一,、識(shí)別CPU供電電路的元件 CPU供電電路主要有 5種元件 PWM芯片 MOSFET 電感 電容 1:PWM芯片(脈寬調(diào)制芯片)CPU供電電路指揮官 ADP3228INTELCPU供電4相華碩P35/P45主板常用 EPU=ADP3228華碩打磨標(biāo)記改為EPUX58也用 ISL6336AINTELCPU供電6相微星/技嘉P45/X58高端主板用 ISL6334INTELCPU供電4相微星/技嘉P45主板常用 STL6740LAMD CPU供電4相微星/華碩AM3/AM2+新主板用 ISL6324AMDCPU供電4相微星/華碩/技嘉AM2+主板常用 PWM芯片識(shí)別CPU核心電壓,規(guī)定供電相數(shù),、調(diào)整電壓和電流,,指揮MOS工作 ISL6336/6334和ST L6740L支持供電相數(shù)變換(APS) 2驅(qū)動(dòng)芯片(Driver-IC)驅(qū)動(dòng)MOSFET工作 PWM芯片通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)MOSFET工作 驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)由PWM芯片規(guī)定 有的PWM芯片內(nèi)部整合驅(qū)動(dòng)芯片 3MOSFET大功率晶閘管(開(kāi)關(guān)管/場(chǎng)效應(yīng)管) MOSFET其實(shí)就是一個(gè)開(kāi)關(guān),開(kāi)啟時(shí)允 許電流通過(guò),,關(guān)閉時(shí)不允許電流通過(guò),。 常用MOSFET是單顆的,封裝形式有 D型和Power型,。1相供電回路至少有 2顆,,1顆輸入/1顆輸出(1進(jìn)1出),, 還有3顆(1進(jìn)2出),4顆(2進(jìn)2出),。 4電感 延遲電壓/電流 上升/下降 電感的特性是當(dāng)電流通過(guò)時(shí),,輸出的電壓緩慢上升,比如輸入12V,,輸出是從0V慢慢上升到12V,。 CPU供電就是利用電感的特性把12V降到1.xxV 5電容:濾波和蓄電池 富士通固態(tài)電容 日本化工固態(tài)電容 電感輸出的電流對(duì)電容充電,經(jīng)過(guò)電容的電流被濾波,,濾出一些交流成分,,電流曲線更平滑。 電容可以充電/放電,,就像一個(gè)大的蓄電池,,存儲(chǔ)電能。經(jīng)過(guò)電感的電流給電容充電,。當(dāng)CPU負(fù)載瞬時(shí)增大,,電容可以瞬時(shí)提供大電流(MOSFET和電感的反應(yīng)時(shí)間較慢)。 供電電路的電容是電解電容,。以前常用的是液態(tài)鋁電解電容(導(dǎo)電的電解液是液態(tài)的),,當(dāng)電容長(zhǎng)期工作在高溫狀態(tài)下,電解液會(huì)熱膨脹,,發(fā)生爆裂,。 現(xiàn)在常用的固態(tài)鋁電解電容(導(dǎo)電的是固態(tài)高分子聚合物),熱膨脹系數(shù)很小,,不會(huì)發(fā)生爆裂,。 二、單相供電電路工作原理 5種元器件組成的供電電路邏輯框圖 CPU供電電路就是變壓器把12V到CPU核心需要的電壓(如1.2V) 左上圖,,K1閉合導(dǎo)通,,K2斷開(kāi)開(kāi)路。12V電流通過(guò)K1流經(jīng)電感,。電感的感抗使輸出的電壓從0V開(kāi)始慢慢上升,,電流也是慢慢增大,同時(shí)流經(jīng)電感部分電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍艽鎯?chǔ)在電感磁體內(nèi),。輸出電壓達(dá)到CPU電壓(如1.2V)K1斷開(kāi),,K2閉合。 右上圖,, K2和電感,、電容構(gòu)成回路。存儲(chǔ)在電感里的磁能轉(zhuǎn)換為電能釋放出來(lái)給電容充電,,電壓從1.2V慢慢降低,,電感的磁能釋放完,,電壓降到0V。電感完成一次充放電,,然后K1再閉合,,K2再斷開(kāi),重復(fù)左圖的充電過(guò)程,。K1、K2反復(fù)的閉合/斷開(kāi),,12V電流就源源不斷地變?yōu)?.2V供給CPU,。 注意:K1、K2就是MOSFET--開(kāi)關(guān)管(前面說(shuō)過(guò)) 供電電路原理圖 PWM發(fā)出讓MOSFET開(kāi)關(guān)的信號(hào),,信號(hào)有一定的時(shí)間寬度,,所以這種信號(hào)就是有一定寬度的脈沖信號(hào)。脈沖的寬度(時(shí)間長(zhǎng)短)決定電感輸出電壓大小,。 PWM就是脈寬調(diào)制,。通過(guò)脈寬調(diào)制輸出電壓。 PWM發(fā)出的信號(hào)較弱,,通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片增強(qiáng)信號(hào),,驅(qū)動(dòng)MOSFET開(kāi)關(guān)。 MOSFET的作用只是開(kāi)關(guān),,允許或禁止12V(1.2V)電流通過(guò),。 電感的延遲電壓升高才是降壓的根本。電感的儲(chǔ)能使K1斷開(kāi)時(shí),,還有1.2V電流通過(guò)K2繼續(xù)供電,。通過(guò)K1的是12V,又叫高壓MOS(還叫上MOS),,通過(guò)K2的是1.2V,,又叫低壓MOS(還叫下MOS)。 電容的濾波效果 輸出的不是平穩(wěn)的1.2V的直流是0V-1.2V-0V的脈動(dòng)直流,。 經(jīng)電容存儲(chǔ)和濾波后,,脈動(dòng)的幅度減小接近恒穩(wěn)的1.2V直流。 PWM芯片的原理 CPU VID:每顆CPU都有電壓識(shí)別針腳,, 5-8根,。VID針腳的編碼定義了CPU的電壓。 PWM讀取VID針腳的代碼,,知道這顆CPU的 電壓,。 然后按VID確定輸出的脈沖寬度(占空比) 調(diào)制MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間和時(shí)序。 監(jiān)控電感輸出的電壓,、電流,,隨時(shí)調(diào)整,。 過(guò)電壓保護(hù)防止過(guò)高的電壓。 供電相數(shù)由PWM決定,,目前最高的是ISL6336,,6相供電。 PWM的相數(shù)設(shè)計(jì)一般是可選的,,6相的PWM可以選用2-6相,。 新的PWM支持依據(jù)CPU負(fù)載自動(dòng)變換供電相數(shù),也叫APS 三,、多相供電工作原理 4相供電圖示 為何要多相供電 ●CPU發(fā)展:低電壓,、大電流,單相供電元件不能滿足,。 ●降低輸出電流的紋波 ●降低MOSFET和電感發(fā)熱量 4相供電電路采用的元件是 4相或6相的PWM 4路PWM輸出 4顆驅(qū)動(dòng)芯片(有整合在PWM,MOS內(nèi)) 4組MOSEFT(1進(jìn)1出/1進(jìn)2出/2進(jìn)2出) 4顆電感(有并聯(lián)電感的) 4相供電的輸出 上圖是示波器抓取的4相供電輸出波型棕,、藍(lán)、粉,、綠代表1,、2、3,、4相凸起的脈沖表示這一相正在工作,,有輸出電壓低平線段表示這一相在休息,無(wú)電壓輸出4相不是同時(shí)工作,,是按一定順序輪流工作,,目的是降低紋波電壓和MOSFET發(fā)熱量假設(shè)4相工作1秒,每1相工作1/4秒,,休息3/4秒 1相/2相/4相輸出電流對(duì)比 輸出電流的平穩(wěn)度對(duì)比: 4相好于1相/2相 電容好比儲(chǔ)水池/每相供電好比灌水泵 4相供電好比4個(gè)水泵,,輪流向儲(chǔ)水池灌水 四、非標(biāo)準(zhǔn)多相供電揭秘 另類多相:SPDT開(kāi)關(guān),,4相轉(zhuǎn)8相 SPDT是一種電子單刀雙擲開(kāi)關(guān)把PWM的1相輸出連接到SPDT的1個(gè)輸入端,,對(duì)應(yīng)的2個(gè)輸出端連接2顆驅(qū)動(dòng)芯片驅(qū)動(dòng)2組MOS。這樣4相PWM芯片通過(guò)4路SPDT芯片就變成了8相,。 從四路SPDT開(kāi)關(guān)ADG333A功能框圖可以看到D1/D2/D3/D4輸入,,S1A/S1B/S2A/S2B/S3A/S3B/S4A/S4B是8路輸出,IN1/IN2/IN3/IN4是4路雙向開(kāi)關(guān)控制信號(hào),,使D1-D4可轉(zhuǎn)換到S1A-S4A或S1B-S4B輸出,。從AS3336G的功能框圖直接看到4相輸入,8相輸出,。這里的8路輸出時(shí)以4路為1組,,輪流交換的。 這是示波器抓到的通過(guò)SPDT4轉(zhuǎn)8多路開(kāi)關(guān)把4相變8相的8相輸出的電壓波形圖。從圖中可以看到8相分成2組,。這2組也是輪流工作的,。
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