电路原理是:较高的输入电压(如:CPU用+12V)通过输入电感(L in)和电容(C in)加在high-sideMOSFET上,high-sideMOSFET在PWM(脉冲宽度调节芯片Pulse Width Modulation)芯片的控制下导通,电流再流过high-sideMOSFET,通过输出电感(Lout)加在负载上并为输出电容(Cout)充电(此时low-sideMOSFET关闭),随后high-sideMOSFET关闭,low-sideMOSFET导通,电感通过low-sideMOSFET与负载形成回路。电感是磁性储能元件,电容通过刚才的充电储能和电感共同为负载提供电能(此时high-sideMOSFET关闭),如此周而复始循环。这就是一个完整的单相回路,如下图。
Buck电路示意图
显然如此的一个单相设计,根本不可能满足如今几十甚至上百瓦特功耗的中央处理器使用。所以我们才见到主板上通常采用多相叠加来完成供电任务。这就是多相供电。通常意义上说相数越多相移就越小,所得供电的波动就越小。如今随着CPU频率与功耗的增加在满载情况下功率密度要求非常之高,多相供电就成了必不可缺的设计,并且大有愈演愈烈之势。那么是不是无限制的增加供电相数就可以解决问题了呢?首先,我们应该清楚的看到,功率密度的提高通常意味着总体功耗的增加,以及结温、外壳温度和PCB温度的提升。同时计算机工作状态十分复杂并非时刻全速运行,另外对中等到峰值电压的优化电路意味着在计算机休眠或低载的情况下供电电路依旧全速运行,这对热功耗以及节能环保均有负面影响。
DrMos在PC主板上的应用
那么文章开始的时候提到的DrMos究竟为何物?对供电电路的优化能起到什么样的作用呢?下面我们先来看看微星这次祭出的drMos是什么。其实它在原理上很简单,就是将控制IC与两个高端/低端开关电源MOSFET,将这三个原本独立元件封装在一个集成电路中。形成集成驱动器MOSFET。同时先进的封装工艺与制程工艺使得封装在一起的集成控制器MOSFET具备了以往独立元件所无达到性能优势。我们从以下几个方面来说明一下。
第一,早期的D-pak MOSEFT以及后来的Power-Park MOSFET与之相比都需要在PCB上走线,那么就一定会产生寄生电阻、寄生电感以及寄生电容这些干扰信号。那么现在DrMos的集成设计有效的避免了这些不必要的寄生元素干扰。
第二,封装后的drmos可是用更先进的沟道硅(trench SILicon)MOSFET工艺,可以显著的降低传导、开关和栅极电荷损耗,降低电源的内耗,同时可以显著的降低发热量。
第三,由于采用的全新的工艺与技术可实现更大的电流输出,符合当前计算机设备共同的低电压高电流趋势。单项供电峰值可以高达40A几乎可以让单相供电成为可能。
第四,由于采用集成电路,控制电路与MOSFET之间的响应时间可以更快,这样可以实现高端MOSFET与低端MOSFET的开闭响应时间更加短暂,实现了更高功率密度。据有关资料称,其内部MOSFET的开关频率甚至可以达到1MHz。
使用DrMos可是实现更高的电能转换效率
那么读者可能会说这么好东西为什么早不用?其实我们身边早已经有了这样产品,不过多数是用在服务器、笔记本电脑这样的高价设备中。这其实就是它的弱点——价格。目前以制作成本来计算每相采用drMos的供电生产成本是原有分布式设计的2.5倍。那么这部分成本最终要转移到产品的零售价中,无疑将提高消费者的使用成本。因此能否将这样的技术推广下去除了要看厂家的决心还要看消费者的认知度。有些人会说我不在乎机箱里的热量和电表额外转的几圈,甚至也不在乎整套设备的使用时间。如果是这样,那我可以负责任的讲,这个全新的技术应用对你没效果。但是相反,响应国家号召环保节能意识比较强的消费者,对自己计算机的使用环境比较在乎的消费者,那全新的DrMos被应用到PC主板上应该是个福音。