主板电路详解.pdf
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1、主板电路详解 主板可是一台电脑的基石,但是在茫茫主板海洋当中要选择一款好的主板实属 难事!一款主板如果要想能够稳定的工作,那么主板的供电部分的用料和做工就显得极为的 重要。相信大家对于许多专业媒体上经常看到在介绍主板的时候都在介绍主板的是几相电路 设计的, 那么主板的几相电路到底是怎样区分的呢?其实这个问题也是非常容易回答的!用 一些基本的电路知识就可以解释的清楚。 其实主板的CPU 供电电路最主要是为CPU 提供电能,保证CPU 在高频、大 电流工作状态下稳定的运行,同时它也是主板上信号强度最大的地方,处理得不好会产生串 扰(cross talk)效应, 而影响到其它较弱信号的数字电路部分,
2、因此供电部分的电路设计 制造要求通常都比较高。简单来说,供电部分的最终目的就是在CPU 电源输入端达到CPU 对电压和电流的要求,就可以正常工作了。但是这样的设计是一个复杂的工程,需要考虑到 元件特性、 PCB 板特性、铜箔厚度、CPU 插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等等多方 面的问题,它基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和技术经验。 图 1 是主板上CPU 核心供电电路的简单示意图,其实就是一个简单的开关电 源,主板上的供电电路原理核心即是如此。+12V 是来自 ATX 电源的输入, 通过一个由电感 线圈和电容组成的滤波电路,然后进入两个晶体管(开关管) 组成的电路, 此电路受到P
3、MW control (可以控制开关管导通的顺序和频率,从而可以在输出端达到电压要求) 部分的控制可以输出所要求的电压和电流,图中箭头处的波形图可以看出输出随着时间变化 的情况。 再经过 L2 和 C2 组成的滤波电路后,基本上可以得到平滑稳定的电压曲线(Vcore, 现在的 P4 处理器 Vcore=1.525V ) ,这个稳定的电压就可以供CPU“享用”啦,这就是大家 常说的“多相”供电中的“一相”。看起来是不是很简单呢!只要是略微有一点物理电路知 识的人都能看出它的工作原理。 单相供电一般可以提供最大25A 的电流, 而现今常用的CPU 早已超过了这个 数字, P4 处理器功率可以达到7
4、0-80 瓦,工作电流甚至达到50A,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。如图 2 就是一个 两相供电的示意图,很容易看懂, 就是两个单相电路的并联,因此它可以提供双倍的电流供 给,理论上可以绰绰有余地满足目前CPU 的需要了。但上述只是纯理论,实际情况还要添 加很多因素,如开关元件性能,导体的电阻,都是影响Vcore 的要素。实际应用中存在供电 部分的效率问题,电能不会100%转换,一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来,所 以我们常见的任何稳压电源总是电器中最热的部分。要注意的是, 温度越高代表其效率越低。 这样一来,如果电路的转换效
5、率不是很高,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。但是, 这也带来了主板布线复杂化,如果 此时布线设计如果不很合理,就会影响高频工作的稳定性等一系列问题。目前在市面上见到 的主流主板产品有很多采用三相供电电路,虽然可以供给CPU 足够动力,但由于电路设计 的不足使主板在极端情况下的稳定性一定程度上受到了限制,如要解决这个问题必然会在电 路设计布线方面下更大的力气,而成本也随之上升了, 而真正在此设计出色的厂商寥寥无几。 大家可能对以下问题感到兴趣:提供三相供电的主板比起提供两相供电的主板 较为稳定吗?答案是,不一定。道理很简单: 其一, 那是因
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