我們在使用電腦過程中經常會出現死機或者無法正常開機的情況,很多時候我們要檢查下主板上的電容。電容是主板能否穩定運行的要害,但是電容也是主板廠商最喜歡省料降低成本的地方,所以主板電容是很多網友所用電腦頻繁死機的原因所在。對于主板制造商而言,料件的節省只有圍繞較貴的元件進行才能有效降低成本,而主板上CPU供電部分的電解電容與其他料件相比,其價格相對較高,因此成為主板廠商在料件上進行精簡的首要對象。廠商如何對它省料?電容省料之后會留下什么隱患?消費者又該怎樣判別產品是否省料呢?這些鮮為人知的行業秘密,還是請業內專家來為我們逐一揭示和分析吧!
先熟悉熟悉什么是電容
電容又稱電容器(Capacitor)。它在電路中起著隔直流、通交流的重要作用。電容根據其在電路中不同位置的不同功能,分為耦合電容、濾波電容、諧振電容、旁路電容等類別。另外,電容也可按照填充材料(電介質)進行分類,如有機介質電容、無機介質電容、電解電容、氣體介質電容等等。電路圖中一般用大寫英文字母C來表示電容,下圖中框選部分是電容在電路中的符號,C1是指無極性的普通電容,而后面兩種則表示有極性的電解電容。
主板的CPU供電部分采用大容量電解電容進行濾波,CPU供電部分采用多相供電,電能被存儲在線圈中,然后被釋放。這時,電解電容消除電路中的高次諧波,穩定CPU電壓的作用就凸現了出來。
由于目前CPU的頻率不斷提升,隨之而來的巨大功耗給主板的CPU供電部分帶來了前所未有的挑戰。除了在設計上要符合Intel提出來的電源規范外,在電解電容的選擇上也更為嚴格。假如電容容量不足,將影響供電質量,導致CPU發熱量增加,從而死機等可靠性問題。
即便電容如此重要,少數廠商為在低價競爭中獲取更多利潤,總會找到一些讓產品在短期內不會暴露缺陷的省料方法。主板上眾多的小容量貼片電容,因價格較低一般不會省去,所以省料主要集中在價格較高的大容量電解電容上。
廠商省料方法一:減少電容數量
主板上的大容量濾波電容集中在12V電壓的輸入端和供電輸出部分。其中,廠商進行省料的重點就在于供電輸出部分。輸出電路中所采用的一般是耐壓值為6.3V、容量2200μF的電容。根據公式C=I/(△V/△t),假設某型號CPU的平均電流為60A,△V=50mV,△t=10μS,就可計算出此處對電容總容量的要求為12000μF。
假如采用2200μF的電容,最少需要6顆。假如某款主板在這部分只采用了5顆或4顆電容,且總容量達不到12000μF,就表示該產品在電容數量上短斤少兩。減少電容數量之后,主板在短期內使用不會出問題,但長期使用后,因為電容濾波效果不好,就輕易導致CPU壽命縮短,電腦不穩定,經常自動重啟或主板電容爆漿等故障。
相關重要指標—容量
業內常說的電容大小是指電容的容量,容量大小數值由公式C=εS/4Πd (其中ε是介電常數;S是兩極板相對重疊之間的面積;d是兩極板之間的距離)計算而得,數值越大表示電容所能容納的電荷越多。
電容的容量以法拉為單位,并以大寫英文字幕F表示。但是,由于法拉單位太大,普通電子電路中一般以微法(μF)和皮法(pF)為單位。三個單位之間的換算關系為:1F=10^6μF=10^12pF。在電路圖中,通常會把μF后面的F省略,簡寫為μ,如2200μF會被簡寫為2200μ;而pF通常全部省去,譬如3300pF只標出3300。
相關重要指標—額定電壓
電容器的額定電壓是指在規定的溫度范圍內,可以持續加在電容器兩端的最高電壓。在這個額定電壓以下,電容都能夠正常的工作,所以在設計中通常要考慮使用電容的位置、電容兩端電壓的大小,選擇合適額定電壓的電容才能夠保證電路的穩定性。假如由于電路某些位置出現問題,導致電容兩端電壓超過額定電壓值,那么這個電容器就很輕易被擊穿。假如極性接反了,電解電容也將被擊穿。
額定電壓有固定規格,常見的有6.3V、10V、16V等。通常在CPU供電部分用到的電容分為6.3V和16V兩種,前者用于Vcore(CPU核心電壓)的濾波電路,因為一般CPU的電壓在1.4V到1.75V之間,所以6.3V的電容完全能夠勝任。在12V電源輸入端,由于12V電壓的非凡要求,此處應選用額定電壓值高于12V標準值的電容,因此業內普遍在12V電源輸入端使用額定電壓為16V的電容。
省料方法二:降低電容耐溫規格
廠商降低選用電容規格,其中最常見的是針對耐溫值一項進行省料。某些電容的耐溫值很高,即使電路整體溫度無法控制在較低的范圍內,電容也不會因此而無法工作。
不過,一些主板本身設計就存在各種問題,在整體溫度偏高的情況下,仍選用耐溫值較低的電容,或使用外殼上沒有耐溫值標注的雜牌電容,那么主板的穩定性肯定會大打折扣。電容的耐溫值通常有85℃、105℃等不同規格,從穩定性方面來看,耐溫值越大越好。
相關重要指標—耐溫值
耐溫值這一指標對于主板的CPU供電部分非常重要。在電路中,主板的CPU供電部分一般靠近溫度很高的CPU,假如通風設計不好,而使電解電容被長期烘烤,電解液會蒸發,最終導致擊穿或電容爆漿,而失去電解液的電容也將完全失效。
省料方法三:使用劣質電容
目前市面上的品牌電容質量相當不錯,如日系的SanYo、Rubycon、Nichcon等(圖4),臺系的Taicon、OsT、Evercon等。在主板電容的選擇上,一線大廠大部分都選擇日系產品,二線廠商則多選擇臺系電容。消費者在選購主板時,應該多注重主板所用電容的品牌。
我國內地的電容品牌不計其數,價格較低,但質量卻參差不齊。雖然它們當中不乏質量較好的產品,但總體質量與日系臺系電容相比還有較大距離。對于一些非知名品牌的電容,判定其品質優劣的方法相對復雜一些,因為必須拆開電容進行分辨。首先,需要找到一顆同樣品牌和規格的電容(規模稍大的電子城中一般都能買到),然后用尖嘴鉗剝開電容外殼查看其內部鋁箔是否和外殼吻合。
假如外殼很大,而內部鋁箔的尺寸非常小,那么這種電容在品質上就存在問題。其次要看鋁箔和電解紙是否卷得足夠緊密。最后,還應仔細查看電解液的狀態,電解液在常態下應該是無色透明的油狀物,但假如電解液發黑或含有雜質,那么這樣的電容就一定屬于劣質電容。
總結:
電容雖小,但它在主板的CPU供電電路中所起的作用卻直接影響著用戶的正常使用。因此,筆者對消費者的建議是在選購主板時應該將CPU供電電路中所用電容的品牌、質量、數量作為挑選的參考標準之一,不要因為產品的低價誘惑而被極個別廠商的小伎倆所蒙蔽。而對于那些極個別在主板電容上大做文章的廠商,筆者則要忠告一句,降低產品成本可以通過減少一些附加功能來實現,但并不能以犧牲產品穩定性為代價。否則,最終將被市場和消費者所拋棄。
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