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1. CPU供电部件的组成
2. 单相、多相供电电路的工作原理
3. PWM芯片、驱动芯片的作用
大家在看主板介绍的时候，总是会关注该主板采用了几相供电。而现在的很多主板也都宣称自己采用了“XX相供电”，有的甚至多达10相以上，这比我们平时所接触的3相、4相供电多太多了。如此多的供电相数是我们传统意义上的供电相数吗？本期，我们将为你详细讲解主板在供电方面的知识，深入了解各种电路模式、元器件的优缺点。
电容+电感+MOS管≠CPU供电电路
大家在考查一款主板的时候，供电相数是关注的重点，这也几乎成了衡量一款主板是否偷工减料的重要指标。而一般的媒体在做主板的评测时，在CPU的供电方面往往也只看有几颗电感，并以电感的数量确定是几相供电，然后看每一相有几颗MOSFET，然后看有多少颗电容，是液态电容还是固态电容。不过这种考查仅仅是看到CPU供电电路的局部，不是整体。同时往往容易受电感数量的蒙蔽而搞错供电相数。
大家常常提到的电感、MOSEFT（俗称为MOS管）以及电容仅仅是一部分元件，这些部件只是执行元件。还有两个更重要的元件——驱动芯片（Driver-IC）和PWM芯片被忽视了。图1中，我们可以看到完整的CPU供电电路有5种元器件：PWM（脉宽调制）芯片、Driver IC（驱动芯片）、MOSFET（高压侧1个、低压侧1~2个）、电感和电容。
图1
你知道吗：CPU供电电路中各部件的作用
●PWM（脉宽调制）芯片：从CPU获取CPU的工作电压代码，把电压代码转换成实际的电压信号，控制MOSFET输出准确的电压。监视CPU的工作电流变化，根据CPU的负载调整输出电流。PWM芯片是芯片厂商依据CPU厂商的标准研发设计的。
●驱动芯片（Driver IC）：把PWM发出的信号放大，驱动MOSFET工作。
●MOSFET：场效应晶体管，在这里就是起“开关”作用，“开启”时允许电流通过，“关闭”时阻挡电流通过。通过“开关”的时间长短改变电压。
●电感：存储能量，把MOSFET送过来的电能转变为磁能储存。
●电容：存储电能，供CPU用。还有滤波作用，滤出杂波，使电流平滑稳定。
有了那5种元器件组成的供电电路，我们再来看下它们所组成的逻辑框图（图2），以便让我们对供电电路的工作过程有个总体印象。然后，让我们一起来看看我们平时常谈到的“X相”供电电路是如何工作的。
图2
1.单相（一相）供电电路的工作原理
图3中12V的直流电来自于PC的开关电源，K1、K2就是MOSFET场效应管，在这里就相当于开关，假设CPU需要电压1.2V，K1、K2和电感把12V降到1.2V供给CPU。K1、K2和电感就是降压变压器。
图3
2.驱动芯片的作用
前面说到两颗MOSEFT是轮流“开关”工作的，那么是谁驱动MOSEFT“开关”的？是驱动芯片。驱动芯片通过给MOSEFT的控制极（栅极）加高电压信号，MOSEFT就导通，加低电压信号，MOSEFT就断开。驱动芯片给MOSEFT的高/低信号就是一个脉冲式的信号。上MOSEFT导通后，电感的输出电压从0V上升到1.2V需要一定的时间，高电压信号也就要维持一定的时间，同时驱动芯片给下MOSEFT的低电压信号也要维持相同的时间，这段时间叫做脉冲宽度。脉冲宽度决定了供给CPU的输出电压高低。脉冲越宽，电压就越高，反之电压就越低。
3.PWM芯片的作用
驱动芯片只是通过一定宽度的脉冲驱动MOSEFT开关，那么是谁控制脉冲宽度？是PWM芯片。PWM的英文全称是Pulse Width Modulation，中文意思是脉宽调制。就是说通过脉冲宽度控制电压，这是20世纪以来广泛应用的调整电压、改变电压的技术，脉冲宽度改变对应的脉冲频率也要改变，这种技术也叫做变频调压。比如电梯、空调已经采用的变频调速电机。
PWM芯片是CPU供电路的核心元件，可以说是供电路的“司令部”。CPU芯片上有自己的电压识别针脚（酷睿2处理器是8个）这8个针脚的编码代表CPU核心的工作电压。主板上有专门的CPU VID识别电路，开机加点时，首先给CPU VID识别电路加电，读取CPU VID针脚的编码，判定CPU核心的电压，VID电压编码送到PWM芯片的CPU VID识别电路（图4），PWM芯片依据CPU VID编码确定PWM的脉冲宽度输出给驱动芯片，驱动芯片驱动MOSEFT工作，才正式给CPU供电。
图4
PWM芯片还有电压监控模块，负责监控CPU的工作电压和电流，以便调整输出的脉冲宽度来调整电压。电压监控防止电压过大，保护CPU。现在的PWM芯片还有CPU电流监控，可以依据CPU的负载调控MOSEFT的工作频率，以便节能。
多相供电原理
了解了单相供电后，我们现在来进一步了解目前主板采用的多相供电。4相供电电路采用的PWM芯片必须是至少支持4相PWM的，有4路PWM输出，可以调控4颗驱动芯片，驱动4组MOSEFT和电感工作。4相是按一定的时间顺序从1~4轮流工作的。假设4相工作1秒，那么每一相工作1/4秒，休息3/4秒，也就是说当有1相在工作时，其余的3相在“休息”。
四相供电连续4个周期的输出，可以看出在四个工作周期内4相轮流工作输出电压的总波形。这里面所说的“相”就是依据工作时序不同而区分的，在工作的时间顺序上不一致，有时间差，才叫做“相”。如果“两相”时序相同，那不是“两相”是属于同“一”相。
所以决定供电相数的是PWM芯片是几相供电，也就是说有几相PWM输出。现在的PWM芯片设计的比较灵活，可以减少PWM输出相数，比如6相，可以减少为5、4、3相。但不可能增加。
剖析流行的“超多相供电”
上面讨论的是标准的多相供电，标准多相供电可以采用计算输出电感数量的简单办法判别供电相数。比如4颗输出电感就是4相供电（注意不要把12V的输入电感算在内）。但是市场上有些主板采用非标准的多相供电（我们暂且称之为“超多相供电”），那么用输出电感数量判断供电相数就不是很准确的了。现在我们看看常见的“超多相供电”的实现方法。
1.在1相PWM驱动信号电路中并联MOSEFT和电感
让两颗电感并联在一起，可让供电相数“倍增”
这种办法实际上是两组MOSEFT并联在一颗驱动芯片上，两颗电感也是并连的。有的主板的12相供电就是采用这种方法。6相的PWM芯片，通过并联12组MOSEFT和电感就变成“12相”供电（图5、图6）。
2.通过SPDT开关芯片（单刀双掷）1相变两相
通过SPDT开关将4相变为8相原理图
采用4相PWM芯片+SPDT芯片（ADG333）能让供电相数扩展为8相
这种办法是通过一种电子单刀双掷开关（SPDT）把两组MOSEFT连接在1相PWM信号上（图7、图8），比如4相PWM芯片通过4路SPDT芯片就变成了8相。由于从电感上或从驱动芯片上看都是8颗，所以被认为是“8相”。其实SPDT把8组MOSEFT和电感分成两组（每组4相）SPDT把这两组轮流连接到PWM芯片输出端。也就是说8相是4相一组轮流工作。但如果从“相数”的原始概念上来说，这种方式属于两组4相轮流工作。
写在最后
本期我们知道了从单相供电到多相供电到目前的“超多相供电”的实现方法和原理。另一方面，我们该如何判断供电相数？首先要查看PWM芯片是几相供电的，然后查看电感。如果电感数量明显多于PWM芯片支持的相数，那就是非标准的，是通过其他芯片或方法扩展的。如果等于或少于PWM芯片支持的相数，一般是标准的，也是准确的。
转自 数动连线 责任编辑 编辑：周俊
转载人 焦皮
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狗仔卡
发表于 2008-9-25 13:51:34
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千斤顶
看来数电感来判断相数是有问题的，受教了~~
