小电路大学问！A75主板供电模块详析！

瓜爷耶 2023-02-10 发布于湖北

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很多人在买主板的时候，经常听人谈及主板多少相供电，怎样的供电才是最好的。但是对于主板供电的组成和起工作原理，笔者猜想许多人不一定懂，甚至一知半解。故此笔者花了点时间，为大家介绍下主板供电模块的组成以及其工作原理，希望给那些想学知识的朋友提供一些帮助。

一个完整的供电电路是由PWM（脉宽调制）芯片、Driver IC（驱动芯片）、MOSFET（高压侧1个、低压侧1-2个）、电感和电容这五部分构成，本文以双敏狙击手TAC75 ULTRA3主板为例，为大家介绍主板的供电模块。

●PWM芯片的作用

PWM（脉宽调制）芯片主要负责：从CPU中获取工作电压代码，并将电压代码转换成实际的电压信号，从而控制MOS管准确的输出电压。除此之外，PWM还监视CPU的工作电流变化，根据CPU的负载调整输出电流。

PWM芯片作为CPU供电路的核心元件，可以说是供电路的“司令部”。在CPU的芯片上有专门的电压识别针脚（一般为8个），这8个针脚的编码代表CPU核心的工作电压，在主板上也有专门的CPU VID识别电路。当开机加电时，先给CPU VID识别电路加电，进而读取CPU VID针脚的编码，从而判定CPU核心的电压。只有将VID电压编码送到CPU VID识别电路，PWM芯片才能依据CPU VID编码确定PWM的脉冲宽度并将其输出给驱动芯片，然后驱动芯片驱动MOSEFT工作，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，以便通过调整输出的脉冲宽度来调整电压。电压监控可以有效防止电压过大，保护CPU。现在的PWM芯片还有CPU电流监控功能，可以依据CPU的负载来调控MOSEFT的工作频率，以便节能。

●驱动芯片的作用

驱动芯片（Driver IC）的主要作用是把PWM发出的信号放大，达到一定数值后以驱动MOS管工作。

驱动芯片给MOS管的控制极（栅极）加高电压信号，MOS管就导通；加低电压信号，MOS管就断开。驱动芯片给MOS管的高/低信号是一个脉冲式的信号。当上MOS管导通之后，电感的输出电压从0 V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MOS管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的输出电压的高低：脉冲越宽，电压就越高；反之，电压就越低。

我们都知道，CPU在工作的时候，要经历一个从负载到满载的变化过程。然而，在CPU变化的过程中与之相对应的供应电流，变化也是非常大的。为了保证CPU在性能变化时有合适的电流供应，这就需要CPU的供电电路具有非常快速的反应能力，而这一快速反应能力自然就离不开供电电路系统中的场效应管(MOSFET管)、电感以及电容，（不同品牌的电子元件在性能表现上也会有差异），下面我们就针对这几个方面分别谈下。

PS:CPU供电电路最为合理的搭配是：最快速的场效应管(MOSFET管)、高磁通量粗导线的电感线圈、超低ESR的输入输出电容。

●MOS管的作用

MOS管有时也被称为“场效应管”。在主板上的电源稳压电路中，MOS管扮演的角色是判断电位，为配件提供稳定的电压。MOS管是根据PWM芯片的“命令”进行工作的，当产生宽度可调的脉冲信号时，MOS管的上桥和下桥就开始轮番导通。

当负载两端的电压(如CPU需要的电压)降低时，MOS管的开关作用开始生效，外部电源对电感进行充电并达到其所需的额定电压；当负载两端的电压升高时，通过MOS管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出存储能量，此时电感就变成了“电源”，继续对负载供电。

随着电感上存储能量的不断消耗，负载两端的电压又开始逐渐降低，外部电源通过MOS管的开关作用又要充电。这样循环不断地进行充电和放电，从而形成一种稳定的电压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低。

上桥和下桥都可以通过并联两三颗代替一颗来提高导通能力，这样一来，更多的MOS管可以减少承受热量的时间，还能增加供电系统的稳定性。因此，对于普通消费者来说，一定程度上可以从MOSFET的数量来判断供电电路的优劣。另外，由于MOS管承载电流较大，因此它也是主板积热最高的地方，所以许多主板都在MOS管上加装了散热器，以起到辅助控制热量作用。

●电感的作用

电感主要用来阻止电流的变化。电感具有蓄能特性，它能在一定时间内通过“通直流，阻交流”来抵御电流的变化。主板的稳定工作，离不开纯净、充足的电流。电感在滤波方面也起着不小作用：当原始电流经过电感，电感可以初步过滤掉一些高频杂波，进而再转交电容进一步过滤，净化，拉平（把峰形波拉成方波）。

PS:当一根导线中拥有恒定电流流过时，总会在导线周围激发恒定的磁场。如果我们把这根导线弯曲成螺旋线圈，螺旋线圈中就会产生磁场；如果把这个螺旋线圈放在某个电流回路中，当这个回路中的直流电变化时，电感中的磁场也会发生变化。变化的磁场会带来变化的“新电流”，由于这个“新电流”同原来的直流电方向相反，从而在短时间内对直流电的变化形成一定的抵抗力。当两种力达到平衡时，电流就会稳定下来。

目前，主板中常用的电感为全封闭铁素体电感，这种电感的电气性能要强于“裸体”电感，因为一体化的成型结构设计（利用铁素体材料约束电感线圈的磁场）不仅能够很好的避免噪音的产生，还能够提供更高的电子阻抗、更低的工作温度、更低的EMI电磁干扰。全封闭铁素体电感在增强本身性能的同时，还能获得比传统电感更长的寿命。

●电容的作用

电容作为储存电荷的容器，它的作用是保证电源对主板及相关配件的稳定供电，过滤掉电流中的杂波，将纯净的电流输出给cpu和内存等配件。电容对主板稳定性也有着较大的影响，尤其是主板供电电路所使用的电容，这部分电容主要对输入电流做第一次过滤，如果这部分电容出现问题，将直接影响电脑的稳定性。

电容的组成方面，通常是由大小两种电容构成。小电容一般指0.1μ或小于0.1μ的贴片电容，其规格为0805，主要是用来过滤高频杂波，这种电容的频率响应范围比较大；大电容指的是1000μ以上的电容，它的频响范围主要在低频区，所以一般用它来过滤低频杂波。

电容的发展历程，从液态电容发展到全固态电容。目前大部分的主板都采用了全固态电容。不同的电容品牌以及产地都会对电容的性能产生重要影响，一般来说，电容的性能趋势是：日系电容>台系电容>国产电容。

不过，并不是采用日系电容的主板超频性就一定好，因为主板的超频性能不仅和电容有关，还和主板电路设计、时钟芯片、BIOS设计等都有关。

●多相供电的好处

随着晶体管规模的提升和制程的进化，芯片也向着低电压、大电流的方向发展，处理器的“功耗”也从最初的80A转变为100A甚至向120A迈进。然而，单相供电所能输出的电流只能维持在30A左右，所以多相供电的技术就成为了必需。另外，随着处理器频率的不断提升，对处理器内部的高/低电压之间的切换速度也有了更高的要求。想要实现高/低电压之间的快速切换，就需要供电系统能够提供强有力的保障。

在供电电路中使用多相供电，可以将电流平均分配到每一相，以便提供更大电流，从而满足更高级处理器的工作需求。另外，由于每相供电平均分配电流，使得平均的工作时间和发热量都能够减少。多相供电不仅可以使输出电压更加平稳，还能有效降低电路温度，延长电子元件寿命。一般情况下，主板CPU供电电路的“相数”越多越好，不过，相数越多，成本也越高，对设计也提出了更高的要求。