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详细图解主板供电 - 主板知识

    了解主板的结构对于主板维修人员来说是必须掌握的知识,今天我们就来详细说说主板供电部分。

    首先让我们来认识一下CPU供电电路的器件,找一片X48做例子。

    上图中我们圈出了一些关键部件,分别是PWM控制器芯片(PWM Controller)、MOSFET驱动芯片(MOSFET Driver)、每相的MOSFET、每相的扼流圈(Choke)、输出滤波的电解电容(Electrolytic Capacitors)、输入滤波的电解电容 和起保护作用的扼流圈等。下面我们分开来看。

(图)PWM控制器(PWM Controller IC)

    在CPU插座附近能找到控制CPU供电电路的中枢神经,就是这颗PWM主控芯片。主控芯片受VID的控制,向每相的驱动芯片输送PWM的方波信号来控制最终核心电压Vcore的产生。

MOSFET驱动芯片(MOSFET Driver)

    MOSFET驱动芯片(MOSFET Driver)。在CPU供电电路里常见的这个8根引脚的小芯片,通常是每相配备一颗。每相中的驱动芯片受到PWM主控芯片的控制,轮流驱动上桥和下桥MOS管。很多PWM控制芯片里集成了三相的Driver,这时主板上就看不到独立的驱动芯片了。


    早一点的主板常见到这种14根引脚的驱动芯片,它每一颗负责接收PWM控制芯片传来的两相驱动信号,并驱动两相的MOSFET的开关。换句话说它相当于两个8脚驱动芯片,每两相电路用一个这样的驱动芯片。

    MOSFET,中文名称是场效应管,一般被叫做MOS管。这个黑色方块在供电电路里表现为受到栅极电压控制的开关。每相的上桥和下桥轮番导通,对这一相的输出扼流圈进行充电和放电,就在输出端得到一个稳定的电压。每相电路都要有上桥和下桥,所以每相至少有两颗MOSFET,而上桥和下桥都可以用并联两三颗代替一颗来提高导通能力,因而每相还可能看到总数为三颗、四颗甚至五颗的MOSFET。

    下面这种有三个引脚的小方块是一种常见的MOSFET封装,称为D-PAK(TO-252)封装,也就是俗称的三脚封装。中间那根脚是漏极(Drain),漏极同时连接到MOS管背面的金属底,通过大面积焊盘直接焊在PCB上,因而中间的脚往往剪掉。这种封装可以通过较大的电流,散热能力较好,成本低廉易于采购,但是引线电阻和电感较高,不利于达到500KHz以上的开关频率。

    下面这种尺寸小一些的黑方块同样是MOSFET,属于SO-8系列衍生的封装。原本的SO-8封装是塑料封装,内部是较长的引线,从PN结到PCB之间的热阻很大,引线电阻和电感也较高。现有CPU、GPU等芯片需要MOSFET器件在较高电流和较高开关频率下工作,因而各大厂家如瑞萨、英飞凌、飞利浦、安森美、Vishay等对SO-8封装进行了一系列改进,演化出WPAK、LFPAK、LFPAK-i、POWERPAK、POWER SO-8等封装形式,通过改变结构、使用铜夹板代替引线、在顶部或底部整合散热片等措施,改善散热并降低寄生参数,使得SO-8的尺寸内能通过类似D-PAK的电流,还能节省空间并获得更好的电气性能。目前主板和显卡供电上常见这种衍生型。在玩家看来,SO-8系的YY度要好于D-PAK,但实际效果要根据电路设计、器件指标和散热情况来判断,而原始的SO-8因为散热性能差,已经不适应大电流应用了。

    另外,近日IR公司的DirectFET封装也在一些主板上出现了,同样是性能非常棒的封装,看上去也非常YY,找到实物大图以后会补充进来。

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