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與ECS工程師 談主板數(shù)字供電技術

2020-07-16 19:04:29
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供稿:網(wǎng)友
  楊先生1997年畢業(yè)于中國臺灣中原大學,1999年到2000年供職臺灣著名的IT媒體雜志《Run!PC》,并擔任技術編輯;2000年~2003年間擔任Computer World網(wǎng)站(臺灣)硬件編輯/記者,隨后加入友通資訊并擔任全球媒體聯(lián)系人一職。2004年9月加入精英電腦,并一直擔任精英電腦中國區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)一職至今。
  楊先生對市場趨勢的把握非常準確,這兩年ECS在中國的發(fā)展取得長足的進步;楊先生平時也酷愛鉆研技術,對主板的生產(chǎn)工藝以及技術發(fā)展趨勢有著獨到的觀點。得知我們在準備這篇《主板數(shù)字供電技術》的文章時,楊先生欣然接受了我們的采訪,并給我們分析了業(yè)內(nèi)當前技術發(fā)展的概況,以及未來的趨勢。
  模擬or數(shù)字,殊途與同歸
  Q1:現(xiàn)在主板的數(shù)字供電技術異軍突起,也引起了大家的廣泛關注。我們知道與數(shù)字技術對應的是模擬技術,那么在此之前,很長的一段時間中我們一直在使用模擬供電,請問使用傳統(tǒng)的模擬供電有哪些不足之處,或者說都有哪些缺點呢?
  楊:首先要說一下,很多人喜歡將傳統(tǒng)的供電方式稱為“模擬控制電路”,而新的集成化的供電方式稱作“數(shù)字供電電路”,這種稱呼并不是非??茖W,我們把后者叫做“集成化數(shù)控供電模塊”更合適一些;不過大家都這么認為,似乎這個稱呼也很難改變了,我們也“入鄉(xiāng)隨俗”把它們叫做“模擬控制電路”和“數(shù)字供電電路”吧。
  傳統(tǒng)的模擬控制電路實際上包含了6個部分,按照輸入輸出的順序依次是:輸入端扼流線圈(儲能電感)、輸入端(儲能)電容、PWM控制器、MOSFET管、輸出端扼流線圈、輸出端電容。
  在主板的設計中,這些部件都要占用一定的空間,而且這些零件會隨著使用時間、溫度以及其它環(huán)境條件的變化出現(xiàn)“漂移現(xiàn)象”―就是實際的輸出值通常會偏離理想的設計時的輸出值,這些變動會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性乃至響應能力造成負面的影響。可以說模擬控制的響應特性是由離散零件值所決定的,我們在設計和制造主板時就沒有辦法為所有的電源值或者負載點提供最佳化的控制。








  圖1 上邊為1相供電的原理圖,各個零件各司其職共同組成一個完整的供電線路;下邊是主板上供電電路的實物圖,在1相供電的基礎上,我們可以“擴展”出多相供電,隨著相數(shù)的增加,每一相供電回路的負載就會被平攤   這些問題看似比較簡單,但是在工程技術上很難實現(xiàn)精確地控制,這也是為什么業(yè)內(nèi)現(xiàn)在普遍看好數(shù)字供電的原因所在。
  Q2:很多用戶聽到“數(shù)字供電技術”都會感覺非常高深,非常神秘,能跟我們介紹一下什么是數(shù)字供電技術?它有哪些特點呢?





圖2 顯卡上的供電模塊設計,數(shù)字控制芯片,陶瓷貼片電容這些早已司空見慣   楊:大家對“數(shù)字供電”感到好奇,是因為平時在主板上很少看到這種設計;而在工程技術人員看來,數(shù)字供電技術并沒有什么“神秘”的地方。在我們看來,數(shù)字供電電路實際上就是將以往模擬供電的主回路控制和系統(tǒng)管理功能整合到單一的封裝中,以達到節(jié)省成本和空間的目的。
  在工業(yè)上,這類技術的應用已經(jīng)非常普遍,所以我們說它沒有什么“神秘感”可言。具體到計算機領域,數(shù)字供電的設計很早就出現(xiàn)在顯卡上面;在服務器主板上也是屢見不鮮的東西,不過將這項技術移植到民用主板上,卻是最近一段時間的事情。這種變化也引起了大家普遍的興趣。
  引入數(shù)字供電技術都有哪些變化呢?
  Q3:現(xiàn)在市場上出現(xiàn)了很多“使用數(shù)字供電技術”的主板產(chǎn)品,它們在供電部分的設計上各不相同,有些更換了陶瓷貼片電容,而有些則是使用一體式封裝的MOSFET和電感。感覺現(xiàn)在大家對數(shù)字供電的概念還比較模糊,那能不能跟我們介紹一下數(shù)字供電技術在元器件上都有哪些改動呢?
  楊:市場上的情況確實比較混亂,而且各生產(chǎn)廠商對數(shù)字供電主板的定義也比較模糊,可能大家的標準都不太“統(tǒng)一”。







圖3 將傳統(tǒng)主板上常用的(液態(tài)/固態(tài))鋁制電解電容換成了陶瓷式貼片電容   從原理上來說,數(shù)字控制和模擬控制一樣,都是采用閉合回路回饋控制來穩(wěn)定電源供應的輸出電壓,只不過數(shù)字控制會先用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)把模擬參數(shù)(輸入和輸出的電壓、電流等參數(shù))轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,然后完全在數(shù)字域里對這些參數(shù)進行必要的處理。例如我們可以通過實時處理數(shù)字信號來改變響應特性,讓電源供應在各種電壓和負載點下都能找到最理想的組合。


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