Pg电子平台：电脑主板CPU供电电路原理图解
为了降低开关电源的工作温度，最简单的方法就是把通过每个元器件的电流 量降低，把电流尽可能的平均分流到每一相供电回路上，所以又产生了三相、四 相电源等设计。上图是一个典型的三相供电电路，原理与两相供电是一致的，就 是由三个单相电路并联而成。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。
源回路采用多相供电可以提供更平稳的电流，从控制芯片 PWM 发出来的是那 种脉冲方波信号，经过 LC 震荡回路整形为类似直流的电流，方波的高电位时间 很短，相越多，整形出来的准直流电越接近直流。
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。
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 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 个线 是很显然的事情。有人说这是三相供电，判断理由：1 个线 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 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 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）；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。
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。
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。
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。
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Baidu Nhomakorabea主板，这种方法 就不太适用。
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
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。
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
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 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 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;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 场效应管”构成一相电路的设计。如果说“13”是完整电路，那么“14”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。
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。
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。
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
因为 CPU 工作于大电流、低电压状态，所以一个开关电路无法很可靠地给它 供电，必须采用多个开关电路并连工作的方式才行，因此绝大部分主板都采取了 两相、三相甚至多相的电路设计。
就是典型的两相供电示意图，其本质是两个单相电路的并联，因此可以提供 双倍的电流。但上述只是纯理论，实际情况还要添加很多因素，如开关元件性能， 导体的电阻，都是影响 Vcore 的要素。实际应用中存在供电部分的效率问题，电 能不会 100%转换，一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来，所以我们常 见的任何稳压电源总是电器中最热的部分。
