主板供電電路圖解說明詳解

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1、主板供電電路圖解說明主板的CPU供電電路最主要是為CPU提供電能，保證CPU在高頻、大電流工作狀態(tài)下穩(wěn)定地運(yùn)行，同時也是主板上信號強(qiáng)度最大的地方，處理得不好會產(chǎn)生串?dāng)_crosstalk效應(yīng)，而影響到較弱信號的數(shù)字電路部分，因此供電部分的電路設(shè)計(jì)制造要求通常都比較高。簡單地說，供電部分的最終目的就是在CPU電源輸入端達(dá)到CPU對電壓和電流的要求，滿足正常工作的需要。但是這樣的設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的工程，需要考慮到元件特性、PCB板特性、銅箔厚度、CPU插座的觸點(diǎn)材料、散熱、穩(wěn)定性、干擾等等多方面的問題，它基本上可以體現(xiàn)一個主板廠商的綜合研發(fā)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)

2、?！　≈靼迳系墓╇婋娐吩韴D1　　圖1是主板上CPU核心供電電路的簡單示意圖，其實(shí)就是一個簡單的開關(guān)電源，主板上的供電電路原理核心即是如此。+12V是來自ATX電源的輸入，通過一個由電感線圈和電容組成的濾波電路，然后進(jìn)入兩個晶體管（開關(guān)管）組成的電路，此電路受到PMWControl（可以控制開關(guān)管導(dǎo)通的順序和頻率，從而可以在輸出端達(dá)到電壓要求）部分的控制輸出所要求的電壓和電流，圖中箭頭處的波形圖可以看出輸出隨著時間變化的情況。再經(jīng)過L2和C2組成的濾波電路后，基本上可以得到平滑穩(wěn)定的電壓曲線（Vcore，現(xiàn)在的P4處理器Vcore=1.525V）

3、，這個穩(wěn)定的電壓就可以供CPU“享用”啦，這就是大家常說的“多相”供電中的“一相”。單相供電一般可以提供最大25A的電流，而現(xiàn)今常用的處理器早已超過了這個數(shù)字，P4處理器功率可以達(dá)到70~80W，工作電流甚至達(dá)到50A，單相供電無法提供足夠可靠的動力，所以現(xiàn)在主板的供電電路設(shè)計(jì)都采用了兩相甚至多相的設(shè)計(jì)。圖2就是一個兩相供電的示意圖，很容易看懂，其實(shí)就是兩個單相電路的并聯(lián)，因此它可以提供雙倍的電流，理論上可以綽綽有余地滿足目前處理器的需要了。圖2　　但上述只是純理論，實(shí)際情況還要添加很多因素，如開關(guān)元件性能、導(dǎo)體的電阻，都是影響Vcore的要素。

4、實(shí)際應(yīng)用中還存在供電部分的效率問題，電能不會100%轉(zhuǎn)換，一般情況下消耗的電能都轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來，所以我們常見的任何穩(wěn)壓電源總是電氣元件中較熱的部分。要注意的是，溫度越高代表其效率越低。這樣一來，如果電路的轉(zhuǎn)換效率不是很高，那么采用兩相供電的電路就可能無法滿足CPU的需要，所以又出現(xiàn)了三相甚至更多相供電電路。不過這也帶來了主板布線復(fù)雜化，如果此時布線設(shè)計(jì)不是很合理，就會產(chǎn)生影響高頻工作的穩(wěn)定性等一系列問題。目前在市面上見到的主流主板產(chǎn)品有很多采用三相供電電路，雖然可以供給CPU足夠動力，但由于電路設(shè)計(jì)的不足，使主板在極端情況下的穩(wěn)定性會在一定程

5、度上受到限制。如要解決這個問題必然會在電路設(shè)計(jì)布線方面下更大的力氣，而成本也隨之上升，真正在這方面設(shè)計(jì)出色的廠商寥寥無幾。從概率上計(jì)算，每個元件都有一個“失效率”的問題，用的元件越多，組成系統(tǒng)的總失效率就越大。所以供電電路越簡單，越能減少出問題的概率。三相供電比兩相供電更穩(wěn)定嗎？　　大家可能對以下問題感到興趣：提供三相供電的主板比起提供兩相供電的主板更穩(wěn)定嗎？答案是，不一定。道理很簡單：其一，提供三相供電電路設(shè)計(jì)的主板廠商電路設(shè)計(jì)水平未見得就很高；其次，一個好的主板設(shè)計(jì)廠商，其研發(fā)工程師為了避免放置數(shù)量太多元件在主板上產(chǎn)生不必要干擾，而采取最簡潔

6、、最穩(wěn)定的兩相供電電路設(shè)計(jì)，華碩就是其中之一。今后隨著處理器的速度提高，兩相供電大限將至，肯定會無法滿足需要，我想到時像華碩這樣注重產(chǎn)品穩(wěn)定性的大廠一定也會采用三相甚至更多相的設(shè)計(jì)。圖3　　圖3是華碩P4G8X主板中的處理器供電部分，他們沿用了一貫的設(shè)計(jì)思路，在別的生產(chǎn)者大多采用三相供電來支持3GHz以上處理器的時候，華碩仍然在大部分產(chǎn)品中使用兩相供電來滿足CPU需要，可見其高超的設(shè)計(jì)和制造水平帶來高效率的兩相供電電路的優(yōu)秀性能。圖上用L1、L2和C1、C2簡單表示了與前面示意圖中相對應(yīng)部分的電感和電容?！　上喙╇婋娐窞榱私oCPU提供足夠的電力

7、，就需要高效率，為了通過大電流，電路中使用了相應(yīng)的元件。如圖3中的L1部分，+12V輸入部分采用約1.5mm直徑的材料繞制的電感（L1），其橫截面積可以使它在通過較大電流的時候不會過熱。而L2處兩個電感都采用3股直徑1mm的材料繞制，提供了更大的橫截面積，這樣，電流在通過電感時的損耗可以降低到最小。其他廠商在此處大多使用單根材料繞制，那樣會產(chǎn)生更多電力損耗，引起電感發(fā)熱。　　剛才介紹了電感部分，同樣主板上面的銅箔也是關(guān)鍵的導(dǎo)體部分。銅箔相對比較薄，橫截面較小，如果電流通過橫截面較小的銅箔則容易引起損耗從而產(chǎn)生高熱。為了解決這一困擾，華碩的工程師在

8、多層PCB板電源供給部分的每一層都采用了整塊銅箔的設(shè)計(jì)，至少4層銅箔組成了導(dǎo)體，可以提供足夠的橫截面積供電流通過。在圖4中用白線劃出的部