MOSFET的問題(動動腦時間)

wish

常來這裡的朋友a471問了一個很有趣的問題，他說一般CPU的每一相供電MOSFET是一個上MOSFET加一個下MOSFET，但是有的是一個上MOSFET加兩個下MOSFET，這是什麼原因？
我開版開一段時間了，還沒有人問這個問題，a471會注意到這個實在不簡單，其實MOSFET組合除了一般是一個上MOSFET加一個下MOSFET外，還有一個上MOSFET加兩個下MOSFET，也有一個較小的上MOSFET加一個較大的下MOSFET等等。
我先不公佈答案，大家先想一想為什麼？或許網路會有答案，但是我覺得大家先動動腦，真的不行再找看看，不過也不見得有喔。

小龐

深夜下注....
增加電流跟節省成本? 可以讓原本使用一個大電流貴零件的改用二個較小電流便宜貨的頂?
還可以分散熱源? 可以不需要使用低阻抗的單一製品 利用2個通道的方式讓產生的熱不至於太集中
大小顆不是因為封裝方式的不同嗎?

也有2上2下的

carzy1kimo

穩定供電~.....
當小顆的 不穩~換大顆工作~
.燒掉~的時候~不會全掛~...猜的..

a471

我看過的板子中差異最大的就是MOS管封裝(大顆小顆)的不同....但是尚未見過大配小、小配大的情況..

我想問題點應該是在MOS管的規格上....難道是省料?

兩顆小的頂一個大的?...分散溫度與運作負荷?

playx

其實在維修中,有很多種組合,但我從未去思考其原理,一來自己功力不足

二來只要發現短路損壞就直接換掉,上下管組合相當多種,舉例如下...



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a1268n

on.off使其電壓一定,電流增大,回授控制~hm248~ ~hm248~ 不太會猜的

garyweng

上面12V1個MOSFET  ,,,加GND2個下MOSFET  
個人想法是:
因為本身是利用PWM方式,(充放電,,利用電感跟電容就可以提高輸出電流)那麼要達到利用最少電流轉換出來最高電流,因為這2個MOSFET 是接地,但是電路後面是電感,,經過電感是直接連接到電容 -->cpu

路徑是12V(IN)==>電感==>電容==>上MOSFET==>下MOSFET==>電感==>電容==>CPU
當然MOSFET背後是產生PWM IC ,, 這顆ic 剛好控制上下MOSFET

看PWM IC ADP3418 DATASHEET 可能發現,第一頁下面是用一個MOSFET,,第13頁有,使用2個MOSFET ,,應該是防止CPU端大電容,放電經過電感導致MOSFET燒壞 MOSFET 電流可到80A,,但是瞬間轉換造成電流是很有機會超過80A

也許有人會問,,為什麼上面只有一個MOSFET 因為充電時間電流是往cpu方向流,因此MOSFET 只有負責提供電壓電流,,反觀放電時候MOSFET(GND)那端導通時(GND),就反過來,雖然PWM iC不會讓電壓真正到0V就會轉態,所以瞬間往GND(MOSFET)導通電流確是非常大

然而ADP3418後面是使用ADP3188 (第14頁電路圖是使用上下都是各2個MOSFET)然而控制cpu電壓是這一顆IC喔0.8375V~1.6V,,由VID0~5不同值會有不同電壓,,

不會貼檔案上來 所以沒辦法 需要看datasheet 請用Google

以上是個人猜想 如果不對 麻煩幫忙說明,,因為我也是新手,,

wish

沒有答案了嗎？
7樓的garyweng朋友貼文我看起來像是講解原理，我的問題是為什麼有的主機板的每一相組合有的要用上面一個MOSFET，下面卻用到兩個MOSFET？

lethal

用猜的，可能是成本及效率的問題。
ㄧ個大的MOSFET比較貴，所以用2個小的。
例如說功率為6的MOSFET比較貴，可以用功率為2和3的MOSFET。

max194956956

上MOSFET負責電壓調整，
下兩個MOSFET負責穩壓，並增大功率輸出，
這樣對嗎？

playx

評價CPU供電電路依據的標準是英特爾的VRD11規範。這個規範定義了給Core供電的標準。包括PWM芯片規格、電壓、電流、MOSFET和電容參數、以及主板的供電線路布線等。

主要點：

•電壓標識（VID）採用8位的VID表，最大電壓1.60000V，最小0.50000V，分辨率是0.00625V（625mV）。

•供電相位數可靈活設計，電壓調節（VR）電流60A到140A。

•嚴格的電壓調節（VR）加載曲線，公差是±19 mV < ±15 mV。

•集成溫度（熱）監控電路。

•動態電壓識別和新的加電順序。

    根據上述規則來看這三款主板，採用的PWM芯片、MOSFET管和固態電容都符合VRD11標準。供電能力都大於VRD11的規定。

    從供電相數來說8相、6相、4相都可以。但每項的輸出MOSFET採用2個並聯較好，可以降低導通電阻（Rds），比如微星採用2個P70N02LDG管並聯，導通電阻可降低到4.5m Ohm。

    供電相數多，並不一定好。一是增加用戶的購買成本，二是器件增多給散熱和降低EMI干擾帶來不利因素。華碩採用的ADP3198芯片是4相的電壓調整芯片，通過AS33366再分成8相。從PWM芯片來說還是4相調控，所以只能說是准8相，不是真正的8項。技嘉的P35 DQ6的也是用6相PWM芯片轉12相，也屬於准12相。華碩的這種供電設計有一個弊端，就是眾所周知的「掉電壓（Vdroop）」，當CPU滿負荷時（特別是超頻），CPU的核心電壓會降低。華碩是這樣解釋的：

    這是因為英特爾的CPU規格書中明確指出，CPU的供電電壓（Vcc）必須隨CPU電流（Icc）消耗需求的上升而有同比例的下降幅度，避免對CPU造成永久性的傷害。

    此外，由於CPU消耗的電流會隨著CPU使用率的上升而出現特定比例成長，此情況下CPU的供電電壓勢必有同比例向下調整的需求，以便維持CPU消耗電壓與電流的平衡。

如需更詳細的參考資料，請參考英特爾公司CPU規格書中的"DC Voltage and Current Specification"章節。

    英特爾所有的CPU規格書裡都有DC Voltage and Current Specification這一節，說明了CPU耗電電流增加，供電電壓（Vcc）會瞬間下降，以防止Vcc過電壓，並規定了瞬間下降的幅度。Vcc瞬間下降反饋給PWM調控芯片，PWM調控芯片就根據VID恢復正常的Vcc電壓。所以用戶利用軟件是看不到這種Vcc瞬間下降現象的。華碩的「掉電壓（Vdroop）」不是Vcc瞬間下降，而是長時間下降，不能恢復，況且只是在滿負荷時出現。

英特爾的VRD11規範把這種Vcc瞬間下降稱之為「動態負載」，動態負載響應時間取決於開關電源（CPU供電是一種直流-直流開關電源，把12V降到CPU需要的低電壓）的頻率，去藕電容的選擇，主板布線寄生電容等。

    華碩的「掉電壓（Vdroop）」只能說明他的供電設計動態負載響應不良，在滿負荷時失去動態負載響應。

網上有文章提出修改方法，就是把ADP3198芯片旁邊的一個電阻用2B鉛筆塗抹，使其阻值降低。這樣就修正了「掉電壓（Vdroop）」。這個電阻連接在ADP3198的Vcc反饋回路中。降低阻值就可以使ADP3198的Vcc反饋回路正常。見下圖：



其實這篇文章就是華碩放出來的，但他的P5B乃至後來的主板並沒有對這個電阻作修改，所以P5K系列主板仍然存在這個問題。為什麼華碩明知而不改？有可能改了之後確實會出現Vcc過壓，潛在燒CPU的問題。不改吧，網上反映很強烈，於是放出這樣一篇文章，超頻的DIY可以自己修改。文章還說修改這個電阻就失去保修，責任自負。一石二鳥，即解決了DIY的超頻需求，又不承擔責任。參考：

有關CPU在高負荷運行時掉電壓的問題，ASUS的解釋：
http://we.pcinlife.com/thread-803156-1-1.html
你有ASUS 965系列版子掉壓問題嗎? 教你如何用鉛筆解決掉壓問題
http://forum.coolaler.com/showthread.php?t=148569&page=11

    技嘉採用的ISL6327芯片是增強型6相電壓調整芯片。DC降壓電路採用集成MOSFET。供電效果優於華碩。但成本偏高，價格偏高。技嘉把它作為賣點之一，這個賣點其實就是讓用戶花錢買不實用的東西。

    微星採用的ISL6322是帶有MOS驅動和I2C總線的4相電壓調整芯片，單相工作頻率可以達到1.5MHz。輸出電壓的穩定度和電流的平滑度以及動態負載響應優於ADP3198和ISL6327。同時帶有MOS驅動電路，可以節省MOS驅動芯片。另外ISL6322帶有I2C總線（I2C(Inter－Integrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發的兩線式串行總線，用於連接微控制器及其外圍設備）。ISL6322支持AMD CPU的VR標準，微星的AMD主板也是採用ISL6322芯片。

ps:真的想不出來,受不了上網找資料,也算是後知後覺~hm256~,這些板子大家以後都會遇到就貼上來,別丟我雞蛋

a471

所以...答案是降低導通電阻?

我不會對你丟雞蛋的，我會丟電容..電感...~hm252~

twm

下管  輸出電感放電途徑
不放電 電感飽和 電感抗便消失 沒有感抗輸出電壓調整範圍小
電壓調整範圍小 穩壓效果差 輸出功率降
所以下管1顆也行  2顆更好 放電徹底電感重置時間縮短

HappyMaChi

所以答案是? ~hm233~

klee

1.上邊電晶體OFF後,  電感上電壓反轉,下邊電晶體要ON使迴路持續(飛輪二極體),電流持續供應,並聯兩顆電晶體降低導通組抗
2.下邊用兩顆電晶體,是為了要確保上邊電晶體跟下邊不會同時開啟(電容效應)

HappyMaChi

可否請k大解釋一下電容效應的影響? 謝謝!~hm375~

klee

ADP3418的datasheet的第10頁到11頁有說明了,請您參考一下

HappyMaChi

收到~ 感恩!~hm244~

cnpan

ADP3418的datasheet的第10頁到11頁說明下MOSFET選用的要點,基本是要求低電阻,但是低電阻有大電容負載要注意驅動電流是否過載
其次是下MOSFET汲極電電容在上MOSFET電壓高速上昇動作下,效應導通下MOSFET.
選用下MOSFET時需在內部電阻及內部電容取得平衡,廠商有提供試算表供客戶選用合適的MOSFET.

上FET 在高壓導通時間短,除低電阻尚要考慮ON/OFF 的速度,因此電容值比較重要.
下FET導通時間長,電流大但電壓低,因此低電阻最重要,電容值不重要.為逹到低電阻的要求,可以使用2FET 個並聯.


至於多相是在CPU要求大電流及機板設計上為散熱及組件成本的必然選擇.
感謝klee 提出有 ADP3418 datasheet 有設計提示,各式教科書不會提到這種應用細節問題,當然最重要是有人去看!
各位大大請指正!

HappyMaChi

感謝各位~ 一路看下來越來越懂了! 一路連下來看到第19#, 應該差不多是答案已經出來了吧!
不過我想大家都聽看看w大的答案吧? 感恩! ~hm228~

wish

很不好意思，有時候我貼的問題自己都忘了，不過這個答案我不想用講的，我想用照片給大家看，這樣比較容易理解，不過要讓我找個時間來拍照，所以再請大家等一下。
其實大家回答的答案中已有很接近正確答案了，只是用講的還不如用看的不是嗎？

HappyMaChi

w大~ 這版的答案是? 謝謝!~hm242~

HappyMaChi

往上推! ~hm242~

yoyomay

真想看看w大的解答是什麼，其實整個看不太懂

karlkarl

尋尋覓覓..
請告訴我答案吧

tmhmark

PWM Buck DC-DC 上 MOSFET ON 的 Duty 是 Vout/Vin , 而 下MOSFET ON 的

Duty 是 (1-Vout/Vin) , 一般 CPU 的 Vcore 電壓約 1.2V 左右, 所以不論事由

3.3V , 5V or 12V 降到 Vcore = 1.2V, 下 MOSFET ON 的 Duty 都比較長,

因此 下 MOSFET 的 Ron 就決定 DC-DC 轉換效率的關鍵, 因此為了有效降低 下 MOSFET

的 Ron, 可採取多顆並聯的方式.

karlkarl

謝謝T大您的說明
雖然我有看沒有懂

lung1221

這個問題似乎還沒有答案!!!

p0982788072

原帖由 wish 於 2009-2-2 02:18 AM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
常來這裡的朋友a471問了一個很有趣的問題，他說一般CPU的每一相供電MOSFET是一個上MOSFET加一個下MOSFET，但是有的是一個上MOSFET加兩個下MOSFET，這是什麼原因？
我開版開一段時間了，還沒有人問這個問題，a471會注意到這個實在 ...

以我觀察角度 一降低電阻 二 避免放電回授 引起短路燒毀 三 穩定電流輸出 供應CPU電壓
四配合CPU與電源設計迴路 提供低成本 最高效能的電路板匹配  有錯請指正

robert93

總算看完了 ,
我也很想知道答案 !
謝謝 !