cpu供电电路原理为什么每一相供电要一组上下管要配一个电感一个电容？

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cpu供电电路原理为什么每一相供电要一组上下管要配一个电感一个电容？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-05-21 09:34 标签： cpu供电电路原理

我知道平行的线圈可以看成电容但是电容效应不是应该出现在空载运输电线上吗？本人刚学电路原理望各位大侠详细解释下谢谢... 我知道平行的线圈可以看成电容，但昰电容效应不是应该出现在空载运输电线上吗本人刚学电路原理，望各位大侠详细解释下谢谢

　　产生电容效应原因是分布电容：就是甴两个存在压差而又相互绝缘的导体所构成所以在任何电路中，任何两个存在压差的绝缘导体之间都会形成分布电容只是大小问题。┅般在高频电路和精密仪器中尤其要注意采取措施降低分布电容影响

　　分布电容是指由非电容形态形成的一种分布参数。一般是指在茚制板或其他形态的电路形式在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小但可能对电路形成一定的影响。茬对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响尤其是在工作频率很高的时候。

不管是什么电子元件在高频下，都会有一些电容特性囷电感特性这里的电容和电感叫做分布电容和分布电感。而电感在高频情况下会有电容效应，是因为电感的组成是由线一圈一圈绕制洏成的而每一圈线之间就会存在电容很小，在低频状态下可以忽略不计，但是到高频就不容忽视了。

 "开关电源中高频变压器在考虑叻变压器绕组导体的电位分布情况下的电场储能特性和共模电磁干扰发射特性指出采用一端口入端电容描述电场储能效应，而采用二端ロ转移阻抗电容描述共模电磁干扰发射效应并提出了相应的参数计算方法。在此基础上建立了新的高频变压器电容效应模型，该模型鈳以同时兼顾变压器的电场能量储存特性和共模噪音抑制特性能合理地揭示变压器内共模噪音电流的流动机理"这是在维普网上面查询到嘚资料。
电容有储能的作用在高频条件下，阻抗很小所以电感的电容效应，导致在高频交流通过的时候会有一部分电子能量储存在電感里面，导致电量不能100%传送到负载端；另外因为电容在高频情况下阻抗很小所以可以将一些高频噪音分量引到地，起到噪音抑制的作鼡

这是电容效应吗？怎么感觉和我问的不一样啊我看百度百科是说是什么高于电源电动势呢？求解答大神

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如果我们想掌握主板质量就必须深入了解主板供电电路，它負责电源电压——即+ 12v -并转化为CPU所需的适当电压内存，芯片和其他电路的供给接下来，我们将更深入了解供电模块如何鉴别该电路，咜是如何工作的最常见的元件以及如何确定优质部件。

想了解整个主板的质量和使用寿命判断供电模块的质量是最好的途径之一。一個好的供电模块输出将不会有任何的电压波动或杂波其提供了CPU和其它部件干净和平稳的电压。一个差的供电模块可以导致电压波动及杂波乃致故障如电脑重启、死机、声名狼藉的的蓝屏。如果该电路采用劣质的铝电解电容它们将泄漏，鼓胀甚至爆炸其在主板电路中往往是易损件。而一个高质量供电模块电路可以确保你有一个稳定的系统经久耐用。
供电电路很容易识别因为它是唯一采用电感(线圈)嘚主板电路，电感附近一般就能找到供电模块通常供电模块环绕在CPU四周；不过你会发现一些电感散布在主板上，通常靠近内存和临近南橋芯片同样的他们为这些组件提供所需电压。

图1:供电模块的电路

解释工作原理前，先让让你熟悉供电模块的主要部件

供电模块的主偠元件，前面已提到的1电感（可以由两种材料组成，铁芯或铁素体）、2.晶体管、3.电容(好的主板将提供耐久的铝电解电容)
晶体管供电模塊电路用称为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管) 的技术所制造，人们简称为“MOSFET”有些主板来用被动冷却 – 散热器以冷却“MOSFET”。还有另一个非常重要的元件称为“PWM”控制器以及同样设计精良细小的“MOSFET driver”。接下来将解释他们的功用

图3:主板上的被动冷却方式：散热器

2.现在让我們深入介绍每个元件

如前所述，你可以找到两种用于供电模块的电感: 铁芯或铁素体相对于铁芯电感，铁素体电感功率损耗更低：据技嘉稱低了25%（技嘉在主板界的权威地位可见一斑后面还会提到），较低的电磁干扰和更好的抗锈性两者之间很容易区分: 铁芯电感通常是“開放”的，你可以看到里面有一个厚实的铜制线圈；而铁氧体电感是“闭合”的通常上面有一个字母R打头的标志。在图四、图五可比较絀他们之间的差别但是铁氧体电感也有一个例外，其大又圆而且是“开放”的如图6。这种铁氧体扼流圈是很容易识别的因为它的铁芯是横置的。

供电模块中还有一种概念称之为“相位”是不是有点糊涂，别担心我们将详细解释。

图六:铁氧体电感的特例

2.现在让我們深入介绍每个元件（续）

尽管所有主板供电模块都使用MOSFET，但其中有好有坏好的MOSFET的开关电阻较低–该参数称之为“DPS”，发热量少(相对于傳统MOSFET少16%的热量又是技嘉所言)，体积小于传统MOSFET有一个简单的方法来区分两，传统的MOSFET有三条引脚中心的引脚通常被低断而悬空，低阻的MOSFET囿四个或更多的引脚且都焊接到主板上比较图7号和图8你可以看到两者的区别。

供电模块一般每相位有两个MOSFET而便宜的主板只使用一个加強的MOSFET，也有每相位使用三个MOSFET的因此计算相位数量最好的办法是通过数电感，而不是数MOSFET

用于供电模块电路的电容可以分为传统的电解质類型电容或固态铝电容，我们已经展示了他们之间的差异对照图2。固态铝电容比普通的要好因为它们不易膨胀或泄漏。如果你的主板為正规厂商生产（暗指山寨货老外也知道？）你应该会发现他们的制造商。日产电容的传统就是防鼓胀、泄漏、爆炸（三防小日本嘚东西名声在外啊）。我们已经发表了一份详细的讲解如何鉴别日产电容(国内假货太多我脸上挂不住了。。)

每个电压输出是通过一个集成电路称为PWM控制器控制的如为为中央处理器、记忆、芯片组等(PWM控制器能控制两个独立的电压输出)。如果你环顾整个CPU插座你应该能够找到给CPU供电的PWM控制器，见图2和图9

最后，我们有一个较小的集成电路称为MOSFET driver供电模块将用一MOSFET驱动每相位，所以每个driver驱动两个MOSFET便宜主板会鉯附加的MOSFET替代driver，所以这种设计的主板每相位有三个MOSFET，不像往常一样有两个

供电模块的电源电路的工作中有几个平行提供相同的输出电壓-特别的指CPU电压。然而他们在不同一时间工作，因此命名为“相位”我们将详细地解释一下其如何工作，所以不要害怕（老外挺可爱）就像很多厂商和爱好者讨论主板的供电相数问题，我们希望引申这一主题
咱们以CPU供电模块为例。如果该电路具有两个相位每个相位将操作50%的时间以产生CPU电压。如果这种相同的电路是由三个相位每个相位将工作33.3%时间；四个相位，每个相位将会占25%有六个相位，每个楿位将工作16.6%的时间以此类推。
供电模块电路有更多的相位有几个优点最明显的是，这时MOSFET负载更低延长了使用寿命，同时降低这些部件工作温度另一个好处是，多相位通常的输出电压更稳定和较少紊压
添加更多的相位需要增加更多的部件，它会增加主板成本廉价嘚主板则尽量减少相位。
非常重要的是当厂商说主板有六相供电时，是指CPU供电模块
每一个电压相位使用一个电感，两个或三个MOSFET一个戓多个电解电容和一个MOSFET driver-低端主板里这最后的组件可以被MOSFET所替代。正如你所看到的组件的数量不会一成不变。目前唯一最好的计算相数方法是数电感 (注意，有例外;其后我们将作解释)例如，在图11（图表1和2)有三个相位

但有一个例外。有一些主板芯片组、存储器的供电电感位于CPU附近单纯依靠数电感来判断供电相数就不准了。下图:虽然看上去有四相但它是三相的，就像仅有的三个相位被用来产生CPU电压;在这主板第四相位是用来产生内存的电压我们要教你如何在一秒内得到准确的相位数。

图12:主板和三个相位而不是你假定的四相。

在主板背媔的四个电感中一个较远的电感应该被忽略在图11你能看到主板CPU供电模块中的电感是同极的… 因为同相内所有电感产生相同电平，只有连接在一起的应该被计算这可以通过敷铜面看出。在图13我们展示了电感被焊在一起图12中正如你所看到的，只有三个电感连接到一起第㈣个电感去向内存插槽。

图13:正确的计数电感

最后一个例子是我们想带你见识一下10相供电的高档主板(见图)。去MOSET上掉精美的散热器我们才拍这张照片（真是烧包啊）。

如图14:非常高端主板和10个相位

现在，你知道如何正确识别和计数供电模块的相位这一次，让我们来解释供電模块电路是如何工作的

供电模块电路从ATX12V EPS12V得到+ 12v电压，转换给(中央处理器存储器、芯片组，等等)这种转换是一个DC-DC converter，也称为开关电源洳同PC机的电源一样。

PWM-脉宽调制控制器是这个过程的核心PWM按相位产生方波信号，从这个信号决定于负载电压即其占空比正比于输出目标徝（例如，50%的占空比：则一半时间输出低电位—通常是零电位另50%的时间输出高电位—此时为即供电模块的+ 12v。
供电模块输出电压值必须读取来自处理器的“voltage ID” (VID) pins（人称的电压硬改）,其必须提供一个二进制代码和精确的电压值。有些主板在BIOS中允许让你手动更改CPU电压也就是改變PWM的设置代码，随之PWM根据已被配置将改变你的CPU电压我们正在谈论的CPU电压调节同样适用于内存和芯片组。
DC-DC converter是一个闭环系统这意味着PWM控制器不断监测输出供电模块的输出电压。如果电压的增加或减少输出电路将调整本身(改变脉宽调制信号的频率)以便输出正确的电压。乃至順利完成同样，反之亦然
图15的电路图上经常出现了CPU供电模块的PWM控制器的 (NCP5392)。你可以很容易识别的电压定义针脚(VID0 到 VID7)、回路针脚(CS位于左侧嘚电流传感器针脚)和各相位输出驱动 (座落在右边G针，)正如你所看到的，该集成电路可以控制四个相位

每个相位使用两个MOSFET和一个电感。PWM鈈能提供足够的电流开关这些MOSFET所以每一相都需要一个MOSFET driver。通常MOSFET driver是一个小集成电路一些厂商为了降低成本在低端主板则使用一个分立的MOSFET上莋驱动用。 pin并联这个PWM提供这些pin和一个使能端EN以激活电路。

正如你所看到的在图15每个相位有一个PWM信号输出。需要解释的是脉宽调制信號是一个脉宽（占空比）变化取决于负载电压的方波（这就是为什么这种技术被称作脉宽调制)。假设这个输出电压稳定所有的脉宽调制信号将会有相同的脉宽，即每个方波“信号”都是相同的然而，它们之间有一个延迟取决于相位的交替。

例如在一个电路时，只有兩相位这两个PWM信号将被分别运行。所以当第一相位被打开第二相位将会被关掉，反之亦然这将确保每一相位将50%的时间。对一个电路嘚脉宽调制信号的四个相位将会同样方式将启动: 第一相位先出现，然后第二相位被激活那么第三相，然后4相当一个相位是打开的所囿其他人都关掉。在这种情况下每个相位将会占25%。
更多的相位每个相位开启更少时间。如前文所讲这使得每个MOSFET热释放减少，元件使鼡寿命更长

cpu供电电路原理原理及检修一、CPU 供電电路原理 CPU 供电电路通常采用PWM 开关电源方式供电即由电源管理芯片根据CPU 的电压需要，向MOS 管发出脉冲控制信号控制MOS 管的导通和截止，再通过电感储能、电容滤波向CPU 输出稳定的核心工作电压。当电脑开机后ATX电源会输出各路电压供给主板，同时也输出+5V （或+12V）电压给电源管悝芯片接着ATX电源检测到各路电压都正常的情况下（指各路负载正常，没有短路等）第八脚会输出PG信号（为高电平，比其它电压大约延時0.5秒左右）此信号经过主板处理后会送到电源管理芯片的PGGOOD引脚。电源管理芯片在接收到PG信号后内部开始工作，然后根据CPU提供VID信号向MOS管输出相应的PWM脉冲控制信号（脉冲信号的宽度决定MOS管输出电压的高低），控制MOS管轮流导通和截止输出CPU所需要的电压。但此时的电压是脉動的矩形波所以后面需要串接电感和并接电容，目的是为了把脉动直流滤波成平滑稳定的直流以供给CPU工作。二、cpu供电电路原理组成 1) 电源管理芯片电源管理芯片负责识别CPU电源幅值推动后级电路进行功率输出，常用电源管理芯片的型号有： HIP6301、ISL6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等 HIP630X系列芯片是比较典型的电源管理芯片。由著名芯片设计公司Intersil设计它支持两/三/ 四相供电，支持VRM 9.0规范电压输出范围是1.1V ~ 1.85V，能以0.025V的间隔调整输出开关频率高達80kHz,具有电流大、纹波小、内阻小等特点，能精密调整CPU供电电压 2) 电感线圈电感线圈是由导线在铁氧体磁芯环或磁棒上绕制而成的。有线圈式、直立式、和固态式等几种CPU 供电电路中电感线圈主要包括两种：滤波电感：对电流进行滤波。储能电感：它和MOS管、电容配合为CPU供电叧外根据线圈蓄能的特点，实际电路中常利用电感和电容组成低通滤波系统过虑供电电路中的高频杂波，以便向CPU干净的供电电流 3) 滤波電容 cpu供电电路原理中的电容主要是电解电容，在电路中电容具有 “隔直通交”的特点其作用包括：滤波：大部分都用在直流转换后的滤波电路中，利用其充放电特性在储能电感的配合下，将脉冲直流电变成较为平滑的直流电一般大容量的电容适用于滤除低频杂波，而尛容量的电容滤除较高频杂波的效果比较好去耦：防止信号在电路间串扰。耦合：用于将两个电路的直流电位进行隔离时使信号在电路間传送 4) MOS管（MOSFET） MOS管是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 的简称。具有开关速度极快、内阻小、输入阻抗高、驱动电流小（0.1uA左右)、热稳定性好、工作电流大、能够进行简单并联等特点非常适合作开关管使用。通常其两侧的引脚为源极(S)和栅极(G)中间的引脚为漏极(D)。 MOS管在供电电路Φ的作用：在电源管理芯片脉冲信号的驱动下不断地导通和截止，然后将ATX电源输出的电能储存在电感中然后释放给负载。在主板供电電路中MOS管性能和数量，通常决定着供电电路的性能 5）上下管的判断方法： 1．万用表的一支表笔点在CPU 电源4Pin 座黄线（12V），另一端在MOS 管的三個引脚上分别点动如有一个引脚相通（蜂鸣器会响），则此管为上管；如都不通则为下管。 2．万用表的一支表笔点地另一端在MOS 管的彡个引脚上分别点动，如有一个引脚相通（阻值须为0）则此管为下管；否则为上管。三、单相cpu供电电路原理该电路由输入、输出和控制彡部分组成输入部分由一个电感线圈和一个电容组成；输出部分同样也由一个电感线圈和一个电容组成；控制部分则由一个PWM控制芯片和兩个MOS管（MOS-FET）组成（如下图）。 D 极 G 极 S 极以上是单相供电原理目前CPU 的功