最近和读者们在微信平台里聊天,发现一些朋友关于CPU供电的一些常识掌握的不是很清楚,今天就来为大家科普一下关于CPU供电的一下知识!第一次看不懂或者看不下去没关系,可以收藏起来慢慢看!也可以转发給需要的朋友,毕竟科技因分享而更伟大。
一、识别CPU供电电路的元件
CPU供电电路主要有 5种元件
PWM芯片 MOSFET 电感 电容
1:PWM芯片(脉宽调制芯片)CPU供电电路指挥官
ADP3228INTELCPU供电4相华硕P35/P45主板常用
EPU=ADP3228华硕打磨标记改为EPUX58也用
ISL6336AINTELCPU供电6相微星/技嘉P45/X58高端主板用
ISL6334INTELCPU供电4相微星/技嘉P45主板常用
STL6740LAMD CPU供电4相微星/华硕AM3/AM2+新主板用
ISL6324AMDCPU供电4相微星/华硕/技嘉AM2+主板常用
PWM芯片识别CPU核心电压,规定供电相数、调整电压和电流,指挥MOS工作 ISL6336/6334和ST L6740L支持供电相数变换(APS)
2驱动芯片(Driver-IC)驱动MOSFET工作
PWM芯片通过驱动芯片驱动MOSFET工作
驱动芯片型号由PWM芯片规定
有的PWM芯片内部整合驱动芯片
3MOSFET大功率晶闸管(开关管/场效应管)
MOSFET其实就是一个开关,开启时允
许电流通过,关闭时不允许电流通过。
常用MOSFET是单颗的,封装形式有
D型和Power型。1相供电回路至少有
2颗,1颗输入/1颗输出(1进1出),
还有3颗(1进2出),4颗(2进2出)。
4电感 延迟电压/电流 上升/下降
电感的特性是当电流通过时,输出的电压缓慢上升,比如输入12V,输出是从0V慢慢上升到12V。
CPU供电就是利用电感的特性把12V降到1.xxV
5电容:滤波和蓄电池
富士通固态电容
日本化工固态电容
电感输出的电流对电容充电,经过电容的电流被滤波,滤出一些交流成分,电流曲线更平滑。
电容可以充电/放电,就像一个大的蓄电池,存储电能。经过电感的电流给电容充电。当CPU负载瞬时增大,电容可以瞬时提供大电流(MOSFET和电感的反应时间较慢)。
供电电路的电容是电解电容。以前常用的是液态铝电解电容(导电的电解液是液态的),当电容长期工作在高温状态下,电解液会热膨胀,发生爆裂。
现在常用的固态铝电解电容(导电的是固态高分子聚合物),热膨胀系数很小,不会发生爆裂。
二、单相供电电路工作原理
5种元器件组成的供电电路逻辑框图
CPU供电电路就是变压器把12V到CPU核心需要的电压(如1.2V)
左上图,K1闭合导通,K2断开开路。12V电流通过K1流经电感。电感的感抗使输出的电压从0V开始慢慢上升,电流也是慢慢增大,同时流经电感部分电能转变为磁能存储在电感磁体内。输出电压达到CPU电压(如1.2V)K1断开,K2闭合。
右上图, K2和电感、电容构成回路。存储在电感里的磁能转换为电能释放出来给电容充电,电压从1.2V慢慢降低,电感的磁能释放完,电压降到0V。电感完成一次充放电,然后K1再闭合,K2再断开,重复左图的充电过程。K1、K2反复的闭合/断开,12V电流就源源不断地变为1.2V供给CPU。
注意:K1、K2就是MOSFET--开关管(前面说过)
供电电路原理图
PWM发出让MOSFET开关的信号,信号有一定的时间宽度,所以这种信号就是有一定宽度的脉冲信号。脉冲的宽度(时间长短)决定电感输出电压大小。
PWM就是脉宽调制。通过脉宽调制输出电压。
PWM发出的信号较弱,通过驱动芯片增强信号,驱动MOSFET开关。
MOSFET的作用只是开关,允许或禁止12V(1.2V)电流通过。
电感的延迟电压升高才是降压的根本。电感的储能使K1断开时,还有1.2V电流通过K2继续供电。通过K1的是12V,又叫高压MOS(还叫上MOS),通过K2的是1.2V,又叫低压MOS(还叫下MOS)。
电容的滤波效果
输出的不是平稳的1.2V的直流是0V-1.2V-0V的脉动直流。
经电容存储和滤波后,脉动的幅度减小接近恒稳的1.2V直流。
PWM芯片的原理
CPU VID:每颗CPU都有电压识别针脚,
5-8根。VID针脚的编码定义了CPU的电压。
PWM读取VID针脚的代码,知道这颗CPU的
电压。
然后按VID确定输出的脉冲宽度(占空比)
调制MOSFET的开关时间和时序。
监控电感输出的电压、电流,随时调整。
过电压保护防止过高的电压。
供电相数由PWM决定,目前最高的是ISL6336,6相供电。
PWM的相数设计一般是可选的,6相的PWM可以选用2-6相。
新的PWM支持依据CPU负载自动变换供电相数,也叫APS
三、多相供电工作原理
4相供电图示
为何要多相供电
●CPU发展:低电压、大电流,单相供电元件不能满足。
●降低输出电流的纹波
●降低MOSFET和电感发热量
4相供电电路采用的元件是
4相或6相的PWM
4路PWM输出
4颗驱动芯片(有整合在PWM,MOS内)
4组MOSEFT(1进1出/1进2出/2进2出)
4颗电感(有并联电感的)
4相供电的输出
上图是示波器抓取的4相供电输出波型棕、蓝、粉、绿代表1、2、3、4相凸起的脉冲表示这一相正在工作,有输出电压低平线段表示这一相在休息,无电压输出4相不是同时工作,是按一定顺序轮流工作,目的是降低纹波电压和MOSFET发热量假设4相工作1秒,每1相工作1/4秒,休息3/4秒
1相/2相/4相输出电流对比
输出电流的平稳度对比: 4相好于1相/2相
电容好比储水池/每相供电好比灌水泵
4相供电好比4个水泵,轮流向储水池灌水
四、非标准多相供电揭秘
另类多相:SPDT开关,4相转8相
SPDT是一种电子单刀双掷开关把PWM的1相输出连接到SPDT的1个输入端,对应的2个输出端连接2颗驱动芯片驱动2组MOS。这样4相PWM芯片通过4路SPDT芯片就变成了8相。
从四路SPDT开关ADG333A功能框图可以看到D1/D2/D3/D4输入,S1A/S1B/S2A/S2B/S3A/S3B/S4A/S4B是8路输出,IN1/IN2/IN3/IN4是4路双向开关控制信号,使D1-D4可转换到S1A-S4A或S1B-S4B输出。从AS3336G的功能框图直接看到4相输入,8相输出。这里的8路输出时以4路为1组,轮流交换的。
这是示波器抓到的通过SPDT4转8多路开关把4相变8相的8相输出的电压波形图。从图中可以看到8相分成2组。这2组也是轮流工作的。
图文/战你妹(CHH)
编辑:Tom