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與ECS工程師 談主板數字供電技術

2020-07-16 19:04:29
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來源:轉載
供稿:網友
  楊先生1997年畢業于中國臺灣中原大學,1999年到2000年供職臺灣著名的IT媒體雜志《Run!PC》,并擔任技術編輯;2000年~2003年間擔任Computer World網站(臺灣)硬件編輯/記者,隨后加入友通資訊并擔任全球媒體聯系人一職。2004年9月加入精英電腦,并一直擔任精英電腦中國區產品市場總監一職至今。
  楊先生對市場趨勢的把握非常準確,這兩年ECS在中國的發展取得長足的進步;楊先生平時也酷愛鉆研技術,對主板的生產工藝以及技術發展趨勢有著獨到的觀點。得知我們在準備這篇《主板數字供電技術》的文章時,楊先生欣然接受了我們的采訪,并給我們分析了業內當前技術發展的概況,以及未來的趨勢。
  模擬or數字,殊途與同歸
  Q1:現在主板的數字供電技術異軍突起,也引起了大家的廣泛關注。我們知道與數字技術對應的是模擬技術,那么在此之前,很長的一段時間中我們一直在使用模擬供電,請問使用傳統的模擬供電有哪些不足之處,或者說都有哪些缺點呢?
  楊:首先要說一下,很多人喜歡將傳統的供電方式稱為“模擬控制電路”,而新的集成化的供電方式稱作“數字供電電路”,這種稱呼并不是非??茖W,我們把后者叫做“集成化數控供電模塊”更合適一些;不過大家都這么認為,似乎這個稱呼也很難改變了,我們也“入鄉隨俗”把它們叫做“模擬控制電路”和“數字供電電路”吧。
  傳統的模擬控制電路實際上包含了6個部分,按照輸入輸出的順序依次是:輸入端扼流線圈(儲能電感)、輸入端(儲能)電容、PWM控制器、MOSFET管、輸出端扼流線圈、輸出端電容。
  在主板的設計中,這些部件都要占用一定的空間,而且這些零件會隨著使用時間、溫度以及其它環境條件的變化出現“漂移現象”―就是實際的輸出值通常會偏離理想的設計時的輸出值,這些變動會對系統的穩定性乃至響應能力造成負面的影響。可以說模擬控制的響應特性是由離散零件值所決定的,我們在設計和制造主板時就沒有辦法為所有的電源值或者負載點提供最佳化的控制。








  圖1 上邊為1相供電的原理圖,各個零件各司其職共同組成一個完整的供電線路;下邊是主板上供電電路的實物圖,在1相供電的基礎上,我們可以“擴展”出多相供電,隨著相數的增加,每一相供電回路的負載就會被平攤   這些問題看似比較簡單,但是在工程技術上很難實現精確地控制,這也是為什么業內現在普遍看好數字供電的原因所在。
  Q2:很多用戶聽到“數字供電技術”都會感覺非常高深,非常神秘,能跟我們介紹一下什么是數字供電技術?它有哪些特點呢?





圖2 顯卡上的供電模塊設計,數字控制芯片,陶瓷貼片電容這些早已司空見慣   楊:大家對“數字供電”感到好奇,是因為平時在主板上很少看到這種設計;而在工程技術人員看來,數字供電技術并沒有什么“神秘”的地方。在我們看來,數字供電電路實際上就是將以往模擬供電的主回路控制和系統管理功能整合到單一的封裝中,以達到節省成本和空間的目的。
  在工業上,這類技術的應用已經非常普遍,所以我們說它沒有什么“神秘感”可言。具體到計算機領域,數字供電的設計很早就出現在顯卡上面;在服務器主板上也是屢見不鮮的東西,不過將這項技術移植到民用主板上,卻是最近一段時間的事情。這種變化也引起了大家普遍的興趣。
  引入數字供電技術都有哪些變化呢?
  Q3:現在市場上出現了很多“使用數字供電技術”的主板產品,它們在供電部分的設計上各不相同,有些更換了陶瓷貼片電容,而有些則是使用一體式封裝的MOSFET和電感。感覺現在大家對數字供電的概念還比較模糊,那能不能跟我們介紹一下數字供電技術在元器件上都有哪些改動呢?
  楊:市場上的情況確實比較混亂,而且各生產廠商對數字供電主板的定義也比較模糊,可能大家的標準都不太“統一”。







圖3 將傳統主板上常用的(液態/固態)鋁制電解電容換成了陶瓷式貼片電容   從原理上來說,數字控制和模擬控制一樣,都是采用閉合回路回饋控制來穩定電源供應的輸出電壓,只不過數字控制會先用模擬-數字轉換器(A/D)把模擬參數(輸入和輸出的電壓、電流等參數)轉化為數字信號,然后完全在數字域里對這些參數進行必要的處理。例如我們可以通過實時處理數字信號來改變響應特性,讓電源供應在各種電壓和負載點下都能找到最理想的組合。


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