工程师教你挑板卡[三]深入了解主板

    电解电容的主要作用是滤波，在主板上有不少电容用来滤除相关电路产生的杂波，所以电容对系统稳定性起到很大的作用。由于电脑运行速度越来越快和功耗越来越大，因此对主板供电的要求也就越来越严格。电容作为电源供电的重要组成部分，对主板的作用是不可忽视的，大家对几年前XX及近期XX等厂的主板电容大量爆裂现象应该还有印象吧？所以，电解电容的品质的好坏，直接影响到主板的品质。因此，我们将从以下几个方面逐步讨论主板的电解电容。<

 铝电解电容内部结构图

    以上是OST（台湾的一个电容厂）的一个加工厂提供的。以下表格是结构图当中各个部位的详细说明：

    我们可以注意3个地方：AL-FOIL(+)、AL-FOIL(-)、SEPARATOR，这些都是电容内部机构的关键部件，一些国内公司还无法做到。我们可以看出，这些都是从日本JCC等公司进口的，对电容品质的保证起到了很重要的作用。<

参数一：电容值

    电容值C=Q/U。

    要计算主板CPU供电部位对电容容量的需求，使用如下公式：

    C = I/(∆V/∆t)

    假如CPU的电流I为50A,  ∆V=50mV时，∆t=10μS。则容量要求为C=10000μf。要得到理想的滤波效果的话，就要求要7颗1500μf的电容并联使用。

参数二：耐压值

    耐压值是表示电容＋/－极之间的最大压差，如果出现过压现象，电容就会处于击穿状态，漏电流增大，电容内部发热巨增，电容内部的电解液会因高温变成气体致使电容内部压力增大。当这个压力超过电解电容的铝外壳承受压力的时候，电容就会发生爆炸。CPU的工作电压一般在1～2V之间，电容耐压能在4V以上就一般不会出问题，前提是电容极性不得插反！

参数三：损耗正切值

    损耗正切值用tgδ表示，它是交流电压下介质中的能量损耗标称。损耗跟温度及电压有关系，损耗值越小，电容发热就越小，热量对电容的工作寿命有很大的影响。

参数四：ESR

    ESR即Equivalent Series Resistance（等效串联电阻），主板CPU供电部分都是用的LOW ESR的电容，主板的CPU输入电容的ESR的要求值可根据以下公式计算：

    而INTEL Pentium 4处理器的要求是：

     （1）

     （2）

    取3.06GHz CPU I_CC=65.4A。则根据公式(1)、(2)可以得到最大ΔV_TRAN=148.1mV。根据公式可以得到R_CESR/NC=2.26mΩ，当电容个数达到7个时，要求的电容ESR值为 2.26X7=17.4mΩ。 常用的高品质电容ESR参数也才13 mΩ，如RUBYCON的MBZ系列的电容，ESR值在100KHZ的测试条件下标准值为13 mΩ。雷同的还有TAICON的HI系列，SAMXON（OST及松下等公司的电容代工厂）的GD系列。

 电容爆浆

    ESR值越大，滤除纹波效果就越差，尤其市面上很多只有4—5颗输出电容的主板，将会影响主板的稳定性，用高频CPU时就更明显了。甚至还有些用较差品牌，或是没有保证的国产电容，可能还会出现象XX等厂曾出现电容爆裂现象。<

参数五：纹波电流

    纹波电流即RIPPLE CURRENT（也称涟波电流），电容具有“通交流，阻直流”的特性，纹波电流就是用了通交流的特性，将有害的交流成分滤掉，使直流成分更纯，有助于CPU的工作稳定。

    从公式I=U/R可以看出，它是跟ESR值是成正比关系的，在同等条件下（同材料，同环境等），ESR值越低，电容的耐纹波电流能力越强，尤其是在主板开关电源部分（如，CPU的电源部分在MOS管的前端）显得尤为重要，耐纹波电流能力差，ESR值大，发热量就会增大，电容的寿命将会极大的降低，甚至很容易出现爆裂现象。

参数六：耐温值

    电解电容一般耐温值有85℃及105℃两种，在环境差的条件下，选择高耐温的电容器有利于延长电容的工作寿命。

参数七：漏电流

    电容在直流的条件下也不是完全绝缘的，漏电流的要求一般为I≤0.01CU,漏电流越小越好，漏电流小，电容的发热量小。

参数八：电容寿命

    电容寿命计算公式为：
 

    这是正常使用下电容的寿命公式，Lo=2000小时。

 上图是TAICON的LOW ESR电容HI系列参数要求

    电容的寿命跟工作温度有很大的关系，通常所说的2000小时的工作寿命，是指电容在工作温度下，如105℃，80％工作电压（加上纹波电压不超过标称电压），加上标称的纹波电流（如TAICON的2200UF/6.3V HI系列，10X20的电容，纹波电流为2.55A），工作2000小时参数变化率在要求的范围内，无故障出现（如电容爆等）。所以，要求高寿命的电容，跟选择好品质的电容是相依相存的，电容每个参数的好与坏都会直接影响到电容的工作寿命。<

    我们所熟悉的高品质的电解电容，主要为日系电容，主要品牌有RUBYCON、SANYO、NICHICON等，台湾厂的电解电容相对次之， TAICON、OST、TEAPO、CAPXON等。台湾电容厂能在主板电容爆裂的风波中幸免的，实际上还是得益于用料及品质管理，因此，主板的电解电容选择高品质的品牌，将会对主板的品质起到关键性的作用。
 
    总之，选择好品牌的电容，选择好电容参数，对主板品质有着很重要的作用，随着技术的发展，CPU的功耗也越来越大，对电容要求也越来越高，现在的INTEL 的CPU工作时需求得峰值电流已经可以达到100A以上，可想而知电源的“困难”。

    上图为翔升915的主板，大家可以看到，CPU的输入电容为OSCON（SANYO）固态电容。其标称的纹波电流可以达到5～6A，是现在LOW ESR电容的2倍多！

   最后，我想告诉大家的是在选择电脑主板及周边设备时，不要被廉价蒙住了双眼。我们更看重的是产品品质，特别是台湾大厂的二线品牌由于人力及各方面成本不如大陆公司，为了提高产品竞争力，于是不得不在一些材料上动手脚。所以希望广大消费者能擦亮眼睛，最终选到最物美价廉的产品！<