从制造到创造！研发大师谈如何选主板

    当你在BIOS中设定完电压以后，供电部分是如何“加工”完后输送到CPU的呢？

    主板BIOS设定好CPU电压之后，主板会根据电压识别信号（VID Code），而后按照一定的关系产生新的VID信号并送到PWM芯片上，此时PWM芯片相当于协调作用，通过DAC电压将其转换为基准电压，再经过MOS管，即场效应管轮流导通和关闭充电，将能量通过电感线圈后送到CPU，最后再经过调节电路使得输出电压与设定电压值相当。这样便完成了一个输送电的过程。

    这一套PWM方法，是通过开关和反馈控制环，滤波电路将输入电压调制为所设定之电压输出的。

    关于目前悍马系列主板的开发，Martin认为“尤其在供电部分采用5相供电，每个MOS管上通过的电流较原4相供电降低20%的强度。MOS管也选用7-8毫欧低内阻规格，目的是为了让加压超频变得更有效果。电容是经过105度下烘烤再进行容值测量和充放电测试认证的。整片悍马主板针对24个发热点监控测温，能确保用普通的电解电容都能有3年以上的使用寿命。当然，最终的成品会用固态电容，寿命会更长。”

    注：VID（Voltage Identification Definition，电压识别认证）

◎元素一：PWM芯片，控制开关管的导通时间完成稳压功能

     电脑主板CPU供电是靠DC-DC变换电路产生的，这个变换电路的核心就是一个PWM（Pulse Width Modulation）控制芯片，PWM是脉冲宽度调制的英文缩写，使用脉冲宽度来控制开关管的导通时间完成稳压功能。

    PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。

 RT9241，这仅能提供2相的PWM芯片，如果出现在4相上肯定不适合

     可以回到上一页中提到的供电问题，一个主板上可能总共有6、7相SWITCH（开关）电路供电，其中可能一相是内存的，一相是显卡的，剩下几相就是给CPU的。如果你使用的主板的PWM芯片规格总共6相，但光是CPU供电看上去就8相了，那就很有可能用了扼流线圈并联的方式，人为制造了8相供电的外观。

 ISL6566 PWM控制芯片，能提供非常精准的数字化电压

     例如大家熟悉的ISL6566 PWM控制芯片，平常我们称它为相位电压调整控制芯片，全球著名IC品牌INTERSIL（英特锡尔）公司的产品。这款芯片是专门针对三项供电电路而设计的PWM芯片，它将三相供电电路驱动模块集成到一颗控制芯片上，彻底避免三相供电电路中由于单颗PWM芯片偏弱而导致的系统整体供电电路效率低下的情况出现。ISL6566数字供电芯片能够为处理器提供非常精准的数字化电压，而且波动相当微小，能够避免电压大幅度波动对处理器晶体管带来的致命伤害。

    好的PWM芯片能做到什么呢？

    PWM电源控制器来驱动Mosfet给CPU供电的时候，它能提供更好的瞬态响应和效率，可在例如CPU这样的设备进入挂起或休眠模式时改变输出电压，达到降低功耗和增强性能目的。另外，INTERSIL的方案，超频性能好，电源微调能力强，如果电源输出基本是固定的，电源微调能力差，不能满足玩家超频的需要。目前性能优秀的PWM芯片主要有Winbond、Richtek和Intersil的产品。

     悍马主板，为何没有使用数据供电模块？“数字供电模块效果怎么样还需要时间去验证，有时候新技术是好，但在初期实用过程中也难免有问题出现，我们暂时还会用比较有把握，驾轻就熟的SWITCH供电方式，何况数字供电模块目前只有美国一家厂供货，对工厂大量生产有供货隐患。”

◎元素二：Mosfet（场效应管）

      MOS场效应管即金属-氧化物-半导体型场效应管，英文缩写为MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor），属于绝缘栅型。它的优点在于，导通时的电阻很小；工作频率高（因为电路在脉冲工作状态时，要求器件能够快速的在导通与截止之间交替变换）；栅极等效容小等，另外开关MOSFET由于是工作于开关状态，因此对线性没有要求。

 封闭式电感，具有很强的抗干扰性

    由于场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。 衡量Mosfet有一个关键值就是RDS值，这是MOSFET在导通状态下的内阻值，这个值当然是越低越好。

     影响供电效率的因素之一，便有开关管的原因。我们常常看到很多主板上面的供电电路部分MOS管上安装了散热片，就是为了降低发热量，提升转换效率的问题。转换效率依然无法改变，因而很可能引起CPU供电不足，因为电能都消耗在发热上了，这时候就会出现两相电源无法满足需要的情况。

     考量主板MOS管好坏，最直接的办法就是它的发热量，如果在通电情况下，MOS管上烫得无法让手指接触，说明MOS管用得不好；如果能让手指在其上停留10秒左右，说明MOS管的发热量处于正常水平，而如果只感觉到微热的话，那么该款主板的Mosfet就可以说是十分优秀了。目前在MOSFET的生产领域有很多公司，其中以Infineon，IR，飞利浦在技术上最为领先，性能最为优秀，还有Alpha、ST、On以及台湾的富鼎都是目前主板常用的品牌。 

     MOSFET管售价并不低，一颗大约8元左右的成本。

◎元素三：电感

    电感，是用线圈制作的,它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波。

    电感，导线截面积越大，电阻越小。其横截面积可以使它在通过较大电流的时候不会过热。提供更大的横截面积，这样，电流在通过电感时的损耗可以降低到最小。其他厂商在此处大多使用单根材料绕制，那样会产生更多电力损耗，引起电感发热。

    如果电流通过横截面较小的铜箔则容易引起损耗从而产生高热。为了解决这一困扰，工程师在多层PCB板电源供给部分的每一层都采用了整块铜箔的设计，至少4层铜箔组成了导体，可以提供足够的横截面积供电流通过。

◎元素四：电容

    经过完开关电源的方式后，电源输出的杂波频率都在几十KHz至几百KHz，此时电容的作用出现了。电容，可以起到消除电路中的杂波的作用，将纯净的电流给CPU和内存等配件，从而为CPU提供相对稳定的电流供应，电容滤波效果不佳，就容易导致CPU供电不稳定。多个小电容的并联有利于减少电容内部的交流阻抗，能提供更好的高频滤波功能。

     普通红宝石1500UF/16V电容批发价格在2.5元左右，而悍马HA01这样主板采用的固态电容大一个需要花费约6元，价格差距在一倍以上。

      机箱电源出来的电流，如果用示波仪器观察会发现有很多的尖峰和杂波，这些尖峰和杂波都是主板稳定工作的大敌，因此主板必须对电源进行过滤和净化才能使用。在供电电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。

 MartinChang经常会收到很多电容厂商送测的料件

    针对不同的杂波用不同的元件来进行过滤和净化。主要的元件有扼流线圈和电容。原始电流首先流经扼流线圈(俗称线圈)，因为线圈有一个蓄能的特性，它可以初步过滤掉一些高频杂波，然后进入电容组进一步过滤、净化、拉平(把峰形波拉成方波)。

    很多人觉得材料越高级越好，容量越大越好，导致很多厂商为了迎合这种心意，在元件用料上面大做文章，其实他们走入了一个误区，对电容的使用应该是够用就好。实验证明环境温度每升高10℃，电容的寿命就会减半。

    简单理解：处理器（CPU）的耗电量是瞬息万变、极不稳定的，一会儿突然增大，一会儿又突然减小，如果把处理器的耗电量比作河水的话，那么这河水一会儿是涓涓细流、一会儿又变成滔滔洪水，而电容所起的作用就是像水库一样，通过不断的蓄水放水来达到保证平衡的目的。