捷波悍马使用的5相供电系统

    若不考虑成本，当从输出波形的角度来说，项数越多，电压波动幅度越小，越接近恒定值；而且每项回路所分担的电流也较少，可以有效降低元件的发热，增强供电模块自身的稳定性以及CPU的稳定性。

 

 标准式的三相供电模块，直立的电感为一级电感

    所以说只要克服多项供电设计方面的难度，采用封闭式电感以及固体电容等方案以降低相互之间的干扰，那么在不考虑成本的情况下，例如八相供电这样的设计，优势是不言而喻的。

    相数多的困难在哪里呢？ 首先在成本上，相数越多当然成本越大，另外对设计又有了更高的要求。其次，而对于一般说来，元器件越多越不利散热，出现故障的概率越大，相互之间的干扰也较高。

◎到底几相供电才合适？

     N相电路的并联，可以为CPU提供N倍的电流。那么到底这个N等于几才够用？

    我们以目前最受欢迎的E6300处理器为例，它的待机功耗为65W，CPU满载时为76W，3D游戏满载时为100～110W，默认电压1.30V，那么根据公式P=UI可计算出，理论上，CPU待机时要求主板提供48A的持续稳定电流保证工作，而满负载的时候则需要85A的电流，按照一相供电能够提供25A计算，那么2相供电是非常危险的，3相供电基本满足需求。

◎电能与热能的转换

     上面的公式，只是理论上的。

     实际上，供电中还有期间的电流波动以及功率损耗，开关元件性能，导体的电阻，都是影响要素。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，所以对最终供电输出要求还更高一些。任何稳压电源总是电器中最热的部分。

 内存上也提供了2相供电

     要注意的是，温度越高代表其效率越低。这样一来，如果电路的转换效率不是很高，那么采用两相供电的电路就可能无法满足CPU的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。注意，我们提到的多相并联，其实内部不是同步工作的，工程师在努力控制波形然后产生进行相位偏移动作，让两组电路交互动作，好处是，各相累加后总交换频率也可以提高。

    在P965这样的主板上，提供3相供电以上是最基本的条件。捷波HA01主板提供的5相供电，提供125A的电流，无论是日常应用还是超频，足以应付。

    多相式VRM具有以下的优点：

1、因为输出电流分配至各相位，所以每对HS/LS MOSFET所承载的电流会比较小。

2、因为MOSFET电流降低，导通时散发的热量变少，且散布到各相区域，所以热密度较小，散热问题比较简单。

3、流过每相电感的电流变少，所以可选择饱和电流以及有效电流较低的产品，降低成本。

4、总涟波电流因为相数增加的关系，每个相位的涟波电流较低，输出电容的数目得以减少。

5、因为总输出频率 = 单一相位交换频率 * 相位数，较高的输出频率使得瞬时响应也获得了改善。

6、因为各相电流减小，每相MOSFET数目减少，可简化MOSFET驱动器驱动能力的问题。

◎疑点：12相供电，也可能仅有6相

    一般情况下，大家看到8个电感就说8相供电，其实还有一种则为采用一颗4相控制器，采用A/B切换式运作，以四个一组方式来交替运转。就八相供电而言，使用多相控制器(如IR X-PHASE架构)直接控制，或是使用两个四相控制器连结，采一主一副方式来达成，是比较常见的架构。也有可能采用4组3相供电或者是2组6相的供电方式，切换的方式组成，但这样很可能让用户认为这是12相供电电路。

    实际上，大家可以通过查看主板上有几颗PWM芯片，然后减掉显卡的一相以及内存的2相，就可以推断出，主板真实上有几相供电。

    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。

     从目前捷波悍马HI01主板的设计来看，其实更重要的是内存部分的问题，过去的内存部分在BIOS中已经整合在中，之间的讯号传递可能遭遇到讯号质量不良，讯号的有效(Valid)时段不匹配，导致在下指令或传递数据时出现错误，这便会出现错误讯息或是开不了机。

 MartinChang正在研制中的悍马P965主板

    965和975的超频能力是接近的，但是同频率下975的效能比起965略佳。
我们的经验是965的超频幅度平均来说较975高。粗略的分析是965的Silicon process较先进（90nm），所以较能够承受高频工作。但是由于架构的关系，其实际性能得分不一定胜过较低频率的975。如果你只想享受超高的FSB超频数字，可以找价格较便宜的965，不过请记得还要有颗体质好的CPU才行。

    目前，捷波悍马HI01（P965）也受到了内存方面的阻碍，调整内存模块包括BIOS的设计，尤为关键。Martin决定对内存供电系统进行一个大的改进 ，包括用料的改变。目前HI01在小容量电容上会大量采用贴片元件，PCB还会改第3版。 

    能否成功超频，和CPU、RAM、散热效果等等都有关系。E6300 的超频性应该不会只有 270 MHz，建议试着将内存的频率调低，来增加CPU频率往上的空间。或是更换较好的散热装置，对超频也有帮助。此外，可以试着一点一点增加内存的电压，通常对超频会有显著的提升。

◎为什么捷波主板不使用更多的颜色

    其实对于我们工程师来讲，无所谓的，只要符合市场需求的东西都可以做的。这样的建议非常好，我们会与市场人员沟通，看看是否下一步可以作出修正。

     另外，这里涉及到一个大家对于主板“好”的定义。在工程师眼中，一款好的主板需要从成本与涉及上进行考虑。那么对于超频者而言，普通的家用主板就不太适合了，但是不能说这样的主板不够“好”。当然最后还要考虑到最终产品成本以及定位，一款产品不是适合所有用户的。如果这样也就不用区分那么多系列以及型号了。

◎多少层PCB板才算好，质疑4层PCB板

       主板还是靠最终的效果来决定品质，而不是用料，用同样的材料，艺术家做出来的是艺术品，普通人去做就出的次品。当初我们规划HA01的时候不是没考虑过6层，但Martin认为他完全能用现在的4层PCB做到和6层一样的超频稳定效果。目前主板用4层PCB是绰绰有余的，用了6层反而给用户增加不必要的成本负担   因为光是6层PCB的价格就是4层的两倍了。

 悍马HI01，基于P965芯片组主板构建图

     悍马的用意不是去做最豪华奢侈用料的主板，而是尽量在对玩家能感受得到实际效果的地方花大成本。比如我们做的5相供电，其他很多以超频为卖点的主板也才3相而已。

    还有如何把4层PCB的板子做得像6层一样。公差问题，PCB板厚度有正负公差的区分，通常情况下用的是负公差也就是1.5-1.6mm之间，而正公差是1.6-1.7mm之间。正公差的PCB就被很多人识别为6层PCB了，其实质量上完全一样，而且都是标准的4层PCB。真正6层的PCB也能做成1.5-1.6厚度的。

    PCB Layer较多，最大的好处是GND层面积增加，不管是对讯号质量或电源质量都有一点帮助，就理论上来说对超频一定有帮助，实际上呈现出来的结果。

注解：什么叫PCB

    PCB（Printed Circuit Board）指的是印刷电路板。对于主板来说，Layout特指PCB布线。PCB在日常用法下又有二个特殊的地方：

 1、指一个成品的印刷电路板，引伸成某一层的印刷电路板如PC的主板是多层PCB，或就用PCB来说明是一个物理板（电路板实物）；

 2、在一些软件上如PROTEL中，PCB多指是一个过程，由编辑电路（SCH）生成印刷电路板的过程，叫PCB。

◎您认为固态电容，真正的意义在哪里？

    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。

    使用固态电容的优点，首先是不会爆浆。实验证明环境温度每升高10℃，电容的寿命就会减半。传统的液态电容因为工作时产生热量，会导致液体与铝制外壳发生水合作用，于是水分逐渐减少，从而导致电容功能不断降低和温度的升高，于是形成了一个死循环，最终电容鼓凸漏液，也就是常说的爆浆。另外，固态电容在高频下呈现较低的阻抗，从而即使是在超频的状态下，仍能稳定工作，固态电容能耐高涟波电流，固态电容具有超长的寿命，不同的温度下比液态电容寿命高60%到300%。最后，就是具有耐高温性。

    我们可以看到，在供电的输出部分，使用固态电容是非常好的。如果，全部使用固态电容，增加成本会比性能的提升来得大，超频也并不会带来很大的提升。

◎主板是什么样一个团队设计出来的？

    一般来说，新开发的主板需要动用较多的人力，而延续性的主板动用的人力较少。

    一个新开发的主板大约需动用数十位相关人员，包括硬件研发人员、软件研发人员、兼容性质量测试人员、可靠度质量测试人员、电气质量测试人员、生产工程人员、产品经理以及营销人员等等。大多数主机板的芯片都由供货商研发设计，不过我们一些新的构想或创意，会找合作的供货商一起来开发新的芯片。

◎元件有空位，就一定缩水？

    最后还有一点，很多人看到有些厂商在主板上电源电路标出的电容部分并没有安装电容，会认为是偷工减料，其实这可不一定是完全正确的想法。芯片组厂商在提供推荐电路的时候确实在相应位置设计了电容，但是研发工程师可以选择非常好的的元件，并依据多年研发经验来改善电路设计，以达到非常好的性能。

    另外，有人对工程样板的省料产生了怀疑，原因在于，测试样品中的电容等元件不如正式零售版规格档次高。因为测试样品是在非常规环境下测试的，通常比家用或商用环境严峻的多。使用低规格的元件都可以通过的话，更换更高规格元件后显然会使产品更稳定工作，这就是大厂的产品返修率低的原因。还有就是万一某个测试区域通不过考验的话其浪费的元件成本也相对较低。

◎Martin开发悍马HI01（P965）主板进展

     悍马工作室的人员透露“PCB线路有改动，主要是把一些小容量插件电解液电容改成陶瓷贴片电容了。所以最后还需要Martin仔细检查一遍，然后就能直接下第一批PCB了下了PCB基本在20天后就能出厂了。12月5日，台湾验证室超频调试的BIOS已经能稳破400外频了，正在研究破500的设置。”

 

    据了解，由于台湾正式版本的BIOS还未完成，动用了最原始功能的BIOS，连倍频调节都没有的原始BOS进行超频，内存最高只有2.15V的选项，还没有小参数设置，用E6300的CPU超到380MHz，悍马HI01最新版本的是2.8V。看来目前只是BIOS的问题，值得期待的HI01。

 

    对于悍马主板的理解，Martin谈到“时至今日，悍马的形象就不再是时尚了。在我的定义中，它就是一款实用的主板，准确的讲就是纯粹用来超频的实用主板。在设计上，悍马就必须配备强大的引擎。其实要做出一款超频能力强悍的主板，和我们的Layout和BIOS工程师的努力也是分不开的。”

 

 

    和开博客的心态一样，与读者更多的互动，Martin的工作室总是在想设计出更多的贴心的产品。悍马的BIOS分为出厂品用的BIOS版本和放在网站上给爱好者和玩家体验的版本，也可以说是玩家版，这样的作法，是过去没有的。05E就属于工厂版，那是不会有开机显示内存实际频率的，至于玩家版功能就放开得多了，而且玩家版还会分不同CPU后拥有ST和SJ，往后推版本的话，一般会出工厂版本和玩家两个版本。

 

    你会很奇怪，工厂版的产品为何开机不显示内存实际频率？

 

     大家注意辨别，显示内存实际频率的功能对于有一定产品理论基础的玩家是很方便的，但遇到普通用户，可能会造成无法理解的问题。比如明明是DDR2 800的内存，开机显示只有720，因为他们不会知道当CPU倍频为9的时候DDR2 800，AM2的内存控制器自动就降到720了，8倍频的话还要低。一旦出现此类情况，通常情况下是无法对他们解释清楚的。即使解释了用户还可能半信半疑的，心理就不舒服，还不如不显示呢。

 

    Martin跟我们说，工厂接到新的下单，正在开做一批HA01 GT版的悍马，和现在的标版比，仅去掉1394功能。打算杀到700以内零售，悍马HI01要明年1月10号才上市，HI01现在工程样板配的一个很简陋功能的BIOS（连倍频都不能调），E6300已经能稳定在380外频了。

 

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    后记：12月初，我们一直无法拨通工程师Martin的电话，同事说他的“工作室”房间的灯没有开启，可能他又回到台湾监督HI01的进度去了。就这样在东莞与台湾间不停的奔走。很多时候，Martin不在工作，就在去工作的路上。

 

    Martin不带眼镜。从事了20多年的研发工作，同事依然说他“眼力”很好。在我们多次要求Martin刊登自己的照片时，最后还是被婉言拒绝了。或许，隐藏之后也是一种美。希望悍马能有更多新的突破，一同期待。

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