史萊姆論壇 - 認識主機板的供電電路小常識

認識主機板的供電電路小常識

主機板上常用的電源電路有兩種形式，一種是開關電源，由雙MOSFT和電感、電容組成。一種是低壓差線性調壓晶片組成的調壓電路。這兩種電路都能夠為主機板上不同的晶片和元件提供精密的電源。同樣的，主機板上的元件也分許多種，有的對電壓敏感，有的對電流敏感。因此在設計上必須為這些不同的元件設計不同的供電和參考電壓電路。
對於CPU供電電路，由於現在的CPU功耗非常大，從低負載到滿負載，電流的變化是非常大的。為了保證CPU能夠在快速的負載變化中，不會因為電流供應不上而間歇，CPU供電電路要求具有非常快速的大電流回應能力。供電電路中的MOSFET，電感線圈和電容都會影響到這一能力。一個最理想的狀態是，廠商使用最快速的MOSFET，高磁通量粗導線的電感線圈，以及超低ESR的輸入輸出電容。但實際上，出於成本的考慮，並不能實現。不同的主機板廠商，對選料的著重點不一樣。甲廠商可能會選用快速的MOSFET，快速的MOSFET的開關雜訊比較小，這樣就可以將輸入輸出的電容等級下降一點。Intel的主板使用高導磁的電感磁芯（降低了線圈的損耗電流），因此它的線圈使用單根比較粗一點的就可以了。但大多數廠商會使用便宜一點的磁芯，使用三線並繞的方式來解決，這樣即使損耗大一些，線圈也不會發太多的熱。對於輸入輸出電容，一般的要求是，輸入電容要盡可能的大，相對容量的要求，對ESR的要求可以降低一點，因為輸入電容主要是耐壓，其次要吸收MOSFET的開關脈衝，對輸出電容，耐壓得要求和容量可以低一點（Intel的主板，這部分的電容往往都是4~6.3V，470~680左右的容量），ESR的要求要高一點，因為要保證足夠的電流通過量，但並不是越低越好，低ESR電容會引起開關電路振盪，而消磁電路比較複雜，而且會增加很大的成本。因此廠商往往會在實驗電路板上得出一個合適的參數值，然後以此作為元件選用參數，這樣可以不用消磁電路。
對於發生了電容爆漿這樣的事件，要從幾方面考慮，開關電路是否短路了，是否有開關電晶體損壞，輸入的電源質量如何。只有在確定了是由於電容品質或者電容老化導致的爆漿後，更換電容才有實際的意義。電容爆漿是由於電容發熱引起的，發熱是由大電流引起的，不正常的大電流，一般是由於用電元件短路或者超壓導致電容極間擊穿短路。一般情況下，開關電源的輸出電容是不容易爆漿的，因為這部分電容耐電流的能力很強，而且工作電壓不高，在發生短路故障後，開關管自動保護，這部分電容就不工作了，爆漿的大部分都是輸入電容。這部分電容的工作電壓高達12V，對於使用劣質電源的用戶來說，峰值電壓還可能會更高一點。開關脈衝會達到工作電壓的2~5V，如果MOSFET的質量不是很好，或者由於電路設計的硬傷，這個倍率還會高些。我們以P4的2V為標準，這要求輸入電容的耐壓值至少在2*2~2*5V即4V~10V之間。現在你明白了為什麼電容的耐壓值一般都是在6.3~16V之間了吧。
更換電容時，我們一般選用高耐壓值的電容。因為在市場上，我們很難買到低ESR的電容，這時，通過提高電容的等級，可以一定程度上彌補這樣缺陷。一般情況下，使用16V，3300微法左右的輸入電容替換是沒有什麼問題的。
對於電容的品質問題，這堣]要略加說明，一般來說，主機板的電容要求都是精度比較高的，但沒有高到精密電源的等級。日產電容如Rubycon，nichicon等，精度非常好，壽命也比較長，但價格比較高，而且很難買到合適的正品。港產或者台產的電容，精度差，壽命也短，但價格便宜，供貨量大，所以主機板廠商選擇這些元件是比較頭痛的。有時候，並不是出於成本的考慮，rubycon這樣的電容大廠，對於用戶都是限量供應的，如果一個主板廠商，造板子時突然說電容供貨跟不上了，那還不是等於自殺，而且電解電容還不能長期保存，在沒有定期充放電的情況下，會失效。臺灣電容產業這兩年有不小的進步，主要是購買了日本和德國的技術，產量比較大，採購也容易，當然他們的產品質量和日產德產的還有差距。實驗室條件下，台產Gluxcon和Rubycon比較，相同容量，台產貨效能是日產貨的80%。也就是說，你就認為3300微法的Gluxcon就是2200微法的好了。
我們不能光看電容就確定主機板的好壞，電容並不是主機板最主要的部件，有些地方，省掉了也不影響運行。相反，主機板的品檢標準非常重要，如果廠商能夠堅持嚴格的品檢，那麼使用什麼元件都不重要，因為品檢時的環境不可能是日常使用環境中能夠達到的，相反，如果廠商沒有良好的設計和試驗環境，最終產品沒有品檢，那麼就無法發現元件搭配中的問題，即使全是名牌元件，搭出來的還是不穩定有缺陷的產品。