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與ECS工程師 談主板數(shù)字供電技術(shù)

2020-07-16 19:04:29
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供稿:網(wǎng)友
  楊先生1997年畢業(yè)于中國臺灣中原大學(xué),1999年到2000年供職臺灣著名的IT媒體雜志《Run!PC》,并擔(dān)任技術(shù)編輯;2000年~2003年間擔(dān)任Computer World網(wǎng)站(臺灣)硬件編輯/記者,隨后加入友通資訊并擔(dān)任全球媒體聯(lián)系人一職。2004年9月加入精英電腦,并一直擔(dān)任精英電腦中國區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)一職至今。
  楊先生對市場趨勢的把握非常準(zhǔn)確,這兩年ECS在中國的發(fā)展取得長足的進(jìn)步;楊先生平時也酷愛鉆研技術(shù),對主板的生產(chǎn)工藝以及技術(shù)發(fā)展趨勢有著獨(dú)到的觀點(diǎn)。得知我們在準(zhǔn)備這篇《主板數(shù)字供電技術(shù)》的文章時,楊先生欣然接受了我們的采訪,并給我們分析了業(yè)內(nèi)當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的概況,以及未來的趨勢。
  模擬or數(shù)字,殊途與同歸
  Q1:現(xiàn)在主板的數(shù)字供電技術(shù)異軍突起,也引起了大家的廣泛關(guān)注。我們知道與數(shù)字技術(shù)對應(yīng)的是模擬技術(shù),那么在此之前,很長的一段時間中我們一直在使用模擬供電,請問使用傳統(tǒng)的模擬供電有哪些不足之處,或者說都有哪些缺點(diǎn)呢?
  楊:首先要說一下,很多人喜歡將傳統(tǒng)的供電方式稱為“模擬控制電路”,而新的集成化的供電方式稱作“數(shù)字供電電路”,這種稱呼并不是非??茖W(xué),我們把后者叫做“集成化數(shù)控供電模塊”更合適一些;不過大家都這么認(rèn)為,似乎這個稱呼也很難改變了,我們也“入鄉(xiāng)隨俗”把它們叫做“模擬控制電路”和“數(shù)字供電電路”吧。
  傳統(tǒng)的模擬控制電路實(shí)際上包含了6個部分,按照輸入輸出的順序依次是:輸入端扼流線圈(儲能電感)、輸入端(儲能)電容、PWM控制器、MOSFET管、輸出端扼流線圈、輸出端電容。
  在主板的設(shè)計中,這些部件都要占用一定的空間,而且這些零件會隨著使用時間、溫度以及其它環(huán)境條件的變化出現(xiàn)“漂移現(xiàn)象”―就是實(shí)際的輸出值通常會偏離理想的設(shè)計時的輸出值,這些變動會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性乃至響應(yīng)能力造成負(fù)面的影響??梢哉f模擬控制的響應(yīng)特性是由離散零件值所決定的,我們在設(shè)計和制造主板時就沒有辦法為所有的電源值或者負(fù)載點(diǎn)提供最佳化的控制。








  圖1 上邊為1相供電的原理圖,各個零件各司其職共同組成一個完整的供電線路;下邊是主板上供電電路的實(shí)物圖,在1相供電的基礎(chǔ)上,我們可以“擴(kuò)展”出多相供電,隨著相數(shù)的增加,每一相供電回路的負(fù)載就會被平攤   這些問題看似比較簡單,但是在工程技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)精確地控制,這也是為什么業(yè)內(nèi)現(xiàn)在普遍看好數(shù)字供電的原因所在。
  Q2:很多用戶聽到“數(shù)字供電技術(shù)”都會感覺非常高深,非常神秘,能跟我們介紹一下什么是數(shù)字供電技術(shù)?它有哪些特點(diǎn)呢?





圖2 顯卡上的供電模塊設(shè)計,數(shù)字控制芯片,陶瓷貼片電容這些早已司空見慣   楊:大家對“數(shù)字供電”感到好奇,是因?yàn)槠綍r在主板上很少看到這種設(shè)計;而在工程技術(shù)人員看來,數(shù)字供電技術(shù)并沒有什么“神秘”的地方。在我們看來,數(shù)字供電電路實(shí)際上就是將以往模擬供電的主回路控制和系統(tǒng)管理功能整合到單一的封裝中,以達(dá)到節(jié)省成本和空間的目的。
  在工業(yè)上,這類技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍,所以我們說它沒有什么“神秘感”可言。具體到計算機(jī)領(lǐng)域,數(shù)字供電的設(shè)計很早就出現(xiàn)在顯卡上面;在服務(wù)器主板上也是屢見不鮮的東西,不過將這項(xiàng)技術(shù)移植到民用主板上,卻是最近一段時間的事情。這種變化也引起了大家普遍的興趣。
  引入數(shù)字供電技術(shù)都有哪些變化呢?
  Q3:現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了很多“使用數(shù)字供電技術(shù)”的主板產(chǎn)品,它們在供電部分的設(shè)計上各不相同,有些更換了陶瓷貼片電容,而有些則是使用一體式封裝的MOSFET和電感。感覺現(xiàn)在大家對數(shù)字供電的概念還比較模糊,那能不能跟我們介紹一下數(shù)字供電技術(shù)在元器件上都有哪些改動呢?
  楊:市場上的情況確實(shí)比較混亂,而且各生產(chǎn)廠商對數(shù)字供電主板的定義也比較模糊,可能大家的標(biāo)準(zhǔn)都不太“統(tǒng)一”。







圖3 將傳統(tǒng)主板上常用的(液態(tài)/固態(tài))鋁制電解電容換成了陶瓷式貼片電容   從原理上來說,數(shù)字控制和模擬控制一樣,都是采用閉合回路回饋控制來穩(wěn)定電源供應(yīng)的輸出電壓,只不過數(shù)字控制會先用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)把模擬參數(shù)(輸入和輸出的電壓、電流等參數(shù))轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,然后完全在數(shù)字域里對這些參數(shù)進(jìn)行必要的處理。例如我們可以通過實(shí)時處理數(shù)字信號來改變響應(yīng)特性,讓電源供應(yīng)在各種電壓和負(fù)載點(diǎn)下都能找到最理想的組合。


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