顯卡上的電子元件就像汽車中的各種零件一樣,其好壞對整體的穩定和壽命有直接影響。比較顯眼的部件有電容、電感、MOS和供電芯片,這些容易看懂,好理解。
電容篇:
顯卡用電容起到濾波、去耦、耦合、充放電等功能。濾波電容是儲能元件,它把電壓的變動轉化為電流的變動,防止各種脈沖干擾,凈化使波形平滑。就好比飲水機過濾掉自來水中的雜物,使流出來的水純凈一樣。
目前常見的電容有“電解電容”、“鋁固態電容”、“陶瓷電容”和“鉭電容”。我想大家都知道固態電容不錯,但也不要迷信固態電容有多好。首先它們都是電容,起到的作用是一樣的,主要區別在于耐受、內阻和壽命。電解電容相比較鋁固態電容,其最大的缺點在于相同容量占用的體積更大,以及高溫耐受差(傳統電容通常沸點為103度左右,鋁固態電容沸點可高達350余度)。如果長期高溫或遇到不能承受的壓力時會“爆漿”!
固態電容內部示意圖
咱很樂意嚇唬你一下,呵呵。當然,電解電容也有它不能被取代的地方,那就是它擁有極好的低頻響應能力。所以涉及聲音輸出的部分還是需要電解電容來出力,使用固態電容的主板集成聲卡就遜色很多。電解電容的特征是頂端“擁有K型防爆槽”。另外有一種酷似固態電容的名叫“鋁殼電解電容”的東西,大家注意千萬不要混淆,仔細看它也有K槽。
爆漿的電解電容。不管是傳統的還是鋁殼的都會爆。
固態電容也會爆,當然只限你很2的接反正負極。
這些都是電解電容,從左至右(下同)依次是傳統電解電容和鋁殼電解電容。
另外,電容的安裝方式有“插件式”和“貼片式”兩種,只是安裝方式的差異,并沒有太大不同。貼片式電容的特點是使用黑色底座或直接焊接,插件式很暴力要穿透PCB電路板。
插件式電容會有2個針腳穿透電路板。貼片式電容能看到有一個黑色底座。
最后來說說高端電容――鉭電容家族的兄弟們!鉭是一種珍貴的金屬,價格很好很強大。鉭電容內部沒有金屬液,而是使用金屬鉭做介質。鉭電容擁有很多特性和強項,它具有非常高的工作電場強度,體積小卻能達到較大的電容量、壽命長、耐高溫、準確度高、濾高頻改波性能極好。在鉭電容工作的過程中,具有自動修補或隔絕氧化膜中的疵點的功能,使氧化膜介質隨時得到加固和恢復其應有的絕緣能力,而不致遭到連續的累積性破壞(信春哥,得自我修復)。這種獨特的自愈性能,保證了其長壽和可靠性。好話說盡,該說話壞了,畢竟這家伙不是開掛的!鉭電容的缺點一是嗷嗷昂貴,二是耐電壓及電流能力較弱。所以這豆子適合工作在壓流不大的地方。還好這么多年下來,高聚合物鉭電容等新星的出現使得缺點沒那么嚴重了。
目前高端鉭電容以美國的Kemet和AVX,以及日系的Sanyo這三家為全球最大的鉭電容生產商。其中AVX專注于傳統的鉭二氧化錳鉭電容,坦聚合物電容是它的軟肋。Kemet精于制造耐高壓鉭聚合物電容,價格也很強悍。Sanyo是后來者,直奔鉭聚合物電容而去,主打產品是Poscap系列。美國人喜歡把電容做成黃色豆子,黃燦燦的外表上還有獨特的“橙色橫杠”,Kemet的黃豆子區別是橫杠中間會有2位字符標示。日系則是黑色方塊。
四種常見鉭電容,從弱到強依次是常規鉭二氧化錳電容、AVX二氧化錳鉭電容、日系HI-C軍工級高導電鉭聚合物電容、Kemet高壓鉭聚合物電容。
另外還有新型的SP-CAP固態高分子聚合物電容。
電容就講到這里了,希望大家選擇時能知道這小家伙是什么,不要被忽悠。對了,電容也有品牌之分,好品牌的電容電氣性會更好一點,這點大家不用太在意,把握好總體就可以了。最后咱來一個直觀的電容類型排名,方便大家了解哪些“更好”。
電容從弱至強大排隊。
MOS篇:
MOS的英文全稱為MOSFET(metel Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),即金屬氧化物半導體型場效應管,它在供電電路中是起到柵極電壓控制開關的作用。具體來說,每相電路中的MOS分為上橋和下橋,輪番工作,對這一相電路的電感進行充電和放電,最后就能在輸出端得到一個穩定的電壓。
因為每相電路都要有上橋和下橋,所以一相供電電路中至少有兩枚MOS,而上橋和下橋都可以并聯數枚MOS一起工作的。俗話說人多力量大,數個MOS組合在一起可以有效的提高導通能力。MOS的優劣主要體現在它承受電流、電壓的能力,以及內部電阻和轉換率的高低。
目前MOS分為一般的MOS和整合了驅動開關的MOS兩大類。
隨著顯卡的功耗越來越大,MOS承受的壓力也空前增加,串聯更多MOS的做法受到顯卡電路板面積和布線的制約也越來越突出,所以整合型MOS以及電氣性更好的MOS紛紛孕育而生。目前比較常見的MOS,依照從弱到強分別是“傳統的D-PAK封裝的三腳MOS”、“八爪魚MOS”、“Dr整合MOS”以及先進的“整合驅動開關的數控MOS”。
從左到右依次是“傳統的D-PAK封裝的三腳MOS”、“八爪魚MOS”、“Dr整合MOS”以及先進的“整合驅動開關的數控MOS”。
三腳MOS依然是現在顯卡上最常見的,特別是功率不高的顯卡上尤其慣用這個小家伙。三腳MOS品牌上,英飛凌和ST是常見的不錯的品牌,電氣性好內阻適中。八爪魚MOS是全新的封裝形式,它最大的優點是內阻低、轉換率高、溫度低。Dr整合MOS繼承了8腳MOS的優點,不同的是其內部整合進了多個MOS以提高輸出和減少占地面積。以上三者均屬于一般MOS類別,它們的耐溫通常不能高于85度。
最后是先進的PWM數控整合MOS,這小東西需要配合一整套全數字控制的供電電路,它擁有傳統MOS無可比擬的輸出電壓準確性、穩定性和壽命,極低的內阻和高達137度+的承受力非常適合為頂級顯卡服務。配合優良的電感電容以及先進的供電芯片,其轉換率甚至能達到90%甚至更高。
電感篇:
電感是重要部件!它在整個供電體系中的作用是過濾高頻信號、與前面提到的MOS、電容組成直流電轉換電路。電感性能的好壞,與它所采用的材料好壞、內阻高低、封裝類型和有無磁芯有關系。目前電感按類型分為“模擬電感”和“數控電感”。按封裝方式分為“電感線圈”、“半封閉電感”和“全封閉電感”。按材料又可分為“一般鐵電感”、“陶瓷電感”和“鐵氧體(鐵素體)電感”。
數控電感還是老大。
顯卡用電感的最重要參數是“感值”,單位是μH(微亨)。一般電感上會注明感值,你會看到諸如1R0、R56之類的數字。R是小數點,1R0=1.0μH,R56=0.56μH。其它諸如內阻、感抗等參數是不能從外表輕易看出的,所以PASS,留給PDF解密吧。
常見電感從弱至強大排名。
模擬供電電路實例分析:
下面我們具體解析一下顯卡的供電電路。
上圖就是一個標準的6相模擬供電。每相都由電容、電感和MOS組成。感值、MOS品牌、電容品牌也一目了然。至于每相具體是為誰服務的,初學的你不需要掌握。
小竅門:購買顯卡時,留意一下供電相數。通常來說,入門級顯卡不少于2相供電,主流級不少于3相,性能級不少于4相,達到這個標準的顯卡都說得過去。用料上自己再拿捏一下即可。
這是非典型的模擬供電電路,實際上是4相供電而不是8相,只是每一相串聯了2枚MOS,要注意區分。這樣做的好處是分攤電感的壓力,減少發熱和嘯叫聲。
小知識――供電嘯叫也稱作電流聲。大量電流經過電感時多少都會出現尖銳的聲音。提過提升電感的品質、數量和感值可以減小嘯叫聲,甚至減小到很難察覺的地步。
數字供電電路實例分析:
數字供電體系和模擬供電體系如出一轍,只是各部分部件不一樣。上圖所示的是連排數字供電,常規MOS換成了數控整合MOS,電容由于已經有強力電感的凈化濾波,所以不需要容量巨大的煙囪,轉而使用電氣性更出色的多層陶瓷電容了。
單相數字供電也是這樣組合而成。
評論