4.8　给主板供应稳定电压

电脑主板的供电是一个非常重要的部分，如果没有供电单元的正常工作，主板、CPU再好也是枉然。

一块主板的供电部分可以分成3个部分，包括输入部分、控制部分和输出部分。

1）输入部分：现在的CPU已经从12V直接取电，而较老的CPU比较依赖5V供电。目前，一般的主板采用12V供电及24PIN+8PIN输入端口，直接连接到主板，提供主板及其他元件电量，如图4-23所示。

2）控制部分：由于不能保证电源100%输出的是纯净的直流电，主板必须经过扼流电感、电容等整流控制部分。12V电压输入后，与CPU使用的电压还有很大差距，需要一段转变的过程，于是通过PWM控制的两个MOS管开始工作，一开一关作用下形成脉冲电流，然后通过电感储能形成平滑直流电，获得CPU所需要的电流。

3）输出部分：经过以上电路的处理还不能达到元件用电要求，经过降压后的电流还是不够平整，必须经过输出滤波电容的过滤，方可输出到CPU，为CPU提供稳定的低电流。

在图4-23中我们可以看到24PIN+4PIN电源输入接口、滤波电容、保护电感、控制芯片、MOSFET等部件。

图中“1”是晶体管的一种，在电路中主要起到一个开关的作用，它可以防止高电压传送，以至于引起主板故障。

图中“2”是一个电源控制芯片，能把主板电压降低为CPU和芯片组能够使用的电压。通过快速的开启和关闭，把12V的电压降低为1.5V供CPU使用。在这个过程中，会产生噪声，而这个芯片能去除噪声。

图中“3”是滤波电容，用来存储电荷的设备，如果外界电压比自身的电压高，就会充电，反之会放电，使得供应的电压一直保持稳定的状态。

图中“4”是电感元件，它的作用主要是减少噪声，保持电流的稳定。我们都知道，当流过电感的电流发生变化的时候，线圈会对电流造成一个阻碍，阻碍电流的变化，因此它在此处起到了稳定电流的作用。

4.8.1　影响主板供应稳压电源的部件

我们已经知道主板供电的重要性，但是主板如果没有一个稳定的供电，即使主板安装了性能良好、稳定性高的芯片组、CPU和内存，系统也不会稳定。所以说鉴别主板电源是否稳定是一个比较重要的问题。

主板供电电路中有一些关键的部件，如PWM控制器芯片（PWM Controller）、MOSFET驱动芯片（MOSFET Driver）、输出扼流圈（Choke）、输出滤波的电解电容（Electrolytic Capacitors）等。如果这些部件都比较好，那么主板供电基本上就比较稳定了。下面我们分开来看。

1.PWM控制器芯片（PWM Controller）

在CPU插座附近能找到控制CPU供电电路的中枢神经，就是如图4-24所示的这颗PWM主控芯片。主控芯片受VID的控制，向每相的驱动芯片输送PWM控制芯片的方波信号来控制最终核心电压Vcore的产生。它对于主板的电压稳定性起着至关重要的作用。

2.MOSFET驱动芯片（MOSFET Driver）

它是CPU供电电路里常见的8根引脚的小芯片，通常是每相配备一颗。很多PWM控制芯片里集成了三相的Driver，这时主板上就看不到独立的驱动芯片了。它对于主板的电压稳定性起着至关重要的作用。图4-25展示了MOSFET驱动芯片（MOSFET Driver）。

其实，MOSFET的中文名称是场效应管，一般被叫作MOS管。黑色8引脚的黑色方块在供电电路里表现为受到栅极电压控制的开关。

每相中的驱动芯片受到PWM主控芯片控制的上MOS管和下MOS管轮番导通，对这一相的输出扼流圈进行充电和放电，在输出端得到一个稳定的电压。每相电路都要有上桥和下桥，所以每相至少有两颗MOSFET，而上MOS管和下MOS管都可以用并联两三颗代替一颗来提高导通能力，因而每相还可能看到总数为3颗、4颗甚至5颗的MOSFET，如图4-26所示。

如图4-27所示，这种有3个引脚的小方块也是一种常见的MOSFET封装，称为D-PAK（TO-252）封装，也就是俗称的三脚封装。中间那根脚是漏极（Drain），漏极同时连接到MOS管背面的金属底，通过大面积焊盘直接焊在PCB上，因而中间的脚往往被剪掉。这种封装可以通过较大的电流，散热能力较好，成本低廉，易于采购，但是它的引线电阻和电感较高，不利于达到500KHz以上的开关频率。

3.输出扼流圈（Choke）

输出扼流圈（Choke），也称电感（Inductor）。输入电路中，每相一般配备一颗扼流圈，它的作用是使输出电流连续平滑。少数主板每相使用两颗扼流圈并联，两颗扼流圈等效于一颗。主板常用的输出扼流圈有环形磁粉电感、DIP铁氧体电感（外形为全封闭或半封闭）或SMD铁氧体电感等形态。图4-28展示了半封闭式和全封闭式的铁氧体功率电感，电感体上标注的1R0或1R2表示其电感值为1.0或1.2微亨，其中“R”代表小数点。

图4-29展示了主板环形电感。环形电感的磁路封闭在环状磁芯里，因而磁漏很小，磁芯材料为铁粉或Super-MSS等其他材料。随着板卡空间限制和供电开关频率的提高，磁路不闭合的铁氧体电感，乃至匝数很少的小尺寸SMD铁氧体功率电感，因其高频区的低损耗，越来越多地取代了环形电感。但是因为电源里各种不同的应用特点，环形电感还在被大量用作扼流圈或其他用途。

4.输出滤波的电解电容（Electrolytic Capacitors）

供电的输出部分一般都会有若干颗大电容（Bulk Capacitor）用于滤波，它们属于电解电容。电容的容量和ESR会影响输出电压的平滑程度。电解电容的容量大，但是高频特性不好，所以还有其他形式的滤波电容——固态电容。图4-30展示了电解电容和固态电容。

固态电容在CPU供电部分常见。一般的固态电容称为铝–聚合物电容，属于新型的电容器。它与一般铝电解电容相比，性能和寿命受温度影响更小，而且高频特性好一些，ESR低，自身发热小。

4.8.2　计算多核电脑的耗电量

一般地，电视机的耗电量大约在80W以下，电脑大约为250～500W。另外，电脑的工作状态不同，耗电量也是不同的。一份由加拿大某大学提出的报告指出，最新的电脑如果拥有省电功能，每小时待机耗电约为35W，比一个一般亮度的白炽灯泡稍高。

电脑在睡眠状态下也有能耗，约为7.5W。即便关了机，只要插头还没拔，电脑照样有能耗，约为4.81W。

对于想要攒机的用户来说，购买电源的第1步是估算一下电脑的耗电量。而购买电源的时候，要根据电脑正常运行状态最大功耗，若选择的电源不能达到电脑正常运行的最大功耗，电脑就会出现各种故障，运行不稳定。所以说计算功耗是比较重要的。那么如何计算电脑的耗电量呢？

电脑的耗电主要是CPU、内存、显卡、主板、硬盘、声卡、光驱等硬件的耗电。只要将这些硬件的耗电量相加，基本上就能算出电脑的耗电量到底有多大了。

CPU的功耗设计一般为50～130W，时钟频率越高，耗电量越大。多数主板都包含网络芯片、音频芯片等多种芯片，它的耗电量大多为30W左右。在台式机上多采用7200转的硬盘，它的耗电量多为30W以内。内存的耗电量比较小，多为15W以内。显卡的种类比较多，不同级别的显卡耗电量相差很大，普通用户级的显卡耗电量大多为50W左右。光驱耗电量与其转速有关，转速越大耗电越大，通常电脑的光驱不是长时间工作的，其耗电量大概为20W以内。

将上述硬件的耗电量相加，就可以得到电脑的耗电量了。其实，电脑中还有其他硬件在消耗电能，所以电脑的耗电量不止这些。但是大多数电脑的耗电量都在400W以内。

下面我们以一个实例来计算一下电脑的功耗：

电脑的主要硬件情况为CPU采用X3435开核X4 B35，主板采用梅捷890GX V2.0，内存采用两条威刚DDR3内存，显卡采用铭瑄GTS450/HD4290，硬盘采用西数500G蓝盘加2TB绿盘，电源采用航嘉DH6。在全默认状态下，分别测试了采用独显和集显的待机、游戏、满载的功耗情况，测试结果如表4-1所示。

从表中我们可以看到，电脑的满载功耗为228.75W，游戏功耗为156.75W，待机功耗为77.25W。采用集显的话3项数据分别是64.5W、76.5W、124.5W。

另外，网络上有好多软件可以通过检测电脑硬件的功率，自动计算出电脑的功耗情况，这种功能的软件有“鲁大师”等。图4-31展示了用“鲁大师”检测电脑功耗结果，该电脑的功耗总值大约为131W。

当今社会倡导节能。下面我们介绍几个节电节能的方法：

1）暂停使用电脑时，如果预计暂停时间小于1小时，建议将电脑置于待机；如果暂停时间大于1小时，最好彻底关机。

2）平时用完电脑后要正常关机，应拔下电源插头或关闭电源接线板上的开关，而不要让其处于通电状态。

3）使用降温软件为CPU以及其他硬件降温。

4.8.3　查看电脑电源容量

电脑硬件中，电源也是至关重要的一个。电脑需要的一般是12V、-12V、3.3V、5V、-5V等不同值的直流电，而家庭用电基本上为220V的交流电。那么电源的作用就是将220V的交流电进行转化。

一般来说，主板上的IC芯片等电路的电压都是采用5V和3.3V直流电进行驱动的。但是直流电也有时候会用于内存、某些插槽、软驱、硬盘等。驱动硬盘或软驱的驱动器的电压多为12V直流电。

那么如何查看电脑电源的容量呢？

有一个直观且简单的方法，就是查看电脑电源侧面的铭牌，在上面会有相关的数据标识。图4-32展示了惠普电源的铭牌，图中我们可以看到输入电压为200～240V交流电压，可输出最高为+12V的直流电压。