主板供电回路知多少 (2008-09-15 14:22:38) 标签：主板供电回路 杂谈 分类：电脑主板维修主板，作为计算机其他配件的载体，其作用自然不必多说，而判别主板的质量和做工的好坏，往往都不能局限于某些特性，用料、扩展性、供电电路等成了我们最常见到的字眼，而供电电路部分一直是一个热点，我们经常会听到主板供电回路的相数、电容、电感线圈和场效应管等这些关键词，可对这神秘的供电电路部分，你又知道多少呢？供电电路的工作原理CPU 核心随着制造工艺的提高，核心电压也越来越低我们用的ATX 电源供给主板的12V 和5V 的直流电不能直接给CPU 供电，所以需要通过一定的电路转换来把高直流电压变成低直流电压给CPU 的供电CPU 电压越来越低，而功耗却有逐年增长的趋势，最新的P4EE 功耗已超过100W，根据简单的功率=电压×电流，可以估算出需要近70A 的电流通过，这么强的电流，对电路是一个很大的考验因此许多最新的主板都采用了四相供电回路图1：许多最新的主板都采用了四相供电回路从电路工作原理上来讲，电源做的越简单越好，单相电路元器件最少从概率上计算，每个元件都有一个“失效率”的问题，用的元件越多，组成系统的总失效率就越大。
所以供电电路越简单，越能减少出问题的概率但是主板除了要承受大功率的CPU 外，还要承受显卡等其它设备的功耗，做成单相电路需要采用大功率的MOS-FET管，发热量会很恐怖，而且花费的成本也不是小数目所以，大部分厂商都采用多相供电回路图2：开关电源供电方式的原理图我们平时用的主板基本都用开关电源供电方式，其原理图如图2ATX 电源提供的12V 电压通过第一级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CPU 核心电Vcore这其实就是我们说的“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、一个电容由于场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的电流很小，所以自身耗电量很小图3：两相供电电路的示意图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。
图3 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但这个2 倍只是纯理论，实际情况还考虑如开关元件性能、导体电阻、供电效率（发热越大效率越低）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不过这也带来了主板布线复杂化，布线设计不很合理影响稳定性等问题图4：三相供电电路的示意图三相供电就是三个单相电路并联而成的，因此理论上可以提供3 倍的电流图4 是一个典型的3 相供电电路，它和两相供电的原理是一致的，其实就是三个单相电路并联如何区分两相和三相供电回路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回路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图5：典型的三相供电电路首先，我们要找到主板CPU 插槽附近的供电电路，图5 是一个典型的三相供电电路一般来说，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，中间是场效应管，下面三个是线圈图6：典型的两相供电电路图6 是一个典型的两相供电电路，可以看到左边有两个电容，一个竖的线圈（这个其实是一级电感）及左右各2 个场效应管，共有4 个场效应管。
因此，判定供电回路为几相与电容的个数无关，如果看到一个电感加上两个场效应管就可以认为是一相2 相供电回路则是2 个电感加上4 个场效应管，3 相供电回路则是3 个电感加上6 个场效应管依次类推，4 相也就是4 个电感加上8 个场效应管，现在你明白怎么区别了么？另外，很多情况下第一级电感线圈也做在附近，所以一般也有“线圈数目减一等于相数”的说法从上面两个例子里面我们都看到多出一个电感2.根据PWM 控制芯片来分辨图7：Richtek RT9241 芯片图8：网站查询到Richtek RT9241 芯片的资料PWM 芯片的功能在出厂的时候都已经确定，可以根据主板使用的PWM 控制芯片的型号来分辨比如常见的Richtek RT9241 芯片上Richtek 的查询产品页面，可以看到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图9：Richtek RT9237 芯片图10：Intersil 的HIP6301 芯片Richtek RT9237 就是一个2-4 相的控制芯片，再通过观察元器件数量，可以判断是否为三相供电回路图10 是另外一个常见品牌的芯片，Intersil 的HIP6301 芯片，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。
选购策略具体两相好还是三相好呢？这并不能一概而论！关键在于电路的设计是否合理！一个合理的电路设计应该考虑诸多因素，比如信号的稳定性、干扰、散热等等比如说：如果一个三相回路的设计仅仅只是为了实现大功率的电流转换分配，而忽视了电源的稳定性，因此产生了副作用的大幅度纹波干扰等情况，那它必然是个失败的设计！两相回路的电路设计也是如此！所以，一个电路的设计成功与否，完全是能够体现出工程师功力深浅的三相供电回路的好处很多，第一，可以提供更大的电流；第二，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；第三，利用三相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定三相供电的缺点则是在成本上要高一些，而且对布线设计、散热的要求也更高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不过，我们没有必要怀疑两相供电的稳定性，因为一款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，否则这就是严重的失误。
华硕很多主板一直坚持采用两相供电，就充分印证了这一点只要稳定，只要设计合理，没有理由拒绝两相供电的产品笔者想说的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 平台的主板使用两相供电回路的较多呢？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图11：一些主流处理器的电流表首先是奔腾4 的数据可以看到Prescott 核心的CPU，最大电流竟然达到了恐怖的91A而AMD 的CPU 就要好些，BARTON 核心的Athlon XP 3000+最大电流也就45A，3200+的最大电流是46.5A，Athlon 64 的最大电流为57.8A所以，如果单相电流能够达到25A，那么两相供电完全可以适用于所有的Athlon XP 处理器所以我们看到一些AMD 平台的主板会使用两相供电，因为这就已经可以满足系统的需求了我们为Athlon XP 选择搭配的主板时，可以放心使用两相供电回路的主板。
反观奔腾4处理器，超过70A 的最大电流没有三相供电是不能保证的，所以最新支持800MHz 的主板一般总是三相供电回路，甚至是四相供电回路而如果你想以后升级到3.2GHz以上的Prescott 处理器，那么还是选用四相供电回路的主板吧，91A 的电流实在太可怕了总结与展望随着处理器的功耗和电流不断攀升，两相供电即将走到生命的尽头三相供电成为标配，而且已经出现很多采用四相供电回路的主板了如果你买来电脑为了超频，那么还是选择更强劲的供电模块吧，就像应该选择更强劲的散热系统一样。