电脑主板CPU供电电路原理图解

电脑主板CPU供电电路原理图解

一．多相供电模块的优点

1．可以提供更大的电流，单相供电最大能提供25A的电流，相对现在主流的处理器来说，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，比如K7、K8多采用三相供电系统，而LGA755的Pentium系列多采用四相供电系统。

2．可以降低供电电路的温度。因为多了一路分流，每个器件的发热量就减少了。3．利用多相供电获得的核心电压信号也比两相的来得稳定。一般多相供电的控制芯片（PWM芯片）总是优于两相供电的控制芯片，这样一来在很大程度上保证了日后升级新处理器的时候的优势。

二．完整的单相供电模块的相关知识

该模块是由输入、输出和控制三部分组成。输入部分由一个电感线圈和一个电容组成；输出部分同样也由一个电感线圈和一个组成；控制部分则由一个PWM控制芯片和两个场效应管（MOS-FET）组成（如图1）。

图1单相供电电路图

主板除了给大功率的CPU供电外，还要给其它设备的供电，如果做成单相电路，需要采用大功率的管，发热量很大，成本也比较高。所以各大主板厂商都采用多相供电回路。多相供电是将多个单相电路并联而成的，它可以提供N倍的电流。

小知识

场效应管：是一种单极性的晶体管，最基本的作用是开关，控制电流，其应用比较广泛，可以放大、恒流，也可以用作可变电阻。

PWM芯片：PWM即Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制），该芯片是供电电路的主控芯片，其作用为提供脉宽调制，并发出脉冲信号，使得两个场效应管轮流导通。

实际电感线圈、电容和场效应管位于CPU插槽的周围（如图2）。

图2 主板上的电感线圈和场效应管

了解了以上知识后，我们就可以轻松判断主板的采用了几相供电了。

三.判断方法

1．一个电感线圈、两个场效应管和一个电容构成一相电路。

这是最标准的供电系统，很多人认为：判定供电回路的相数与电容的个数无关。这是因为在主板供电电路中电容很富裕，所以，一个电感加上两个场效应管就是一相；两相供电回路则是两个电感加上四个场效应管；三相供电回路则是三个电感加上六个场效应管。依次类推，N相也就是N个电感加上2N个场效应管。当然这里说的是最标准的供电系统，对一些加强的供电系统的辨认就需要大家多多积累了。

图3一个电感线圈和两个场效应管组成一相回路

该图是一个两相供电电路，其中一个电感线圈和两个场效应管组成一相回路。这是最常见的，也是最为标准的一种供电模式。

2．电感线圈数目减一等于相数。

由于许多主板有CPU辅助供电电路，其第一级电感线圈也做在附近，所以，有了电感线圈数目减一等于相数的说法。但对于没有CPU辅助供电的主板，这种方法就不太适用。

图4 带有辅助供电电路的主板

该图所示的是一个两相供电电路，最左面的那个电感线圈是单独用来给CPU供电的（既第一级电感线圈），所以三个电感线圈减一即为两相供电。

查看PWM芯片编号

PWM芯片一般位于电感线圈或场效应管的周围，该芯片的功能在出厂的时候都已经确定，如一个两相的控制芯片是不可能用在三相的供电电路上。所以查询主板使用的PWM控制芯片的型号，就可以知道主板采用几相供电了。

PWM芯片设计厂商众多，大约有一百多家，包括IGS 、CMA、ITE、CW、Winbond、Atmel、SANYO、Intersil以及Richtek等

5 两相的控制芯片Richtek RT9241

注：有的控制芯片是有一定的弹性的，比如Richtek RT9237就是一个2-4相的控制芯片。这时我们需要通过观察元器件数量，才能最终判断是几相供电回路。这种方法应该是最为简易，也最为准确的。

两相和三相或多相的到底孰优孰劣？

笔者认为主板几相供电并不重要，贵在设计和用料的选择。

1．一个合理的电路设计应该考虑诸多因素，如信号的稳定性、干扰、散热等。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，忽视了电源的稳定性，因而产生了大幅度纹波干扰等情况的副作用，那它必然是个失败的设计！

2．同样设计下的三相供电理论上优于两相供电。

3．从电路工作原理上来讲，电源做的越简单越好。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。这样多

相供电的系统就更容易出现问题，所以选料用料对多相供电电路来说就更为重要。

不过，我们没有必要怀疑两相供电的稳定性，只要稳定、设计合理，没有理由拒绝两相供电的产品。

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（MOS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？我们这里谈的主板供电系统，一般是指CPU、内存和显卡供电单元。CPU供电单元是大家经常接触到的，我们平时所说的N相供电指的就是CPU供电，同时CPU供电电路也是整个主板中最重要的供电单元，这部分的品质好坏，直接关系着系统的稳定性。阅读完本文您将对主板供电模块有一个更加深刻的了解

这就是一个单相供电系统：由ATX电源提供的+12V电源输入后，先通过由一个电感线圈和电容组成的L1振荡电路进行滤波处理，然后经过PWM控制芯片与两个晶体管，导通后达到需要的输出电压，再经过L2和C2组成的滤波电路后，就可以达到CPU所需要的Vcore了。从电路工作原理上来讲，电源做的越简单越好。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。单相电路元器件最少，但是主板除了要承受大功率的CPU外，还要承受显卡等其他设备的功耗，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。多相供电就是将多个单相电路并联而成的，所以可以提供N倍的电流。

有了上面的知识做铺垫，我们来看一下目前主流的供电模块的构成。

这是最常见，最正规的供电模块，由“1个线圈+2个场效应管”组成一相电路。目前市场中大多数的主板供电模块都采用此设计，不管是K7还是K8，甚至耗电大户Pentium D的主板也采用此设计。图2中靠近4Pin插头部位还有一个线圈（没有场效应管与之匹配，下面的图示中，如果出现这种情况，其作用是类似的），是第一级电感线圈，也有人认为是为CPU辅助供电的线圈，所以此图示为三相供电。

常大家看到图3中的供电系统，便会用“完整的供电模块”来说明。这种方式或许在散热方面更有优势，但实际使用效果应该没有太大的差别。图3是由“一个线圈+三个场效应管”组成一相电路，所以图3是两相供电。其实，两相供电系统未必就比三相供电差，虽然更多的相数可以有效地控制热量，但更容易出现问题也是事实；另外，选料设计更重要。所以请理智看待供电相数。

这个供电模块比较少见，这是蓝宝ATi RS482芯片的主板。此系统采用“1个线圈+4场效应管”构成一相电路的设计。如果说“1+3”是完整电路，那么“1+4”就只能用豪华来形容了。此系统采用四相供电，电路设计可谓豪华；但相数和采用的场效应管的个数并不是豪华的代名词。采用何种线圈，何种场效管，也就是说用料本身的性能更为关键；豪华的用料离开科学合理的设计恐怕也是白白的浪费材料。所以DIYer要修炼硬功夫，不要仅仅局限在供电相数的判断上。

图5是EPOX在8RDA6+上采用的供电模块。其供电系统就在DIYer中引起争议，有人说这是四相供电，判断理由：线圈数—1。图中明显有5个线圈，那么5-1=4是很显然的事情。有人说这是三相供电，判断理由：1个线圈+2个场效应管为一相电路。显然图中有6个场效应管，所以最多也就是三相供电了。第一种说法没有了解供电线路的组成，虽然大多数供电系统可以这样判断，不代表这种方法就是完全准确的。第二种说法就会产生一种困惑：多余的那个线圈是用来做什么的呢？之后EPOX的设计师说明：这是一个两相加强供电系统，其中“2个线圈+3个场效应管”为一相电路。但DIYer对此供电系统认可度不高。

是目前最常见的Intel 9系列（包括i915/925、i945/955）主板的供电系统，多采用四相供电。图5是采用“1个线圈+3个场效应管”构成一相电路的四相供电系统。在这里需要说明一下，支持Prescott主板要求供电部分的线圈必须采用单股粗线绕制（如图6）；另外，Intel技术白皮书要求CPU周围的电容要采用固态电容（这也是在一系列主板爆浆事件后无奈而又明智的做法）。关于Intel 的供电规范这里笔者简单地谈一下（如附表）。

Prescott最大要求91A的电流，而单相电路可以提供50A的电流，似乎成熟的两相供电就能够满足了。但巨大的热量I2R还是让主板厂商更趋向于采用四相供电系统。

随着主板设计技术的发展，有好多配件的安装或外在形式都发生了变化，如图7中的加固线圈，将线圈包住可以减少电磁干扰并对线圈起到加固作用，在场效应管上加上散热片来加强散热等等。还有某些主板竟然将场效应管“竖立”安装（既省空间又利用散热）。最后，希望本文对您轻松分辨供电电路的相数有一定帮助，并通过对供电电路的了解轻松选购高品质主板。

原理图分析

主板的供电部分设计好坏，关系到主板工作的稳定性和安全性，历来是广大DIYer评价一块主板优劣的重要依据之一。供电部分的电路设计制造要求通常都比较高，一套好的设计，需要考虑到PCB板及元器件特性、铜箔厚度、CPU插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等等多方面的问题，它基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和经验。

现在的主板基本上都为开关电源供电方式，将输入的直流电通过一个开关电路转换为宽度可调的脉冲电流，然后再通过滤波电路转换回直流电。通过PWM

控制器IC芯片发出脉冲信号控制MOSFET场效应管轮流导通和关闭。

其工作原理为ATX供给的12V电通过第一级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?WM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Vcore。上图中的电路就是我们说的“单相”供电电路。