看透技术-详解当前的主板CPU供电技术

文章导读：主板目前有两种主的供电方式：线性电源和开关电源，当需要为功耗相对较大的元器件，例如CPU、内存和芯片组等供电时，设计者均采用了开关电源供电式。其中内存和芯片组都是采用了单相供电，而CPU由于功耗巨大，所以必须采用多相供电才能保证其稳定工作，本文将重点为大家解析当前主板的CPU供电技术。

●主板开关电源的基本原理

    首先，为大家介绍主板上常用开关电源的工作原理。主板上开关电源所使用的芯片主要都是PWM（Pulse Width Modulation）控制器，其原理是CPU提供一组反馈电压和参考电压，然后两者通过误差放大器（ERROR AMP）对比，产生一个符合需要的电压（Vcomp），然后与PWM控制器提供的参考锯齿波（Vramp）进行比较。

图1 PWM工作原理

    Vcomp与Vramp对比，大于Vramp就是高电压，低于Vramp就是低电压，这样就组成了一个方波，方波的占空比（D）理论上D=Vout/Vin，Vout是输出电压，Vin是输入电压，占空比就是在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值，在此可以理解为高电压时间占整个周期的比例，从计算方法也可以看出方波的占空比随着输出电压的变化而变化。输出的方波脉冲是用于进行开关控制的。当反馈电压波动的时候，输出方波的占空比会一起变化以调整电压，这也是称之为PWM的来由。

    如果我们用水库的放水和蓄水做一个比喻，那么Vcomp相当于水库的开闸水位，Vramp相当于水库。水库的水量假设有一个周而复始的变化，当高于开闸水位的时候就放水，低于开闸水位的时候就关闸蓄水。这个闸就形成一个开关状态。假设五天里面前二天要放水，后三天要关闸蓄水，开闸记为高，关闸记为低，那么水闸五天的工作状态就是高高低低低，用占空比来描述就是40%。

图2 电流平衡控制

    多相与单相开关电源不同的是，由于多相PWM控制器要保证各相工作状态均衡，所以会通过输出电感以及采样电路，各相输出电流进行采样，然后与总输出电流的平均值做一个比较，以控制各相之平衡。