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看透技术-详解当前的主板CPU供电技术,cpu供电

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文章导读:主板目前有两种主的供电方式:线性电源和开关电源,当需要为功耗相对较大的元器件,例如CPU、内存和芯片组等供电时,设计者均采用了开关电源供电式。其中内存和芯片组都是采用了单相供电,而CPU由于功耗巨大,所以必须采用多相供电才能保证其稳定工作,本文将重点为大家解析当前主板的CPU供电技术。

●主板开关电源的基本原理

首先,为大家介绍主板上常用开关电源的工作原理。主板上开关电源所使用的芯片主要都是PWM(Pulse Width Modulation)控制器,其原理是CPU提供一组反馈电压和参考电压,然后两者通过误差放大器(ERROR AMP)对比,产生一个符合需要的电压(Vcomp),然后与PWM控制器提供的参考锯齿波(Vramp)进行比较。



图1 PWM工作原理

Vcomp与Vramp对比,大于Vramp就是高电压,低于Vramp就是低电压,这样就组成了一个方波,方波的占空比(D)理论上D=Vout/Vin,Vout是输出电压,Vin是输入电压,占空比就是在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值,在此可以理解为高电压时间占整个周期的比例,从计算方法也可以看出方波的占空比随着输出电压的变化而变化。输出的方波脉冲是用于进行开关控制的。当反馈电压波动的时候,输出方波的占空比会一起变化以调整电压,这也是称之为PWM的来由。


如果我们用水库的放水和蓄水做一个比喻,那么Vcomp相当于水库的开闸水位,Vramp相当于水库。水库的水量假设有一个周而复始的变化,当高于开闸水位的时候就放水,低于开闸水位的时候就关闸蓄水。这个闸就形成一个开关状态。假设五天里面前二天要放水,后三天要关闸蓄水,开闸记为高,关闸记为低,那么水闸五天的工作状态就是高高低低低,用占空比来描述就是40%。


图2 电流平衡控制

多相与单相开关电源不同的是,由于多相PWM控制器要保证各相工作状态均衡,所以会通过输出电感以及采样电路,各相输出电流进行采样,然后与总输出电流的平均值做一个比较,以控制各相之平衡。