图解主板供电回路

主板供电回路知多少
主板，作为计算机其他配件的载体，其作用自然不必多说，而判别主板的质量和做工的好坏，往往都不能局限于某些特性，用料、扩展性、供电电路等成了我们最常见到的字眼，而供电电路部分一直是一个热点，我们经常会听到主板供电回路的相数、电容、电感线圈和场效应管等这些关键词，可对这神秘的供电电路部分，你又
知道多少呢？
供电电路的工作原理
CPU核心随着制造工艺的提高，核心电压也越来越低。

我们用的ATX电源供给主板的12V和5V的直流电不能直接给CPU供电，所以需要通过一定的电路转换来把高直流电压变成低直流电压给CPU的供电。

CPU电压越来越低，而功耗却有逐年增长的趋势，最新的P4EE功耗已超过100W，根据简单的功率=电压×电流，可以估算出需要近70A的电流通过，这么强的电流，对电路是一个很大的考验。

因此许多最新的主板都采用了四相供电回路。

图1：许多最新的主板都采用了四相供电回路
从电路工作原理上来讲，电源做的越简单越好，单相电路元器件最少。

从概率上计算，每个元件都有一个“失效率”的问题，用的元件越多，组成系统的总失效率就越大。

所以供电电路越简单，越能减少出问题的概率。

但是主板除了要承受大功率的CPU外，还要承受显卡等其它设备的功耗，做成单相电路需要采用大功率的MOS-FET 管，发热量会很恐怖，而且花费的成本也不是小数目。

所以，大部分厂商都采用多相供电回路。

图2：开关电源供电方式的原理图
我们平时用的主板基本都用开关电源供电方式，其原理图如图2。

ATX电源提供的12V电压通过第一级LC电路滤波（图上L1，C1组成），送到两个场效应管和PWM 控制芯片组成的电路，两个场效应管在PWM控制芯片的控制下轮流导通，提供如图所示的波形。

然后，经过第二级LC电路滤波形成所需要的CPU核心电压Vcore。

这其实就是我们说的“单相”供电电路，使用到的元器件有输入部分的一个电感线圈、一个电容，控制部分的一个PWM控制芯片、两个场效应管，还有输出部分的一个线圈、一个电容。

由于场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的电流很小，所以自身耗电量很小。

图3：两相供电电路的示意图
单相供电一般能提供最大25A的电流，而现今常用的处理器早已超过了这个数字，单相供电无法提供足够可靠的动力，所以现在主板的供电电路设计都采用了两相甚至多相的设计。

图3就是一个两相供电的示意图，其实就是两个单相电路的并联，因此它可以提供双倍的电流。

但这个2倍只是纯理论，实际情况还考虑如开关元件性能、导体电阻、供电效率（发热越大效率越低）。

那么采用两相供电的电路就可能无法满足CPU的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。

不过这也带来了主
板布线复杂化，布线设计不很合理影响稳定性等问题。

图4：三相供电电路的示意图
三相供电就是三个单相电路并联而成的，因此理论上可以提供3倍的电流。

图4是一个典型的3相供电电路，它和两相供电的原理是一致的，其实就是三个单相电路
并联。

如何区分两相和三相供电回路
有些用户很关心怎么从主板上看出到底是两相还是三相供电回路。

一般的读者可能会说通过在CPU插槽附近的供电电路有多少电感线圈来判断。

这种说法有它的道理，
但不太全面。

笔者这里提供更加合理的方法供大家借鉴。

1.根据元器件的数量来分辨。

图5：典型的三相供电电路
首先，我们要找到主板CPU插槽附近的供电电路，图5是一个典型的三相供电电路。

一般来说，一个线圈、两个场效应管和一个电容构成一相电路。

图中上面三个是
电容，中间是场效应管，下面三个是线圈。

图6：典型的两相供电电路
图6是一个典型的两相供电电路，可以看到左边有两个电容，一个竖的线圈（这个其实是一级电感）及左右各2个场效应管，共有4个场效应管。

因此，判定供电回路为几相与电容的个数无关，如果看到一个电感加上两个场效应管就可以认为是一相。

2相供电回路则是2个电感加上4个场效应管，3相供电回路则是3个电感加上6个场效应管。

依次类推，4相也就是4个电感加上8个场效应管，现在你明白怎么区别了么？
另外，很多情况下第一级电感线圈也做在附近，所以一般也有“线圈数目减一等于相数”的说法。

从上面两个例子里面我们都看到多出一个电感。

2.根据PWM控制芯片来分辨。

图7：Richtek RT9241芯片
图8：网站查询到Richtek RT9241芯片的资料
PWM芯片的功能在出厂的时候都已经确定，可以根据主板使用的PWM控制芯片的型号来分辨。

比如常见的Richtek RT9241芯片。

上Richtek的查询产品页面，可以看到RT9241是一个两相的控制芯片，当然不可能用这块芯片做出三相的供电电路来的。

图9：Richtek RT9237芯片
图10：Intersil的HIP6301芯片
Richtek RT9237就是一个2-4相的控制芯片，再通过观察元器件数量，可以判断是否为三相供电回路。

图10是另外一个常见品牌的芯片，Intersil的HIP6301芯片，在Intersil网站上可以查到它是一块支持4相供电的控制芯片，所以很多三相甚至四相供电的主板都使用它。

选购策略
具体两相好还是三相好呢？这并不能一概而论！关键在于电路的设计是否合理！一个合理的电路设计应该考虑诸多因素，比如信号的稳定性、干扰、散热等等。

比如说：如果一个三相回路的设计仅仅只是为了实现大功率的电流转换分配，而忽视了电源的稳定性，因此产生了副作用的大幅度纹波干扰等情况，那它必然是个失败的设计！两相回路的电路设计也是如此！所以，一个电路的设计成功与否，完全是能够体现出工程师功力深浅的。

三相供电回路的好处很多，第一，可以提供更大的电流；第二，可以降低供电电路的温度，因为电流多了一路分流，每个器件的发热量自然减少了。

三相电路可以非常精确地平衡各相供电电路输出的电流，以维持各功率组件的热平衡，在器件发热这项上三相供电具有优势；第三，利用三相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定。

三相供电的缺点则是在成本上要高一些，而且对布线设计、散热的要求也更高。

同样设计下的三相供电理论上优于两相供电，而且一般三相供电的控制芯片总是优于两相供电的控制芯片，在功能上也是如此。

这样一来在很大程度上保证日后升级新处理器的时候有优势。

不过，我们没有必要怀疑两相供电的稳定性，因为一款产品出厂的时候必定经过多次测试，不可能因为供电模块使用两相而导致不稳定，否则这就是严重的失误。

华硕很多主板一直坚持采用两相供电，就充分印证了这一点。

只要稳定，只要设计合理，没有理由拒绝两相供电的产品。

笔者想说的是不要盲目相信三相供电的炒作广告，也不要盲目相信所谓两相更稳定的说法，我们选购主板的时候还是应该更关注品牌，关注口碑。

而且，供电电路只
是主板上的小小部分而已，整块主板的运行情况并不由它决定。

那么为什么市场上Intel架构的主板大多使用三相以上的供电，而AMD平台的主板使用两相供电回路的较多呢？我们选择不同处理器的时候对供电部分的关注是否也
有区别呢？笔者特意找来一些处理器电流的参考值。

图11：一些主流处理器的电流表
首先是奔腾4的数据。

可以看到Prescott核心的CPU，最大电流竟然达到了恐怖的91A。

而AMD的CPU就要好些，BARTON核心的Athlon XP3000+最大电流也就45A，3200+的最大电流是46.5A，Athlon64的最大电流为57.8A。

所以，如果单相电流能够达到25A，那么两相供电完全可以适用于所有的Athlon XP处理器。

所以我们看到一些AMD平台的主板会使用两相供电，因为这就已经可以满足系统的需求了。

我们为Athlon XP选择搭配的主板时，可以放心使用两相供电回路的主板。

反观奔腾4处理器，超过70A的最大电流没有三相供电是不能保证的，所以最新支持800MHz的主板一般总是三相供电回路，甚至是四相供电回路。

而如果你想以后升级到3.2GHz 以上的Prescott处理器，那么还是选用四相供电回路的主板吧，91A的电流实在太可怕了。

总结与展望
随着处理器的功耗和电流不断攀升，两相供电即将走到生命的尽头。

三相供电成为标配，而且已经出现很多采用四相供电回路的主板了。

如果你买来电脑为了超频，
那么还是选择更强劲的供电模块吧，就像应该选择更强劲的散热系统一样。