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如何看待主板是几相供电?

h1654155282.3538 来源:电子报 作者:h1654155268.1688 2021-06-12 11:17 次阅读

主板,从英文mainboard或者motherboard可以看出作为一台电脑各部件的综合载体,其质量和性能关系到其他配件的发挥。我们在购买主板时,经常听到商家的推荐:“你看这做工用料,X相供电!”。高端一些的品牌主板与低端主板在供电上的差距是相差很大的,本文在这里为大家简要介绍一下,如何看待主板几相供电。

主板供电主要依据CPU的结构来设定,而往往很多小白有个意识很容易走进误区,那就是“几个电感就是几相供电。”

首先我们要知道,主板配件的用电大户主要是CPU和GPU,而CPU的功耗也越来越低,直流电不可能直接给CPU/GPU供电,所以要一定的电路来进行高直流电压到低直流电压的转换;而线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量,容易导致主板高温且电压转换效率低,因此主板是不可能采用这种供电方法。一个完整的“单相”供电电路由PWM(PulseWidthModulation,即脉冲宽度调制)芯片MosFET电容、电感组成。

先看各部分的功能与介绍:

PWM

利用数字输出的方式对模拟电路进行控制,可对模拟信号电平实现数字编码。通过输出N路脉冲宽度可调方波,控制MosFET的开关得到相应的电压;供电电路相数和对应数量的控制能力息息相关。

MosFETDriver

根据PWM的方波信号,控制MosFET的开关。

MosFET

又叫MOS管,起到开关作用,通过它的开关频率可以得到相应的电压。每相的上桥和下桥轮番导通,对这一相的输出扼流圈进行充放电,就会在输出端得到一个稳定的电压。

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由于每相电路都有上桥和下桥,所以每相至少有两颗MosFET;为了提高导通能力,有的并联了两三颗甚至更多的MosFET。

电容

通过存储电能为CPU/GPU供电,同时起到滤波作用。现在用料讲究一点的都用固态电容(主要是铝电解电容),其性能和寿命受温度影响更小。

电感

又叫输出扼流圈,搭配MosFET在一定时间内的开关可以得到相应的电压,同时起到滤波和储能作用。一般说来每相配备一颗扼流圈,但也有少数主板有每相使用两颗扼流圈并联的情况。

电感又分为半封闭式、全封闭式和环形电感,其中以全封闭式电感最佳,因为它能更好地屏蔽外界的电磁干扰,性能最为稳定。

在标准的供电系统中,我们可以按“N相就是N个电感+2N个MosFET”来判断几相供电,但往往很多主板属于加强的供电系统就需要甄别了,一般规范的品牌主板都会在包装盒子或者说明书上注明供电相数。

以最为常见的ATX电源为例,分别列出了“单相”供电电路、“两相”供电电路和“三相”供电电路。

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通过此图可以看出“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。

ATX电源供给的12V电通过第一级LC电路滤波(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,提供方波信号,然后经过第二级LC电路滤波形成所需要的电压了。

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。

不过“单相”供电一般只能提供最大25A的电流,而现在的CPU加上GPU早已超过了这个数字,单相供电无法提供足够可靠的动力,一般主板的供电电路设计至少需要“两相”甚至“多相”的设计。

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这是一个“两相”供电电路,可以看出它是两个“单相”电路的并联,可以提供两倍的电流。

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“三相”供电则由三个单相电路并联而成的,可以提供三倍的电流。

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“三相”供电相比“两相”供电有以下优势:

1.可以提供更大的电流。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,有的电感在120℃左右仍能正常工作。

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。

3.三相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定。但是三相供电的元器件相对较多,不利于散热,元件之间的干扰也较大。
责任编辑人:CC

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