主板 频道

精准高效 华硕全新数字供电技术全解析

  【IT168 资讯】一直以来,在主板技术研发领域,华硕都有着“一直被模仿,从未被超越”的美誉。这样高度的评价正是基于勇于创新的精神和雄厚的研发实力。华硕作为全球主板行业的领军者,每次新品的推出、技术的革新,都引领着主板的产业发展。从1989年开始,华硕销售出的主板拼接起来的长度可以绕地球三圈!


▲华硕售出的主板已经可以绕地球三圈

  每一次新产品的推出,华硕都引领行业技术的发展趋势,这一次当然也不例外,华硕再一次给我们带来了惊喜。

动力澎湃——数字供电为处理器提供充沛动力,满足极致电量需求

  说到数字供电,我们首先应该对模拟供电有一个基本的认识。下面就让我们来简单了解一下典型的CPU多项模拟供电电路的构成:


▲模拟供电电路示意图


▲典型的模拟供电元件图

  传统的模拟控制电路实际上包含了6个部分,按照输入输出的顺序依次是:输入端扼流线圈(储能电感)、输入端(储能)电容、PWM控制器、MOSFET管、输出端扼流线圈、输出端电容。

传统模拟供电的特点

  模拟供电是绝大多数主板的首选,制造难度较低且造价便宜,因此,模拟供电之前被业界普遍采用。但在主板的设计中,模拟供电的独立部件都要占用一定的空间,而且这些零件会随着使用时间、温度以及其它环境条件的变化出现“漂移现象”——就是实际的输出值通常会偏离理想的设计时的输出值,这些变动会对系统的稳定性乃至响应能力造成负面的影响。可以说模拟控制的响应特性是由离散零件值所决定的,在设计和制造主板时就没有办法为所有的电源值或者负载点提供非常好的化的控制。

何谓数字供电?

  数字供电,其实准确的说应该是“集成化数字供电模块”,它是一项新兴的高端技术。由于其小体积高效能的特点早已被服务器和显卡领域使用,单纯为CPU单一电源进行供电,性能参数不是很多变的情况下,模拟电源有很成熟的方案,并在成本上有优势, 数字供电在这里有点杀鸡用牛刀的意思,这就是为什么数字供电在之前的主板中比较少见的原因。


▲典型的数字供电模块

  它的原理其实与普通的模拟供电电路大同小异,不过是将原来的模拟供电主回路控制和系统管理功能整合到了单一封装中,但是数字供电和常见的模拟供电有着本质区别:前者采用了数字PWM,通常情况整合了数字MOSFET和DRIVER的小体积芯片,甚至搭配体积更小的联体感和MLCC陶瓷电容或者钽电容;而模拟供电则采用传统的PWM芯片,每相搭配2-4个体积比较大的MOSFET,每相搭配一个独立的电感,而且会搭配容量比较大的电容。在“寸土寸金”的主板上,使用一体化的MOSFET和扼流线圈,以及陶瓷式贴片电容不但可以节约供电模块所占用的面积,而且可以简化供电模块的走线设计,这样对于减少信号串扰以及EMI电磁干扰都有莫大的帮助,对于主板的稳定性来说也大有裨益。

  数字电源比较重要的特点是,通过数字电路实现电源的控制、通信等功能,可以很方便的重新编程和增加功能,只需调整程序就可以做到适应新的负载点和新的规范,并能非常的容易的实现全面的监控和通信功能。不过数字供电的意义不仅仅在于“体积”,更在于性能。

  一体式的数字供电的芯片内部整合了MOSFET和DRIVER,相比模拟供电常采用的工作频率在300KHz的MOSFET,数字供电MOSFET工作频率要高的多,可达800KHz甚至更高。更高的开关频率,使得数字供电瞬态性能更佳,转换效率更高。同时,数字供电可以驱动的电流每相可以达到40A,远远超过了模拟供电普遍30A的极限。在同等相数的情况下,数字供电具有更小的体积和更高的转换效率,同时提供更充沛的电力供给。另外,数字供电耐高温表现上要好的多,甚至可达200度,而模拟供电MOSFET温度上限仅100度左右等等,对于在苛刻的高温环境下,数字供电无疑具有更强的战斗力。

华硕全新数字供电技术全解析

稳定可靠——领先的双芯处理器+严苛用料提供最优越的极致稳定和极致性能


▲DIGI+VRM数字供电设计

  如今CPU和GPU在朝着低压大电流的方向发展,节能技术使得芯片在轻载下会工作在较低功耗,而满载时又可能达到很高的功耗,模拟电源的电路参数只是在某个负载点做到最优化,而应用数字电源就容易实现从轻载到满载全功率范围内效率非常好的化,同时满足大幅度的瞬态响应要求。不仅为主板带来了更纯净的供电环境和更低的工作温度,同时也能够通过展频等方式为超频用户创造电流、电压波动更小的超频环境。


▲全新第二代双芯片智能处理器

  作为华硕2010年的新技术,早在4月份,华硕就正式发布了双芯智能处理器,由EPU智能节能处理器和TPU智能加速处理器组成,如今,全新的双芯智能处理器第二代(Dual Intelligent Processors 2),加入了强大的“DIGI+VRM”数字供电设计。


▲DIGI+VRM”数字供电设计的双芯智能处理器第二代

  华硕通过自主设计委托制造的方式获得了属于华硕自己的VRM芯片。它基于可编程微型处理器,不仅能够准确匹配多个PWM 新款芯片,甚至可以精准的控制单个电感的电流以及工作负载状态,这是传统的模拟供电不可想象的。


▲通过开启扩展频谱,提高系统稳定性

  DIGI+ VRM数字供电设计通过开启扩展频谱(Spread Spectrum)技术,进而提高系统的稳定性。扩展频谱(Spread Spectrum)技术是一种常用的无线通讯技术,简称展频技术。当主板上的时钟发生器工作时,脉冲的峰值会产生电磁干扰(EMI),展频技术可以降低脉冲发生器所产生的电磁干扰。在没有遇到电磁干扰问题时,应将此类项目的值全部设为“Disabled”,这样可以优化系统性能,提高系统稳定性;如果遇到电磁干扰问题,则应将该项设为“Enabled”以便减少电磁干扰。


▲频率可以自行调整以达到非常好的状态

  DIGI+ VRM数字供电设计提供了可调节的频率选择模式,让用户可以根据自己的情况获得非常好的状态,达到更好的超频性能。


▲供电效率大幅提升

  同时由于更加高效的管理机制,所以供电效率也因此有很大提升,因此也可以带来更加低温的环境。16相数字供电的效率要远高于24相模拟供电的效率!


▲实时监控各项参数并作出主动调整

  同时DIGI+ VRM数字供电设计还可以实时监控各部件的温度、电流情况,并对每个供电相作出主动的调整,以达到更低温、长寿的目的。


▲对超频爱好者来说非常有用的DIGI+VRM数字供电设计

  除此之外,DIGI+ VRM数字供电设计还提供了更多可调节的选项,满足超频爱好者获得非常好的的状态。用户既可以在BIOS中,也可以在软件界面中实现,非常方便。

  如今随着工艺的提升,CPU的架构越来越复杂,对供电精度的要求自然也越来越高,数字供电在输出纹波、转换效率、瞬态响应等性能方面的优势就越来越明显,虽然数字供电在短期内会增加一部分生产成本,不过凭借着占用空间小,效率高和更加精确的控制电路等的优点,作为全球主板行业的领军者华硕将在下一代产品中全面使用数字供电设计,在开创全民数字供电的新时代的道路上,华硕再一次走上了领跑者的位置。

0
相关文章