电脑供电电路的工作原理

供电电路的工作原理CPU核心随着制造工艺的提高，核心电压也越来越低。我们用的ATX电源供给主板的12V和5V的直流电不能直接给CPU供电，所以需要通过一定的电路转换来把高直流电压变成低直流电压给CPU的供电。图1：许多最新的主板都采用了四相供电回路从电路工作原理上来讲，电源做的越简单越好，单相电路元器件最少。从概率上计算，每个元件都有一个“失效率”的问题，用的元件越多，组成系统的总失效率就越大。所以供电电路越简单，越能减少出问题的概率。但是主板除了要承受大功率的CPU外，还要承受显卡等其它设备的功耗，做成单相电路需要采用大功率的MOS-FET管，发热量会很恐怖，而且花费的成本也不是小数目。所以，大部分厂商都采用多相供电回路。图7：RichtekRT9241芯片PWM芯片的功能在出厂的时候都已经确定，可以根据主板使用的PWM控制芯片的型号来分辨。比如常见的RichtekRT9241芯片。上Richtek的查询产品页面，可以看到RT9241是一个两相的控制芯片，当然不可能用这块芯片做出三相的供电电路来的。图4：三相供电电路的示意图三相供电就是三个单相电路并联而成的，因此理论上可以提供3倍的电流。图4是一个典型的3相供电电路，它和两相供电的原理是一致的，其实就是三个单相电路并联。如何区分两相和三相供电回路有些用户很关心怎么从主板上看出到底是两相还是三相供电回路。一般的读者可能会说通过在CPU插槽附近的供电电路有多少电感线圈来判断。这种说法有它的道理，但不太全面。笔者这里提供更加合理的方法供大家借鉴。1.根据元器件的数量来分辨。图2：开关电源供电方式的原理图我们平时用的主板基本都用开关电源供电方式，其原理图如图2。ATX电源提供的12V电压通过第一级LC电路滤波（图上L1，C1组成），送到两个场效应管和PWM控制芯片组成的电路，两个场效应管在PWM控制芯片的控制下轮流导通，提供如图所示的波形。然后，经过第二级LC电路滤波形成所需要的CPU核心电压Vcore。这其实就是我们说的“单相”供电电路，使用到的元器件有输入部分的一个电感线圈、一个电容，控制部分的一个PWM控制芯片、两个场效应管，还有输出部分的一个线圈、一个电容。由于场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的电流很小，所以自身耗电量很小。图3：两相供电电路的示意图单相供电一般能提供最大25A的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，单相供电无法提供足够可靠的动力，所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。图3就是一个两相供电的示意图，其实就是两个单相电路的并联，因此它可以提供双倍的电流。但这个2倍只是纯理论，实际情况还考虑如开关元件性能、导体电阻、供电效率（发热越大效率越低）。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。不过这也带来了主板布线复杂化，布线设计不很合理影响稳定性等问题。图5：典型的三相供电电路首先，我们要找到主板CPU插槽附近的供电电路，图5是一个典型的三相供电路。一般来说，一个线圈、两个场效应管和一个电容构成一相电路。图中上面三个是电容，中间是场效应管，下面三个是线圈。图6：典型的两相供电电路图6是一个典型的两相供电电路，可以看到左边有两个电容，一个竖的线圈（这个其实是一级电感）及左右各2个场效应管，共有4个场效应管。因此，判定供电回路为几相与电容的个数无关，如果看到一个电感加上两个场效应管就可以认为是一相。2相供电回路则是2个电感加上4个场效应管，3相供电回路则是3个电感加上6个场效应管。依次类推，4相也就是4个电感加上8个场效应管，现在你明白怎么区别了么？另外，很多情况下第一级电感线圈也做在附近，所以一般也有“线圈数目减一等于相数”的说法。从上面两个例子里面我们都看到多出一个电感。2.根据PWM控制芯片来分辨。图7：RichtekRT9241芯片PWM芯片的功能在出厂的时候都已经确定，可以根据主板使用的PWM控制芯片的型号来分辨。比如常见的RichtekRT9241芯片。上Richtek的查询产品页面，可以看到RT9241是一个两相的控制芯片，当然不可能用这块芯片做出三相的供电电路来的图8：网站查询到RichtekRT9241芯片的资料图9：RichtekRT9237芯片图10：Intersil的HIP6301芯片RichtekRT9237就是一个2-4相的控制芯片，再通过观察元器件数量，可以判断是否为三相供电回路。图10是另外一个常见品牌的芯片，Intersil的HIP6301芯片，在Intersil网站上可以查到它是一块支持4相供电的控制芯片，所以很多三相甚至四相供电的主板都使用它。总结与展望随着处理器的功耗和电流不断攀升，两相供电即将走到生命的尽头。三相供电成为标配，而且已经出现很多采用四相供电回路的主板了。如果你买来电脑为了超频，那么还是选择更强劲的供电模块吧，就像应该选择更强劲的散热系统一样。本帖于2007-01-0613:24第1次被89402649修改过。№Q~Smoking~我不帅你报警..2#2007-01-0613:18:1289402649嘉宾昵称：゛``阳春面ャˇ发帖：2625精华：20头衔：太平洋舰队准将太平洋币：0注册：05-10-28查看资料发送消息引用回复具体两相好还是三相好呢？这并不能一概而论！关键在于电路的设计是否合理！一个合理的电路设计应该考虑诸多因素，比如信号的稳定性、干扰、散热等等。比如说：如果一个三相回路的设计仅仅只是为了实现大功率的电流转换分配，而忽视了电源的稳定性，因此产生了副作用的大幅度纹波干扰等情况，那它必然是个失败的设计！两相回路的电路设计也是如此！所以，一个电路的设计成功与否，完全是能够体现出工程师功力深浅的。三相供电回路的好处很多，第一，可以提供更大的电流；第二，可以降低供电电路的温度，因为电流多了一路分流，每个器件的发热量自然减少了。三相电路可以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡，在器件发热这项上三相供电具有优势；第三，利用三相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定。三相供电的缺点则是在成本上要高一些，而且对布线设计、散热的要求也更高。同样设计下的三相供电理论上优于两相供电，而且一般三相供电的控制芯片总是优于两相供电的控制芯片，在功能上也是如此。这样一来在很大程度上保证日后升级新处理器的时候有优势。不过，我们没有必要怀疑两相供电的稳定性，因为一款产品出厂的时候必定经过多次测试，不可能因为供电模块使用两相而导致不稳定，否则这就是严重的失误。华硕很多主板一直坚持采用两相供电，就充分印证了这一点。只要稳定，只要设计合理，没有理由拒绝两相供电的产品。笔者想说的是不要盲目相信三相供电的炒作广告，也不要盲目相信所谓两相更稳定的说法，我们选购主板的时候还是应该更关注品牌，关注口碑。而且，供电电路只是主板上的小小部分而已，整块主板的运行情况并不由它决定。