CPU供電電路分析及故障檢修
2020-07-16 13:12:27
供稿：網友
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換（即DC-DC），這些轉換電路就是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，大電流工作狀態下穩定地運行。同時，由于現在的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，不會因為電流供應不上而無法工作，CPU供電電路要求具有非?？焖俚拇箅娏黜憫芰?。
另外，CPU供電電路同時也是主板上信號強度最大的地方，處理得不好會產生串擾效應，而影響到較弱信號的數字電路部分，因此CPU供電部分的電路設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識別CPU供電幅值，產生相應的短矩波，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系列芯片是比較經典的電源管理芯片，由著名芯片設計公司Intersil設計。它支持兩/三/四相供電，支持VRM9.0規范，電壓輸出范圍是1.1V-1.85V，能為0.025V的間隔調整輸出，開關頻率高達80KHz，具有電源大、紋波小、內陰小等特點，能精密調整CPU供電電壓。下面發HIP6301為例，講解電源管理芯片各個引腳的功能。
（2）電感線圈
電感線圉是由導線在鐵氧體磁芯環或磁棒上繞制數圈而成，有線圈式、直立式和固態式等到幾種。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。經和場效應管、電容配合使用來為CPU供電。另外根據線圈的蓄能的特點，實際電路中通常利用電感和電容組成低通濾波系統，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格越高以及場效應管的數量越多，就代表了供電電路的品質越好。一般情況下，日系的SANY（三洋）、Rubycon（紅寶石）、KZG電容比較優秀，臺系的TAICON、OST、TEAPO、CAPXON等品片的電容也可以考慮。少數高端的超頻版主板還會采用化學穩定性極好的固態電容，徹底杜絕了電容爆漿現象的發生。
（4）場效應管
場效慶管是金屬氧化物半導體聲效應晶體管（Metallic Oxide Semiconductor Fidld Effect Transistor）的簡稱，具有開關速度極快、內阻小、輸入阻抗高、驅動電流?。?.1uA左右）、熱穩定性好、工作電流大、能夠進行簡單并聯等特點，非常適合作為開關管使用。CPU供電電路中常見的場效應管，通常其兩側的引腳分別為源極（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動下，不斷的導通與截止，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，場效應管的性能和數量。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開關電源方式供電，即由電源管理芯片根據CPU工作電源需求，向連接的場效應管發出脈沖控制信號，然后控制場效應管的導通和截止，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出電壓識別信號VID給電源管理芯片。電源管理芯片再根據CPU的VID電壓，發出驅動控制信號，控制兩個場效應管導通的順序和頻率，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。
