【E問(wèn)E答】PC的主板是如何給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(kāi)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(kāi)關(guān)電源。

　　現(xiàn)在主板和顯卡上給CPU和GPU供電的都是開(kāi)關(guān)電源供電電路

　　開(kāi)關(guān)電源是控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)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(kāi)關(guān)電源供電上。

　　開(kāi)關(guān)電源供電模塊由哪些元件組成?

　　主板和顯卡的開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。

　　在高端產(chǎn)品上使用的聚合物電容

　　值得一提的是，在部分高端產(chǎn)品的供電輸出端我們還可以看到聚合物電容，如鋁聚合物電容以及著名的“小黃豆”鉭電容。由于這種聚合物電容擁有極強(qiáng)的高頻響應(yīng)能力，因此在每秒充放電上萬(wàn)次的開(kāi)關(guān)電源供電電路中，它們常常被用于輸出端的濾波電路中，可以大大提升電流的純凈度。