CPU供電電路

foyang

最近比較忙，現在比較有空來分享一下，我自已看書及跑線的實戰。
下圖是一塊三相主板的CPU供電電路元件分佈講解





首先，要先跟大家講解如何分辨你手上拿到的是幾相的CPU供電電路
之前，不知道是哪個天才跟我說的，說分辨是看有幾個電感或幾個場效應管就是幾相，但這是錯誤的觀念，基本上如下：

先觀察CPU附近的電源管理芯片有幾個?

以這片來說的話它只有一個ISL6312電源管理芯片，故它在主板上就只有主的關係，而沒有從的關係，我會這麼說是因為，有的主機板上(在稍後會附其它主從式的電源管理芯片圖)會有二個或三個的電源管理芯片。

知道了電源管理芯片的數量接下來的做法?

假設拿這片為ISL6312來說，我們可以上ALLDATASHEET.COM這網站上查，得知ISL6312的腳位如下：

foyang

CPU供電電路原理圖
接下來我將介紹單相及四相的電路來讓大家做比較，其實基本原理都一樣，就只差在相位及幾個元器件的不同而已。

單相電路圖一




單相電路圖二

foyang

單相電路圖三



單相電路圖四





如上四張圖，最後三張為第一張的各區分佈，大家可以對照一下。

foyang

電源芯片接腳介紹：
OSCET：此腳位為高電位時，允許電源管理芯片做輸出

FB：基準電壓輸入端

COMP：電源信息反饋端

FB與COMP組成反饋電路，監測輸出的供電電壓

VID0~VID4：

CPU電壓識別信號，開機後，CPU會將VID信號送給電源管理芯片，電源管理芯片會依VID信號知道CPU所需要的電壓，然後輸出相應頻率的脈沖控制信號來控制電源管理芯片所輸出的電壓。

UGATE與LGATE：

前者為高端閘驅動脈沖輸出，後者為低端閘驅動脈沖輸出，二者都為連接場效應管，透過脈沖信號做為場效應管的導通與截止，工作中的電源管理芯片會依CPU的需要，分別想UGATE與LGATE提供互為反相的矩形脈波。

PHASE：用來偵測相的高低變化過程，防止UGATE沒有關閉時把LGATE打開。

供電電路工作原理：

開機後，ATX電源開始向主板供電，接著ATX 電源輸出的+12V電壓通過濾波電容後接到電源管理芯片的VCC端來為電源管理芯片供電(如圖一圈起處)。而ATX電源輸出的+5V電壓通過濾波電感L7及濾波電容CE37、CE38等後分成二路(如圖三)，一路接到電源管理芯片的OCSET，將輸出控制端電壓設為高電位，另一路連托到場效應管Q15的D級，為其提供+5V供電電壓。同時CPU 向電源管理芯片的VID0~VID4引腳發出電壓識別信號(第一張芯片的右下有VID0~VID4由下為上數)。

接著在ATX啟動500ms後，ATX電源的第8腳輸出PG信號，此信號經過處理後送到電源管理芯片(如第一張芯片左下)的PGOOD腳。電源管理芯片接收到PG信號後，使電源管理芯片復位。接著電源管理芯片開始工作，從UGATE和LGATE腳分別輸出3V~5V且互為反相的驅動脈沖控制信號(也就是UGATE輸出高電位時，LGATE輸出低電位時，或相反)，這樣將使場效應管Q15及Q17分別導通。


兩相電路圖

foyang

上面三張是一張二相電路的切割局部，因無法全拍的很仔細，故切出來。

來看一下二相電路主機板

foyang

由第一張可看出，在CPU附近有二個RT電源芯片，分別是RT9241BCS、RT9602CS
，而9241為主電源管理芯片，9602為從電源管理芯片，如下接腳可看出。





左邊為9241、右邊為9602，由接腳可看出9241的第17、16腳為PWM1、PWM2，而此芯片沒有UGATE和LGATE，我有說過UGATE與LGATE是用來控制MOSFET，所以主機板上如果只有這個芯片的話，一定還有第二顆以上的芯片，由右邊的9602可看出第1、2為PWM1、PWM2，這二支是與9241的16、17腳相接，再由 9602的第一組UGATE、LGATE，第二組的UGATE、LGATE分別接至MOSFET。


為什麼要做多相電路?
因為單相電路的CPU一般最大只到25A電流，而現在常用的CPU功率大，工作電流也超過25A，因此透過多相，可以將電流放大，簡單來說兩相CPU供電電路其實就是兩個單相供電電路做並聯而來的，因此可以提供雙倍的電流。

多相電路剖析
我在一開始就說過了，主機板上CPU供電電路的電源芯片設計沒有一定，要看設計者的思維。以這個兩相電路來說，我們從第一張可以看出，有一個主電源管理芯片及兩個從電源管理芯片。它的工作原理與單相的工作原理一模一樣，唯一不同的是，主電源管理芯片HIP6302，由最後一張可看出，有二個接腳分別為PWM1及PWM2，這兩個接腳是用來控制從電源管理芯片的，而從電源管理芯便代替了主電源芯片的工作，將脈沖信號送給場效應管來做導通與截止。另外不知道大家有無發現，這個兩相電路的UGATE和LGATE都只有分別接了一個場效應管。而我在最上面的三相電路，UGATE有一個，而LGATE卻有兩個，因此這都沒有絕對的。

簡單來說，我個人目前的判斷是如果要分幾相的話，先看主板上只有一個電源管理芯片還是很多個電源管理芯片，如果只有一個電源管理芯片的話，如上面的三相電路，就必須去查找該芯片的DATASHEET的接腳定義，就可以知道是幾相的。如果是有很多個電源管理芯片的話，那麼你就必須去找看看每個的電源芯片的接腳定義，當然啦，我找到後會用電表跑線一下，確定我想的跟主板上的是不是一樣。

foyang

來看以下三張電路

foyang

從以上三張可以分得出來是幾相的嗎?沒錯，就是你想的那樣，是四相的。


之後，我會介紹跑線的照片加文字說明。

playx

很用心的教學，光是打字跟貼圖就很浪費時間，謝謝板主無私分享..n_092|

foyang

不會，只是研究CPU供電電路跟跑線花了三到四天，因為手邊有五塊費板，剛好相路都不同

阿水

真的很感謝f大的教學，最近也剛從大陸那買了些有關主板維修的書來看。有問題再請教f大！:sam37

foyang

原帖由 阿水 於 2009-5-16 07:07 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
真的很感謝f大的教學，最近也剛從大陸那買了些有關主板維修的書來看。有問題再請教f大！:sam37

不會，但你學我呀，買書 哈，要有耐心喔

playx

其實書籍的內容都是抄來抄去，講的都是入門東西，就算給你看過10本你的功力一樣

不會提昇喔，把錢省下來買些工具反而有用，多修多討論多思考才能貫通..

HappyMaChi

非常棒的分享! 上了一課! 很感謝唷!
f大讚唷!~hm244~

foyang

原帖由 playx 於 2009-5-16 10:58 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
其實書籍的內容都是抄來抄去，講的都是入門東西，就算給你看過10本你的功力一樣

不會提昇喔，把錢省下來買些工具反而有用，多修多討論多思考才能貫通.. ...

同感，沒錯，要多思考，其實我邊看cpu供電電路完時，看一遍完根本不太懂，是後來跑線跑了每一張板，再加上思考，才貫通的。

我也不知道我發表的是對的還是錯的，哈哈，有錯的話，可以批評啦

foyang

原帖由 HappyMaChi 於 2009-5-16 11:17 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
非常棒的分享! 上了一課! 很感謝唷!
f大讚唷!~hm244~

不會

cakey

原帖由 foyang 於 2009-5-16 05:06 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
電源芯片接腳介紹：
OSCET：此腳位為高電位時，允許電源管理芯片做輸出

FB：基準電壓輸入端

COMP：電源信息反饋端

FB與COMP組成反饋電路，監測輸出的供電電壓

VID0~VID4：

CPU電壓識別信號，開機後，CPU會將VID信號送給電源 ...

不好意思
修改一些F大的說明
Intelsil HIP 6021 datasheet
http://www.intersil.com/data/fn/fn4423.pdf

HIP 6021
PIN 23 是OCSET  ,不是OSCET
OCSET : OVER-CURRENT SET(過載電流設定)
datasheet page 6 及page 9有詳細說明
(有說到此pin為low會造成SHUTDOWN)

PIN 21 FB
FB : Feed Back (反饋或是回授電壓輸入)
文字說明在page 6裡
CPU的電壓由此回授至PWM IC
如果要說是基準電壓
我會覺得在page 2裡的DACOUT這個位置比較適合說為是基準電壓
(DACOUT是由VID0~VID4透過D/A轉換器所得到的輸出)

PIN 20 COMP
COMP : COMPensation (補償電壓輸出)
在page 2與page 12裡  Feed Back 與 DACOUT透過error amp(誤差放大器)所得到的輸出
就是  COMPensation
至於這個COMPensation 是用來做什麼的
簡易的說  是誤差放大器的零敏度與輸出穩定度的補償
如果想要進一步了解的話  
必須要學習電子學或是自動控制的轉移函數及波德圖

PIN 8 PGOOD
PGOOD : POWER GOOD(電源良好輸出)
由page 3 and 6裡有文字及圖片說明
在page 2裡可能看到  
PGOOD是由 DACOUT 與 VSEN1 和 SELECT 與 VSEN2 和 FIX 與 VSEN3,VSEN4所控制
也就是說當各個輸出電壓都達到設定值時
PGOOD才會輸出高(HIGH)電位

cddahong

真是圖文並茂的好文章~~~,趕緊收藏起來,

foyang

感謝cakey大 幫我說明了FB與COMP的功用，哈哈打錯被發現了。感謝

tony6605

其實還好喔~ 小弟手上的書主機板的有6本。
有３本是入門　３本是進階。

入門的不盡相同，但進階的３本各有特色～大陸的書不貴其實多買幾本
看不同作者對同一件事情的見解會有所不同喔︿︿～

有一本還在說到超細的部分，工作原理...甚至要計算XD，那本好像學校的教科書一樣.

阿水

工具小的有買了，但沒看書還是不太了解要從哪下手。
台灣也有出一本儒林的主機板設計實用指南，內容也不錯但好像理論的比較多。

有書沒去實作也不會了解的。
真期待有一天我也能貼上一篇維修範例。

foyang

原帖由 阿水 於 2009-5-17 09:51 PM 發表 http://bbs.pigoo.com/images/common/back.gif
工具小的有買了，但沒看書還是不太了解要從哪下手。
台灣也有出一本儒林的主機板設計實用指南，內容也不錯但好像理論的比較多。

有書沒去實作也不會了解的。
真期待有一天我也能貼上一篇維修範例。 ...

阿水你說的那本 我有買了，都是理論

jaxi52089

好棒的解說, 努力吸收消化中

umaga

解說的真詳細~~~收起來偷偷練功~~~謝謝F大的分享哦~~

shaoyexin

很精彩的圖文解說... foyang大大 辛苦您了~^^

lwang

說真的~~板主不簡單~~我雖然是本科系的~~但基礎可沒板大如此的利害~~看到人家才知道自己差~~須多學學~~~hm248~

lukang

精闢的解說，受益良多