CPU供電電路分析及故障檢修
2020-07-16 13:12:27
供稿：網(wǎng)友
供電是所有電子元件工作的先決條件，供電電路也是最容易壞的單元，主板的供電電路主要有CPU供電，內(nèi)存供電和芯片組供電，其中尤以CPU供電電路的故障率為高，下面我們就對CPU供電電路作一個分析。
因為CPU核心電壓比較低而且有著越來越低的趨勢，ATX電源供給主板的12V和5V直流電不可能直接給CPU供電，所以需要一定的供電電路來進行高直流電壓到低直流電壓的轉(zhuǎn)換（即DC-DC），這些轉(zhuǎn)換電路就是CPU的供電電路。
一、CPU供電電路組成
1．CPU供電電路的功能:
主板的CPU供電電路最主要的功能是為CPU提供電能，保證CPU在高頻，大電流工作狀態(tài)下穩(wěn)定地運行。同時，由于現(xiàn)在的CPU功耗非常大，從低負荷到滿負荷，電流的變化非常大，為了保證CPU能夠在減速的負荷變化中，不會因為電流供應(yīng)不上而無法工作，CPU供電電路要求具有非常快速的大電流響應(yīng)能力。
另外，CPU供電電路同時也是主板上信號強度最大的地方，處理得不好會產(chǎn)生串擾效應(yīng)，而影響到較弱信號的數(shù)字電路部分，因此CPU供電部分的電路設(shè)計制造要求通常都比較高。簡單來說，CPU供電部分的最終目的就是在CPU電源輸入端達到CPU對電壓和電流的要求。
2．CPU供電電路的組成:
主板的CPU供電電路主要由電源管理芯片、電感線圈、場效應(yīng)管（MOSFET管）和電解電容等元器件組成。
（1）電源管理芯片
電源管理芯片主要負責(zé)識別CPU供電幅值，產(chǎn)生相應(yīng)的短矩波，推動后級電路進行功率輸出。常用電源管理芯片的瑾有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。
主要電源管理芯片有的是雙列直插芯片，而有的是表面貼裝式封裝，其中HIP630x系列芯片是比較經(jīng)典的電源管理芯片，由著名芯片設(shè)計公司Intersil設(shè)計。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規(guī)范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調(diào)整輸出，開關(guān)頻率高達80KHz，具有電源大、紋波小、內(nèi)陰小等特點，能精密調(diào)整CPU供電電壓。下面發(fā)HIP6301為例，講解電源管理芯片各個引腳的功能。
（2）電感線圈
電感線圉是由導(dǎo)線在鐵氧體磁芯環(huán)或磁棒上繞制數(shù)圈而成，有線圈式、直立式和固態(tài)式等到幾種。主板CPU供電電路中的電感中的電感線圈主要包括兩種，一種是用來對電流進行濾波的，稱為濾波電感；另一種電感線圈是用來儲能的。經(jīng)和場效應(yīng)管、電容配合使用來為CPU供電。另外根據(jù)線圈的蓄能的特點，實際電路中通常利用電感和電容組成低通濾波系統(tǒng)，過濾供電電路中的高頻雜波，以便向CPU提供干凈的供電電流。
（3）濾波電容
CPU供電電路中的電容一般采用的就是大家通常所講的“普通電容”。 在電路中電容具有“隔直通交”特性，它的作用包括以下幾方面：一是濾波，大部分都用在了直流轉(zhuǎn)換之后的濾波電路中，利用其充放電特性，在儲能電感的配合下，將脈沖直流電變成較為平滑的直流電，一般說來大容量電容適用于濾除低頻雜波，而小容量電容濾除較高頻雜波的效果比較好；三是信號去耦，防止信號在電路間串擾；三是信號耦合，用于將兩個電路的直流電位進行隔離時使信號在電路間傳送。
在單相供電電路中，電容和電感線圈的規(guī)格越高以及場效應(yīng)管的數(shù)量越多，就代表了供電電路的品質(zhì)越好。一般情況下，日系的SANY（三洋）、Rubycon（紅寶石）、KZG電容比較優(yōu)秀，臺系的TAICON、OST、TEAPO、CAPXON等品片的電容也可以考慮。少數(shù)高端的超頻版主板還會采用化學(xué)穩(wěn)定性極好的固態(tài)電容，徹底杜絕了電容爆漿現(xiàn)象的發(fā)生。
（4）場效應(yīng)管
場效慶管是金屬氧化物半導(dǎo)體聲效應(yīng)晶體管（Metallic Oxide Semiconductor Fidld Effect Transistor）的簡稱，具有開關(guān)速度極快、內(nèi)阻小、輸入阻抗高、驅(qū)動電流?。?.1uA左右）、熱穩(wěn)定性好、工作電流大、能夠進行簡單并聯(lián)等特點，非常適合作為開關(guān)管使用。CPU供電電路中常見的場效應(yīng)管，通常其兩側(cè)的引腳分別為源極（S）和柵極（G），中間的引腳為漏極（D）。
場效應(yīng)管在供電電路中的作用是在電源管理芯片的脈沖信號的驅(qū)動下，不斷的導(dǎo)通與截止，然后將ATX電源輸出的電能存儲在電感中，然后釋放給負載。在主板供電電路中，場效應(yīng)管的性能和數(shù)量。通常決定著供電電路的性能。
二、CPU供電電路的工作原理
CPU供電電路通常采用PWM開關(guān)電源方式供電，即由電源管理芯片根據(jù)CPU工作電源需求，向連接的場效應(yīng)管發(fā)出脈沖控制信號，然后控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通和截止，將電能儲存在電感中，然后再通過電容濾波后向CPU輸出工作電壓。
CPU供電的基本原理，當電腦開機后，電源管理芯片在獲得ATX的電源輸出的+5V或+12V供電后，為CPU提供電壓，接著CPU電壓自動識別引腳發(fā)出電壓識別信號VID給電源管理芯片。電源管理芯片再根據(jù)CPU的VID電壓，發(fā)出驅(qū)動控制信號，控制兩個場效應(yīng)管導(dǎo)通的順序和頻率，使其輸出的電壓與電源達到CPU核心供電需求，為CPU提供工作需要的供電。
以上供電原理是所有主板最基本的供電原理，在實際的主板中，根據(jù)不同的型號CPU工作的需要，CPU的供電方式又分為許多種，主要有單相供電電路、兩相供電電路、三相供電電路、四相供電電路、六相供電電路和多組供電電路等幾種。
