華碩工程師談主板供電電路設(shè)計(jì)

1、華碩工程師談主板供電電路設(shè)計(jì)華碩工程師談主板供電電路設(shè)計(jì)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(shí)也是主板上信號(hào)強(qiáng)度最大的地方，處理得不好會(huì)產(chǎn)生串?dāng)_crosstalk效應(yīng)，而影響到較弱信號(hào)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(jiǎn)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(duì)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(gè)復(fù)雜的工程，需

2、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(gè)主板廠商的綜合研發(fā)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)。主板上的供電電路原理主板上的供電電路原理圖1圖1是主板上CPU核心供電電路的簡(jiǎn)單示意圖，其實(shí)就是一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)由電感線圈和電容組成的濾波電路，然后進(jìn)入兩個(gè)晶體管（開關(guān)管）組成的電路，此電路受到PMWControl

3、（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(shí)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（Vce，現(xiàn)在的P4處理器Vce=1.525V），這個(gè)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(gè)數(shù)字，P4處理器功率可以

4、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(dòng)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(gè)兩相供電的示意圖，很容易看懂，其實(shí)就是兩個(gè)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(shí)候，華碩仍然在大部分產(chǎn)品中使用兩相供電來滿

5、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(jiǎn)單表示了與前面示意圖中相對(duì)應(yīng)部分的電感和電容。兩相供電電路為了給CPU提供足夠的電力，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(shí)候不會(huì)過熱。而L2處兩個(gè)電感都采用3股直徑1mm的材料繞制，提供了更大的橫截面

6、積，這樣，電流在通過電感時(shí)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(huì)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(duì)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中用白線劃出的部分就是整