《主板供电模式》PPT课件.ppt

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1、主板供电模式介绍对于AT结构的主板,主板电源中只提供正负5V和正负12V的直流电压,而ATX电源可以直接输出正3.3V的电压,作为PCI总线以及PCI-E等工作电压.但是很多CPU需要双电压或更低的电压(CPU的内核电压),显卡工作电压,主芯片组工作电压,这些电压的提供是由主板上的电压调节模块VRM(Voltage Regular Module)来完成的,其主要任务就是将主板电源的正5V/12V电压转换为CPU或其它部件所需的工作电压在以前的主板中,VRM常常采用线性调压电路,这样”多余的”电压和功率都消耗在降压集成电路上了,目前主板都是采用开关电源(Switching Power Suppl

2、y)调压电路,开关电源的功耗更少,效率更高,可以输出的功率更大,开关电源需要用容量相对较大的电解电容和扼流圈(一个圆磁环,上面绕了几圈漆包线)滤波,保证平直地输出直流电压,线性电压调节稳压电源LVR线性降压是利用阻抗降压的原理,将输入电压的功率消耗掉一部分,输出的工作电压就相应被转换而降低了.线性调压电路中,晶体管与负载串联,调压用的晶体管等效于可调电阻(通过改变三极管或场效应管的导通程度来改变其阻值),改变它的阻值从而改变它的电压降,由于灯泡Y(负载)与可调电阻串联在电路中,因此也调节了灯泡两端的电压,达到稳压,调压的目的线性稳压的缺点：效率低、供电管自身损耗大,开关电源（PWM,Pulse

3、-Width Modulation,脉宽调整，就是利用脉冲控制信号控制开关MOS管的开与开产生方波经滤波后形成平直电流）的工作原理是通过调整开关脉冲(方波)的占空比来实现稳压作用,开关元件采用功率较大的开关晶体管来担任.先对电感线圈充电,然后切断电源,由电感线圈放电,输出较低的电压,如此反复达到电压转换比目的.既脉宽调整电路(PWM)调宽式开关稳压电源的基本原理 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压。可由公式计算，即Uo=UmT1/T 式中Um 矩形脉冲最大电压值；T 矩形脉冲周期；T1 矩形脉冲宽度。从上式可以看出，当

4、Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。,简单来说，VRM的英文全称是Voltage Regulator Module，中文意思是电压调节模块，其主要作为了通过对主板上直流直流(简称DCDC)转换电路的控制来为CPU提供稳定的工作电压，同时也对电脑启动时电压的变化情况和时序作出了明确的要求。电源输出电压是由数字信号(VID code)设定VID数字信号由微处理器给出，传输给PWM控制器，在控制芯片内部作D/A转换，很多芯片直接采用其作为基准，整个系统作全反馈控制.主板上电后马上向CPU提供一个

5、初始电压，用于主板检测CPU核心的电压自动识别针脚发出的电压识别信号，也就是VID，并将获得的电压信号发送到PWM，而后PWM根据获得的电压识别信号发出电压脉冲信号来控制MOSET管1、2的轮流导通的顺序，将电源输入的直流电压转换成电压脉冲列，通过控制脉冲的宽度和频率周期以改变电压的高低达到CPU供电的要求,VRM电源规范基本上是随着Intel处理器的发展而发展的，早期PII、PIII遵循VRM8.18.4电源规范(8.4标准对应PIII CPU、8.1标准对应SLOT 1接口的PII CPU、8.2标准对应为PPGA封装的赛扬、8.3标准对应多CPU系统)，Tualatin核心的PIII及赛

6、扬则开始遵循VRM8.5标准，Intel在推出willamette、NorthWood核心P4时引入了VRM9.0标准，而到Prescott处理器时说需要VRM10.0标准来支持。现在，英特尔又为最新的Conroe系列处理器制定了VRM11规范。,2.2 CPU供电原理采用PWM模式供电的原理图如下:12V电源通过由电感和电容组成的滤波电路,然后进入由两个MOS管组成的开关电路,此电路受到PWM控制(控制MOS管的导通顺序与频率,从而在输入端达到要求的电压)的控制输出所要求的电压与电流,图中箭头处可看到输出波形随着时间的变化的情况,此方波再经过L2和C2组成的滤波电路后,得到平滑稳定的电压,这

7、个稳定的电压就是供给CPU的Vcore(核心电压).,采用上图所示的电路其输出电流最多不超过25A,其主要应用于P3 CPU等小功率的供电,而现在的CPU功率高,电流要求也达到50A以上,其供电电路中都采用多相供电.简图如下:,2.3 VRM10.0不同型号的CPU其核心电压不同,在设计时就已经按VRM标准设定.VRM模块的输出电压由VID0-VID5六个电压识别(Voltage ID)信号控制.根据VID电平高低的组合,按照VRM10.0标准设计的VRM模块电压输出范围为0.8375-1.6000,具体的VID组合对应输出电压对照如下:,实际电路分析(ADP3180+ADP3418),A点,

8、B点,C点,1点,2点,3点,4点,工作原理:ADP3180为PWM主芯片,ADP3418为MOS管驱动芯片。1.CPU拉低部分VID信号,ADP3180在28脚的工作电压正常后,从25,26,27脚输出三路PWM信号给ADP3418。2.ADP3418将2脚输入的PWM信号驱动为DRVH和DRVL两个反相的脉冲信号从8脚和5脚输出。3.每组脉冲信号分别连接两个N型MOS管的栅极,控制MOS管导通与截止。4.+12V电源在高端MOS管导通时输出,电流流经电感,转换为磁能.低端MOS管的作用是:在高端MOS管截止时,低端MOS管导通.将电感上的磁能转换为电能,为CPU续电。5.输出的波形经过电容

9、滤波后形成平滑的直流电VCCP供给CPU。6.VCCP经过反馈电路反馈至ADP3180的8脚。7.ADP3180检测到CPU电压VCCP达到标准后通过10脚输出VRM PowerGood,通知南桥CPU电压已OK。,关键测试点波形AB相位相同，BC相位相反，ABC频率相等,关键测试点,CPU供电电路波形分析CH2测量的是2点即SW信号,CH1测的是4点即BST信号,两者波形、频率相同，平均电压BST比SW高约10V下面简单的讲述一下Bootstrap的工作原理：当输入为低时，BST为12V，DRVH为Low，SW也为Low。当输入为高时，由于DRVH为High，Q1导通，所以SW也为12V，由

10、于CBST的存在BST变为24V，这样就能继续驱动Q1。如果沒有CBST，Q1导通后SW为12V，因为BST为12V，所以DRVH也为12V，这样的話Q1就不会导通，所以说CBST是必须存在的。,ADP3180+ADP3418故障测试点：无Vcore电压:1.测量ADP3180的28脚的供电电压VCC是否为12V2.测量VID0-VID5信号连接至CPU的线路是否正常3.测量ADP3180的11脚Enable(开启信号)是否为高电平4.测量ADP3180的12脚DELAY(延时)是否为高电平,此脚外接Soft-Start(软启动)电容,用于设置软启动时间5.测ADP3180的24-27脚的PW

11、M（脉宽调整信号）是否为方波输出6.测量ADP3418的4脚VCC供电是否为12V7.测量ADP3418的2脚是否为ADP3180传送过来的PWM信号8.测量ADP3418的3脚OD#(Output Disable),即输出屏蔽，此信号为低电平时，ADP3418会关闭DRVH和DRVL（有些主板此脚功能不使用）9.测量ADP3418的8、5脚上管、下管驱动信号是否有方波信号输出10.测量ADP3418的1脚BST的电压是否被自举升压至24V11.排除上管下管短路;Vcore阻值对地引起过流保护,无PWM输出ISL6556,与之前分析的PWM电源电路不同的是：PWM电源电路中MOS工作在开关状态

12、，所以我们也称PWM电源为开关电源 在线性供电电路中，MOS管工作在线性放大状态，呈现出电阻效应，将MOS管串联在电路中，利用其电阻效应降压后得到所需的工作电压.下图中采用的是运放LM324组成的同相比例运放来调节电压的,其电压关系为:Vout=Vin*(1+ER27/ER28).此图截于ECS-P4M890T其1.5V北桥供电.开关电源的特点是输出功率大,自身损耗少.而线性供电的特点则是输出功率小,自身损耗大,所以线性供电主要用于输出电流要求不大的电路,线性供电电路（常见的应用有AGP供电、芯片组供电、CPU VTT等供电）,采用单相PWM电源供电的内存供电(RT9214为例)RT9214的钍脚定义:1脚:BST自举升压脚 2 脚:UGATE上管栅极驱动 3脚:GND地脚4脚:LGATE下管栅极驱动 5脚:VCC电源脚 6脚:FB反馈脚7脚:OPS(OCSET、POR、Shut-down)多功能脚 8脚：PHASE相位脚,内存VTT电源供电电路内存VTT(内存上拉电压)电压值均为内存电压的1/2,内存上拉电压工作模式图及电路图,