一.多相供電模塊的優(yōu)點
1. 可以提供更大的電流,單相供電最大能提供25A的電流,相對現(xiàn)在主流的處理器來說,單相供電無法提供足夠可靠的動力,所以現(xiàn)在
主板的供電電路設(shè)計都采用了兩相甚至多相的設(shè)計,比如K7、K8多采用三相供電系統(tǒng),而LGA755的Pentium系列多采用四相供電系統(tǒng)。
2. 可以降低供電電路的溫度。因為多了一路分流,每個器件的發(fā)熱量就減少了。
3. 利用多相供電獲得的核心電壓信號也比兩相的來得穩(wěn)定。一般多相供電的控制芯片(PWM芯片)總是優(yōu)于兩相供電的控制芯片,這樣一來在很大程度上保證了日后升級新處理器的時候的優(yōu)勢。
二.完整的單相供電模塊的相關(guān)知識
該模塊是由輸入、輸出和控制三部分組成。輸入部分由一個電感線圈和一個
電容組成;輸出部分同樣也由一個電感線圈和一個組成;控制部分則由一個PWM控制芯片和兩個場效應(yīng)管(MOS-FET)組成(如圖1)。
圖1單相供電電路圖
主板除了給大功率的
CPU供電外,還要給其它設(shè)備的供電,如果做成單相電路,需要采用大功率的管,發(fā)熱量很大,成本也比較高。所以各大主板廠商都采用多相供電回路。多相供電是將多個單相電路并聯(lián)而成的,它可以提供N倍的電流。
小知識
場效應(yīng)管:是一種單極性的晶體管,最基本的作用是
開關(guān),控制電流,其應(yīng)用比較廣泛,可以放大、恒流,也可以用作可變
電阻。
PWM芯片:PWM即Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制),該芯片是供電電路的主控芯片,其作用為提供脈寬調(diào)制,并發(fā)出脈沖信號,使得兩個場效應(yīng)管輪流導(dǎo)通。
實際電感線圈、電容和場效應(yīng)管位于CPU插槽的周圍(如圖2)。
三.判斷方法
1. 一個電感線圈、兩個場效應(yīng)管和一個電容構(gòu)成一相電路。
這是最標準的供電系統(tǒng),很多人認為:判定供電回路的相數(shù)與電容的個數(shù)無關(guān)。這是因為在主板供電電路中電容很富裕,所以,一個電感加上兩個場效應(yīng)管就是一相;兩相供電回路則是兩個電感加上四個場效應(yīng)管;三相供電回路則是三個電感加上六個場效應(yīng)管。依次類推,N相也就是N個電感加上2N個場效應(yīng)管。當然這里說的是最標準的供電系統(tǒng),對一些加強的供電系統(tǒng)的辨認就需要大家多多積累了。
圖3一個電感線圈和兩個場效應(yīng)管組成一相回路
該圖是一個兩相供電電路,其中一個電感線圈和兩個場效應(yīng)管組成一相回路。這是最常見的,也是最為標準的一種供電
模式。
2.電感線圈數(shù)目減一等于相數(shù)。
由于許多主板有CPU輔助供電電路,其第一級電感線圈也做在附近,所以,有了電感線圈數(shù)目減一等于相數(shù)的說法。但對于沒有CPU輔助供電的主板,這種方法就不太適用。
圖4 帶有輔助供電電路的主板
該圖所示的是一個兩相供電電路,最左面的那個電感線圈是單獨用來給CPU供電的(既第一級電感線圈),所以三個電感線圈減一即為兩相供電。
3.查看PWM芯片編號
PWM芯片一般位于電感線圈或場效應(yīng)管的周圍,該芯片的功能在出廠的時候都已經(jīng)確定,如一個兩相的控制芯片是不可能用在三相的供電電路上。所以查詢主板使用的PWM控制芯片的型號,就可以知道主板采用幾相供電了。
PWM芯片設(shè)計廠商眾多,大約有一百多家,包括IGS 、CMA、ITE、CW、Winbond、Atmel、SANYO、Intersil以及Richtek等。
圖5 兩相的控制芯片Richtek RT9241
注:有的控制芯片是有一定的彈性的,比如Richtek RT9237就是一個2-4相的控制芯片。這時我們需要通過觀察元器件數(shù)量,才能最終判斷是幾相供電回路。這種方法應(yīng)該是最為簡易,也最為準確的。
四.兩相和三相或多相的到底孰優(yōu)孰劣?
筆者認為主板幾相供電并不重要,貴在設(shè)計和用料的選擇。
1.一個合理的電路設(shè)計應(yīng)該考慮諸多因素,如信號的穩(wěn)定性、干擾、散熱等。如果一個三相回路的設(shè)計僅僅只是為了實現(xiàn)大功率的電流轉(zhuǎn)換分配,忽視了電源的穩(wěn)定性,因而產(chǎn)生了大幅度紋波干擾等情況的副作用,那它必然是個失敗的設(shè)計!
2.同樣設(shè)計下的三相供電理論上優(yōu)于兩相供電。
3.從電路工作原理上來講,電源做的越簡單越好。從概率上計算,每個元件都有一個“失效率”的問題,用的元件越多,組成系統(tǒng)的總失效率就越大。這樣多相供電的系統(tǒng)就更容易出現(xiàn)問題,所以選料用料對多相供電電路來說就更為重要。
不過,我們沒有必要懷疑兩相供電的穩(wěn)定性,只要穩(wěn)定、設(shè)計合理,沒有理由拒絕兩相供電的產(chǎn)品。
我們經(jīng)常會聽到主板供電回路的相數(shù)、電容、電感線圈和場效應(yīng)管(MOS管)等這些關(guān)鍵詞,可對這神秘的供電電路部分,你又知道多少呢?我們這里談的主板供電系統(tǒng),一般是指CPU、
內(nèi)存和顯卡供電單元。CPU供電單元是大家經(jīng)常接觸到的,我們平時所說的N相供電指的就是CPU供電,同時CPU供電電路也是整個主板中最重要的供電單元,這部分的品質(zhì)好壞,直接關(guān)系著系統(tǒng)的穩(wěn)定性。閱讀完本文您將對主板供電模塊有一個更加深刻的了解。
這就是一個單相供電系統(tǒng):由ATX電源提供的+12V電源輸入后,先通過由一個電感線圈和電容組成的L1振蕩電路進行濾波處理,然后經(jīng)過PWM控制芯片與兩個晶體管,導(dǎo)通后達到需要的輸出電壓,再經(jīng)過L2和C2組成的濾波電路后,就可以達到CPU所需要的Vcore了。從電路工作原理上來講,電源做的越簡單越好。從概率上計算,每個元件都有一個“失效率”的問題,用的元件越多,組成系統(tǒng)的總失效率就越大。所以供電電路越簡單,越能減少出問題的概率。單相電路元器件最少,但是主板除了要承受大功率的CPU外,還要承受顯卡等其他設(shè)備的功耗,做成單相電路需要采用大功率的MOS-FET管,發(fā)熱量會很恐怖,而且花費的成本也不是小數(shù)目。所以,大部分廠商都采用多相供電回路。多相供電就是將多個單相電路并聯(lián)而成的,所以可以提供N倍的電流。
有了上面的知識做鋪墊,我們來看一下目前主流的供電模塊的構(gòu)成。
這是最常見,最正規(guī)的供電模塊,由“1個線圈+2個場效應(yīng)管”組成一相電路。目前市場中大多數(shù)的主板供電模塊都采用此設(shè)計,不管是K7還是K8,甚至耗電大戶Pentium D的主板也采用此設(shè)計。圖2中靠近4Pin插頭部位還有一個線圈(沒有場效應(yīng)管與之匹配,下面的圖示中,如果出現(xiàn)這種情況,其作用是類似的),是第一級電感線圈,也有人認為是為CPU輔助供電的線圈,所以此圖示為三相供電。
通常大家看到圖3中的供電系統(tǒng),便會用“完整的供電模塊”來說明。這種方式或許在散熱方面更有優(yōu)勢,但實際使用效果應(yīng)該沒有太大的差別。圖3是由“一個線圈+三個場效應(yīng)管”組成一相電路,所以圖3是兩相供電。其實,兩相供電系統(tǒng)未必就比三相供電差,雖然更多的相數(shù)可以有效地控制熱量,但更容易出現(xiàn)問題也是事實;另外,選料設(shè)計更重要。所以請理智看待供電相數(shù)。
這個供電模塊比較少見,這是藍寶ATi RS482芯片的主板。此系統(tǒng)采用“1個線圈+4場效應(yīng)管”構(gòu)成一相電路的設(shè)計。如果說“1+3”是完整電路,那么“1+4”就只能用豪華來形容了。此系統(tǒng)采用四相供電,電路設(shè)計可謂豪華;但相數(shù)和采用的場效應(yīng)管的個數(shù)并不是豪華的代名詞。采用何種線圈,何種場效管,也就是說用料本身的性能更為關(guān)鍵;豪華的用料離開科學(xué)合理的設(shè)計恐怕也是白白的浪費材料。所以DIYer要修煉硬功夫,不要僅僅局限在供電相數(shù)的判斷上。
圖5是EPOX在8RDA6+上采用的供電模塊。其供電系統(tǒng)就在DIYer中引起爭議,有人說這是四相供電,判斷理由:線圈數(shù)—1。圖中明顯有5個線圈,那么5-1=4是很顯然的事情。有人說這是三相供電,判斷理由:1個線圈+2個場效應(yīng)管為一相電路。顯然圖中有6個場效應(yīng)管,所以最多也就是三相供電了。第一種說法沒有了解供電線路的組成,雖然大多數(shù)供電系統(tǒng)可以這樣判斷,不代表這種方法就是完全準確的。第二種說法就會產(chǎn)生一種困惑:多余的那個線圈是用來做什么的呢?之后EPOX的設(shè)計師說明:這是一個兩相加強供電系統(tǒng),其中“2個線圈+3個場效應(yīng)管”為一相電路。但DIYer對此供電系統(tǒng)認可度不高。
這是目前最常見的Intel 9系列(包括i915/925、i945/955)主板的供電系統(tǒng),多采用四相供電。圖5是采用“1個線圈+3個場效應(yīng)管”構(gòu)成一相電路的四相供電系統(tǒng)。在這里需要說明一下,支持Prescott主板要求供電部分的線圈必須采用單股粗線繞制(如圖6);另外,Intel技術(shù)白皮書要求CPU周圍的電容要采用固態(tài)電容(這也是在一系列主板爆漿事件后無奈而又明智的做法)。關(guān)于Intel的供電規(guī)范這里筆者簡單地談一下(如附表)。
Prescott最大要求91A的電流,而單相電路可以提供50A的電流,似乎成熟的兩相供電就能夠滿足了。但巨大的熱量I2R還是讓主板廠商更趨向于采用四相供電系統(tǒng)。
隨著主板設(shè)計技術(shù)的發(fā)展,有好多配件的安裝或外在形式都發(fā)生了變化,如圖7中的加固線圈,將線圈包住可以減少電磁干擾并對線圈起到加固作用,在場效應(yīng)管上加上散熱片來加強散熱等等。還有某些主板竟然將場效應(yīng)管“豎立”安裝(既省
空間又利用散熱)。最后,希望本文對您輕松分辨供電電路的相數(shù)有一定幫助,并通過對供電電路的了解輕松選購高品質(zhì)主板。