主板CPU供电电路完全图解.doc

相信大家看主板导购文章的时候经常听到说这块主板是三相供电，那块是两相供电的说法，而且一般总是推荐三相供电的主板那么两相三相到底代表什么，对于普通消费者来说应该怎么选择呢？本文将就这个问题展开，尽量让大家能够自己分辨出主板到底几相供电，并且提供一点购买建议 CPU 供电电路原理图 我们知道 CPU 核心电压有着越来越低的趋势，我们用的 ATX 电源供给主板的 12V，5V 直流电不可能直接给 CPU 供电，所以我们要一定的电路来进行高直流电压到低直流电压的转换，这种电路不仅仅用在 CPU的供电上，但是今天我们把注意力集中在这里我们先简单介绍一下供电电路的原理，以便大家理解 一般而言，有两种供电方式 1.线性电源供电方式：通过改变晶体管的导通程度来实现,晶体管相当于一个可变电阻,串接在供电回路中 上图只要是学过初中物理的都懂，通过电阻分压使得负载（这里想像为 CPU）上的电压降低虽然方法简单，但由于可变电阻与负载流过相同的电流，要消耗掉大量的能量并导致升温，电压转换效率非常低，一般主板不可能用这种方法 2.开关电源供电方式：我们平时用的主板基本都用这种方式，原理图如下其工作原理比刚刚的电路复杂很多，笔者只能简单说说：ATX 供给的 12V 电通过第一级 LC 电路滤波（图上 L1，C1 组成），送到两个场效应管和 PWM 控制芯片组成的电路，两个场效应管在 PWM 控制芯片的控制下轮流导通，提供如图所示的波形，然后经过第二级 LC 电路滤波形成所需要的 Vcore。

上图中的电路就是我们说的“单相”供电电路，使用到的元器件有输入部分的一个电感线圈、一个电容，控制部分的一个 PWM 控制芯片、两个场效应管，还有输出部分的一个线圈、一个电容强调这些元器件是为了后文辨认几相供电做准备 由于场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题 多相供电的引入 单相供电一般能提供最大 25A 的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，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 三相供电当然就是三个单相电路并联而成的，因此可以提供三倍的电流上图是一个典型的三相供电电路，读者抓住本质的话，就可以看到此图和上面图片的一致　　区分两相和三相 有些用户很关心怎么从主板上看出到底是两相还是三相供电一般的读者可能会说通过在 CPU 插槽附近的供电电路有多少电感线圈来判断这种说法有它的道理，但不太全面笔者这里提供更加合理的方法供大家借鉴 1.根据元器件的数量来分辨 首先我们要找到主板 CPU 插槽附近的供电电路，下图是一个典型的三相供电电路一般来说，判断标准是一个线圈、两个场效应管和一个电容构成一相电路。

图中上面三个是电容（左边那个不算），中间两个脚的是场效应管，下面三个是线圈，大家要认准了再看一个两相供电电路，可以看到有两个电容（中间有一个竖的线圈，这个是一级电感），四个场效应管总结来说，电容的个数并不一定看到一个电感加上两个场效应管就认为是一相但是近来也有并联多个电感或者多个场效应管的情况发生，这个时候就要综合考虑，挑数目少的那种元器件来判断顺便说一句，因为很多情况第一级电感线圈也做在附近，所以一般也有线圈数目－1＝相数的说法上面两个例子里面我们都看到多出一个电感 　　我们再看一个例子，下图中有三个电感，六个场效应管，但它不是三相供电的，而是两相，因为左边的电感是一级电感，所以这里用两个电感和六个场效应管构成的是两相供电电路 2.根据 PWM 控制芯片的型号来分辨 因为 PWM 芯片的功能在出厂的时候都已经确定，所以我们可以根据主板使用的 PWM 控制芯片的型号来分辨比如下图中的这块主板使用了常见的 Richtek RT9241 芯片这块 PWM 芯片就用在笔者上面最后一个例子里面的主板上面，下面笔者说说从这块芯片上怎么看出是两相供电的，我们上 Richtek 的查询产品页面，我们看到 RT9241 是一个两相的控制芯片，当然不可能用这块芯片做出三相的供电电路来的。

笔者刚刚用的第一个例子里三相供电用的芯片入下图所示，也来自 Richtek，型号是 RT9237，这就是一个 2-4 相的控制芯片，再通过观察元器件数量，可以判断是三相供电上图就是一个两相供电的示意图，其实就是两个单相电路的并联，因此它可以提供双倍的电流下图是另外一个常见品牌的芯片，Intersil 的 HIP6301 芯片，使用在著名的 NF7 主板上在 Intersil 网站上可以查到它是一块支持 4 相供电的控制芯片所以很多三相甚至四相供电的主板都使用它 顺便说一句，通过查询这块芯片，我们还可以知道主板支持 Intel 的 VRM（VRD）版本，比如上面的RT9241 和 RT9237 都支持 VRM9.0/9.2 规范，而要支持最新的 VRD 10.X 规范就要用比如 RT9243 或者RT9245 这样的控制芯片了，在支持 Prescott 的主板上这是很重要的三相 VS 两相 首先要强调除去设计导致的不稳定因素，三相供电总是好过两相供电的 三相的好处很多： 1.可以提供更大的电流，当然笔者认为不能简单认为可以提供的电流成倍增长，因为电感，场效应管本身的选择也对能够承受的最大电流产生重要影响，选择承载电流强度大的元器件同样可以提高电流的承载能力，但是三相供电能够提供更大电流毋庸置疑。

2.可以降低供电电路的温度，因为电流多了一路分流，每个器件的发热量自然减少了其实供电电路是主板上温度最高的区域之一，甚至比处理器本身还热，有很多厂家已经对这部分电路增加散热措施，如果长时间工作在高温下，显然对器件不利，对主板的稳定不利三相电路可以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡，在器件发热这项上三相供电具有优势 3.利用三相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定 上图反映了三相供电滤波之后的电压比两相更加平滑，更加稳定 当然三相供电也有一些缺点，在成本上，三相总是大一些对设计的要求也更高一些而且一般说来元器件越多越不利散热，出现故障的概率越大，相互之间的干扰也较高，而且笔者已经说了，元器件的选择同样重要，如果因为三相供电对元器件的要求降低的话，效果到底是怎样就不一定了选购策略 笔者经常看到一些网友对供电很重视，而且很偏执的认为一定要选择三相其实我们都知道，一款成功的产品出厂的时候必定经过多次测试，不可能因为供电模块使用两相而导致不稳定，在设计阶段厂商肯定会考虑到这一点而且，使用什么供电策略，使用什么元器件都是主板工程师们决定的，只要稳定，只要设计合理，没有理由拒绝两相供电的产品。

当然我们再次强调，同样设计下的三相供电理论上优于两相供电，而且一般三相供电的控制芯片总是优于两相供电的控制芯片，在功能上也是如此，这样一来在很大程度上保证日后升级新处理器的时候有优势 所以笔者的意见是不要盲目相信三相供电的炒作广告，也不要盲目相信所谓两相更稳定的说法，我们选购主板的时候还是应该更关注品牌，关注口碑而且供电电路只是主板上的小小部分而已，整块主板的运行情况并不由它决定 那么为什么市场上 Intel 架构的主板大多使用三相以上的供电，而 AMD 的板子使用两相的不少呢？我们选择不同处理器的时候对供电部分的关注是否也有区别呢？笔者特意找来一些处理器电流的参考值 【电脑技巧】CPU 供电电路基本常识 [原创 2010-01-01 19:06:13] 介绍 CPU 供电电路的基本常识 ①单相供电电路的组成和原理 CPU 电路主要有 PWM 芯片，MOSEFT 管，电感、电容四种元件其中的 MOSEFT 管就是一个电子开关（如上图中的 K1、K2），只不过开关的频率很高，每秒开关 1 万到 1.5 万次电感和电容在这里起 2 个作用，储存电能和滤波 左图是 K1 闭合，K2 断开12V 直流电流经过电感给电容充电同时给 CPU 供电。

电流经过电感的时候，由于电感的阻抗，从电感出来的电压不是 12V，是从 0V 慢慢上升的供给 CPU的电压不会是 12V电流经过电感是有部分电能转换成磁能存储在电感中电容充电也存储电能右图是 K1 断开，K2 闭合12V 供电电源断开电感的原正极（+）端经 K2 与负极接通电感把储存的磁能转换成电流释放出来，给电容充电和给 CPU 供电此刻电感成为供电电源电感提供的电压是很低的前面说到，K1 闭合时，12V 直流经过电感时，电压是从 0V 慢慢上升的所以 K1 闭合的时间越长，供给 CPU 的电压越高控制 K1 和 K2 的开关时间就可以把 12V 电压降到适合 CPU 的电压专业术语叫“占空比” K1、K2 开关时间是由 PWM 芯片控制的，PWM 的意思就是脉（冲）宽（度）调制因为控制K1、K2（MOSEFT 开关管）的信号是高电平是闭合（导通），低电平是关开（关断），这种高低电平信号由于时间很短，就像一个个脉冲脉冲的宽度就是时间所以叫做脉宽调制脉宽调制是现在最常用的电压变换技术PC 的电源供应器就是利用脉宽调制把 220V 的交流电转换成 PC 用的各种直流低电压 K1、K2 是否还有同时“闭合”或同时“断开”的情况？同时“断开”是可以的，同时“闭合”是绝对不能允许的，因为同时“闭合”，12V的正极和负极就连接到一起，那就是“短路”了，供电电路要烧毁，CPU 也会烧毁。

为了防止出现 K1、K2 同时“闭合”导通情况出现，K1、K2 轮流开关一次，就要同时都“断开”一次同时“断开”的时间叫做“死区时间”，因为这段时间 K1 和 K2 都不工作，白白消耗电能，所以 CPU 供电电路的“死区时间”越短，效率就越高，也就越节能从上面的原理介绍，我们明确以下 3 点： ●K1（上 MOSEFT 管，也叫“进”）和 K2（下 MOSEFT 管，也叫“出”）是轮流开关的 ●K1 的负担较轻（导通的时间短，关断的时间长，为了降压），K2 的负担最重（导通的时间长，关断的时间短，为了降压），所以 K!一般会用 1 个，K2 会用 2 个，一般习惯称之为“一进二出” ●MOSEFT 管的开关频率越高，输出的电流越大，功率也就越高供电电路的供电能力首先与每相的供电功率（电流）密切相关，相数的多少取决于单相的供电能力，还要看 CPU 需要的最大电流比如现在的 Intel 功耗最大的 CPU 需要 125 安培电流如果每一相可提供 40 安培，那么 4 相就足够了如果每相能提供 20 安培，可能需要 8 相这里请注意，“4 相就足够了”，并不是指 4 相供电的总电流就是把每一相的供电电流加在一起。

②多相供电电路结构和原理 PWM 芯片输出 1-4 相控制信号给 4 颗驱动芯片，这 4 颗驱动芯片驱动 4 组 MOSEFT 轮流“开关”下面我们在看看 4 相供电是如何工作的，一般人都会认为 4 相是同时工作的，其实不然，实际上，这些“相”也是轮流工作的，就是说某一时刻，只有 1“相”工作，其他“相”都在休息 我们看看 4 相供电的电压波形图 上图表示出了 4 个时钟周期的 4 相供电，在每一个周期里，每 1 相仅工作 1/4 周期的时间，在一个周期里，4“相”轮流工作控制这些“相”工作时序的也是 PWM 芯片 PWM 芯片不仅通过脉冲控制 MOSEFT 的“开关”，还控制着 4 相供电电路的工作时序因此，决定供电相数的是 PWM 芯片，当然，也有通过驱动芯片或其他芯片扩展相数的所以一般以电感的数量判断供电相数是不准确的既然 4 相不是同时工作，4 相总供电电流就不是简单的把每一相供电电流加在一起每一相在工作时都是给电容充电，CPU 实际上主要是从电容获取电。