主板知識詳解:硬件監控與電源回路
主板知識詳解:硬件監控與電源回路
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主板知識詳解:硬件監控與電源回路
1、硬件監控
為了讓用戶能夠了解硬件的工作狀態(溫度、轉速、電壓等)，主板上通常有一塊至兩塊專門用于監控硬件工作狀態的硬件監控芯片。當硬件監控芯片與各種傳感元件(電壓、溫度、轉速)配合時，便能在硬件工作狀態不正常時，自動采取保護措施或及時調整相應元件的工作參數，以保證電腦中各配件工作在正常狀態下。常見的有“溫度控制芯片”和“通用硬件監控芯片”等等。
1) 溫度控制芯片：
主流芯片可以支持兩組以上的溫度檢測，并在溫度超過一定標準的時候，自動調整處理器散熱風扇的轉速，從而降低 CPU 的溫度。超過預設溫度時，還可以強行自動關機，從而保護電腦系統。常見的溫度控制芯片有 Analog Devices 的 ADT7463 等等。
2) 通用硬件監控芯片：
這種芯片通常還整合了超級 I/O(輸出/輸出管理)功能，可以用來監控受監控對象的電壓、溫度、轉速等。對于溫度的監控需與溫度傳感元件配合;對風扇電機轉速的監控，則需與 CPU 或顯卡的散熱風扇配合。比較常見的硬件監控芯片有：華邦公司的 W83697HF 和 W83627HF;SMSC公司的 LPC47M172;ITE 公司的 IT8705F、IT8703F;ASUS 公司的 AS99172F(此芯片能同時對三組系統風扇和三組系統溫度進行監控)等。
2、電源回路
電源回路是主板中的一個重要組成部分，其作用是對主機電源輸送過來的電流進行電壓的轉換，將電壓變換至 CPU 所能接受的內核電壓值，使 CPU 正常工作，以及對主機電源輸送過來的電流進行整形和過濾，濾除各種雜波和干擾信號，以保證電腦的穩定工作。電源回路的主要部分，一般都位于主板 CPU 插槽附近。電源回路依其工作原理，可分為“線性電源供電方式”和“開關電源供電方式”兩種。
1) 線性電源供電方式
這是好多年以前的主板供電方式，它是通過改變晶體管的導通程度來實現的。晶體管相當于一個可變電阻，串接在供電回路中。由于可變電阻與負載流過相同的電流，因此要消耗掉大量的能量并導致升溫，電壓轉換效率低。尤其是在需要大電流的供電電路中，線性電源無法使用。目前，這種供電方式早已經被淘汰掉了。
2) 開關電源供電方式
這是目前廣泛采用的供電方式，PWM 控制器 IC 芯片提供脈寬調制，并發出脈沖信號，使得場效應管 MOSFET1 與 MOSFET2 輪流導通。扼流圈 L0 與 L1 是作為儲能電感使用，并與相接的電容組成 LC 濾波電路。
其工作原理是這樣的：當負載兩端的電壓 VCORE(如 CPU 需要的電壓)要降低時，通過 MOSFET 場效應管的開關作用，外部電源對電感進行充電，并達到所需的額定電壓。當負載兩端的電壓升高時，通過 MOSFET 場效應管的開關作用，外部電源供電斷開，電感釋放出剛才充入的能量，這時的電感就變成了電源繼續對負載供電。隨著電感上存儲能量的消耗，負載兩端的電壓開始逐漸降低，外部電源通過 MOSFET 場效應管的開關作用又要充電。依此類推，在不斷地充電和放電過程中，就行成了一種穩定的電壓，永遠使負載兩端的電壓不會升高也不會降低，這就是開關電源的最大優勢。還有就是由于 MOSFET 場效應管工作在開關狀態，導通時的內阻和截止時的漏電流都較小，所以自身耗電量很小，避免了線性電源串接在電路中的電阻部分消耗大量能量的問題。這也就是所謂的“單相電源回路”的工作原理。
單相供電一般可以提供最大 25A 的電流，而現今常用的 CPU 早已超過了這個數字，P4 處理器功率可以達到 70-80 瓦，工作電流甚至達到50A，單相供電無法提供足夠可靠的動力。所以，現在主板的供電電路設計，都采用了兩相甚至多相的設計。如圖 46 就是一個兩相供電的示意圖，很容易看懂，就是兩個單相電路的并聯。因此，它可以提供雙倍的電流供給，理論上可以綽綽有余地滿足目前 CPU 的需要了。但上述只是純理論，實際情況還要添加很多因素，如開關元件性能、導體的電阻，都是影響 Vcore 的要素。實際應用中，存在供電部分的效率問題，電能不會100% 轉換，一般情況下消耗的電能都轉化為熱量散發出來。所以，我們常見的任何穩壓電源，總是電器中最熱的部分。要注意的是，溫度越高，代表其效率越低。這樣一來，如果電路的轉換效率不是很高，那么采用兩相供電的電路就可能無法滿足 CPU 的需要，所以又出現了三相甚至更多相供電電路。
但是，這也帶來了主板布線復雜化，如果此時布線設計不很合理，就會影響高頻工作的穩定性等一系列問題。目前在市面上見到的主流主板產品，有很多采用三相供電電路，雖然可以供給 CPU 足夠的動力，但由于電路設計的不足，使主板在極端情況下的穩定性，受到了一定程度的限制。如要解決這個問題，必然會在電路設計布線方面下更大的力氣，而成本也隨之上升了。
電源回路采用多相供電的原因，是為了提供更平穩的電流，從控制芯片 PWM 發出來的，是那種脈沖方波信號，經過 LC 震蕩回路，整形為類似直流的電流，方波的高電位時間很短，相越多，整形出來的準直流電越接近直流。
電源回路對電腦的性能的發揮以及工作的穩定性，起著非常重要的作用，是主板一個重要的性能參數。在選購時，應該選擇主流大廠設計精良、用料充足的產品。