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供电很重要 解析市售主流PWM芯片

发布时间:2019-06-11 23:32 来源:未知 编辑:admin

  供电系统在显卡的硬件架构中有多重要?如果把GPU比作显卡的大脑,那供电系统就是显卡的神经中枢。它的好坏决定了显卡的工作特性,包括呼吸、感官等等。一张好的显卡就必须要配备一个好的供电系统,这年头对于好的定义实在是太广泛了,下面笔者将带大家浏览一下目前显卡主流的供电芯片,并对比优缺点。

  可以说,显卡供电发展至今,模拟供电一直占据着显卡供电设计的主流位置。模拟供电拥有数字供电所无法相比的成本优势,极高的转换效率,下面来介绍一下市面常见的模拟PWM主控芯片。

  安森美半导体(On-semi)出品的ON供电芯片,是市面上最常见的供电芯片。优点是架构成熟,成本低。ON的供电芯片一般是通路厂商的最爱,因为采用了ON的供电芯片不支持调压,属于纯模拟电路。不能调压也会极大的制约显卡的超频性能,比较适合用于低端显卡。

  一般用户都认为模拟供电是低端显卡才会使用的,其实不然。半导体大厂uPI(uPI-semi)出品的供电PWM主控芯片,以多相的拓展性能闻名。一般听说显卡做工能达到10相以上的,一般都是采用uPI的PWM芯片。uPI能达到数字供电也无法超越的供电规模,常见在主板上动辄24相供电的设计,更是数字供电设计无法企及的。uPI也是属于纯模拟电路,但是拥有更好的拓展性,转换效率高,拓展后更精准,这也是模拟电路的巅峰。

  出现在ATI、NV高端显卡上的Volterra方案就是教成熟的纯数字供电方案。它的主要特色是元件高度整合,每相的MOSFET Driver和上桥、下桥MOSFET整合到一颗小芯片里,极大地减少了PCB的占用,缩短的引线长度还有利于提高开关频率。当然代价是发热更加集中了。因为开关频率的提升,纹波电流减小,输出电容容量得以降低,Volterra数字供电方案使用大量MLCC电容(高频特性最好,ESR最小,但容量小)并联进行输出滤波,输出扼流圈使用小型封闭式电感,在显卡上更是使用了多相连体式的功率电感,可以降低寄生参数和内阻,并获得更好的动态性能。

  数字供电在输出纹波、转换效率、瞬态响应、占用面积等方面有着先天的优势。但是缺点也同样明显,以当前市面最主流的Volterra方案为例,由于采用的VT1157SF从控芯片整合4颗MOS和Driver,当显卡超压超频使用时, 高度集成的从控芯片产生的热量非常惊人且散热面积又极为细小,导致其零件温度轻松达到甚至超过100摄氏度。

  CHiL(CHiL-semi)出品的PWM主控芯片,属于纯数字电路的控制芯片。优点是数字供电所具备的,包括控制信号更精准,反馈功能更好等优势。

  NVIDIA在公版的设计方案上,几乎都在使用CHiL的PWM控制芯片。CHL8266是我们见得最多的,最高支持6相输出,可配置开关频率精度从200 KHz到1MHz每相小于2%。

  而在CHiL的芯片中,高规格的无疑是属于CHL8318。CHL8318是CHiL-semi推出的VRD 11.1标准的最新产品,是首款提供8相控制的数字电路控制器。这也是数字电路发展的一个突破,众所周知多相拓展电路一直是模拟供电的优势,而CHL8318则更好的支持了更高相数的电路设计。

  从Chilsemi公司提供的官方规格书中可以看到,CHL8318 数字PWM不仅拥有极高的转换效率,还有着模拟或者传统数字PWM所没有的功能:定制的超高输出电压、动态相数控制以节省功耗、通过采集SMB总线数据以监控每相负载电流。

  在解决数字电路拓展性能不强的情况下,不少厂家都推出了结合的方案。可以说这种结合的方案能够充分解决数字电路以及模拟电路的缺点,真正的融合优点。采用了数字管理芯片+模拟供电设计,既能保证供电的高转换率,又能保证信号控制的精确度。随着数字PWM芯片的发展,日后在显卡供电设计上,定能看到其他更加优化的方案。

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