主板知识详解:硬件监控与电源回路

主板知识详解:硬件监控与电源回路

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　　主板知识详解:硬件监控与电源回路

　　1、硬件监控

　　为了让用户能够了解硬件的工作状态(温度、转速、电压等)，主板上通常有一块至两块专门用于监控硬件工作状态的硬件监控芯片。当硬件监控芯片与各种传感元件(电压、温度、转速)配合时，便能在硬件工作状态不正常时，自动采取保护措施或及时调整相应元件的工作参数，以保证电脑中各配件工作在正常状态下。常见的有“温度控制芯片”和“通用硬件监控芯片”等等。

　　1) 温度控制芯片：

　　主流芯片可以支持两组以上的温度检测，并在温度超过一定标准的时候，自动调整处理器散热风扇的转速，从而降低 CPU 的温度。超过预设温度时，还可以强行自动关机，从而保护电脑系统。常见的温度控制芯片有 Analog Devices 的 ADT7463 等等。

　　2) 通用硬件监控芯片：

　　这种芯片通常还整合了超级 I/O(输出/输出管理)功能，可以用来监控受监控对象的电压、温度、转速等。对于温度的监控需与温度传感元件配合;对风扇电机转速的监控，则需与 CPU 或显卡的散热风扇配合。比较常见的硬件监控芯片有：华邦公司的 W83697HF 和 W83627HF;SMSC公司的 LPC47M172;ITE 公司的 IT8705F、IT8703F;ASUS 公司的 AS99172F(此芯片能同时对三组系统风扇和三组系统温度进行监控)等。

　　2、电源回路

　　电源回路是主板中的一个重要组成部分，其作用是对主机电源输送过来的电流进行电压的转换，将电压变换至 CPU 所能接受的内核电压值，使 CPU 正常工作，以及对主机电源输送过来的电流进行整形和过滤，滤除各种杂波和干扰信号，以保证电脑的稳定工作。电源回路的主要部分，一般都位于主板 CPU 插槽附近。电源回路依其工作原理，可分为“线性电源供电方式”和“开关电源供电方式”两种。

　　1) 线性电源供电方式

　　这是好多年以前的主板供电方式，它是通过改变晶体管的导通程度来实现的。晶体管相当于一个可变电阻，串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流，因此要消耗掉大量的能量并导致升温，电压转换效率低。尤其是在需要大电流的供电电路中，线性电源无法使用。目前，这种供电方式早已经被淘汰掉了。

　　2) 开关电源供电方式

　　这是目前广泛采用的供电方式，PWM 控制器 IC 芯片提供脉宽调制，并发出脉冲信号，使得场效应管 MOSFET1 与 MOSFET2 轮流导通。扼流圈 L0 与 L1 是作为储能电感使用，并与相接的电容组成 LC 滤波电路。

　　其工作原理是这样的：当负载两端的电压 VCORE(如 CPU 需要的电压)要降低时，通过 MOSFET 场效应管的开关作用，外部电源对电感进行充电，并达到所需的额定电压。当负载两端的电压升高时，通过 MOSFET 场效应管的开关作用，外部电源供电断开，电感释放出刚才充入的能量，这时的电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低，外部电源通过 MOSFET 场效应管的开关作用又要充电。依此类推，在不断地充电和放电过程中，就行成了一种稳定的电压，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低，这就是开关电源的最大优势。还有就是由于 MOSFET 场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。这也就是所谓的“单相电源回路”的工作原理。

　　单相供电一般可以提供最大 25A 的电流，而现今常用的 CPU 早已超过了这个数字，P4 处理器功率可以达到 70-80 瓦，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。如图 46 就是一个两相供电的示意图，很容易看懂，就是两个单相电路的并联。因此，它可以提供双倍的电流供给，理论上可以绰绰有余地满足目前 CPU 的需要了。但上述只是纯理论，实际情况还要添加很多因素，如开关元件性能、导体的电阻，都是影响 Vcore 的要素。实际应用中，存在供电部分的效率问题，电能不会100% 转换，一般情况下消耗的电能都转化为热量散发出来。所以，我们常见的任何稳压电源，总是电器中最热的部分。要注意的是，温度越高，代表其效率越低。这样一来，如果电路的转换效率不是很高，那么采用两相供电的电路就可能无法满足 CPU 的需要，所以又出现了三相甚至更多相供电电路。

　　但是，这也带来了主板布线复杂化，如果此时布线设计不很合理，就会影响高频工作的稳定性等一系列问题。目前在市面上见到的主流主板产品，有很多采用三相供电电路，虽然可以供给 CPU 足够的动力，但由于电路设计的不足，使主板在极端情况下的稳定性，受到了一定程度的限制。如要解决这个问题，必然会在电路设计布线方面下更大的力气，而成本也随之上升了。

　　电源回路采用多相供电的原因，是为了提供更平稳的电流，从控制芯片 PWM 发出来的，是那种脉冲方波信号，经过 LC 震荡回路，整形为类似直流的电流，方波的高电位时间很短，相越多，整形出来的准直流电越接近直流。

　　电源回路对电脑的性能的发挥以及工作的稳定性，起着非常重要的作用，是主板一个重要的性能参数。在选购时，应该选择主流大厂设计精良、用料充足的产品。