显卡供电电路和工作原理

显卡供电电路和工作原理

1、从PCI bus进入GPU将CPU送来的数据送到GPU里面进行处理。

2、从GPU进入显存将芯片处理完的数据送到显存。

3、从显存进入DAC由显存读取出数据再送到RAMDAC（随机读写存储数模转换器），RAMDAC的作用是将数字信号转换成模拟信号。

4、从DAC进入显示器将转换完的模拟信号送到显示屏。下面扯显卡的供电电路。绝大多数显卡是由主板上的AGP/pcie插槽供电的，没有电池来供应所需的工作电能，而是由显卡上的金手指通过主板的插槽和电源的+12V6pin接口等来获得所需的电量。原本打算把AGP插槽的供电定义发上来，但考虑到已经不合实际情况，故作罢。PCIE插槽的定义：靠近CPU的那一组触点为A组，对面为B组，由主板的I/O芯片往南桥方向数，每一边各有82个触点。+12V供电：A2，A3，B1,B2,B3 +

3、3V:A9,A10,B8+

3、3Vaux:B10PCIE显卡没有+5V供电。显卡的供电无论是通过主板进入，还会是直接外接电源进入，都不可能正好符合显卡各种芯片正常工作的电压值。超过频的都知道，GPU的核心供电是

0、9~

1、6V，显存供电是

1、5~

3、3V，接口部分有的需要

3、3v，有的需要+5V，各不相同，于是这就涉及到显卡上直流电源模块设计的问题。直流电源模块的基本工作原理：无论输入端的电压怎么变化，它都能输出一个相对稳定的预先设计的较为平滑的电压值，并可以带动一定的负载。显卡上的直流电源供电模块主要有三大类：三端稳压；场效应管线性降压和开关电源稳压方式。他们的工作模式都是采取降压工作模式，即输出电压总是低于输入电压。

1、三端稳压供电方式这是显卡中相对较简单的一种供电方式，采用的集成电路主要有1117,7805等。这种方式虽然较简单，但是提供的电流很小。一般DAC电路和接口部分的电路供电采用这种方式。

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94、46 KB)xx-11-2316:55图上这玩意儿就是7805,1脚输入，2脚接地，3脚输出的电压即为5V。箭头方向从右往左分别为1,2,3脚。

2、场效应管线性降压方式一般低端显卡的显存供电采用MOS 管线性降压供电方式。N沟道MOS管特性：G极电压越高，DS导通程度越强。不同MOS管的具体引脚数据可以通过型号查阅相关PDF 得到。下载 (

80、92 KB)xx-11-2316:55最右边的芯片APW7067N发出信号驱动两个MOS管的G极，使电压降到可以给显存供电。

3、开关电源方式显卡的核心供电和高端显卡的显存供电采用开关电源方式。对于GPU来说，由于耗电量和性能不断提升，使得前面介绍的两种供电方法已经满足不了饥渴的GPU 了，如果采用前两种方式供电，GPU必然会死机。开关电源是利用现代电子技术，控制开关管开通和关断的时间和比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）IC和场效应管构成。传统的PWM+MOS+电感+电容组成的开关电源供电图：下载(1

12、91 KB)xx-11-2316:56下载 (

87、07 KB)xx-11-2316:56找张图来冒充一下，实际原理一样。看下面那张图：芯片ICS5301为PWM主控芯片，Q1，Q3，Q5我们管它叫上桥，Q2，Q4，Q6我们管它叫下桥，当PWM芯片工作条件满足之后，控制上桥下桥轮流工作为C17~24，C25~32充电，当电容充满电之后暂停对电容的供电，由电容Vcore向GPU 供电，电压一有下降，立马打开 MOS管，继续对电容供电，充满电之后继续关断由电容对GPU供电……对说简单点，就是把电容当做电池向GPU供电，因为“电池”的工作电压相对较稳定。

注意！这个过程相当相当快，这也就是为什么许多显卡喜欢采用固态电容甚至钽电容的原因。不是因为它们容量大，也不是因为它们不会爆炸，而是因为它们的高频特性好，至少短时间充

放电几万次不成问题。同时这也是为什么有的显卡的供电也要加散热的原因。下载 (

87、93 KB)xx-11-2316:56显卡的BIOS程序烧录在一个8脚EEPROM芯片里面，芯片型号通常为25系列。常见的容量为

512k。SPIbios的引脚定义：

1、CE#

2、SDO

3、WP#

4、VSS

5、SDI

6、SCLK

7、HOLD#

8、VDDEEPROM采用SPI与GPU通信。SPI的中文意思是串行外围设备接口。这种接口主要应用于EEPROM，flash，实时时钟，数模转换器，数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI是一种高速的通信总线，并且在芯片的引脚上只占用4根线，节约了芯片的引脚，同时为pcb的布线省了不少空间。正式出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片继集成了这种通信协议。SPI 的通信原理很简单，它以主从方式工作。这种模式通常有一个主设备和多个从设备，至少也要4根线。（事实上3根也可以）这四根线也是所有基于SPI的设备共有的，它们就是：SDI SDO SCK CS。SDO：主设备数据输出SDI：主设备数据输入SCLK：时钟信号

CS：从设备使能信号其中CS只有在规定为预先的使能信号时对这个芯片的操作才有效。在SPI中，数据是串行通信方式传输的，也就是说数据室一位一位传输的。这就是SCLK时钟线存在的原因。由SCLK提供时钟脉冲，SDI和SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过SDO线，数据在时钟上升或者下降延时改变，在紧接着的下降沿或者上升沿被读取，完成一位数据的传输。输入的原理也是一样的。要注意的是，SCLK信号只能由主设备控制，从设备不能控制该信号。GPU和显存的大多数参数由BIOS内程序设定，比如：工作频率，工作电压。目前显卡的输出接口主要有DVI，VGA，S-video，HDMI四种类型。CRT显示器由于设计制造的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能够输出模拟信号。VGA的作用就是将转换好的模拟信号输出到显示器中。虽然液晶显示器可以接受数字信号，但是很多液晶为了与老式VGA相匹配，也有VGA接口。VGA接口曾经是显卡上应用最广泛的接口类型。下载 (2

72、19 KB)xx-11-2316:56这一坨电阻电容三极管就是VGA的阻抗匹配和低通滤波电路。通常这个电路位于VGA输出接口的背后。低通滤波电路也会存在于S-video接口后面，DVI也有这样的电路。这是由于大部分显卡的DVI输出接口中不仅包含数字信号，还会包含有一组模拟信号。可以使用转接头提取出这组模拟信号。完整的低通滤波电路，能保证显卡在高分辨率下依然清晰，另外能够保证色彩的色泽和文字的锐度，使人在长时间注视