電腦維修-主板節能技術解析

隨着性能的提升，電腦系統的耗電量也越來越大，如處理器、顯卡等核心配件都是耗電大户，其中處理器及其架構對電源日益增高的需求，使得主板的核心供電模塊從3相增加到4相、8相甚至16相之多，功率也增加到100W以上，最新的Intel Core i7平台的功耗更是超過了200W。為了應對這種局面並給用户一個節能的綠色環境，廠家都在降低功耗上下了工夫。現在，不僅是Intel和AMD有着自己的處理器節能技術，而且各個主板廠家也都推出了自己的特色節能技術，如華碩的EPU、技嘉的DES、微星的DrMOS、映泰的G.P.U和雙敏的i-Power等。

　　PWM主板節能的基礎

　　電路原理

　　多相供電振幅較小更加穩定

Intel 和AMD的節能技術主要都是在動態降低處理器頻率上做文章，而各個主板廠商的節能技術則是集中在主板對處理器供電的模塊上。現在的主板對處理器供電基本上都為開關電源供電方式，開關電路可以將ATX電源供給的12V直流電通過一級濾波電路轉換為寬度可調的脈衝電流，通過PWM( Pulse Width Modulation，脈寬調製)控制芯片發出脈衝信號，控制MOSFET(場效應管)的輪流導通和關閉，再通過第二級LC振盪電路濾波轉換回所需要電壓的直流電。

　　2.多相位影響電源效率

我們常聽到的主板有多少相供電，其中的每一個相位就是由場效應管(MOSFET)、電感線圈(Choke)及濾波電容(Capacitor)三部分所構成的PWM電路。由於現在的處理器功耗很大，所以主板都會採用多相位供電，處理器的電流由多相位電路來分別承擔負荷不但能提高元件的壽命和安全性，更重要的是對處理器的負載變動會有更高的穩定性和靈敏性。因此相位數量的多少往往被視為衡量主板的處理器供電模塊優劣的片面標準，目前主板已經由幾年前的2相供電發展至16相供電。

但問題是，隨着供電電路相數的增多，會有一個很大的負面影響：當處理器在輕負荷狀態下工作時，供電模塊的效率將變得非常低，附帶的就是大量功耗的浪費。以125W的四核系列處理器為例，在不同的負荷下，其實際電流會迅速下降，有用功耗可以相差10倍之多。在以往主板上，即使有效負荷相差如此之大，而實際電力消耗幾乎是完全一樣的，也就是説，在輕負荷狀態下，大部分的電力都被浪費了。

這是因為以往的主板是無法感應到這樣的變化的，當電流下降時，通過每相PWM的電流大大降低，而PWM的轉化效率在電流為5A~20A的時候是可以達到80%以上的，但是當電流小於5A時，轉化效率會隨着電流的減小而大大降低，甚至低於50%，這就是多相供電在處理器低負荷時轉化效率低下的問題。對一般用户來説，絕大部分時間，電腦都沒有處在最高負荷的工作狀態下，所以這樣的浪費就非常可觀了。因此，能夠根據負載有效控制和調配供電相數就成為節能的重點之一，而這也是多數主板節能技術都對此有所涉獵的原因。

　　開關供電模塊

負責對PWM電路中的電感線圈、場效應管以及濾波電容進行控制的就是PWM控制芯片。它的作用就是控制輸入電壓，控制場效應管的開關，控制電流的進出。從Prescott核心開始，Intel就推出了VRD(處理器電壓識別信號)電壓調節規範，支持對VID引進動態調整的技術，而Intel的VRM(Voltage Regulator Module)11.1電壓調節模組規範則進一步答應在無負載或輕度負載狀態下關閉部分供電迴路以實現切換動作，也答應PWM控制芯片在接收處理器發出的指令後，對其核心工作頻率進行調節，以進一步強化其於輕度負載狀態下的節電效果。在軟件的配合下，PWM芯片可以對處理器實際耗電電流做出先期計算，隨後根據猜測關閉特定數量的供電模塊，讓每個工作的供電模塊都儘可能地工作在高效率下，以最大化節省功耗。

要注重的`是，PWM控制芯片固然重要，但它並不是主板節能技術的全部，直接調節處理器的頻率，降低處理器核心電壓更能起到節能的作用，可以從源頭上減小處理器的電力消耗。所以各大主板廠商都是圍繞着PWM控制芯片來進行開發的，只不過有的標明瞭自己使用的PWM控制芯片，有的則採用了更為華麗的包裝。但這種開發，已經超越了簡單的相位控制，綜合從各方面下手，對包括處理器頻率、電壓等進行綜合設置，然後再用集成的軟件進行調配，因而在相同的基礎上形成了不同特色的技術。

　　各種主板節能技術

　　能耗調控單元

　　華碩的EPU芯片

華碩EPU(Energy processing Unit)節能技術目前已經發展到EPU-6，它的硬件部分包括了1顆EPU芯片及8相供電模塊。這裏的EPU芯片其實就是PWM控制芯片，它和軟件配合可以探測處理器電壓、處理器供電相數以及識別處理器型號、核心數量等，然後根據系統負載自動調整供電相數和處理器頻率及電壓值。在實際工作中，在輕負載情況下，EPU芯片會將供電相數從8相轉為4相，從而減少供電模塊的功耗，同時減少發熱量，而在高負荷狀態下，系統會自動轉為8相供電，以滿足在高負載時的使用要求。不僅如此，根據負荷的不同，處理器的頻率和電壓也會自動進行調節。所以説EPU技術並不僅僅是控制供電模組相位，而是進一步力求以消耗的電力換取最大的系統效能。

EPU是通過華碩的AI Gear 3軟件進行控制的，分為Max Power Saving Mode最大功率節省模式、Medium Power Saving Mode中等功率節省模式、High Performance Mode高效能模式、Turbo Mode渦輪增壓模式以及Auto Mode自動模式五種狀態。EPU技術能夠在這五種模式下為不同的處理器提供不同的外頻/倍頻以及電壓值組合方案。

　　S超頻節能芯片

　　DrMOS芯片

微星的GreenPower自動變相節能技術首先也是基於PWM芯片，使用的是ISL6336控制芯片，可以實現從1相到5相逐相調節，而且還可以同時對內存以及芯片組的供電模塊進行自動切換供電相數。另外，在主板的DC-DC轉換電路中，場效應管是功耗很大的一個元件，微星使用了DrMOS芯片來代替它。DrMOS 芯片是把分立的功率場效應管和驅動芯片集成到一個芯片內，組成新的轉換電路。DrMOS具有損耗低、熱量小、功率密度高以及動態響應快的特點。因而可以降低主板的整體功耗降低，提高效率。

GreenPower自動變相節能技術能脱離操作系統自動執行，也就是説，即使用户在Windows XP或Vista下，甚至Linux系統下，不需要安裝任何輔助軟件，也可以自動節能。另外，微星的控制軟件名為GreenPower Center，它可以實現4相供電工作狀態的切換。

　　動態節能引擎

技嘉的DES(Dynamic Energy Saver)已經升級到加強版，它使用Intelsil的ISL6327或6336芯片來控制供電相數。而且主板在用料方面採用了低RDS(on)(漏極-源極導通電阻)的MOSFET、鐵素體材料電感等材料，目的就是降低元件自身的發熱量和功耗。DES不僅僅依靠相位調節來節電，它是先降低電壓和正弦波頻率來實現對處理器的功耗控制，然後以處理器的實際負載程度對主板的處理器供電模組相位數量做出控制，從而獲得最優的電力效率。

DES也需要軟件的配合，答應主板的處理器供電模塊在六組狀態下工作，並可依照處理器運作時的負載程度進行自動調節，而電壓可以在三個段位上進行調節。即使是處理器處於100%頻率運行狀態，只要選擇了電壓調節擋，工作電壓都會降低以實現節能。

這，僅僅是個開始

除了三大一線主板廠家，國內的其他廠家也已經完成了主板節能技術的開發，如映泰的G.P.U、捷波的G.P.I、雙敏的i-Power等，它們也都是在PWM芯片的基礎上進行了二次開發。不過目前的主板節能技術也並非盡善盡美，比如，技術中常用的降低工作電壓就有可能影響處理器工作的穩定性，通過降頻節能則會影響性能，而且在大多數情況下節能的效果還有改進的餘地。

但這究竟是個很好的開始，在未來，主板節能還有更大的發展空間，它的節能方向應該是配合各個部件實現整機節能，用户需要一套系統整體更節能的產品，我們也期待未來有更多領域的產品加入節能的行列，共同降低整機的功耗，未來電腦節能將是一個長期被關注的焦點。不妨關注：在系統中直接分區(圖文教程) 雙核開核變四核 Phenom II X2 555破解變X4 B55