电容是CPU供电电路的重要部件之一,目前普遍采用低ESR的固态电容。微星在DP45-8D上采用了4颗Hi-C电容。
Hi-C电容与固态电容相比,哪一种更好?这要先说一说供电电容的一个重要参数—等效串联电阻(ESR)。
等效串联电阻的英文全称是Equivalent Series Resistance,缩写为ESR。理想的电容自身不会有电阻,但实际上制造电容的材料有电阻。从外部看,这个电阻跟电容串联在一起,所以就称为“等效串联电阻”。
ESR的损耗与通过的电流成正比,电流越大,损耗就越大。比如两颗功率都是70W的CPU,前者电压是3.3V,后者电压是1.8V。那么前者的电流是I=P/U=70W/3.3V=21.2A,后者的电流是I=P/U=70W/1.8V=38.9A。后者将近是前者的两倍。在ESR相同的情况下,后者的损耗就是前者的两倍。所以降低损耗就必须用ESR更低的电容。
ESR的危害不仅仅是损耗,更重要的是“纹波电压”。没有任何波动的直流电压应该是一条水平直线,当有电压波动时,电压就变成波浪形,电压水平线上的波峰和波谷就是波纹电压。ESR值与纹波电压的关系可以用公式V=R(ESR)×I表示。公式中的V是纹波电压,R是电容的ESR,I是电流。从公式可以看到,当电流增大的时候,即使在ESR保持不变的情况下,纹波电压也会成倍提高,因此降低波纹电压就必须采用ESR值更低的电容。
纹波电压的危害是导致CPU工作不稳定,容易出现判断“0”和“1”失误而死机。波纹电压对CPU的影响与CPU的工作电压相关。比如0.2V的纹波电压对于3.3V的CPU而言,0.2V纹波电压所占比例较小,不足以形成很大的影响,但是对于1.8V的CPU来说,所占的比例就足以造成CPU运算失误。所以,现在的CPU供电电路都采用低ESR的电容。
普通液态电解电容的ESR在20毫欧以上,固态电容的ESR是5毫欧。Hi-C电容的ESR小于5毫欧。所以Hi-C电容优于固态电容。
Hi-C 电容的英文全称是Highly-conductive polymerized Capacitor,中文叫做高导电聚合物电容。从上图看到是塑封帖片式的,有点像钽电解电容,其实不是。这种电容的阳极是烧结钽(或铝箔),阳极介质是氧化钽(或氧化铝),而阴极(电解质)是固态的、高导电聚合物。正由于电解质是高导电聚合物,使得它尺寸小而电容量大、ESR极低的特点。
液态电容 | 固态电容 | Hi-C | CAP电容 |
ESR值 | >20毫欧 | 5m毫欧 | <5m毫欧 |
功率损耗 | 高 | 低 | 更低 |
从上面的ESR值列表可以看出现在用于CPU供电电路最好的电容是Hi-c CAP电容。Hi-C CAP电容的第二个优点是在有浪涌电流通过时,具有自恢复的功能,因此功率损耗非常低。所以DP45-8D采用Hi-C电容是一举两得。
四、内存识别和优化技术
P45北桥(MCH)内存控制器可以支持DDR2和DDR3两种规格的内存,DDR2和DDR3共用内存数据总线和地址总线,所以DDR2和DDR3不能同时使用。一般P45的主板都把DDR2和DDR3分开设计。DP45-8D把DDR2和DDR3整合在同一主板上,面临的技术难点有2个,一个是内存供电和信号电压识别,一个是内存信号优化抑制干扰。
1、内存供电和信号电压识别
DDR2采用SSTL_1.8信号电压, DDR3采用SSTL_1.5信号电压。主板采用一组双路MOSEFT内存供电设计,电压调节器采用的PWM芯片(uP6103)可调节电压0.7-2.5V,以保证两种内存信号电压需要。另外,还要有DDR2/DDR3内存识别电路以便确定电压调节器的输出电压。为此,微星设计了“内存识别器”。
内存识别器在硬件上就是SSTL电路。当DDR3内存槽插上内存时1.5V的SSTL电路工作,该电路会产生DDR3_DRAM_PWROK信号(高电平),使电压调节模块以1.5V为基准电压供电。北桥也通过DDR3_DRAM_PWROK信号使内存控制器按DDR3运作。如果安装的是DDR2内存,则1.5V的SSTL电路停止,DDR3_DRAM_PWROK信号是低电平,内存电压调节器和北桥内存控制器都按DDR2运作。
2、内存领跑员
为了提高内存的兼容性,DP45-8D采用一种“内存领跑员”技术,该技术可以让用户使用多种品牌型号的内存条也能成功,这项技术的核心是超越内存条自己的电压规格寻求非常好的内存电压。
这项技术的核心就是在开机时BIOS检测内存的SPD信息,以及内存的输出信号,如果输出信号不正常,说明没有开机,然后逐步提升电压,直到内存可以正常启动。
这两项技术包括了对内存信号的优化,降低信噪比,使内存的数据信号更清晰。