主板供電的好壞是決定CPU乃至電腦工作的基本條件，那么如何才算好供電？單純數(shù)數(shù)供電組數(shù)就可以？12代酷睿的出現(xiàn)，讓大家意識(shí)到，供電問(wèn)題依舊是重中之重。想知道主板供電的好壞，看完這篇就懂了。

什么是主板供電？

主板供電，簡(jiǎn)言之自然是接駁電源后，為主板各部件提供電力供應(yīng)的設(shè)計(jì)。我們要從很久之前就存在的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：ATX標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)起。

ATX全稱是Advanced Technology Extended，這是一個(gè)由Intel在1995年制定的主板規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)大的標(biāo)準(zhǔn)之下不僅涵蓋了主板的規(guī)格尺寸（包括機(jī)箱標(biāo)準(zhǔn)），還特別對(duì)電源進(jìn)行了規(guī)范。原始的ATX電源標(biāo)準(zhǔn)是ATX標(biāo)準(zhǔn)中的Power Delivery章節(jié)，相比更加古老的AT電源標(biāo)準(zhǔn)，ATX增加了+3.3V、PS-On和+5VSB，+5VSB使得主板可以進(jìn)行電源管理，操作系統(tǒng)可以進(jìn)行軟關(guān)機(jī)。在AT標(biāo)準(zhǔn)下的電腦，你使用操作系統(tǒng)的時(shí)候，都會(huì)看到一句“您現(xiàn)在可以安全的關(guān)閉計(jì)算機(jī)了”，而在ATX標(biāo)準(zhǔn)的電腦上，是不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)提示的。

遵循最初ATX電源標(biāo)準(zhǔn)的電源提供的電源接口和我們今天日常使用的還是有些區(qū)別的。首先是20Pin主供電接口，負(fù)責(zé)為主板供電，其次是4pin D型接口，現(xiàn)今的電腦已經(jīng)比較少見(jiàn)這個(gè)規(guī)格了，它是從AT電源標(biāo)準(zhǔn)延襲而來(lái)，提供+12V和+5V電源，為IDE、光驅(qū)和5.25英寸磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)備供電使用，最后是小4P電源，它實(shí)際也提供+12V和+5V電源，不過(guò)主要是為了3.5英寸的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器供電使用。除此之外，最早的ATX電源標(biāo)準(zhǔn)還有一個(gè)附加的6Pin AUX接口，提供額外的額外的+5V和3.3V電源供電，不過(guò)日常應(yīng)用很少罷了。

可以看到，初期的ATX電源本質(zhì)上和我們?nèi)缃褚?jiàn)到的電源有些類(lèi)似，但是還有很多區(qū)別，例如主板是20Pin不是24Pin的主供電（注意現(xiàn)在的電源設(shè)計(jì)都是20+4Pin設(shè)計(jì)哦），也不需要額外的12V CPU供電，更沒(méi)有什么顯卡供電設(shè)計(jì)。

時(shí)間來(lái)到2000年代，Intel在推出奔騰4處理器的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)20Pin的主板主供電接口已經(jīng)不堪重用了，這是因?yàn)橐郧暗奶幚砥鞔蠖嗍褂?V電壓供電，但是奔騰4處理器的工作電壓變更為1.X V，這就會(huì)導(dǎo)致消耗電流異常大，低電壓+高電流的工作工況對(duì)電源來(lái)說(shuō)真是難以應(yīng)對(duì)。

因此，電源標(biāo)準(zhǔn)也咬跟著修改，因此ATX電源標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)的修改，即ATX 12V 1.0標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)為處理器添加一個(gè)12V的4Pin接口，使用一組獨(dú)立的12V為VRM模塊供電，從而解決這個(gè)問(wèn)題。其后的CPU由于功耗不斷增長(zhǎng)，供電也相應(yīng)進(jìn)行了“增補(bǔ)”，從最初的4Pin處理器供電變?yōu)?Pin+4Pin，即8Pin接口，用以增強(qiáng)對(duì)CPU的供電。

ATX電源標(biāo)準(zhǔn)一直在隨著時(shí)間的推移而不斷增補(bǔ)、修改，從ATX 12V 1.0，逐步調(diào)整升級(jí)，直到今日我們常用的ATX 12V 2.52電源標(biāo)準(zhǔn)。2020年1月23日，Intel發(fā)布了最新的ATX電源標(biāo)準(zhǔn)：ATX 12VO，又將電源標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格進(jìn)行了一次徹頭徹尾的修改，其意義不亞于AT到ATX的差異。

如果從最初1995年發(fā)布的ATX電源標(biāo)準(zhǔn)算起，到2020年1月23日發(fā)布ATX 12VO之前，實(shí)際已經(jīng)經(jīng)歷了十五年的時(shí)間，這樣“修修補(bǔ)補(bǔ)”始終不是個(gè)辦法。例如，目前主板上面的24Pin主電源接口中只有兩個(gè)端子是輸入12V電壓的，如果按照最高承受12A的電流來(lái)算，24Pin可以提供的12V功率最大也只有144W，面對(duì)功耗越來(lái)越高的硬件已經(jīng)露出了頹態(tài)。所以Intel干脆放棄老ATX 12V規(guī)范中的24Pin接口，重新打造了一個(gè)純12V輸入的新10Pin接口。

其中8、9、10三個(gè)端子接受電源的12V1輸入，而原本的5VSB也相應(yīng)的改到了12V上面，在7號(hào)端子上面，5號(hào)端子為預(yù)留的空位，其他端子為信號(hào)位。按照每端子8A的電流上限計(jì)算，這個(gè)接口的最大功率輸入可以達(dá)到288W，比原來(lái)的24Pin要高不少。實(shí)際上，參考近期12代酷睿上市后尤其是PL2瞬態(tài)功率那可怕的數(shù)字，電源設(shè)計(jì)確實(shí)需要一個(gè)“大手術(shù)”了。

除了這個(gè)主要供電接口，Intel在ATX 12VO規(guī)范中還給主板設(shè)計(jì)了一個(gè)額外供電接口——6Pin的接口，直接使用目前PCI-E供電接口規(guī)范，也就是三個(gè)12V輸入端子，三個(gè)GND端子，它最高也能夠提供288W的功率，聯(lián)合10Pin就可以做到576W的供電輸入（原先處理器需要的單獨(dú)12V輸入端子仍然保持原樣，在未來(lái)的主板上面我們?nèi)匀粚⒁?jiàn)到2個(gè)甚至更多的8Pin或4Pin 處理器供電接口。）！

最后，新規(guī)范將除了12V之外的所有電壓移除，+3.3V、+5V、+5VSB、-12V等全部轉(zhuǎn)移到主板上，這么做的好處之一就是極大提升了電源轉(zhuǎn)換效率，眾所周知，目前的ATX電源轉(zhuǎn)換效率一直都是一大頑疾，轉(zhuǎn)換效率高的電源價(jià)格又實(shí)在太貴了。這將更好地滿足顯卡、硬盤(pán)等設(shè)備的耗電需求，簡(jiǎn)化電源設(shè)計(jì)（電源該降價(jià)了），而且可以有效降低整機(jī)閑置功耗。

但是，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果則是，主板又要進(jìn)一步承擔(dān)更多電壓轉(zhuǎn)換工作，主板的維修成本、難度將更高。而且，對(duì)主板的供電設(shè)計(jì)、用料，也提出了更高的要求。

主板供電是如何設(shè)計(jì)的？

主板的供電，無(wú)論是內(nèi)存、PCH芯片還是處理器供電，其設(shè)計(jì)模式是比較相似的。最簡(jiǎn)單的一組完整供電，是由由電感(扼流線圈）、PWM控制器、2個(gè)MosFET場(chǎng)效應(yīng)管（一個(gè)上橋，一個(gè)下橋)、MOS驅(qū)動(dòng)器（現(xiàn)在多集成于PWM控制器或者和DrMOS內(nèi)）以及濾波電容構(gòu)成。

處理器供電主要采用開(kāi)關(guān)電源電路， 這是通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間和比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種供電模式，不僅在技術(shù)上成熟可靠，而且擁有轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)壓范圍大、穩(wěn)壓效果好、供電電流充足等多個(gè)優(yōu)勢(shì)。

其中，電容的作用是穩(wěn)定供電電壓，濾除電流中的雜波，讓電流更為純凈；電感線圈則是通過(guò)儲(chǔ)能和釋能，來(lái)起到穩(wěn)定電流的作用；PWM芯片則是開(kāi)關(guān)電路控制模塊的主要組成部分，電路輸出電壓的高低與電流的大小基本上是由這個(gè)控制模塊；MosFET場(chǎng)效應(yīng)管則分為上橋和下橋兩部分，電壓的調(diào)整就是通過(guò)上下橋MosFET配合工作實(shí)現(xiàn)的。

具體來(lái)說(shuō)，PWM芯片是供電的核心控制器，處理器會(huì)“提出”需求，要求把自身需要使用的電壓“告訴”P(pán)WM芯片，PWM芯片在“了解”到這個(gè)需求后，就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，讓下級(jí)電路元件輸出對(duì)應(yīng)電壓。而MOS驅(qū)動(dòng)器就是負(fù)責(zé)接收PWM芯片發(fā)出的“指令”。接下來(lái)，就要2個(gè)MosFET場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)工作了，其中，MosFET場(chǎng)效應(yīng)管上橋是12V電壓輸入到電感及電容的“入口”，另一個(gè)MosFET場(chǎng)效應(yīng)管下橋則是輸出處理器所需電壓的“出口”。至于電感和電容，通常情況下我們將其統(tǒng)稱為輸出端，起到穩(wěn)流濾波等作用，這一段電路一般電感的壓力會(huì)比較大。其作用就是過(guò)濾電壓的“雜波”，讓輸出電壓更為平穩(wěn)，為處理器提供更為“純凈”的電力。

當(dāng)然，這只是其中一組供電的工作原理，我們常見(jiàn)的主板上都是多項(xiàng)供電（特指處理器供電），這是因?yàn)樘幚砥鲗?duì)供電電流的要求非常高，舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)CPU假如核心電壓1.2V，在滿載壓力測(cè)試時(shí)（如AIDA64 FPU），它的滿載功率在210W的水平，換算一下，它的電流達(dá)到了175A之多（低電壓高電流）！如果只是單項(xiàng)供電的話，那么這一組的供電電路中，電感首當(dāng)其沖就要能夠承受高達(dá)150A以上的電流，體積將無(wú)比龐大，同時(shí)電容也需要足夠的容量（相應(yīng)體積也很大），更不要提連接這些元件的電路更是難以承受如此大電流，顯然，這在主板上是不可能做到的。

所以，處理器的供電都是采用多相供電的方式來(lái)“分?jǐn)倝毫Α?，就以剛才說(shuō)的175A電流，如果主板為4相供電，那么每相供電就只需要承受43.75A電流，如果主板是8相供電，那么每相供電只需要承擔(dān)21.875A的電流。顯然，這樣每相供電的元件都能夠承受得住，體積也可以有效控制，更可以控制住元件的發(fā)熱問(wèn)題。

PWM芯片

到這里，可能有讀者朋友會(huì)提出問(wèn)題，那么什么是PWM芯片呢？PWM全稱為Pulse Width Modulation，意為即脈沖寬度調(diào)制，是利用數(shù)字輸出的方式來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種技術(shù)手段，可是對(duì)模擬信號(hào)電平實(shí)現(xiàn)數(shù)字編碼。它依靠改變脈沖寬度來(lái)控制輸出電壓，并通過(guò)改變脈沖調(diào)制的周期來(lái)控制其輸出頻率。。它本質(zhì)是一種數(shù)字信號(hào)，主要定義占空比和頻率。其中其中占空比是信號(hào)為高電平狀態(tài)的時(shí)間量占據(jù)總周期時(shí)間的百分比，頻率則是PWM芯片完整一個(gè)信號(hào)周期的速度，即決定信號(hào)在高低電平狀態(tài)之間的切換速度。

準(zhǔn)確的說(shuō)，PWM芯片是一種使用數(shù)字PWM信號(hào)控制模擬電路的產(chǎn)物。PWM很大程度上就是為了實(shí)現(xiàn)模擬電路數(shù)字化控制而誕生的，我們不妨舉例說(shuō)明，當(dāng)一個(gè)數(shù)字信號(hào)源的高電平為5V、低電平為0V的情況下，如果想要用這個(gè)數(shù)字信號(hào)源輸出相當(dāng)于3V的模擬信號(hào)，那么我們就可以將這個(gè)數(shù)字信號(hào)以PWM占空比60%的方式進(jìn)行輸出，也就是說(shuō)一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)有60%的時(shí)間輸出5V，剩下40%的時(shí)間輸出0V，此時(shí)只要信號(hào)周期足夠短，也就是PWM頻率足夠快，那么我們將獲得一個(gè)輸出電平無(wú)限接近于5V*60%=3V的信號(hào)源，這就是PWM能夠以數(shù)字信號(hào)的身份控制模擬電路的主要原因——PWM控制電壓的方式說(shuō)白了就是通過(guò)控制占空比來(lái)控制等效電壓供處理器使用。主板供電電路面對(duì)多為電壓恒定，但電流處于動(dòng)態(tài)的負(fù)載狀態(tài)，所以用在供電上的PWM芯片除了要考慮輸入電壓的情況，還要考慮到輸入電流的問(wèn)題。

電壓控制型PWM

所謂電壓控制型PWM，是通過(guò)電壓反饋線路去對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)電壓和實(shí)際輸出電壓，通過(guò)調(diào)整PWM的占空比來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。使用電壓控制型PWM時(shí)，電路的組成比較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)、制造成本相對(duì)也低一些。但是這種電壓控制型PWM有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，它對(duì)高功耗和動(dòng)態(tài)變化豐富的電路（比如處理器的變頻、動(dòng)態(tài)電壓），電壓控制型PWM的“反應(yīng)”沒(méi)有那么靈敏，從而導(dǎo)致電路不穩(wěn)。因此，其后來(lái)被電流控制型PWM所取代。

電流控制型PWM

電流控制型PWM的出現(xiàn)就是為了彌補(bǔ)電壓控制型PWM的種種缺陷而生。對(duì)比電壓控制型PWM，電流控制型PWM是在前者的基礎(chǔ)上增加了一組反饋用線路，形成一個(gè)閉環(huán)控制。這樣一來(lái)，無(wú)論電路中的電流還是電壓產(chǎn)生任何變化，都能及時(shí)觸發(fā)PWM的占空比調(diào)整機(jī)制，從而使整個(gè)供電電路的響應(yīng)速度大為提升，有效改善供電的電壓調(diào)整頻率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

除了處理器，其實(shí)顯卡上使用的PWM也是電流控制型PWM，雖然相比電壓控制型PWM電路設(shè)計(jì)上要復(fù)雜一些，成本也高一些，但是換來(lái)了供電的穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，顯然這更加重要一些。當(dāng)然了，PWM只是供電電路中的一環(huán)，想要獲得穩(wěn)定高品質(zhì)的電力供應(yīng)，MosFET、電容、電感等元件也至關(guān)重要。

MosFET場(chǎng)效應(yīng)管

最簡(jiǎn)單的，MosFET場(chǎng)效應(yīng)管的數(shù)量能分辨出供電的效果，因?yàn)樯蠘蚝拖聵蚨伎梢杂貌⒙?lián)2至3顆、甚至是多達(dá)5顆MosFET場(chǎng)效應(yīng)管用以提高導(dǎo)通能力（通常情況下主板多采用一上一下2顆MosFET場(chǎng)效應(yīng)管的設(shè)計(jì)方案）。更多的MosFET場(chǎng)效應(yīng)管能讓每顆元件“休息”的周期、時(shí)間延長(zhǎng)，承受熱量的能力也就提高了，因此主板的供電系統(tǒng)也會(huì)更為穩(wěn)定——所以也就不難理解，為什么很多時(shí)候粗暴的數(shù)MosFET場(chǎng)效應(yīng)管數(shù)量也是衡量供電電路好壞的一個(gè)重要環(huán)節(jié)了吧？

主板上使用的MosFET場(chǎng)效應(yīng)管會(huì)根據(jù)需要而區(qū)別設(shè)計(jì)，在供電電路中MosFET場(chǎng)效應(yīng)管組成的推挽式開(kāi)關(guān)電源，它將5V電壓拉低后，降低到適合的值供應(yīng)給處理器（不是恒定值），而線圈和電容的作用則是過(guò)濾掉高頻部分，盡可能消除雜波（示波儀中可以看到供電波形，越平直越好）。其實(shí)，無(wú)論是處理器還是顯卡，他們對(duì)供電模組中的MosFET場(chǎng)效應(yīng)管提出了很高的要求，畢竟這是供應(yīng)“口糧（電壓）”的重要“機(jī)構(gòu)”，所以品質(zhì)非常重要。目前大多主板，采用的主要是諸如瑞薩、英飛凌、飛利浦、安森美、Vishay等品牌的MosFET場(chǎng)效應(yīng)管，有興趣的讀者朋友不妨看看自家主板上的MosFET場(chǎng)效應(yīng)管是哪家的吧。

扼流線圈

而電感線圈的作用則是維持電路中的電流穩(wěn)定性，當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流增大時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相反，阻止電流的增加，同時(shí)將一部分電能轉(zhuǎn)化成磁場(chǎng)能存儲(chǔ)于電感之中；當(dāng)通過(guò)電感線圈的電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與電流方向相同，阻止電流的減小，同時(shí)釋放出存儲(chǔ)的能量，以補(bǔ)償電流的減小。

電容

前文中也提到，電容亦是供電電路中，不可或缺的重要一環(huán)。電容的主要作用是保證電壓和電流的穩(wěn)定（濾波作用）。電腦隨著處理器的主頻、系統(tǒng)總線工作頻率不斷提高，實(shí)際上對(duì)主板的供電要求越發(fā)苛刻了。一款主板是否可以穩(wěn)定工作，其決定性前提就是供電電路是否優(yōu)異，而這其中，一個(gè)純凈的電流供應(yīng)是重中之重。

如果用專業(yè)儀器示波儀去查看電腦用電源輸出的電流，會(huì)看到許多尖峰、波形，這些就是主板穩(wěn)定工作、或者說(shuō)處理器穩(wěn)定工作的天敵之一。因此，主板必須對(duì)從電源輸出的電流進(jìn)行“凈化、過(guò)濾”，相當(dāng)于讓“粗糧變成精糧”，再給處理器“服用”。

過(guò)濾電流的雜波，主要就依靠扼流線圈和電容了。當(dāng)電腦的電力輸入到主板上，電流首先流經(jīng)扼流線圈“儲(chǔ)能”，它可以初步過(guò)濾掉一些高頻雜波，然后把這些“粗加工”的電流引導(dǎo)到電容里，電容進(jìn)一步過(guò)濾、凈化，拉平（將峰形波拉成方波），這樣，電流經(jīng)過(guò)兩級(jí)“凈化”，就可以供應(yīng)給處理器了。

早年，主板上的電容還多以電解電容為主，如今幾乎清一色的都是固態(tài)鋁質(zhì)電解電容了。固態(tài)鋁質(zhì)電解電容與傳統(tǒng)電解電容最大的區(qū)別在于采用了不同的介電材料，液態(tài)鋁電容介電材料為電解液，而固態(tài)電容的介電材料則為導(dǎo)電性高分子材料。固態(tài)鋁電解電容可以持續(xù)在高溫環(huán)境中穩(wěn)定工作，使用固態(tài)鋁電解電容可以直接提升主板性能。同時(shí)，由于其寬溫度范圍的穩(wěn)定阻抗，適于電源濾波。它可以有效地提供穩(wěn)定且充沛的電源，在超頻中尤為重要。

其次，固態(tài)鋁電解電容具有極長(zhǎng)的使用壽命，它不會(huì)被擊穿，也不必?fù)?dān)心液態(tài)電解質(zhì)干涸以及外泄（即“爆漿”）影響主板穩(wěn)定性。由于沒(méi)有液態(tài)電解質(zhì)諸多問(wèn)題的困擾，固態(tài)鋁電解電容使主板更加穩(wěn)定可靠。最后，其低ESR（串聯(lián)等效電阻）和高額定紋波電流的特性也極為重要。

尼吉康、貴彌功、三洋（松下）、豐賓、至寶、鈺邦、金山、冠坤、柏瑞凱、艾華、華冠、萬(wàn)裕是目前市場(chǎng)上主板采用的電容品牌，以上這些已經(jīng)包攬了絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額，但凡使用固態(tài)電容的主板（正規(guī)品牌產(chǎn)品），幾乎逃不出這個(gè)范圍。

值得注意的是，很多廉價(jià)主板很喜歡使用大容量的固態(tài)電解電容來(lái)替代一堆小電容的設(shè)計(jì)，看起來(lái)單個(gè)元件成本增加，實(shí)際上，在電容的安裝上可以省下不少人工，零件越少人為安裝的步驟也越少，花費(fèi)開(kāi)銷(xiāo)就越低，維修也相對(duì)方便，生產(chǎn)成本也可以降低——所以，切忌不要以個(gè)頭論好壞。

倍相、雙子、并聯(lián)供電是什么？

從十代酷睿開(kāi)始，供電的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了一些新變化，比如有倍相、雙子、并聯(lián)這些新名詞就頻頻出現(xiàn)，這是因?yàn)樘幚砥鞯哪芎脑诓粩嗯噬?，為了更好的?yīng)對(duì)供電需求，主板廠商不得不想一些“新法子”來(lái)解決當(dāng)前的困境。這些新供電模式就是是在傳統(tǒng)的供電模式下，通過(guò)增加一些元器件，讓PWM芯片更好的“統(tǒng)管、調(diào)度”，讓其發(fā)揮最大功效，供電原理并沒(méi)有改變。

注意，第一這些所謂的“新法子”都是各廠商之間約定俗成的，并非技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；其次，部分供電設(shè)計(jì)主要還是應(yīng)用在高端旗艦、超頻用的主板之上，以應(yīng)對(duì)旗艦處理器（或處理器超頻）這個(gè)“電老虎”而已，一般的主板依舊是傳統(tǒng)的供電模式。

直連供電：PWM控制器→MOS→電感→CPU

倍相供電：PWM控制器→倍相器→MOS×2→電感×2→CPU

并聯(lián)供電：PWM控制器→MOS×2→電感×2→CPU

雙子供電：PWM控制器→MOS×2→電感×2→CPU

其實(shí)，無(wú)論哪一種設(shè)計(jì)方案都只是為了進(jìn)一步提升供電能力設(shè)計(jì)出來(lái)的，大可不必過(guò)分關(guān)注。另外，在ATX 12VO規(guī)范普及之時(shí)（大約2年左右），這些設(shè)計(jì)未必能夠持續(xù)下去，因?yàn)橹靼逍枰ヌ幚砀嗖煌碾妷海ā?V/ 3V/5Vsb），寸土寸金的尺寸下，如果協(xié)調(diào)供電設(shè)計(jì)著實(shí)要費(fèi)一番功夫，簡(jiǎn)單堆料可不是什么聰明法子——從本質(zhì)上講，這些“新的供電方式”就是不斷堆砌罷了。