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caidodo1 发表于 2008-5-17 15:50

简析显卡供电电路

<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>是<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/PC/00000_1.html" target=_blank>电脑</A>主机内集成度最高的配件之一，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的稳定运行，很大限度保证了整机的稳定工作，而且<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>在游戏、<A class=keyword href="http://mv.pcpop.com/" target=_blank>视频</A>应用中起着至关重要的作用，因此<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>想要很稳定工作就必须要有稳定、纯净的供电才行。稳定就是在<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>在满负荷运作时，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>可以提供相对稳定的电压，保证充足电流供应，而不会因为<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>负荷卡而导致电压也跟着一起变化，这就是稳定供电。
 
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那什么是纯净电流呢？纯净就是指提供的电流没有太多的杂质，比如尖峰的毛刺、高频的杂波等等。这些东西有什么危害呢？就拿尖峰的毛刺来说，大家都知道<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>GPU其实是比较脆弱的，里面几亿个的晶体管，倘若因为一些尖峰的毛刺导致一些晶体管被击穿，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>就不能正常稳定的工作了，经常出现这种情况会大大影响<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的寿命。因此在电流入口，通过使用电容进行滤波，提高电流的纯净性。
 
● <A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电电路原理
 
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<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的供电电路通常是由电容、电感线圈、场效应管(MOSFET管)这三大部分所组成开关<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>。开关<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>的主要工作原理就是上桥和下桥的MOS管轮流导通，首先电流通过上桥Mos管流入，利用线圈的存储功能，将电能集聚在线圈中，最后关闭上桥Mos管，打开下桥的MOS管，线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥MOS管，再打开上桥让电流进入，就这样重复进行。利用开关<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>供电，除了能够为核心和显存提供更加纯净稳定的电流之外，还起到了降压限流的作用，以此来保证<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的正常工作。 
 
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目前<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电最常见的组合方案是由“电容+电感线圈+场效应管”组成一组相对独立的单相供电电路(图1)，这样的电路模组通常会在供电部分出现1～4组，目前显存多采用一相供电，而核心则会采用两相供电、三相供电甚至是四相供电。 
 
● 单相供电电路组成部分
 
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日系固态电容 
    在单相供电电路中，电容和电感线圈的规格越高以及场效应管的数量越多，就代表了供电电路的品质越好。一般情况下，日系的三洋、Rubycon(红宝石)、富士通、nichicon电容比较优秀，而目前很多高频<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>都会采用化学稳定性极好的固态电容(图3)，有些什么不惜工本使用电气性能更佳的钽电容，彻底杜绝了电容爆浆现象的发生。 
 
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钽电容
　　对于电感线圈好坏辨别不能单凭外表判断，有些<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>采用的线圈线径很细，绕组很多的电感线圈。有些则采用了绕线圈数较少，线径很粗的线圈。线径很粗的线圈采用的是高导磁率、不易饱和的新型磁芯，所以不需要很多的绕线圈数就可以得到足够的磁通量，被越来越多的<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>生产商所采用。目前很多<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>都已经选用屏蔽式电感线圈，能更加有效屏蔽电磁干扰，其性能也更加优秀。 
 
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高导磁率电感线圈
 
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屏蔽式电感线圈
    MOS管(场效应管)在供电中起着稳压作用，优质的MOS管能够承受的电流峰值更高。一般情况下<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>上MOS管的质量高低，可以看它能承受的最大电流值。影响MOS管质量高低的参数非常多，像极端电流、极端电压等。但在MOS管上无法标注这么多参数，所以在MOS管表面一般只标注了产品的型号，可以根据该型号上网查找具体的性能参数。目前市面上质量较好的有意法半导体、英飞凌生产的MOS管，为大多数厂家所采用。 　　另外温度也是MOS管一个非常重要的性能参数。由于GPU频率的提高，MOS管需要承受的电流也随着增强，提供近百A的电流已经很常见了。如此巨大的电流通过时产生的热量容易使供电电路温度升高。为了MOS管的安全，除了加装散热片了外，不少厂商通过增加MOS管数量来分担电流负载，使得电压更稳定，并有效减少供电电路的发热量。
 
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意法半导体MOS管(场效应管)
 
● <A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电图分解
 
 
　　<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的规格在不断发展，频率在不断提高，因此性能也越来越强，但随之而来的是<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>不断提升的功耗，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>单靠一相供电已经满足<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的供电需求，而采用多相供电是降低<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>内阻及发热量的有效途径,同时也提高了更大的电流输入和转换效率，保证<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电电路的稳定运行。虽然三相或两相供电并不完全决定<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电电路的好坏(比如说9600GT公版采用的就是两相核心供电)，但一般来说，三相核心供电确实要比两相<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>好。
 
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排除用料不同而每个开关<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>的参数不同来说，供电相数越多，能够提供的电流就越大，一般来说，一相能提供大约30A～60A的电流，两相就能提供大约60A～120A的电流，如此累加。目前市场大热的9600GT虽然采用了65nm新工艺技术，但满载功耗往往会达到100W以上，GPU所需求的电流比以前的<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>高很多，为了满足<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的供电需求，除了可以通过使用更好的元件组合来提升每相供电电流，增加相数更容易达到目的。
 
 
● 供电电路的设计
 
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优秀的2X4供电，每一相拥有多达四个MOS管　　
    了解两相与三相供电的差别，再来<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电的做工与用料，刚才提到一相供电大概能提供30A～60A的电流，实际上这是一个范围，因为这个电流值受多个因素影响。首先是电路走线设计要符合电气性能规范，不符合要求的电路设计用再好的料都是没有用的；其次是元件用料是否用到位，用料的质量是不是过硬，当然好的供电电路会使<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的生产成本增加。所以说，我们应该多注意供电的用料和设计，用料和设计普通的三相供电往往还不如用料和设计到位的两相供电往。
 
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普通3X2方案，每相仅2个Mos管
　　电路的设计是有讲究的。从两相供电来说，有的是2×2的，有的是2×3的，甚至2×4。这里说的2×4是指有两相供电，每一相上下桥和下桥均有2个MOS管负载。2×4设计的好处是什么呢？我们知道，在线圈释放能量的时候，整个回路要有大电流通过，特别是功耗较高的<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>，电流更大，而MOS管正好在这个回路中，这个时候MOS管内阻的大小就很重要了。根据热功率的计算公是：功率＝I2R。当电流一定的时候，降低MOS内阻，有效减少发热量，于是不少<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>厂商都在供电上采用多个MOS管并联来降低内阻。
 
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强悍的3X3供电方案
　　通过以上的简单讲解，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电电路的好坏其实和很多很多因素有关，用料的品质只是其中的一个因素。对于9600GT这类中高端<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>来说，三相核心供电的优势非常明显，可以保证<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>充足的<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/Power/00000_1.html" target=_blank>电源</A>供应，稳定电压、有效降低<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>供电温度。另外值得注意的是，不同厂商的设计和用料也有很大差别，即使采用三相供电，品质也有所差别，因此消费者的在选择中高端<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的时候，除了要留意性能参数、散热方面，<A class=keyword href="http://product.pcpop.com/VGA/00000_1.html" target=_blank>显卡</A>的用料、供电设计亦不能忽视。

ghm555555 发表于 2008-5-18 08:30

学习了，楼主辛苦了。

236101723 发表于 2008-5-19 23:10

谢谢
学习了

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