类似地还有技嘉DQ6系列。这个“12相”供电是由支持6相控制的ISL6327/ISL6336控制芯片配合6个ISL6609 driver芯片驱动的,通过主控芯片的规格和driver数量我们可以得知它是6相供电。技嘉官方已经承认DQ6系列的设计是“虚拟12相”。早期DQ6主板每相配备4颗MOSFET,到了EX48-DQ6上,每
相配备了5颗,这样通过MOSFET数量也能自动排除12相的可能。
每相两颗并联往往出现在“超过6相”供电的主板上。实际上多相供电的控制器已经出现的最多到6相(注:在本文完成前夕,惊悉台湾uPI已经推出了原生12/8相的VR11控制器uP6208,ADI也有原生8相的控
制器,看来我是out了,hoho) 容易被混淆的输入扼流圈(Input Choke)
前面我们提到供电的输入部分可能有一个扼流圈。通常它紧挨着+12V输入的4pin/8pin插座。
这个扼流圈常常以磁棒的形态出现。
由于这种外观和输出扼流圈差别较大,一般不会混淆。——甚至有些人意识不到这是一个电感。
然而有的时候它也是一个封闭电感的样子
如上图,如果它和输出扼流圈靠得比较近,就容易被认错了。不过一般来讲输入扼流圈的感值和输出扼流圈不大一样,这会体现在标记上。同时因为输入扼流圈的电流小一些,所以外观尺寸上也会不大一样。
有的时候它是个环形的扼流圈,这种情况就更容易认错了。
青云PX915 SLI
这张图我们可以看到供电的输出扼流圈和输入扼流圈都是环形,绿色磁芯,只是输入扼流圈的绕数比输出
扼流圈少一些。注意到这点区别就不会把它当成四相供电的主板。
三相供电么?不,这是两相,输入扼流圈的磁芯和绕线外皮颜色都有点差异。当年有很多编辑会把这种主
板当作三相供电。
磐正8RDA+
曾经非常流行的EPOX 8RDA+。尽管输入扼流圈的外观和个头都与输出扼流圈相差无几,从它的位置以及
MOS管总数可以把它和输出扼流圈区分开来。
梅捷SY-15P-FG供电部分
相信没有人会把它认成5相供电了。只要注意位置和外观的差异,识别输入扼流圈并不是难事。
真8相和真16相供电是如何实现的?(\)
主流的PWM控制芯片最多支持到6相(本文完成前夕,台湾uPI已经推出了原生12/8相的VR11控制器
uP6208)。然而华硕很高调地宣称他们的主板具备真8相甚至真16相供电,这是如何做到的?
华硕P5Q供电部分
在华硕8相和16相供电的主板上,我们确实能找到每相对应的MOSFET driver芯片,也就是说每相有一颗独立的driver在驱动。不幸的是PWM控制芯片表面被华硕自家的编号以及EPU字样给覆盖了,这样我
们也就不知道PWM控制芯片的规格。
台湾网友LSI狼对8相供电的早期型号A8N32 SLI Deluxe进行过分析。A8N32 SLI Deluxe的主控芯片是支持4相工作的ADI ADP3186,配合了ADG333A四路的二选一开关。据我分析这样的工作方式是让ADP3186输出4相的相位信号,单刀双掷开关在第一个周期里把四相信号输送给第1、2、3、4个driver,第二个周期里把四相信号输送给第5、6、7、8个信号。这样8相的driver就能错开相位轮流导通,实现8相工作方式——第一代8相供电主板就是这样实现的。由此推测,真16相的做法可能是两个8相交替开
关动作或者4个4相交替动作。
在P5Q主板的8相供电电路中我们只找到一颗打着EPU2标记的PWM控制芯片,而没有看到类似电子开关的额外芯片。在P5Q Deluxe这样16相供电设计的主板上除了EPU还能找到一颗名为PEM的芯片。对它们的具体功能我们找不到公开资料,结合华硕的说法来看,EPU是一颗原生控制8相的PWM控制器,而PEM作为电子开关一类的器件负责将8相信号送到16相的驱动芯片实现16相与8相可切换的工作方
式。
K10的分离供电与N+1相供电设计(K10's Split-Plane design and \) AMD K10处理器引入了分离电源层(Split Power Plane)的设计。分离电源层是指,CPU内部被划分成处理器内核(每个核心以及L2缓存)和片上北桥(L3缓存、HTT3.0控制器、内存控制器等等)两部分,处理器内核使用名为VDD的电源,片上北桥使用名为VDDNB的电源,这两个电源的工作电压我们分别称为内核电压和北桥电压。在不同的工作状态下两组电压可以独立地进行控制,实现更好的节能效果。
要获得两组独立的电压,就需要两个独立的供电电路。在分离供电设计的主板上,一个传统的N相供电电路根据VID信号中内核VID的指示提供VDD电源,另外还有一个独立的单相供电电路根据VID中北桥VID的指示提供独立的VDDNB电源,这就是所谓“N+1相”设计。N+1相供电设计的主板在插上单一电源设计
的K8 CPU时,只有N相的VDD电源工作,产生VDD电压提供给CPU。
K10的供电需求对VDD电源的输出电流要求最高可达100A,TDP最高达到140W(Phenom 9950 2.6GHz),需要四相供电支持,否则供电电路会发热过大不够稳定。因此K10主板常见的供电设计是4+1
相,面向低端的整合主板常见3+1相的设计,而部分超频主板甚至做到了5+1相。
我们以技嘉MA770-DS3H的供电为例看看如何判断N+1相供电。
MA770-DS3H的供电部分
在供电部分我们看到五颗输出扼流圈,标称感值都是0.50微亨,不过供电部分的MOSFET总共有14颗
(旁边还有一颗风扇调速用器件,不属于CPU供电电路)。此外我们能找到主控芯片是最高支持4+1相供电设计的ISL6324(CPU内核支持2~4相供电,并内建2个driver),还能找到一颗driver芯片。MOS管数量14=3*4+2,于是VDD是4相供电每相3颗MOS管,VDDNB是1相供电2颗MOS管。由于ISL6324的VDD供电内建2个driver,VDD供电的第三第四相是通过两颗外置driver来驱动的。由此我们可以判断其为4+1相供电设计。在MA78GH-S2H上面我们能看到14颗MOS管和4颗0.60微亨扼流圈,ISL6323
主控芯片配合1颗外挂driver,同理可推断为3+1相供电。
K10发布以后intersil推出了对应的混合式电源管理方案ISL6323和ISL6324,这两个芯片都支持最高4+1
相供电设计,如果看到这个控制芯片,那基本上就是N+1相的方案了
映泰TF8200 A2+供电部分 这个更容易识别,4个扼流圈是3个0.60微亨和1个2.2微亨,显然是3+1
相供电,MOS管数量14=4*3+2,所以是VDD供电每相4颗MOS,VDDNB供电两颗
微星P45白金版上的DrMOS 上面这两块主板都使用了DrMOS芯片,分别来自飞兆半导体和瑞萨科技。
DrMOS的好处首先是节省PCB空间,同时通过多个元件封装到一个
微星P45白金版上的DrMOS
上面这两块主板都使用了DrMOS芯片,分别来自飞兆半导体和瑞萨科技。DrMOS的好处首先是节省PCB空间,同时通过多个元件封装到一个芯片里可以减少PCB和元件引脚的寄生电感,降低开关损耗和振荡,可以工作在更高的开关频率下。按照瑞萨科技的说法,DrMOS可以提高转换效率并显著地降低供电区域的温度。应该说这是一种在每相的器件使用上直接提高效率降低温度的做法。
微星790GX上的DrMOS
这张790GX的供电仍然是4+1相intersil方案。我们可以看到,其中VDDNB供电和两相VDD供电使用了三颗SO-8扁平引脚封装的传统MOSFET,而另外两相使用了DrMOS。通过这张图我们可以得知两点: DrMOS占用空间确实有优势;
DrMOS可以直接替换传统供电里的driver+MOSFET的位置。
华硕在玩家国度P35 “Blitz”主板上率先使用了DrMOS器件但并未继续下去,而微星从08年起把DrMOS作为其节能卖点的特色技术和宣传重心,在越来越多的高端新产品上使用瑞萨第二代DrMOS并配合动态相位切换的技术以提高效率。提高供电转换效率和提高供电电压稳定度、瞬态响应性能始终是我们追求的目标,如果通过新兴的器件可以达到这个目的,何乐而不为呢?关于DrMOS这种新型器件的性能表现我们会继续关注。
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主板供电电路详解
我们先来认识一下主板上的不同供电模块,根据主板的组成部分,主要分为显卡供电、南桥供电、北桥供电。内存供电和CPU供电几个部分,都是分布在相应供电目标或接口的附近。
某主板的供电电路元器件分布图:①输入端的滤波电容和扼流电感;②输出端的贴片MOSFET管;③输出端的扼流电感;④输出端的滤波电容;⑤输出端的MOSFET管驱动芯片;⑥北桥供电的PWM主控芯片;⑦供电电路的PWM主控芯片;⑧北桥供电的扼流电感和MOSFET管驱动芯片。
在上面我们提供的主板供电电路图中,可以看到供电电路部分的元器件非常多,其中大部分的电容、电感、MOSFET管的排列非常整齐,MOSFET管驱动芯片的排列则是无序的,那么各个部分之间到底是如何衔接起来的呢?8 A, h8 S) X. I. p1 R# L 实际上,整个供电电路可以分成输入端和输出端两个部分。其中,输入端就是直接与电源衔接的一端,由4Pin或8Pin CPU供电接口、1个电感和若干个滤波电容组成。输出端则是将输入端的电流通过PWM主控芯片后,分流给CPU和北桥芯片使用,因而它又可分成给CPU供电以及给北桥芯片供电两个部分。但在一些低端的主板上,北桥芯片的功耗并不是很高,因此它可能不就没有专门的供电电路。$ C) G3 u0 x% {. \\
cpu供电电路是比较重要的主板电路,也是非常容易出故障的,它采用PWM开关电源方式供电,由电源管理芯片根据CPU工作电压需求,向连接的场效应管发出脉冲控制信号,然后控制场效应管的导通和截止,可将电能储存在电感中,然后通过电容滤波后向CPU输出工作电压。基本原理就是电脑开机后,电源管理芯片在获得AXT电源输出的+5V或+12V供电后,为CPU提供电压,接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID给电源管理芯片,电源管理芯片根据CPU的VID电压发出驱动控制信号,控制两个场效应管的导通顺序和频率,使其输出的电压与电流达到CPU核心供电要求,为CPU提供工作需要的供电。$ @( O$ g- _. B( ^! X& |: c
和显卡供电是一样的道理,平时我们所说的某主板采用X相供电,通常是指输出端有1个PWM主
控芯片、X个电感、X个MOSFET驱动芯片、X组MOSFET管、X组电感及若干个电容。不过,由于MOSFET驱动芯片和MOSFET管的发热量很大,做工好一点的主板都会设置辅助散热器,在购买主板的时候又不能把散热器拆下来,因此判断主板有多少相供电最简单的方法是数一数电感的个数。 2 _\
实例1:4个R60及另外区分的一个R60全封闭电感,构成4+1相供电系统。
我们可以通过主板上的PWM主控芯片来判断。一般来说,作为“X+n”相的供电系统,会由1个PWM主控芯片负责控制CPU供电回路,而在离主板北桥附近也会有1个PWM主控芯片负责单独为北桥供电,有的时候两者是整合一起的。不过不管怎样,你都需要找到PWM主控芯片并记下它的型号,然后在搜索引擎或者相关厂商网站中就可以查到该PWM芯片的性能参数。
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