CPU供電原理及上下管為何要一起更換解析

draculaxx

來源：迅維網 原創經驗


（原貼文後來有註明這二個方波的相差沒畫對，就是差了180度。下面的照片是我修主機板時的實際照片。從照片中可以看出哪裡畫錯了。）



相信大家都知道在更換cpu供電電路的時候，最好是兩隻MOS管一起更換。那麼為什麼要兩隻管子一起換呢，原理上怎麼解釋呢？相信大家聽完下面的分析就知道了！

說道CPU供電電路原理，我相信很多人都會說，這有什麼難得，我早就清楚了。呵呵確實是這樣嗎？先聽講完你在說;好了下面就來說說上面這個電路的原理，看看你和哥說的是不是一樣的。該電路的原理就是：

「當K1導通，K2截止時，VCC通過K1和L向負載RL供電，並且向電容EC充電，當K2導通，K1截止時，電容向負載RL放電形成回路」看看就這麼簡單，不知道有多少人理解的和這個敘述的是一樣的，如果你和這個理解的是一樣的，那麼哥要恭喜你。你答錯了，並且是大錯特錯。至於為什麼呢，接下來咱們就講這個問題。
其實這個電路真正的工作原理是這樣的：

「當K1導通，K2截止時，VCC就通過K1想負載L提供電流，同時在L上感應一個左正右負的電壓，當K2導通，K1截止時，電感L兩端的電流不能突變，也就是說他要維持之前的電流，那麼這個之前的電流是怎麼樣的呢？這個之前的電流，也就是K1導通，K2截止時的電流，是從A流到B的。為了維持這個電流，所以電感L上存儲的磁能就會感應一個右正左負的電壓，這個在電源上有一個專有名詞叫」電壓突變「也就是電感在K1導通，K2截止時電壓本來是左正右負的，但是在K1和K2的狀態轉換的瞬間，電感L上的電壓就變成右正左負了。所以K2導通，K1截止時電感上產生的這個右正左負的感應電壓就通過B點，負載RL，K2，A點，形成在K2導通時的電流回路。也就是說K2導通時並不是由電容EC向負載提供電流的，而是由電感提供在K2導通時的電流，電感在這裡主要的作用就是和L形成低通濾波器以使在A點的PWM波變成平緩的直流「
好了，接下來在說兩隻MOS管一起更換的原理。

」相信大家都知道，MOS損害一般說來只有兩種情況：1 開路；2 短路，下面分別討論，當然只討論下管，因為上管如果是因為他自身質量不良損壞的話對下管是沒影響的，這個相信大家都看的出來，所以就不用多說
當下管短路時，通過上圖可以看出，VCC提供的電流就全部經過短路的K2到地，這個電流顯然比K2截止時VCC提供的電流經過電感，負載RL到地大的多，同時K1的管壓降等於VCC。根據W=V*I，雖然V並沒增加，但電流增加，W也增加，所以K2一但短路是有可能會損害K1的，但這時只要不是長時間的工作，上管K1一般是不會損壞的因為在設計的時候，設計師都留有很大的余量。也就是說當下管K2短路，短時間通電，上管不是一定就會損壞的，甚至只要上管的功耗足夠大，就算長時間通電，上管也不會損壞。

2 當當下管開路時，根據上面原理的分析可以得知從K1導通，K2截止，轉換到K2導通，K1截止時，電感兩端的感應電壓發生了突變，也就是上圖中A點為負，B點為正，這時可以看出K1兩端的電壓是等於（VCC-（-A點電壓）），所以當電路轉換到K1導通時，流過K1的電流就會大增，還是根據W=V*I，這是可以看出K1的功耗在極端時能達到正常工作時的4倍左右，所以K1損壞就是很自然的事了。

那麼為什麼只要K2正常工作，上管就不會損壞了呢？根據上圖，A點為負時，當電路從K1導通，K2截止，轉換到K2導通，K1截止時因為K2導通，就把A點的電位嵌位在K2的導通管壓降了，也就是說，這時A點的電壓就=地電壓（0V）+（-K2的管壓降），以三極管為列說明，三極管的導通管壓降比如取0.3V，那麼此時因為K2的導通作用。此時A點電壓=0V+（-0.3V）=-0.3V，那麼此時K1的管壓降=VCC-（-0.3V）=VCC+0.3V，電流還是從K1經過L，負載RL到地，可見這時K1的功耗W=（VCC+0.3）V*I，因為I並沒增加，而電壓也只增加了0.3V，所以K1自然就不會損壞了。

如果看不懂上面寫什麼，那一起把上下管都換掉就是好習慣。

draculaxx

多謝水大

我不是從這裡貼來的。
http://www.diy3w.com/show/?14-90.html
因為原貼文沒有出處，故不知從何而來。

conbawa

其實這文章最累的地方是

K1是啥?   K2是啥?

沒圖是累了點  n_045|

wish

看到這篇才想到我又欠大家一篇文章，很多年前我就講過類似的問題，也讓大家動動腦為什麼有的上、下Mosfet的大小不一樣？

很多觀念用講的不會清楚，用實驗的方法一次大家就都明白。

kent-1220

這樣就更清楚了 謝謝拉

twm

電感L兩端的電流不能"突變"------這個用語比較腦澀
在學時候對電感兩端產生的現象叫"飛輪效應"

maxcar

電感L兩端的電流不能"突變"------這個用語比較腦澀
充磁會不會較好了解

CoolYU

既然K2的用途是做為飛輪二極體，那何不用二極體就好？

難道Mosfet比飛輪二極體便宜？

K2使用Mosfet是否有其他原因？？

ysc

CoolYU 發表於 2012-2-16 10:40 AM static/image/common/back.gif
既然K2的用途是做為飛輪二極體，那何不用二極體就好？

難道Mosfet比飛輪二極體便宜？

二極體順向電壓比較高損失大，
利用mosfet導通低電阻特性，可以讓效率提高，
有些power二次側整流也用mosfed替代二極體，
用同步整流方式提升整體效率。

12V電源輸出，二極體壓降0.7V沒什感覺，
若是3.3V/10A電源，這時整流二極體壓降對整體效率影響就很大.......

這案例是主機板CPU供電降壓迴路，CPU供電都在1.多V，對於
迴路內壓降更是斤斤計較.......

maxcar

VCC通過K1和L向負載RL供電，並且向電容EC充電
並且向電容EC充電----------------大電容在高瀕同等短路-----那來充電之說

treelon

清楚了 謝謝了

pen5

K1和K2應該就是指那兩個MOSFET，電路學或電子學常常用英文代號，來表示某樣零件，既然是互補正常來說就會像POWER電路一樣有保護再，交換式POWER的工作原理，就是類似這種但是POWER裡面是加入延遲時間，延遲啟動時間，大家都知道關掉比較快，啟動需比較多時間，如果不延遲啟動時間，同時ON或同時OFF就會等同於短路，因此會有零件燒掉!
這次寫的應該也是類似，只是他保護是因為上管設計的比較大的關係吧!
通常這些都是為了不那麼容易不燒掉而做的保護!