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CPU供電電路基本常識(shí)

2020-06-28 13:36:45
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供稿:網(wǎng)友
武林網(wǎng)訊    介紹CPU供電電路的基本常識(shí)。 ①單相供電電路的組成和原理 CPU電路主要有PWM芯片,MOSEFT管,電感、電容四種元件。其中的MOSEFT管就是一個(gè)電子開關(guān)(如上圖中的K1、K2),只不過開關(guān)的頻率很高,每秒開關(guān)1萬到1.5萬次。電感和電容在這里(電腦自動(dòng)關(guān)機(jī))起2個(gè)作用,儲(chǔ)存電能和濾波。 左圖是K1閉合,K2斷開。12V直流電流經(jīng)過電感給電容充電同時(shí)給CPU供電。電流經(jīng)過電感的時(shí)候,由于電感的阻抗,從電感出來的電壓不是12V,是從0V慢慢上升的。供給CPU的電壓不會(huì)是12V。
         電流經(jīng)過電感是有部分電能轉(zhuǎn)換成磁能存儲(chǔ)在電感中。電容充電也存儲(chǔ)電能。右圖是K1斷開,K2閉合。12V供電電源斷開。電感的原正極(+)端經(jīng)K2與負(fù)極接通。電感把儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)換成電流釋放出來,給電容充電和給CPU供電。此刻電感成為供電電源。電感提供的電壓是很低的。前面說到,K1閉合時(shí),12V直流經(jīng)過電感時(shí),電壓是從0V慢慢上升的。所以K1閉合的時(shí)間越長,供給CPU的電壓越高。控制K1和K2的開關(guān)時(shí)間就可以把12V電壓降到適合CPU的電壓。專業(yè)術(shù)語叫“占空比”。 K1、K2開關(guān)時(shí)間是由PWM芯片控制的,PWM的意思就是脈(沖)寬(度)調(diào)制。因?yàn)榭刂芀1、K2(MOSEFT開關(guān)管)的信號是高電平是閉合(導(dǎo)通),低電平http://www.xsyzj.cn是關(guān)開(關(guān)斷),這種高低電平http://www.xsyzj.cn信號由于時(shí)間很短,就像一個(gè)個(gè)脈沖。脈沖的寬度就是時(shí)間。所以叫做脈寬調(diào)制。脈寬調(diào)制是現(xiàn)在最常用的電壓變換技術(shù)。PC的電源供應(yīng)器就是利用脈寬調(diào)制把220V的交流電轉(zhuǎn)換成PC用的各種直流低電壓。 K1、K2是否還有同時(shí)“閉合”或同時(shí)“斷開”的情況同時(shí)“斷開”是可以的,同時(shí)“閉合”是絕對不能允許的,因?yàn)橥瑫r(shí)“閉合”,12V的正極和負(fù)極就連接到一起,那就是“短路”了,供電電路要燒毀,CPU也會(huì)燒毀。為了防止出現(xiàn)K1、K2同時(shí)“閉合”導(dǎo)通情況出現(xiàn),K1、K2輪流開關(guān)一次,就要同時(shí)都“斷開”一次。同時(shí)“斷開”的時(shí)間叫做“死區(qū)時(shí)間”,因?yàn)檫@段時(shí)間K1和K2都不工作,白白消耗電能,所以CPU供電電路的“死區(qū)時(shí)間”越短,效率就越高,也就越節(jié)能。從上面的原理介紹,我們明確以下3點(diǎn):
●K1(上MOSEFT管,也叫“進(jìn)”)和K2(下MOSEFT管,也叫“出”)是輪流開關(guān)的。
●K1的負(fù)擔(dān)較輕(導(dǎo)通的時(shí)間短,關(guān)斷的時(shí)間長,為了降壓),K2的負(fù)擔(dān)最重(導(dǎo)通的時(shí)間長,關(guān)斷的時(shí)間短,為了降壓),所以K一般會(huì)用1個(gè),K2會(huì)用2個(gè),一般習(xí)慣稱之為“一進(jìn)二出”。 ●MOSEFT管的開關(guān)頻率越高,輸出的電流越大,功率也就越高。供電電路的供電能力首先與每相的供電功率(電流)密切相關(guān),相數(shù)的多少取決于單相的供電能力,還要看CPU需要的最大電流。比如現(xiàn)在的Intel功耗最大的CPU需要125安培電流。如果每一相可提供40安培,那么4相就足夠了。如果每相能提供20安培,可能需要8相。這里(電腦自動(dòng)關(guān)機(jī))請注意,“4相就足夠了”,并不是指4相供電的總電流就是把每一相的供電電流加在一起。 ②多相供電電路結(jié)構(gòu)和原理 PWM芯片輸出1-4相控制信號給4顆驅(qū)動(dòng)芯片,這4顆驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)4組MOSEFT輪流“開關(guān)”。下面我們在看看4相供電是如何工作的,一般人都會(huì)認(rèn)為4相是同時(shí)工作的,其實(shí)不然,實(shí)際上,這些“相”也是輪流工作的,就是說某一時(shí)刻,只有1“相”工作,其他“相”都在休息。 我們看看4相供電的電壓波形圖。 上圖表示出了4個(gè)時(shí)鐘周期的4相供電,在每一個(gè)周期里(電腦自動(dòng)關(guān)機(jī)),每1相僅工作1/4周期的時(shí)間,在一個(gè)周期里(電腦自動(dòng)關(guān)機(jī)),4“相”輪流工作。控制這些“相”工作時(shí)序的也是PWM芯片。 PWM芯片不僅通過脈沖控制MOSEFT的“開關(guān)”,還控制著4相供電電路的工作時(shí)序。因此,決定供電相數(shù)的是PWM芯片,當(dāng)然,也有通過驅(qū)動(dòng)芯片或其他芯片擴(kuò)展相數(shù)的。所以一般以電感的數(shù)量判斷供電相數(shù)是不準(zhǔn)確的。既然4相不是同時(shí)工作,4相總供電電流就不是簡單的把每一相供電電流加在一起。每一相在工作時(shí)都是給電容充電,CPU實(shí)際上主要是從電容獲取電流。電容就像水庫,庫容量越大,存儲(chǔ)的電流越多,供電能力越強(qiáng)。區(qū)分供電的“相”就是看這些“相”工作時(shí)序是否相同,如果相同的,那么就屬于同一相。比如有兩(電腦沒聲音)組電感和MOSEFT,如果是工作時(shí)序不同的,就是兩(電腦沒聲音)相,如果是工作時(shí)序相同的,就是1相(假2相)。那么供電能力40安培的1相供電,是否可以提供125安培的電流從理論上講只要電容夠大,供電電路不斷向電容充電,是可以的。但這是超負(fù)載工作,很累,供電電路很難長期承受超負(fù)載工作,增加供電相數(shù)就是增加向電容充電的充電器,使輸入給電容的電流大于輸出的電流,減輕1相供電的負(fù)擔(dān)。從上面的原理介紹,我們明確以下6點(diǎn):
●無論是幾相供電,某一時(shí)刻只有1相工作。
●多相供電的實(shí)質(zhì)是減輕單相的負(fù)載,提高給電容充電的能力,總電流不是簡單的算術(shù)相加,相數(shù)越多并不代表供電能力高。
●供電電路有一個(gè)轉(zhuǎn)換效率的問題,如果轉(zhuǎn)換效率不是很高,那么相數(shù)較多的設(shè)計(jì)其實(shí)際供電能力未必會(huì)好過相數(shù)較少的設(shè)計(jì)。
●相數(shù)較多的設(shè)計(jì)使布線復(fù)雜化,越復(fù)雜越容易出毛病,如果解決不好會(huì)帶來串?dāng)_效應(yīng)(cross talk),影響主板在極端情況下的穩(wěn)定性。
●供電元件都有一個(gè)可靠性,電容又是壽命最短的元件,而系統(tǒng)總體可靠性則是所有元件可靠性的乘積,元件越多則可靠性越低。
●相數(shù)、元件太多只會(huì)白白浪費(fèi)其供電能力,增加制造成本。 看了這些    大家就好好研究一下市面上的那些有很多項(xiàng)CPU供電的主板吧  
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