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计算机主板各供电电路图解
接线图
2023年02月15日 18:12 652
admin
主板上的供电电路常见有CPU供电电路，内存供电电路，AGP、PCI、ISA供电电路以及I/O供电电路等，这些电源电路一种是开关电源，由双场效应管(MOSFT管)和电感线圈、电解电容组成；另一种是低压差线性调压芯片组成的调压电路。这两种电路都能够为主板上不同的芯片和组件提供精密的电源电压。
1、CPU供电电路
为了降低CPU制造成本，CPU核心电压变得越来越低，于是把ATX电源供给主板的12V、5V和3.3V直流电通过CPU的供电电路来进行高直流电压到低直流电压转换。
（1）CPU供电电路组成
由于CPU工作在高频、大电流状态，它的功耗非常大。因此，CPU供电电路要求具有非常快速的大电流响应能力，同时干扰少。CPU供电电路使用开关电源，该电源由控制（电源管理）芯片、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成，其中控制芯片主要负责识别CPU供电幅值，振荡产生相应的矩形波，推动后级电路进行功率输出（控制芯片的型号常见有：HIP630l、CS5301、TL494、FAN5056等），场效应管起开关控制作用，电感线圈和电解电容起滤波作用。主板的CPU供电电路框图如图1所示。
主板的CPU供电电路框：
图1 CPU供电电路框图 开机后，当控制芯片获得ATX电源输出的+5V或+12V供电后，为CPU提供电压，接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID给控制芯片，控制芯片通过控制两个场效应管导通的顺序和频率，使其输出的电压与电流达到CPU核心供电要求，为CPU提供工作需要的供电。CPU的供电方式又分为许多种，有单相供电电路、两相供电电路、多相供供电电路。
（2）CPU供电电路原理
图2是主板上CPU核心供电电路的简单示意图，其实就是一个简单的开关电源。+12V是来自ATX电源的输入，通过一个由电感线圈L1和电容C1组成的滤波电路，然后进入两个开关管（场效应管）组成的电路，此电路受到PMW控制芯片控制（可以控制开关管导通的顺序和频率，从而可以在输出端达到电压要求）部分的输出所要求的电压和电流，再经过L2和C2组成的滤波电路后，基本上可以得到平滑稳定的电压曲线，这就是“多相”供电中的“一相”，即单相。
CPU核心供电电路的简单示意图：
图2 CPU核心供电电路的简单示意图 ☆实际CPU单相供电电路举例。
实际CPU单相供电电路：
图3为实际CPU单相供电电路，它由电源控制芯片FAN5056、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成。FAN5056负责识别CPU供电幅值，振荡产生相应的矩形波，Q64、Q66起开关控制作用，L11、EC34等起滤波作用。
图3 实际CPU单相供电电路 随着晶体管加工工艺的进步，CPU的工作电压在不断的降低，而CU的功耗随着频率的提升却不断提高，如果CPU的最大工作电流大于50A，为了给CPU提供稳定的供电，主板需要使用多相供电来满足CPU工作的需求，同时由于分流的作用使得每路场效应管的负担减轻，从而降低了供电电路的温度，使主板运行更加稳定。两相供电电路的工作原理与单项供电的工作原理大致相同，只是两相供电电路中，每相之间是有相位差的，相位差的大小为90度。三相、四相供电电路的工作原理与上述供电的工作原理也大致相同，只是三相、四相供电电路中，每相之间的相位差更小，电路输出的电压波形更加平滑。
（3）造成主板供电电路故障的原因
CPU供电电路故障使CPU不能正常工作，如开机后黑屏、启动或使用过程中死机。常见原因有限流电阻坏；场效应管损坏；滤波电容变形或被击穿；主电源控制芯片损坏；从电源控制芯片损坏等。
（4）供电电路故障测试点
①测量场效应管供电是否正常；接着检查S极是否有电压输出，如果场效应管损坏，将导致CPU主供电没有电压输出，造成不能开机，所以在维修时检查所有场效应管是否正常是首选。
②测量控制芯片供电脚位电压，以确定该电路各部分供电是否正常；接着检查控制芯片的输出端有无电压以及PG引脚的电压5V是否正常。如果无输出电压信号，则该芯片损坏，
③电容损坏等也可能导致无法正常提供供电或主板工作不稳定，因此电容好坏也需判别。
2、内存供电电路
一般内存供电部分通常被设计在内存插槽的附近。DDR内存需要两种不同的电压供应，分别为核心电压和输入输出（I／O）电压，此外还需要上拉电压等。随着DDR内存的发展，其核心电压、输入输出（I／O）电压等越来越低。
（1）内存供电电路组成及工作原理
内存供电电路一种是开关电源供电方式，其供电方式和CPU供电电路的原理比较相似，另一种是采用低压差线性调压芯片组成的调压电路进行供电的方式，这里主要介绍低压差线性调压芯片组成的调压电路。
调压方式的内存供电电路主要由双运算放大器LM358、场效应管、电阻和电容等组成，如图4所示。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，能够分别独立地输出标准1.5V～3.3V电压，它通过电压跳线设置或改变电阻R1、R2、R3就可以任意地调整输出电压，R5作负反馈用。它的供电稳压过程如下：
DDR内存供电电路：
图4 DDR内存供电电路通电后的瞬间LM358的输出端输出高电平，此高电平直接加在场效应管Q的G极，G极的高电平使场效应管导通，同时场效应管的S极开始有电流输出，图中A点的电压开始升高。
在A点电压升高的同时，LM358会将反相输入端电压（-）与同相输入端电压（取样电压）进行比较，如果反相输入端电压比同相输入端电压低，LM358的输出端电压继续升高，直到LM358的反相输入端电压与同相输入端电压一致时，这时LM358保持稳压状态。
当内存开始工作（如存取数据等），负载加重，电流变大，LM358的反相输入端（-）的电压变低，LM358的同相输入端（+）的电压不变，这样LM358的输出端电压变高，场效应管导通变大，A点的电压将升高，直到与LM358同相输入端电压（取样电压）一致，保持供给内存的电压稳定。
当内存存取数据结束，停止工作，负载减小，电流变小，LM358的反相输入端（-）的电压也升高，而LM358的同相输入端（+）的电压不变，这样LM358的输出端电压变低，场效应管导通变小，A点的电压将下降，直到与LM358同相输入端电压（取样电压）一致，保持供给内存的电压稳定。
（2）内存供电电路故障测试点：
①测量芯片LM358供电脚位以及场效应管D极是否有5V或3.3V电压，以确定该电路各部分供电是否正常。
②测量场效应管s极是否有电压输出，如果有电压输出，说明场效应管正常，接着检测场效应管连接的滤波电容是否损坏，如果损坏则更换损坏元器件。
③测量芯片LM358的输出端有无电压，如果无电压信号，则该芯片损坏，这样它将无法控制场效应管工作，无法为内存提供供电。
3、其他供电电路
主板中除了CPU供电电路和内存供电电路外，还有芯片组供电电路、AGP插槽供电电路PCI-E和PCI供电电路等。这些供电电路的特点基本和CPU、内存供电电路相同，可以参考CPU供电电路和内存供电电路来维修。
1、CPU供电电路
为了降低CPU制造成本，CPU核心电压变得越来越低，于是把ATX电源供给主板的12V、5V和3.3V直流电通过CPU的供电电路来进行高直流电压到低直流电压转换。
（1）CPU供电电路组成
由于CPU工作在高频、大电流状态，它的功耗非常大。因此，CPU供电电路要求具有非常快速的大电流响应能力，同时干扰少。CPU供电电路使用开关电源，该电源由控制（电源管理）芯片、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成，其中控制芯片主要负责识别CPU供电幅值，振荡产生相应的矩形波，推动后级电路进行功率输出（控制芯片的型号常见有：HIP630l、CS5301、TL494、FAN5056等），场效应管起开关控制作用，电感线圈和电解电容起滤波作用。主板的CPU供电电路框图如图1所示。
主板的CPU供电电路框：
图1 CPU供电电路框图 开机后，当控制芯片获得ATX电源输出的+5V或+12V供电后，为CPU提供电压，接着CPU电压自动识别引脚发出电压识别信号VID给控制芯片，控制芯片通过控制两个场效应管导通的顺序和频率，使其输出的电压与电流达到CPU核心供电要求，为CPU提供工作需要的供电。CPU的供电方式又分为许多种，有单相供电电路、两相供电电路、多相供供电电路。（2）CPU供电电路原理
图2是主板上CPU核心供电电路的简单示意图，其实就是一个简单的开关电源。+12V是来自ATX电源的输入，通过一个由电感线圈L1和电容C1组成的滤波电路，然后进入两个开关管（场效应管）组成的电路，此电路受到PMW控制芯片控制（可以控制开关管导通的顺序和频率，从而可以在输出端达到电压要求）部分的输出所要求的电压和电流，再经过L2和C2组成的滤波电路后，基本上可以得到平滑稳定的电压曲线，这就是“多相”供电中的“一相”，即单相。
CPU核心供电电路的简单示意图：
图2 CPU核心供电电路的简单示意图 ☆实际CPU单相供电电路举例。实际CPU单相供电电路：
图3为实际CPU单相供电电路，它由电源控制芯片FAN5056、场效应管、电感线圈和电解电容等元件组成。FAN5056负责识别CPU供电幅值，振荡产生相应的矩形波，Q64、Q66起开关控制作用，L11、EC34等起滤波作用。
图3 实际CPU单相供电电路 随着晶体管加工工艺的进步，CPU的工作电压在不断的降低，而CU的功耗随着频率的提升却不断提高，如果CPU的最大工作电流大于50A，为了给CPU提供稳定的供电，主板需要使用多相供电来满足CPU工作的需求，同时由于分流的作用使得每路场效应管的负担减轻，从而降低了供电电路的温度，使主板运行更加稳定。两相供电电路的工作原理与单项供电的工作原理大致相同，只是两相供电电路中，每相之间是有相位差的，相位差的大小为90度。三相、四相供电电路的工作原理与上述供电的工作原理也大致相同，只是三相、四相供电电路中，每相之间的相位差更小，电路输出的电压波形更加平滑。（3）造成主板供电电路故障的原因
CPU供电电路故障使CPU不能正常工作，如开机后黑屏、启动或使用过程中死机。常见原因有限流电阻坏；场效应管损坏；滤波电容变形或被击穿；主电源控制芯片损坏；从电源控制芯片损坏等。
（4）供电电路故障测试点
①测量场效应管供电是否正常；接着检查S极是否有电压输出，如果场效应管损坏，将导致CPU主供电没有电压输出，造成不能开机，所以在维修时检查所有场效应管是否正常是首选。
②测量控制芯片供电脚位电压，以确定该电路各部分供电是否正常；接着检查控制芯片的输出端有无电压以及PG引脚的电压5V是否正常。如果无输出电压信号，则该芯片损坏，
③电容损坏等也可能导致无法正常提供供电或主板工作不稳定，因此电容好坏也需判别。
2、内存供电电路
一般内存供电部分通常被设计在内存插槽的附近。DDR内存需要两种不同的电压供应，分别为核心电压和输入输出（I／O）电压，此外还需要上拉电压等。随着DDR内存的发展，其核心电压、输入输出（I／O）电压等越来越低。
（1）内存供电电路组成及工作原理
内存供电电路一种是开关电源供电方式，其供电方式和CPU供电电路的原理比较相似，另一种是采用低压差线性调压芯片组成的调压电路进行供电的方式，这里主要介绍低压差线性调压芯片组成的调压电路。
调压方式的内存供电电路主要由双运算放大器LM358、场效应管、电阻和电容等组成，如图4所示。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，能够分别独立地输出标准1.5V～3.3V电压，它通过电压跳线设置或改变电阻R1、R2、R3就可以任意地调整输出电压，R5作负反馈用。它的供电稳压过程如下：
DDR内存供电电路：
图4 DDR内存供电电路通电后的瞬间LM358的输出端输出高电平，此高电平直接加在场效应管Q的G极，G极的高电平使场效应管导通，同时场效应管的S极开始有电流输出，图中A点的电压开始升高。在A点电压升高的同时，LM358会将反相输入端电压（-）与同相输入端电压（取样电压）进行比较，如果反相输入端电压比同相输入端电压低，LM358的输出端电压继续升高，直到LM358的反相输入端电压与同相输入端电压一致时，这时LM358保持稳压状态。
当内存开始工作（如存取数据等），负载加重，电流变大，LM358的反相输入端（-）的电压变低，LM358的同相输入端（+）的电压不变，这样LM358的输出端电压变高，场效应管导通变大，A点的电压将升高，直到与LM358同相输入端电压（取样电压）一致，保持供给内存的电压稳定。
当内存存取数据结束，停止工作，负载减小，电流变小，LM358的反相输入端（-）的电压也升高，而LM358的同相输入端（+）的电压不变，这样LM358的输出端电压变低，场效应管导通变小，A点的电压将下降，直到与LM358同相输入端电压（取样电压）一致，保持供给内存的电压稳定。
（2）内存供电电路故障测试点：
①测量芯片LM358供电脚位以及场效应管D极是否有5V或3.3V电压，以确定该电路各部分供电是否正常。
②测量场效应管s极是否有电压输出，如果有电压输出，说明场效应管正常，接着检测场效应管连接的滤波电容是否损坏，如果损坏则更换损坏元器件。
③测量芯片LM358的输出端有无电压，如果无电压信号，则该芯片损坏，这样它将无法控制场效应管工作，无法为内存提供供电。
3、其他供电电路
主板中除了CPU供电电路和内存供电电路外，还有芯片组供电电路、AGP插槽供电电路PCI-E和PCI供电电路等。这些供电电路的特点基本和CPU、内存供电电路相同，可以参考CPU供电电路和内存供电电路来维修。
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