是固态高分子聚合物),热膨胀系数很小,不会发生爆裂。 二、单相供电电路工作原理 5种元器件组成的供电电路逻辑框图 CPU供电电路就是变压器把12V到CPU核心需要的电压(如1.2V) 左上图,K1闭合导通,K2断开开路。12V电流通过K1流经电感。电感的感抗使输出的电压从0V开始慢慢上升,电流也是慢慢增大,同时流经电感部分电能转变为磁能存储在电感磁体内。输出电压达到CPU电压(如1.2V)K1断开,K2闭合。 右上图, K2和电感、电容构成回路。存储在电感里的磁能转换为电能释放出来给电容充电,电压从1.2V慢慢降低,电感的磁能释放完,电压降到0V。电感完成一次充放电,然后K1再闭合,K2再断开,重复左图的充电过程。K1、K2反复的闭合/断开,12V电流就源源不断地变为1.2V供给CPU。 注意:K1、K2就是MOSFET--开关管(前面说过) 供电电路原理图 PWM发出让MOSFET开关的信号,信号有一定的时间宽度,所以这种信号就是有一定宽度的脉冲信号。脉冲的宽度(时间长短)决定电感输出电压大小。 PWM就是脉宽调制。通过脉宽调制输出电压。 PWM发出的信号较弱,通过驱动芯片增强信号,驱动MOSFET开关。 MOSFET的作用只是开关,允许或禁止12V(1.2V)电流通过。 电感的延迟电压升高才是降压的根本。电感的储能使K1断开时,还有1.2V电流通过K2继续供电。通过K1的是12V,又叫高压MOS(还叫上MOS),通过K2的是1.2V,又叫低压MOS(还叫下MOS)。 电容的滤波效果 输出的不是平稳的1.2V的直流是0V-1.2V-0V的脉动直流。 经电容存储和滤波后,脉动的幅度减小接近恒稳的1.2V直流。 PWM芯片的原理 CPU VID:每颗CPU都有电压识别针脚, 5-8根。VID针脚的编码定义了CPU的电压。 PWM读取VID针脚的代码,知道这颗CPU的 电压。 然后按VID确定输出的脉冲宽度(占空比) 调制MOSFET的开关时间和时序。 监控电感输出的电压、电流,随时调整。 过电压保护防止过高的电压。 供电相数由PWM决定,目前最高的是ISL6336,6相供电。 PWM的相数设计一般是可选的,6相的PWM可以选用2-6相。 新的PWM支持依据CPU负载自动变换供电相数,也叫APS 三、多相供电工作原理 4相供电图示 为何要多相供电 ●CPU发展:低电压、大电流,单相供电元件不能满足。 ●降低输出电流的纹波 ●降低MOSFET和电感发热量 4相供电电路采用的元件是 4相或6相的PWM 4路PWM输出 4颗驱动芯片(有整合在PWM,MOS内) 4组MOSEFT(1进1出/1进2出/2进2出) 4颗电感(有并联电感的) 4相供电的输出 上图是示波器抓取的4相供电输出波型棕、蓝、粉、绿代表1、2、3、4相凸起的脉冲表示这一相正在工作,有输出电压低平线段表示这一相在休息,无电压输出4相不是同时工作,是按一定顺序轮流工作,目的是降低纹波电压和MOSFET发热量假设4相工作1秒,每1相工作1/4秒,休息3/4秒 1相/2相/4相输出电流对比 输出电流的平稳度对比: 4相好于1相/2相 电容好比储水池/每相供电好比灌水泵 4相供电好比4个水泵,轮流向储水池灌水 四、非标准多相供电揭秘 另类多相:SPDT开关,4相转8相 SPDT是一种电子单刀双掷开关把PWM的1相输出连接到SPDT的1个输入端,对应的2个输出端连接2颗驱动芯片驱动2组MOS。这样4相PWM芯片通过4路SPDT芯片就变成了8相。 从四路SPDT开关ADG333A功能框图可以看到D1/D2/D3/D4输入,S1A/S1B/S2A/S2B/S3A/S3B/S4A/S4B是8路输出,IN1/IN2/IN3/IN4是4路双向开关控制信号,使D1-D4可转换到S1A-S4A或S1B-S4B输出。从AS3336G的功能框图直接看到4相输入,8相输出。这里的8路输出时以4路为1组,轮流交换的。 这是示波器抓到的通过SPDT4转8多路开关把4相变8相的8相输出的电压波形图。从图中可以看到8相分成2组。这2组也是轮流工作的。
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