主板和顯卡到底是如何給CPU和GPU供電的?
就如電源是PC的心臟一樣,主板和顯卡上的供電模塊也是它們各自的心臟,搭載在身上的各種芯片能否正常工作,就看它們的供電電路是否足夠強(qiáng)悍了。因此在我們的顯卡和主板評(píng)測(cè)中,它們的供電模塊會(huì)是一個(gè)很重要的評(píng)分項(xiàng)目。那么主板和顯卡上的供電模塊由什么元件組成,又是如何工作的呢?今天我們就來(lái)扒一扒那些關(guān)于板卡供電模塊的二三事。
典型的4相供電電路
顯卡與主板的供電模塊的主要作用是調(diào)壓、穩(wěn)壓以及濾波,以此讓CPU或者GPU獲得穩(wěn)定、純凈且電壓合適的電流。從它們所用到的技術(shù)和原理來(lái)說(shuō),顯卡和主板的供電電路其實(shí)并沒(méi)有本質(zhì)上的區(qū)別,僅僅是供電電壓和電流有所不同,因此我們這次就不分開講解了。
主板/顯卡上的供電模塊有哪些?
目前主板和顯卡上使用的供電模塊主要有三種,一種是為三端穩(wěn)壓供電,這種供電模塊組成簡(jiǎn)單,僅需要一個(gè)集成穩(wěn)壓器即可,但是它提供的電流很小,不適合用在大負(fù)載設(shè)備上,主要是對(duì)DAC電路或者I/O接口進(jìn)行供電。
三端穩(wěn)壓供電芯片7805,組成簡(jiǎn)單但輸出電流較低
第二種則是場(chǎng)效應(yīng)管線性穩(wěn)壓,這種供電模塊主要由信號(hào)驅(qū)動(dòng)芯片以及MosFET組成,有著反應(yīng)速度快、輸出紋波小、工作噪聲低的優(yōu)點(diǎn)。但是場(chǎng)效應(yīng)管線性穩(wěn)壓的轉(zhuǎn)換效率較低而且發(fā)熱量大,不利于產(chǎn)品功耗和溫度控制,因此其多數(shù)用在更早年之前的顯存或者內(nèi)存的供電電路上,而且僅限于入門級(jí)產(chǎn)品,中高端產(chǎn)品往往會(huì)使用更好的供電組成,也就是第三種供電模塊——開關(guān)電源。
現(xiàn)在主板和顯卡上給CPU和GPU供電的都是開關(guān)電源供電電路
開關(guān)電源是控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間和比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種供電模塊,主要由電容、電感線圈、MosFET場(chǎng)效應(yīng)管以及PWM脈沖寬度調(diào)制IC組成,發(fā)熱量相比線性穩(wěn)壓更低,轉(zhuǎn)換效率更高,而且穩(wěn)壓范圍大、穩(wěn)壓效果好,因此它成為了目前CPU與GPU的主要供電來(lái)源。
由于前兩種供電模式都在存在著明顯的不足,因此它們?cè)陲@卡和主板產(chǎn)品上的地位并不高,多數(shù)是作為輔助型供電或者為低功耗芯片供電而存在,這次就不再詳細(xì)敘述,我們把重點(diǎn)放在第三種供電模塊也就是開關(guān)電源供電上。
開關(guān)電源供電模塊由哪些元件組成?
主板和顯卡的開關(guān)電源供電模塊主要供CPU和GPU使用,通常是由電容、電感線圈、MosFET場(chǎng)效應(yīng)管以及PWM脈沖寬度調(diào)制芯片四類元件組成。
電容與電感線圈
電容與電感線圈在開關(guān)電源供電電路中一般是搭配使用,其中電容的作用是穩(wěn)定供電電壓,濾除電流中的雜波,而電感線圈則是通過(guò)儲(chǔ)能和釋能來(lái)起到穩(wěn)定電流的作用。
供電電路中的電容與電感
電容是最常用的也是最基本的電子元器,其在CPU和GPU的供電電路主要是用于“隔直通交”和濾波。由于電容一般是并聯(lián)在供電電路中,因此電流中的交流成分會(huì)被電容導(dǎo)入地線中,而直流成分則繼續(xù)進(jìn)入負(fù)載中。同時(shí)由于電容可以通過(guò)充放電維持電路電壓不變,因此其不僅可以濾除電流中的高頻雜波,同時(shí)也減少電路的電壓波動(dòng)。
而電感線圈的作用則是維持電路中的電流穩(wěn)定性,當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流增大時(shí),電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反,阻止電流的增加,同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中;當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同,阻止電流的減小,同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量,以補(bǔ)償電流的減小。
由于在開關(guān)電源供電電路中,電感與電容需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上萬(wàn)次的充放電,因此它們的品質(zhì)將直接影響開關(guān)電源供電電路的性能表現(xiàn)。目前CPU和GPU的供電電路中多使用固態(tài)電容以及封閉式電感,前者具備低阻抗、耐高紋波、溫度適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),后者則有體積小、儲(chǔ)能高、電阻低的特性,比較適合用于低電壓高電流的CPU和GPU供電電路中。
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