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显卡知识:开关电源模块深入剖析
2006年4月18日 11:20  来源:CNET中国·ZOL  作者:中关村在线 火乌鸦
    为了弥补线性电源的很多不足,目前主流显卡往往都匹配了开关电源模块。开关电源模块具有效率高(可达90%以上),发热量小(或基本上不发热)的特点,但造价也相对于线性电源高了许多。 

    开关电源理论上可分为升压工作方式(Step-up)和降压工作方式(Step-down)两大类,前者主要用于一些手持式设备,如随身听、MP3等,我们知道两节普通电池的端电压最高只有3.0V,若是两节氢(NiH)或镍镉(Ni-Cd)充电电池则端电压最高只有2.4V,而手持设备的系统工作电压通常是3.3V,于是就需要使用升压工作方式的开关电源模块。
  
    近年来随着可充电锂离子电池价格的迅速下降,其以优异的能量密度比逐步取代了普通电池及镍氢等充电电池,锂离子电池的工作电压范围是3.6V~4.2V,于是又需要使用降压工作方式的开关电源模块。

    出于电脑主机实际供电情况考虑,显卡的开关电源模块通常均是降压的工作方式。开关电源的核心是一个直流转直流的芯片(英文名是DC/DC),也有的公司命名为PWM(Plus Width Modulator脉冲宽度调制器),再外接两只场效应管(MOSFET),及一只肖特基二极管、一只电感、数只Low ESR电容等组成的滤波回路构成。

    开关电源的基本工作原理是:PWM芯片产生一个宽度可调的脉冲波形,使得Q1、Q2两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压Vout需要降低时,MOSFET场效应管Q2导通,MOSFET场效应管Q1截止,外部电源供电断开,电感释放出能量,这时的电感就变成了电源继续对负载供电。

    随着电感上存储能量的消耗,负载两端的电压开始逐渐降低;当负载两端的电压Vout需要升高时,MOSFET场效应管Q1导通,MOSFET场效应管Q2截止,外部电源通过MOSFET场效应管Q1对电感进行充电并达到所需的电压值。

    以此类推,在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压,使负载两端的电压Vout稳定在预先设定的值,这个理想的电压值是由2只外接电阻的阻值之比来确定的,并可由一个理论的公式来进行计算。

    此外,由于MOSFET场效应管工作在开关状态,导通时的内阻和截止时的漏电流都较小,所以自身耗电量很小,避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。

    由于此类电源模块总是有2只MOSFET场效应管工作在开关状态下轮流导通,开关电源的名字也由此而来。

    无论是集成稳压器,PWM,还是MOSFET场效应管,它们的实物外观上看去都差不多,看起来都是集成电路,那么如何区分线性电源模块与开关电源模块呢?这里告诉大家一个简单的方法,即看板子上是否有那只大大的功率电感(有的板子还不止一只),若有,则毫无疑问,肯定是开关电源,若无则是线性电源。
 
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