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電腦主板固態(tài)鋁電解電容器的選擇

 在主板上cpu的供電設(shè)計上,開關(guān)頻率只有幾百k,即使頻率高達1Mhz,而現(xiàn)在cpu的頻率都在Ghz以上,所以開關(guān)電源在調(diào)整以前,cpu已經(jīng)工作 了1000個周期以上,(電感對電容的充電是需要時間的,電容極板上電荷變化不能瞬間改變,就是說極板上電壓不能瞬變),電荷由極板流向cpu時要經(jīng)過電 容上的等效串聯(lián)電阻(主要是作為電容陰極的電解液或者導電高分子薄膜的電阻)和線路上的電阻,那么這段時間內(nèi)的電流波動產(chǎn)生的cpu電壓波動基本上取決于 電容的esr和線路上的電阻(Delta V = Delta I * R),比如電容極板電壓為1.5V,esr和線路電阻共為2毫歐,那么突然增大的 50安培電流(比如cpu由空閑轉(zhuǎn)為進行數(shù)學計算)將在esr和線路電阻上產(chǎn)生100毫伏的壓降,cpu獲得的電壓由1.5V變?yōu)?.40V,這個變化很 可能造成cpu穩(wěn)定性問題,尤其是超頻時,線路上的電阻可以通過加錫條等辦法來降低,而電容的esr,對電源的穩(wěn)定性有關(guān)鍵的影響,是超頻成功的重要因 素。而紋波電流平方與esr成反比,即散熱和溫度一定的情況下,esr越低,溫升就越低,耐紋波能力越高。

      這個CPU供電對 階越電流的響應要比討論的PWM的紋波更有意義,也更好理解,這里用具體的例子來討論一下。假設(shè)cpu當前的供電電壓是1.35V(電容極板上的電 壓),cpu由一個狀態(tài)轉(zhuǎn)為另一個狀態(tài)電流突然增加50A(這個對于主流cpu來講是符合實際情況的),那么這個增加的50A的電流就要在電容的 esr(等效串聯(lián)電阻)上產(chǎn)生壓降,某品牌C61P采用4顆6.3V 3300uF的液體電解(日本化工KZG),并聯(lián)esr為12/4=3毫歐,那么 esr上壓降為0.15V,也就是說cpu的電壓由1.35V下降至1.20V,某通路品牌NF520le和另一通路品牌C68S采用6顆富士通R5,并 聯(lián)esr為5/6=0.83毫歐,那么esr上壓降為0.042V,cpu的電壓由1.35V下降至1.31V,這樣的差距對于超頻來說影響是很大的,即 使是esr高的主板實際電壓高出0.1V,對于超頻來說散熱和CPU的極限電壓都是有限的,所以實際的超頻結(jié)果就可能是能超和不能超或者超到 X2 5000+還是6000+的問題,而且液體電解低溫性能下降明顯,負20度時esr增加為正25度時的兩倍(東北這邊冬天沒暖氣的時候超頻的機器很 容易起不來),高溫時的壽命也明顯不如固態(tài)電容(超頻時電感和FET都很熱,輸入濾波的液體電解比較容易爆掉),因esr較大,供電系統(tǒng)本身的發(fā)熱也高于 固態(tài)電容(除電容esr的發(fā)熱,默認電壓要高于esr低的主板才能達到同樣的穩(wěn)定性,所以供電電流也要大,F(xiàn)ET和電感也要更熱些),同樣設(shè)計的主板,用 紅寶石MBZ的電容就明顯熱,用富士通R5的則基本上不熱,所以固態(tài)電容做開關(guān)電源濾波效果好已經(jīng)是公認的了(缺點是漏電流大,不宜做交流耦合,容量相對 較小,某些不忽悠的廠家在全固態(tài)主板上也會保留液體電解做聲卡耦合輸出,是負責任的做法。PS:鄙視那些用10uF電容做聲卡耦合輸出的,32歐的負載 500HZ以下的聲音都被嚴重衰減,而且輸出聲音很?。?br />
      當然供電的相數(shù)也很主要,因為每相FET和電感上的電阻發(fā)熱與電流 平方成正比,在使用同樣的FET、電容和電感的情況下,提供相同的功率輸出每相供電的發(fā)熱和相數(shù)平方成反比,總發(fā)熱和相數(shù)成反比,兩相供電做出三相的功率 輸出沒什么,更低的紋波也可以做到,不過并不是沒有代價,電感體積要更大(這個現(xiàn)在不怎么流行,以前兩相供電的P4主板經(jīng)常見到巨型電感的),電感值要更 小(以sunlei KQ10系列為例,0.56uH的R56M 額定25A,直流電阻0.90毫歐,0.22uH的R22M 額定35A,直流電阻 0.48毫歐,不但發(fā)熱低而且似乎成本也應該低一些,只是如果PWM頻率相同那么每相的電流峰值也要加倍,每相FET發(fā)熱就是4倍啦),PWM頻率要更高 (為了降低FET上的峰值電流并且獲得大電感值供電的低紋波就只有提高PWM頻率),每相的FET要有更低的Rds ON阻值(相數(shù)低每相上電流平方值 高,一般需要雙FET做下橋),返修率也會提高(PWM頻率高,雙FET并聯(lián)工作返修率自然就高一些)。比如X2 4000+在3相供電的昂達N68S上 超到2.8G跑雙prime時電感的溫升有60度左右(再高除非自己加FET散熱片,否則超頻就只有跑分的意義), 而在5相供電并且有FET散熱片的捷 波悍馬HA01-GT3上就只需要擔心CPU體質(zhì)。還有就是同德代工的HD2600Pro(只有3顆日本化工PSC固態(tài)電容那種),核心超到800M后穩(wěn) 定性沒問題(很多人罵這卡干凈,說電容太少,其實這卡電容還真的不錯的,1顆PSC起碼頂4顆紅寶石MBZ來用,而且低溫性能更好,高溫壽命更長),但是 核心供電的那個電感已經(jīng)很燙手了(這個時候選購兩相供電比選擇固態(tài)電容更有意義),如果是兩相供電的HD2600Pro(比如昂達和東翎的 2600pro ddr3)就不用擔心電感的溫度問題,雖然電感、FET的溫度上限都比較高,不過對于一般非極限OC的用戶來說沒人希望在那樣熱的情況下 使用,而且還可能影響到電容等其它器件的壽命(即使是固態(tài)電容也最好在85度以下工作)。微星在部分845/865/945gc等主板上采用的供電就是相 數(shù)少,大體積、小電感值電感和高的PWM頻率的方案,缺點是電感體積會很大(兩相時),成本沒低多少(銅很貴啊,下橋FET起碼用兩個),發(fā)熱和返修率的 控制也沒有多相的方案理想。用的相數(shù)少比相數(shù)多超得高是正常的(最近看到微星和DFI的高端P35就是4相設(shè)計,當然電感值應該低于0.35uH以獲得大 電流,否則4核供電就不太夠了),也不能說誰的設(shè)計好,因為真正的高科技是PWM的技術(shù),這個intersil等PWM芯片提供商會做的,所以相數(shù)少沒什 么值得炫耀的地方(很簡單的計算,通路和二線主板廠商不可能沒算過,況且電感值低的電感應該更廉價)。映泰的I平臺的三相供電在超頻時電感溫度不會低的 (跑兩個Prime就知道了),所以某些人不要以為這個是很先進的然后拿來吹映泰技術(shù)多好(最近看過有人拿這個來吹的)。

      全 固態(tài)固然炒作多于實用,但是固態(tài)鋁電解電容的實用價值是不容置疑的,不要拿什么設(shè)計說事,說什么設(shè)計比電容重要(起碼銷量最大的中低端主板用料對穩(wěn)定性的影響還 是很大的),電容的選擇已經(jīng)是相當重要的設(shè)計,esr大小直接決定電源的紋波大小,關(guān)系到PI(電源完整性),如果PI都設(shè)計得很一般,那么SI(信號完 整性)再好也無濟于事,所以大家不要被所謂的設(shè)計比電容重要的觀點誤導,選擇主板還是要盡量選擇固態(tài)電容供電的,當然固態(tài)電容只是一個基本保證,并不是主 板的全部,所以也不要非固態(tài)不用,至于全固態(tài)則對多數(shù)人意義不大。雖然固態(tài)電容對主板(包括顯卡)低溫穩(wěn)定性很有幫助,天冷了好多主板(顯卡)連啟動都成 問題,某些一線大廠的板子甚至比通路還要嚴重,剛開始可能只是原來兼容的內(nèi)存變成不兼容了(如果能加壓有多數(shù)還是能解決的只是一線的廉價板一般不提供這樣 的功能),再冷一點就完全無法啟動的,都是液體電解的低溫性能變差所致,而通路和二線的廉價板一般CPU供電采用固態(tài)電容,而內(nèi)存供電電壓一般可調(diào)(像黑 潮P35這樣的板子幾乎所有電壓都能調(diào)節(jié),出現(xiàn)低溫問題加點電壓就可以的),所以多數(shù)情況下低溫啟動問題是能夠解決的,這點全固態(tài)的確好得多,只是考慮到 全固態(tài)主板多搭配中看不中用的熱管使得價格偏高并且多數(shù)有音質(zhì)劣化問題,不推薦使用。

      固態(tài)電容最大的缺點是漏電流大,漏電流 一般達到0.2CV(CV是容量和電壓的乘積),如果這個值低于500uA,按照500uA來考慮(數(shù)據(jù)來自日本化工PSC數(shù)據(jù)文檔),這個已經(jīng)是半個毫 安了嚴重影響交流耦合輸出的線性度甚至燒毀一些無輸入耦合電容的功放系統(tǒng),聲卡輸出電流一般才幾十個毫安,所以固態(tài)電容廠商不建議把電容用于交流耦合,如 果這塊固態(tài)電容好的話那些高端聲卡早這樣做了,而普通液體電解尤其是音頻專用的一般才0.01CV,低得多,輸出線性度更好。所以很多廠商為了炒作全固態(tài) 就做得很徹底(為了利益,似乎通路全固態(tài)的都能貴出不少,一線就更不用說,其實成本增加很少的),將聲卡耦合輸出也固態(tài)化,嚴重傷害了消費者的利益。