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電腦維修基礎(chǔ)之主板CPU供電電路原理圖

 天哥哥 2012-04-13

我們知道CPU核心電壓有著越來(lái)越低的趨勢(shì),我們用的ATX電源供給主板的12V,5V直流電不可能直接給CPU供電,所以我們要一定的電路來(lái)進(jìn)行高直流電壓到低直流電壓的轉(zhuǎn)換,這種電路不僅僅用在CPU的供電上,但是今天我們把注意力集中在這里。下面尋修網(wǎng)http://www./先簡(jiǎn)單介紹一下供電電路的原理,以便大家理解。

一般而言,有兩種供電方式。

1.線(xiàn)性電源供電方式:通過(guò)改變晶體管的導(dǎo)通程度來(lái)實(shí)現(xiàn),晶體管相當(dāng)于一個(gè)可變電阻,串接在供電回路中。

上圖只要是學(xué)過(guò)初中物理的都懂,通過(guò)電阻分壓使得負(fù)載(這里想像為CPU)上的電壓降低。雖然方法簡(jiǎn)單,但由于可變電阻與負(fù)載流過(guò)相同的電流,要消耗掉大量的能量并導(dǎo)致升溫,電壓轉(zhuǎn)換效率非常低,一般主板不可能用這種方法。

2.開(kāi)關(guān)電源供電方式:我們平時(shí)用的主板基本都用這種方式,原理圖如下。

其工作原理比剛剛的電路復(fù)雜很多,筆者只能簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō):ATX供給的12V電通過(guò)第一級(jí)LC電路濾波(圖上L1,C1組成),送到兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和PWM控制芯片組成的電路,兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管在PWM控制芯片的控制下輪流導(dǎo)通,提供如圖所示的波形,然后經(jīng)過(guò)第二級(jí)LC電路濾波形成所需要的Vcore。
上圖中的電路就是我們說(shuō)的“單相”供電電路,使用到的元器件有輸入部分的一個(gè)電感線(xiàn)圈、一個(gè)電容,控制部分的一個(gè)PWM控制芯片、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管,還有輸出部分的一個(gè)線(xiàn)圈、一個(gè)電容。強(qiáng)調(diào)這些元器件是為了后文辨認(rèn)幾相供電做準(zhǔn)備。
由于場(chǎng)效應(yīng)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻和截止時(shí)的漏電流都較小,所以自身耗電量很小,避免了線(xiàn)性電源串接在電路中的電阻部分消耗大量能量的問(wèn)題。

多相供電的引入

單相供電一般能提供最大25A的電流,而現(xiàn)今常用的處理器早已超過(guò)了這個(gè)數(shù)字,單相供電無(wú)法提供足夠可靠的動(dòng)力,所以現(xiàn)在主板的供電電路設(shè)計(jì)都采用了兩相甚至多相的設(shè)計(jì)。

上圖就是一個(gè)兩相供電的示意圖,其實(shí)就是兩個(gè)單相電路的并聯(lián),因此它可以提供雙倍的電流。
三相供電當(dāng)然就是三個(gè)單相電路并聯(lián)而成的,因此可以提供三倍的電流。

上圖是一個(gè)典型的三相供電電路,讀者抓住本質(zhì)的話(huà),就可以看到此圖和上面圖片的一致。

為了降低開(kāi)關(guān)電源的工作溫度,最簡(jiǎn)單的方法就是把通過(guò)每個(gè)元器件的電流量降低,把電流盡可能的平均分流到每一相供電回路上,所以又產(chǎn)生了三相、四相電源等設(shè)計(jì)。上圖是一個(gè)典型的三相供電電路,原理與兩相供電是一致的,就是由三個(gè)單相電路并聯(lián)而成。三相電路可以非常精確地平衡各相供電電路輸出的電流,以維持各功率組件的熱平衡,在器件發(fā)熱這項(xiàng)上三相供電具有優(yōu)勢(shì)。

電源回路采用多相供電可以提供更平穩(wěn)的電流,從控制芯片PWM發(fā)出來(lái)的是那種脈沖方波信號(hào),經(jīng)過(guò)LC震蕩回路整形為類(lèi)似直流的電流,方波的高電位時(shí)間很短,相越多,整形出來(lái)的準(zhǔn)直流電越接近直流
因?yàn)镻WM芯片的功能在出廠(chǎng)的時(shí)候都已經(jīng)確定,所以我們可以根據(jù)主板使用的PWM控制芯片的型號(hào)來(lái)分辨。比如下圖中的這塊主板使用了常見(jiàn)的Richtek RT9241芯片。

這塊PWM芯片就用在筆者上面最后一個(gè)例子里面的主板上面,下面筆者說(shuō)說(shuō)從這塊芯片上怎么看出是兩相供電的,我們上Richtek的查詢(xún)產(chǎn)品頁(yè)面,我們看到RT9241是一個(gè)兩相的控制芯片,當(dāng)然不可能用這塊芯片做出三相的供電電路來(lái)的。

尋修網(wǎng)http://www./剛剛用的第一個(gè)例子里三相供電用的芯片入下圖所示,也來(lái)自Richtek,型號(hào)是RT9237,這就是一個(gè)2-4相的控制芯片,再通過(guò)觀(guān)察元器件數(shù)量,可以判斷是三相供電。

下圖是另外一個(gè)常見(jiàn)品牌的芯片,Intersil的HIP6301芯片,使用在著名的NF7主板上。

在Intersil網(wǎng)站上可以查到它是一塊支持4相供電的控制芯片。所以很多三相甚至四相供電的主板都使用它。
順便說(shuō)一句,通過(guò)查詢(xún)這塊芯片,我們還可以知道主板支持Intel的VRM(VRD)版本,比如上面的RT9241和RT9237都支持VRM9.0/9.2規(guī)范,而要支持最新的VRD 10.X規(guī)范就要用比如RT9243或者RT9245這樣的控制芯片了,在支持Prescott的主板上這是很重要的。

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