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发烧友观点 奢华电容与供电就是浪费

你会选几相?

  先问各位超频玩家一个问题,你会选择几相供电的主板?

  某天笔者的2位同样有着丰富DIY经验的朋友因为这个问题引发了一系列的争论,争论的起点源于一款主板:

引起争论的主板


  这样一款3相CPU供电的主板,你会用来超频你的Q6600吗?

  正面观点:“带Q6600上333外频还是没问题的,相位多说明不了问题,布局、走线和基材选择合适都可以,只要mosfet设计功率足够、电容滤波能力够强也没问题,什么多相供电不见得有太大意义,相数太多反而不利于主板设计。”

  反面观点:“没有4相我可不敢超,每相Mosfet少于3个也不干,4相8个Mosfet我可不敢拿来超Q6600这种CPU。”

相数越多越好?


 

我们为什么需要多相供电?

在这里解释一下多相位供电的概念,我们为什么需要它?

  CPU核心供电电路原理的简单示意图,其实就是一个简单的开关电路。电源电压(5V或 12V)通过一个由电感线圈和电解电容组成的输入端LC滤波电路,然后进入MOSFET管组成的电路,MOSFET管受PWM(脉冲宽度调制)控制器的控制轮流导通从而输出所要求的电压和电流,再经过L1和C1(EMI滤波电容)组成的LC滤波电路后,就可以得到比较平滑稳定的电压曲线,在输出端达到电压要求,这就是大家常说的“多相”供电中的“一相”。

  但是单相供电一般只能提供最大25A-30A左右的持续电流,而现在主流处理器的需求早已超过了这个数字,功率可以达到70W-100W,工作电流甚至达到45A-50A,而启动时瞬间电流还要大!单相供电已无法满足需求,因此多相供电应运而生。

  多相供电的作用,首先就是为CPU提供足够可靠的电流;其次是由于分流的作用减轻了每路MOSFET管的负担,从而降低了供电电路的温度,使主板运行更加稳定;而且从上图中可以看出,一对轮流开关的MOSFET管就能构成CPU的电源电路,此时负载上的电压总是在一定幅度内围绕着额定电压上下波动,产生的波纹比较大,如果在负载电压开始降低的时候再让另一对MOSFET管对电感线圈进行充电,那么输出端电压上下波动的幅度就会进一步降低,依此类推,加入更多的MOSFET管就能为CPU提供更加稳定的电压、更加强劲的电流。多相供电的好处就体现在这些地方了。


 

然而我们真的需要那么多相吗?

  正如上面笔者的朋友提到的那样,盲目增加供电相数的做法并不能全部解决CPU供电稳定性的问题。从上面对多相供电原理的分析我们知道,多相供电需要多个PWM控制芯片及配套的Mosfet管和滤波电容(至少1个电感、2颗MOSFET管以及一定数量的滤波电容),而相数的增多必然意味着元件数量的增加,由于CPU附近供电模块面积通常较为有限,元件数量的增加就对主板设计和PCB走线提出了更高的要求,同时大量元件的紧凑设计同样不利于供电模块的热量散发,热累计的爆发式增长反过来对稳定性造成了一定程度的不利影响。而且相数较多的设计使布线复杂化,如果解决不好会带来串扰效应(cross talk),同样影响主板在极端情况下的稳定性。

2组6相的供电对于大多数玩家意义不大


  这样的较多相位供电设计,实际上在超频使用中意义并不是很大,我们看到的世界超频记录创造者使用的大多是4-6相供电设计的主板,少数使用8相设计,但成绩提升也不如内存和CPU体质自身的影响明显。对多相供电设计来说,盲目追求数量并不是可取的办法,提高每相的单独供电能力和降低发热才是最行之有效和经济节约的手段。

完全够用的6相供电

  而反过来,相数较少的CPU供电系统劣势就更加明显了,在同样的供电压力下每相所需供应给CPU的电流量大大提高,随之而来的是更高的发热量和电气性能的下降,这对整个系统的稳定性,尤其是超频系统的稳定性来说是致命的。(多相设计,可以使通过每相的电流减少,从而减少发热量)

看相数还要看其他参数

  回到开头我们提出的问题上来,对超频而言,做工扎实的4相供电已经足够一般超频使用,如果想冲击较高的极限频率,6相供电是基本要求,但是要看到不可盲目追求多相,寻找一个合理的供电设计平衡才是最重要的。至于3相供电的超频能力,笔者的看法是如果单相的设计合理,供电能力足够,对于并不能达到很高外频的高端CPU来说也可以使用,但是长期超频使用还是需要一块拥有更稳定供电能力的主板。而低于3相或者3相供电却缺乏合理的设计用料的主板,并不建议进行超频使用。

喙头还是实用?你需要固态吗?

  “固态电容是2006-2007年最成功的市场宣传语”,笔者的一位媒体朋友这样说。的确,自从去年中Conroe发布以来,在主板产品的市场宣传中我们见到的最多的词汇就是“固态”。

  固态电容有什么优势?相比传统电解电容,固态电容在稳定性上更胜一筹,由于不使用电解液,所以在长期使用后不会因热胀冷缩等原因出现鼓包、爆浆等影响主板使用的后果。所以使用固态电容对于主板稳定性——尤其是长期使用的稳定性是有显著帮助的。并且固态电容的导热速度也更快,在散热情况不理想的情况下也有助于提高稳定性。

  然而固态并非完美,相比电解电容,固态电容的致命伤在于其容量不可能做到很大,在保证同样滤波能力的情况下需要更多的元件数量,这也是众多固态主板在供电部分的电容数量明显多于传统电解电容设计的原因。


  固态电容的使用使得主板的设计难度提升,在基材用料上也会有更高的要求,从而无形中提高了产品成本。如果回到固态电容的初衷——提高稳定性上来,那么更需要极端稳定性的服务器主板是不是也需要全固态设计呢?

对稳定性以及寿命有特殊要求的服务器主板也没有使用全固态电容


  事实并非如此,可以看到这块泰安的Thunder K8SR服务器主板也并未使用全固态设计,泰安相当一部分的服务器主板都没有使用全固态设计。这在某种程度上说明,全固态并不能代表绝对意义上的稳定性。选料扎实,布局工艺合理的电解电容结构主板同样也可以做到相当高的耐用程度,当然我们也不能否认固态电容对于提升供电模块稳定性和整体表现上的巨大作用,只是片面的将全固态奉为神明的做法实属无稽之谈。固态,并不是唯一。


配菜?你要多少?

  双千兆网卡、eSATA、1394接口、双显卡插槽......这些看似诱人的技术,或许一些有特殊需要的用户的确可以从中得到实惠,但是相对大多数普通用户而言,它们在被请进家门后很有可能还是被长期束之高阁,而我们却在为这些我们难以实用的部分多花了“冤枉钱”:双千兆网卡芯片、eSATA和1394控制芯片也许你不会注意,但其自身及附加于主板上的额外成本却是实实在在的,加之有些芯片组实际上并不能对一些新技术很好的支持(例如965芯片组实际上只能支持毫无意义的16+4交叉火力双卡技术),这些“配菜”,我们都没有动过一筷子。

  下次,再面对天花乱坠的产品特性和参数介绍,你还会做出最适合自己的选择吗?希望大家都会。


 

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