主板VCOER供电路电路大解析

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1、主板VCORE供電電路大解析主板的 CPU 供電電路最主要是爲 CPU 提供電能，保證 CPU 在高頻、大電 流工作狀態下穩定地運行，同時也是主板上信號強度最大的地方，處理得不好會 産生串擾 cross talk 效應，而影響到較弱信號的數位電路部分，因此供電部分的 電路設計製造要求通常都比較高。簡單地說，供電部分的最終目的就是在 CPU 電源輸入端達到 CPU 對電壓和電流的要求，滿足正常工作的需要。但是這樣的 設計是一個複雜的工程，需要考慮到元件特性、PCB板特性、銅箔厚度、CPU 插座的觸點材料、散熱、穩定性、干擾等等多方面的問題，它基本上可以體現一 個主板廠商的綜合研發實力和經驗。主板

2、上的供電電路原理圖1H图1+12VVcoreL1PMW ccntroI圖 1 是主板上 CPU 核心供電電路的簡單示意圖，其實就是一個簡單的開關 電源，主板上的供電電路原理核心即是如此+12V是來自ATX電源的輸入，通 過一個由電感線圈和電容組成的濾波電路，然後進入兩個電晶體（開關管）組成 的電路，此電路受到PMW Contro 1何以控制開關管導通的順序和頻率，從而可 以在輸出端達到電壓要求）部分的控制輸出所要求的電壓和電流，圖中箭頭處的 波形圖可以看出輸出隨著時間變化的情況。再經過 L2 和 C2 組成的濾波電路後， 基本上可以得到帄滑穩定的電壓曲線（Vcore現在的P4處理器Vcore=

3、1.525V）, 這個穩定的電壓就可以供CPU“享用”啦，這就是大家常說的“多相”供電中的 “一相”。單相供電一般可以提供最大 25A 的電流，而現今常用的處理器早已超過了 這個數位，P4處理器功率可以達到7080W,工作電流甚至達到50A,單相供電 無法提供足夠可靠的動力，所以現在主板的供電電路設計都採用了兩相甚至多相 的設計。圖2 就是一個兩相供電的示意圖，很容易看懂，其實就是兩個單相電路 的並聯，因此它可以提供雙倍的電流，理論上可以綽綽有餘地滿足目前處理器的1 = 1=/ t I” 丨_1 需要了。圖2图2cccrx 丄+ 12VL2PMW controI但上述只是纯理论，实际情况还要添

4、加很多因素，如开关元件性能，导体的 电阻，都是影响Vcore的要素。实际应用中存在供电部分的效率问题，电能不会 100%转换，一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来，所以我们常见的任 何稳压电源总是电器中最热的部分。要注意的是，温度越高代表其效率越低。这 样一来，如果电路的转换效率不是很高，那么采用两相供电的电路就可能无法满 足 CPU 的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。但是，这也带来了主 板布线复杂化，如果此时布线设计如果不很合理，就会影响高频工作的稳定性等 一系列问题。目前在市面上见到的主流主板产品有很多采用三相供电电路，虽然 可以供给 CPU 足够动力，但由于电路设计的不足使

5、主板在极端情况下的稳定性 一定程度上受到了限制，如要解决这个问题必然会在电路设计布线方面下更大的 力气，而成本也随之上升了，而真正在此设计出色的厂商寥寥无几。圖3 是 W32 主板中的處理器供電部分，採用二相供電來支援處理器。圖上 用 L1、 L2 和 C1 、C2 簡單表示了與前面示意圖中相對應部分的電感和電容。 電路爲了給CPU提供足夠的電力，就需要高效率，爲了通過大電流，電路中使 用了相應的元件。如圖3中的L1部分，+12V輸入部分採用約1.5mm直徑的材 料繞制的電感（L1）,其橫截面積可以使它在通過較大電流的時候不會過熱。而 L2處兩個電感都採用1股直徑1.7mm的材料繞制，提供了更

6、大的橫截面積，這 樣，電流在通過電感時的損耗可以降低到最小。上图為KV2供电部分采用的是“三相电源電路” 三相电源回路主板上用的电感线圈一般用16AWG （AWG:美国线规）在磁环上 缠绕5_20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=9S （申 导体的电流密度，变压器一般取2.5一5安培每帄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6一10安培每帄方毫米一一因线圈单层缠绕 导线裸露散热一般故可选稍大些） 持续超过10安培每帄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帄方

7、毫米（线径在1.3_1.4mm） 这样：I=10xl.5=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。我们以上面的图为例，其采用的是标准的三相电源電路设计，但如何提高主 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管和1个扼流线圈以及一定数量的滤波电容一一这样的组 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 N 出的，常见的主板供电有：单相供电

8、一进一出；两相供电 进两出；三相供电进三出。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67.5 99W，可以满足对Pentium 4及Athlon XP大功率CPU的供电要求。上图為915-M5供电部分采用的“四相供電源”而在主板市场当中比较难见的四相供电回路则可以看作是四个单相电源结 合周围的MOSFET （这里每相两个）、电容（包括高频SMD电容）等构成的新 型供电电路。从本质上讲，大电流低电压的DC-DC直流转换供电需求无外乎几 点

9、：电源转换效率要高（相对来说损耗小，这样浪费的能量以热量形式表现出来 也少）；稳定具体来说电源开关电路曲线很帄稳，波动小。四相供电有较大 的电流/电压余量，因此在大功率供电下的表现自然比较优秀。電容的誤區 關於電源部分電容的使用，現在很多電腦愛好者對它的爭論涉及用料和容量 的最多。很多人覺得材料越高級越好，容量越大越好，導致很多廠商爲了迎合這 種心意，在元件用料上面大做文章，其實他們走入了個誤區，對電容的使用應 該是夠用就好！電容會增加成本，最後還是消費者多掏錢。容量過大會使電容的體積變大， 成爲電路設計中的絆腳石，同時增加了成本，還影響空氣流動和散熱。我們知道 電解電容中包含有電解液成分，電

10、解液乾枯的時候也就是電容壽終正寢的時候。 電容在金屬外殼的密封下，可以延長電解液乾枯的時間，這就是電容的壽命。這 個時間還受工作溫度的影響，實驗證明環境溫度每升高10C電容的壽命就會減 半。最後還有一點，很多人看到主板廠商在主板上電源電路標出的電容部分並沒有安裝電容（圖 4 中可以看到），會認爲是偷工減料，其實這可不一定是完全正確的想法。晶片組廠商在提供 推薦電路的時候確實在相應位置設計了電容，但是研發部的 R/D 可以選擇最佳 的元件，並依據多年研發經驗來改善電路設計，以達到最佳性能。此時，原有的 過多元件就不再需要了，而且去掉這些元件還可以在一定程度上增加空氣流通能 力，産生更好的散熱效果，所以就留下了空位。