CPU供电电路简介
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电脑主板CPU供电电路的维修
CPU供电电路是为CPU提供电能,保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行,满足正常工作的需要。CPU供电电路通常采用PWM(PtilseWidthMedulation脉冲带宽调制)开关电源,该部分电路主要是由PWM电源管理芯片、场效应管(MOSFET管)、储能线圈和滤波电容'等元器件完成。CPU供电电路的电路框图如下图所示。 一、CPU供电电路的工作原理
不同的CPU需要的工作电流和工作电压是不同的,P3CPU有内核和外核两种供电电压,内核供电电压Vcore为1.2V-2V,外核供电电压为固定的2.5V(外核供电电压一般由三端稳压器得到):P4CPU的供电电压有内核供电电压Vcore(通常为1.O5V-1.5V)和AGTL总线终端电压VTT(针对不同型号的CPU有1.8V、1.5V、1.l25V,这个供电电压一般由北桥供电电路提供,电路比较简单)。
CPU的核心电压供电电路是最容易损坏的电路,因此在维修工作中所指的CPU供电电路一般都是指核心供电电路(Vcore电路)。
主板上所用的PWM电源管理芯片都有几个电压识别控制踹(通常为VIDO-VID4),这些引脚通常与CPU相连(如不接CPU,则这几个控制端默认为高电平),通过控制这些引脚的电平,就可以控制输出的直流电压值,即CPU的供电电压。
不同型号的CPU在出厂时已通过对相应的VIDO-VID引脚悬空和短按的方法设定了CPU的供电电压值,如不接CPU则VIDO-VID4引脚为默认高电平,电源PWM电源管理芯片停止工作。接上CPU后,电源电路中的PWM电源管理芯片就会先判断CPU需要多高的供电电压,然后就会通过改变驱动脉冲输出端脉冲信号的占空比(即单位时间内场效应管的导通时间和总时间之比)来控制场效应管的导通,从而控制输出电压,如下右图所示。
由于单个MOSFET管的输出电流通常为20A左右,而对于一些耗电量大的CPU(如Pentium4、AthlonXP系列CPU)其需要电流通常高于45A,这时就需要将多个供电电路并联起来为CPU供电,有几路供电电路并联就称为“几相”供电。主板常用的有单相供电、两相供电、三相供电、四相供电。
cpu主供电电路的工作原理及分析解析
CPU(中央处理器)是计算机的核心部件,负责执行各种指令和处理数据。为了保证CPU正常运行,主供电电路起着至关重要的作用。本文将详细介绍CPU主供电电路的工作原理及分析解析。
一、主供电电路的基本组成
CPU主供电电路主要由以下几个部分组成:
1. 电源:供应电流和电压给CPU的电源单元。
2. 电源单元:负责将电源提供的直流电转换为CPU需要的稳定电压。
3. 电压调节器:根据CPU的工作状态和需求,调节电压的大小,保证CPU供电的稳定性。
4. 电容器:用于储存电能,平衡电压波动,提供稳定的电流给CPU。
5. 稳压模块:用于控制电压的稳定性,防止电压过高或过低对CPU造成损害。
二、主供电电路的工作原理
主供电电路的工作原理如下:
1. 电源提供直流电:电源将交流电转换为直流电,并提供给电源单元。
2. 电源单元转换电压:电源单元将直流电转换为CPU需要的稳定电压。通常情况下,CPU需要的电压为1.2V、1.8V或3.3V。
3. 电压调节器调节电压:根据CPU的工作状态和需求,电压调节器调节电压的大小。当CPU处于高负载状态时,电压调节器会提供更高的电压以满足CPU的需求;当CPU处于低负载状态时,电压调节器会降低电压以节省能量。 4. 电容器平衡电压波动:电容器储存电能,当电压波动时,电容器会释放或吸收电能,以平衡电压的波动,保持供电的稳定性。
5. 稳压模块控制电压稳定性:稳压模块监测电压的稳定性,并根据需要进行调整。如果电压过高或过低,稳压模块会采取相应的措施,如调节电压调节器的输出电压或关闭电源,以保护CPU的安全运行。
三、主供电电路的分析解析
在分析主供电电路时,需要考虑以下几个关键因素:
1. 电源的质量:电源的质量直接影响CPU的供电稳定性。优质的电源能够提供稳定的电流和电压,减少电压波动,保护CPU的正常工作。
2. 电压调节器的性能:电压调节器的性能决定了其对电压的调节能力。优秀的电压调节器能够根据CPU的需求实时调节电压,保证供电的稳定性。
计算机主板各供电电路图解
主板上的供电电路常见有CPU供电电路,内存供电电路,AGP、PCI、ISA供电电路以及I/O供电电路等,这些电源电路一种是开关电源,由双场效应管(MOSFT管)和电感线圈、电解电容组成;另一种是低压差线性调压芯片组成的调压电路。这两种电路都能够为主板上不同的芯片和组件提供精密的电源电压。
1、CPU供电电路
为了降低CPU制造成本,CPU核心电压变得越来越低,于是把ATX电源供给主板的12V、5V和3.3V直流电通过CPU的供电电路来进行高直流电压到低直流电压转换。
(1)CPU供电电路组成
由于CPU工作在高频、大电流状态,它的功耗非常大。因此,CPU供电电路要求具有非常快速的大电流响应能力,同时干扰少。CPU供电电路使用开关电源,该电源由控制(电源管理)芯片、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成,其中控制芯片主要负责识别CPU供电幅值,振荡产生相应的矩形波,推动后级电路进行功率输出(控制芯片的型号常见有:HIP630l、CS5301、TL494、FAN5056等),场效应管起开关控制作用,电感线圈和电解电容起滤波作用。主板的CPU供电电路框图如图1所示。
主板的CPU供电电路框:
图1 CPU供电电路框图
开机后,当控制芯片获得ATX电源输出的+5V或+12V供电后,为CPU提供电压,接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID给控制芯片,控制芯片通过控制两个场效应管导通的顺序和频率,使其输出的电压与电流达到CPU核心供电要求,为CPU提供工作需要的供电。CPU的供电方式又分为许多种,有单相供电电路、两相供电电路、多相供供电电路。
(2)CPU供电电路原理
图2是主板上CPU核心供电电路的简单示意图,其实就是一个简单的开关电源。+12V是来自ATX电源的输入,通过一个由电感线圈L1和电容C1组成的滤波电路,然后进入两个开关管(场效应管)组成的电路,此电路受到PMW控制芯片控制(可以控制开关管导通的顺序和频率,从而可以在输出端达到电压要求)部分的输出所要求的电压和电流,再经过L2和C2组成的滤波电路后,基本上可以得到平滑稳定的电压曲线,这就是“多相”供电中的“一相”,即单相。
主板上CPU核心供电电路的简单示意图
说明
电脑主板供电电路原理(维修系列 二)
下图(1)
下图(2)
主板的CPU供电电路最主要是为CPU提供电能,保证CPU在高频、大电流工作状态下稳定地运行,同时
也是主板上信号强度最大的地方,处理得不好会产生串扰 cross talk 效应,而影响到较弱信号的数字电路部
分,因此供电部分的电路设计制造要求通常都比较高。简单地说,供电部分的最终目的就是在CPU电源输
入端达到CPU对电压和电流的要求,满足正常工作的需要。但是这样的设计是一个复杂的工程,需要考虑
到元件特性、PCB板特性、铜箔厚度、CPU插座的触点材料、散热、稳定性、干扰等等多方面的问题,它
基本上可以体现一个主板厂商的综合研发实力和经验。
图1是主板上CPU核心供电电路的简单示意图,其实就是一个简单的开关电源,主板上的供电电路原理
核心即是如此。+12V是来自ATX电源的输入,通过一个由电感线圈和电容组成的滤波电路,然后进入两个
晶体管(开关管)组成的电路,此电路受到PMW Control(可以控制开关管导通的顺序和频率,从而可以在
输出端达到电压要求)部分的控制输出所要求的电压和电流,图中箭头处的波形图可以看出输出随着时间变
化的情况。再经过L2和C2组成的滤波电路后,基本上可以得到平滑稳定的电压曲线(Vcore,现在的P4
处理器Vcore=1.525V),这个稳定的电压就可以供CPU“享用”啦,这就是大家常说的“多相”供电中的“一
相”。 单相供电一般可以提供最大25A的电流,而现今常用的处理器早已超过了这个数字,P4处理器功
率可以达到70~80W,工作电流甚至达到50A,单相供电无法提供足够可靠的动力,所以现在主板的供电电
路设计都采用了两相甚至多相的设计。
图2就是一个两相供电的示意图,很容易看懂,其实就是两个单相电路的并联,因此它可以提供双倍的电
流,理论上可以绰绰有余地满足目前处理器的需要了。