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了解主板的供电系统
来源:本站整理  作者:佚名  2007-10-01 17:17:37



作为计算机各硬件子系统的工作平台,主板承载着电流和数据流两大流量。本文将就对主板稳定性影响较大的主板供电系统作一阐述。

 一、供电电压

  主板上不同的硬件子系统需要不同的电压,主要分为两大类:键盘控制器、BIOS芯片等部件需要+5V电压;内存、AGP通道等系统I/O电压则需要+3.3V。而不同的CPU其核心电压并不一样,最高可以达到3.5V(例如经典型奔腾),最低只有1.475V(例如Tualatin赛扬)。



  机箱电源向主板提供了+5V和+3.3V两种电压,但鉴于电源输出的电流杂波过多,因此目前大部分主板厂商都将电源输出的+3.3V电压闲置,而通过VRM(Voltage Regulator Module,电压调整模块)将+5V电压调低来为CPU和系统I/O供电。VRM为系统I/O提供+3.3V的电压,而对CPU的供电电压则根据CPU记载的VID(Voltage Identifer,电压标示符)值来确定。不同的VID(VID0……VID4)值的组合控制VRM向CPU提供大小不同的电压。VRM(如图1)是CPU供电的核心部分,其在主板上的电路一般分布在CPU附近,而电源控制集成电路是VRM的核心,其外表是一块多引脚的IC芯片。IC芯片的版本决定了VRM能向CPU供电电压的值。 

  CPU在工作时,其耗电量处于很不稳定的状态,可能瞬间增大,也可能瞬间减小。而VRM绝不可能对这些突然变化在足够短的时间内做出响应,因此还需要电容来储存电能,以处理这些突变。

二、供电电流

  充足而纯净的电流是保证主板稳定工作的重要条件。优质电源供给主板的+5V电压能提供20A以上的电流,经VRM调压后,可以为CPU和系统I/O提供足够大的工作电流。为了保证CPU等设备稳定可靠地工作,就需要有非常纯净的电流。因此,主板上设计了很复杂的电路对供电电流进行滤波处理。在主板上,线圈和电容(如图3)主要是用来对电流进行滤波的。由于线圈有蓄能的特点,所以电流先流过线圈以便滤掉一部分高频杂波,再流过电容进一步滤掉其余的杂波。主板上所用的电容主要有电解电容和钽电容。电解电容器容量大,可以用于滤除低频杂波,但质量较差且寿命短。钽电容质量最好,它在主板上主要用来滤除中频杂波。


  按照Intel白皮书中的说法,在CPU的供电电路中,总电容值不能少于9000μF。因此在每块主板CPU的插槽附近,都分布了许多大容量的电解电容,以便充分滤除CPU供电电流的杂波。

  使用电容时不能只一味追求大容量,还应注意到ESR(Equivalent Series Resistance,等效串联电阻)值。因为电容越大,其电阻相应也会增大,对CPU的瞬间供电电流就会减小,不利于系统的稳定。所以,ESR值越低越好。为解决这个问题,通常将多个电容并联使用。这样可降低ESR值,并可有效保护电路。

三、布线要求

  主板的板基是由4层或6层树脂材料粘合在一起的PCB(印制电路板),其上的电子元件是通过PCB内部的迹线(即铜箔线)连接的。一般的主板分为四层(如图4),最上面和最下面的两层为“信号层”,中间两层分别是“接地层”和“电源层”。将信号层放在电源层和接地层的两侧,既可以防止相互之间的干扰,又便于对信号线做出修正。如果要安装双CPU或CPU的引脚数量超过425根(例如采用Northwood核心的P4N,其引脚为478根),则需使用6层PCB(如图5)。这样可使PCB具有三或四个信号层、一个接地层、一或两个电源层。这样的设计可使信号线相距足够远的距离,减少彼此的干扰,并且有足够的电流供应。
总之,本着稳定压倒一切的原则,主板供电系统每一部分都围绕着稳定这一基本要求来进行设计。希望本文能够给您了解和选购主板带来帮助。

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