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标题: 关于cpu功耗问题，想了很久，谁来解答下。 [打印本页]

作者: tigerkforever 时间: 2008-12-4 20:13
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作者: lastfj 时间: 2008-12-4 21:28
CPU的供电一般是ATX+12V提供,电源上ATX 4针+12V的电压值才是计算U功耗需要的

而不是这个核心电压1.4伏特

作者: tigerkforever 时间: 2008-12-4 22:11
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作者: y1776 时间: 2008-12-4 22:19
不是很清楚……有点高深的说。

按你说的10A，而且是TDP功耗，4相供电，每相最少也要提供3A电流……

作者: y1776 时间: 2008-12-4 22:22
你的这个问题最好给AMD打个电话问问……我也很想了解一下。

作者: tigerkforever 时间: 2008-12-4 22:51
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作者: tigerkforever 时间: 2008-12-4 22:52
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作者: x_tf 时间: 2008-12-5 09:16

原帖由 tigerkforever 于 2008-12-4 22:51 发表
我们电脑用的插座，那么粗的电线，最大允许电流才只有10安培

你的电脑用的插座的电压是220V，那就是说最大可以提供2200W。

电流越大，发热就越大，你最初计算的是CPU的最大电流
所以CPU的发热就越大，需要很强劲的散热设备。

作者: 游侠 时间: 2008-12-5 10:03
线越粗发热量就越小
同样10A用2.5平方的线没有温度用1平方有点温度
用0.5就直接变红还会烧断

作者: x_tf 时间: 2008-12-5 10:33

原帖由游侠于 2008-12-5 10:03 发表
线越粗发热量就越小
同样10A用2.5平方的线没有温度用1平方有点温度
用0.5就直接变红还会烧断

那是因为越粗电阻越小

作者: 游侠 时间: 2008-12-5 10:59
反正电器就是线越粗越好

作者: tigerkforever 时间: 2008-12-5 14:43
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作者: y1776 时间: 2008-12-5 15:39

原帖由 tigerkforever 于 2008-12-5 14:43 发表
请大家注意，插座上面标定的允许最大电流10安培，是衡量电线的承载量的一个标准。也就是说，无论电压是220v，还是一万伏，甚至哪怕只有1v，输电线上的电流都不能超过10A。有谁不能理解这个道理我可以用图和公式给你们 ...

:a3: :a3: 我的插座上写的是最大10A 250V。

作者: tigerkforever 时间: 2008-12-5 18:21
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作者: tigerkforever 时间: 2008-12-5 18:28
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作者: tigerkforever 时间: 2008-12-5 21:28
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作者: tigerkforever 时间: 2008-12-6 00:18
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作者: 妍妍 时间: 2008-12-6 08:54

原帖由 x_tf 于 2008-12-5 10:33 发表

那是因为越粗电阻越小

不会吧?线越粗只能说是承载的电流越大，电阻的大小应该是取决于电缆线的材质、横切面等，也不是很懂，只是发表自己的看法！
就像在风速下，横切面越大的阻力越大，横切面越小的阻力越小！

作者: hhh0503 时间: 2008-12-6 09:00

原帖由妍妍于 2008-12-6 08:54 发表

不会吧?线越粗只能说是承载的电流越大，电阻的大小应该是取决于电缆线的材质、横切面等，也不是很懂，只是发表自己的看法！
就像在风速下，横切面越大的阻力越大，横切面越小的阻力越小！

额，不是这样的。

应该是和水相比，越宽阻力越小。想想河道嘛

作者: hhh0503 时间: 2008-12-6 09:06
这个应该是比较全面地分析。大家可以看看。

有意见可以拍砖

[ 本帖最后由 hhh0503 于 2008-12-6 09:14 编辑 ]

作者: hhh0503 时间: 2008-12-6 09:11
大功率CPU核心电压供电电路的设计
摘要：提出了一种基于四相PWM控制的大功率CPU核心电压供电电路的设计，使用FAN5019作为主控制芯片给出了电路设计、器件选择说明和布局布线的规则。实验证明，该设计在CPU核心电压为1．5V时可以提供170W以上的大功率输出　　关键词：CPU：核心电压：FAN5019 0 引言　　当今的高速中央处理器(CPU)在提供极高的性能的同时，对于其供电电源的各项指标的要求也达到了前所未有的高度。更高速的CPU需要更低的核心电压，却需要更大的功率，因此供电电路必须提供极大的电流。更好的解决核心电压的供电问题已经成为电压变换模块和PC主板设计者面临的极大挑战。

1. Intel相关规范对CPU核心电压的要求　
Intel早期的CPU，如Pentium 2、Pentium 3都遵循Intel的VRM(Voltage Regulation Module)8.1～8.4电源规范，其最大输出电流值为22．6A。
Tualatin核心的Pcntium 3及Celeron CPU则开始引入VRM8．5标准，其最大输出电流值为28AIntel在推出Willamette、NorthWood核心的Pentium4时引入了VRM9．O标准，其规定的最大输出电流为70A。随着Prescott核心Pentium 4的推出，VRM规范也更新到了VRD(Voltage Regulator Down)10．O，电流最大值也达到了91A。
为了配合更高频率更高性能的CPU，2005年4月Intel推出了VRDl0．1规范，对LGA775 Socket的CPU的供电电源的规格指标进行了细致的规定，这是对台式机CPU供电电源要求极高的电源规范，其要求列举如下：
(1)连续负载电流(ICCTDC)为115A；　　
(2)最大输出电流(ICCMAX)为125A；　　
(3)输出的电压值由VID[5：0]指定，范围为O．837 5～1．6V．以0．0125V为步进；　　
(4)负载线斜率(loadline slope)阻抗R0为1．00mΩ；　　
(5)最大电压纹波VRIPPLE为±5mV；　　
(6)最大电压上冲波峰VOS_MAX为50mv，其最长持续时间为25μs。　　
这里只是列举了最为重要的几个规定，VRDl0．1规范还有其他的许多内容，限于篇幅，这罩不再一一列举。由上述内容可见，高性能CPU对于供电电源电路的输出功耗需求越来越大，在VRDl0．1中要求输出功耗甚至高达170W以上。同时对于电压的精确性和稳定性的要求也达到了非常苛刻的地步，在大功率、大电流的情况下还要保持非常稳定和精准的负载线斜率。在VRDl0．O之前，CPU核心电压供电电路一般都是由三相或两相的PWM控制方式，这种方式已经无法满足100A以上的大电流需求。本文的设计使用了4相PWM控制，可以满足VRDl0．1的严格要求，以下详细叙述之。

2 大功率CPU核心电压电路的设计　　图l所示即为本文提出的满足VRD101要求的大功率CPU核心电压供电电路。

它使用了仙童(Fairchild)公司的FAN50192—4相PWM电源控制器做为丰控制芯片。FAN5019控制4个Fairchild的FAN5009 MOSFET驱动器。FAN5009驱动开关外接的高端和低端M0SFET，然后通过电感与电容器件的充、放电对VCCCORE进行供电。　　
FAN5019是一款多相(最高支持4相)DC／DC控制器，专为产生高电流、低电压的CPU核心电压而设计。本设计中，它以并行的方式同时驱动四个PWM通道，而且以交叉开关的方式来减少输入、输出的纹波电流，这样可以达到减少外围器件，降低成本的目的。FAN5019采用了温度补偿电感器电流检测技术，来满足VRDl0．1规则的负载线技术要求，而一般的PWM控制器都是采用RDS(ON)或感应电阻器来测量电流和设置负载线，精度无法满足要求。如图1所示，FAN5019的VID[5：0]输入与VRDl0.l规范定义完全一致，可以控制输出0．8375～1．600V以12．5mV步进的电压，另外它还具有短路保护，电流上限可调，过压保护等增加安全可靠性的技术。FAN5019向每个FAN5009送出PWM控制信号，而FAN5009通过内部电路将其转换为可以正确驱动高端和低端M0SFET的信号输出。FAN5009可以同时驱动高端和低端的MOSFET，其内置启动二极管，因此无需在外围电路中再添加二极管。　　
本设计的输入电压VIN为12V，额定输出电压VVID为1．500V，占空比D(Duty Cycle)为O．125，负载线斜率阻抗R0为1．OmΩ，ICCTDC大于115A，ICCMAX为125A，最大输出功耗为172．5W，最大电压纹波VRRIPLE为±5mV，每相的开关频率fSW设定为228kHz。外围元器什的具体参数如表l所列。 3 重要器件的选择与布局布线规则 3．1 功率MOSFET的选择　　在选择高端和低端功率MOSFET时，主要考虑如下几个方面：
(1)较低的RDS(ON)，应小于1OmΩ；　　
(2)尽可能高的导通电流：　　
(3)额定VDDS应该大于15V。　　
在选择低端MOSFET时，RDS(ON)是最重要的考虑因素，因为在正常工作时，低端的MOSFET导通时间较长，因而功率消耗较大。因此在本设计中．每相在低端都使用了两个FDD6682，其导通电流为75A，在VGS为10V时(正常工作状态)，RDS(ON)，为6．2mΩ，额定VDDS为30V。对高端的MOSFET而言，门电荷Qg也是重要的考虑因素，要求其越低越好，否则会影响开关速度进而影响功耗。因此在每相高端都使用了一个FDD6696，其导通电流为50A，在VGS为lOV时，RDS(ON)为8．0mΩ，额定VDDS为30V，门电荷为17nC，可以完令满足没计的要求。 3．2 输出电感的选择　　输出电感有3个主要指标，电感量L、额定电流值Irated和直流电阻RDCR，电感的额定电流值是电感线圈的饱和电流或过热电流中较小的值。为使4相的输出电流总量大于等于125A，每相的输出电感额定电流应大于等于31．25A。电感量的取值与工作频率，纹波电流等因素都有一定的相关，
可以根据式(1)进行计算：　　

式中：VCCCORE为输出电压；　　RO负载线斜率电阻；　　n为相数；　　D为每一相的占空比；　　fSW开关频率；　　VRIPPLE为最大纹波电压。　　根据前面提到的设计参数，可以计算得输出电感的电感量应该大于658nH。电感的直流电阻RDCR最好取值在R0的O．5倍到l倍之间，这是因为，电感的RDCR会用来监测每相的输出电流，如果RDCR值太小，会引起较大的测量误差，影响设计的正常运行，如果RDCR值太大，又会造成较大的能量损耗，影响设计的效率。因此，我们选用了线艺电子(Coilcraft)公司的电感SER2009—681ML，其额定电流为45A，电感量为680 nH，直流电阻为0．588mΩ，完全满足设计对输出电感的要求。

3．3 布局布线　　

布局布线对电路稳定性、精确性的最终实现起着至关重要的作用，图2是本设计在4层PCB上的布局图，遵循如下的布局布线规则。
(1)输入电容CIN必须放置在尽量靠近高端MOSFET的漏极，其阴极应该放置在靠近低端MOSFET的源极，且每柑都应该至少放置一个输入电容。　　
(2)每相的FAN5009驱动器应该靠近各相的MOSFET。　　
(3)FAN5019应该放置在靠近COUT但是远离CIN的阴极和低端MOSFFT的源极处。其周围的元件应该放置在尽量靠近它的位置，并且它们与FAN5019之间应该用尽量粗的线来连接。FB和CSSUM两个引脚的线是最为重要的，应尽量短，且远离其他线。FAN5019及其周围的元件应该使用独立的模拟地平面(包括其底下的PCB电源层平面)来接地。　　
(4)因为设计的电流非常大，因此在PCB各层之间传输电流时要尽可能多州穿孔以减小电流通路的电阻和电感效应，粗略的估算方法是1mm直径的穿孔可以允许3A电流。穿孔还可以帮助IC散热。　　
(5)输出电容CX及CZ应该尽町能靠近CPU的插座或CPU引脚。　　
(6)供电电路相关的PCR走线都应该尽可能的宽，并且保持各自间距，以避免EMI问题。　　
(7)布局应合理紧凑，并且充分考虑散热问题。

4 结果　　大功率CPU供电电路经过PCB样板制作和调试，已经达到正常工作的要求，表2为实验测量样板的输出电压负载线的结果。实验使用了Intel公司的Voltage Transient Test Tool进行电压瞬态响应的测试，测试节点为LGA775CPU插座的U27与V27引脚，VCCOORE=1．500V。从实验结果可见此电路的设计可以达到VRDlO．1要求。

[ 本帖最后由 hhh0503 于 2008-12-6 10:30 编辑 ]

作者: hhh0503 时间: 2008-12-6 09:14
LGA775 Socket的CPU的供电电源的规格指标进行了细致的规定，这是对台式机CPU供电电源要求极高的电源规范，其要求列举如下：　
(1)连续负载电流(ICCTDC)为115A；　　
(2)最大输出电流(ICCMAX)为125A；　　
(3)输出的电压值由VID[5：0]指定，范围为O．837 5～1．6V．以0．0125V为步进；　　
(4)负载线斜率(loadline slope)阻抗R0为1．00mΩ；　　
(5)最大电压纹波VRIPPLE为±5mV；　　
(6)最大电压上冲波峰VOS_MAX为50mv，其最长持续时间为25μs。　

电流的确是这么大的。因为把电源和主板供电部分逐步把电压和电流值交换的结果

[ 本帖最后由 hhh0503 于 2008-12-6 10:27 编辑 ]

作者: 游侠 时间: 2008-12-6 10:22
太长啦
看都要看半年啊
支持

作者: hhh0503 时间: 2008-12-6 10:25

原帖由游侠于 2008-12-6 10:22 发表
太长啦
看都要看半年啊
支持

仔细看看，受益会很大的呢:a36:不过在２４楼，我已经把结论贴出来了。

不看文章，可以看结论～

[ 本帖最后由 hhh0503 于 2008-12-6 10:36 编辑 ]

作者: frozenergy 时间: 2008-12-8 16:40
看不懂。。。学文的。。。。。

作者: beijiaoff 时间: 2008-12-9 12:32
我给点通俗的解释吧。。。看到这个帖子大家疑问很多啊。。。忍不住注册个账号。。

给cpu供电的电压是12v，电流一下小了接近十倍，10A的电流一点都不大了。现在电源12v的通道能够输出几十A的电流，还有显卡这个电老虎

cpu的核心电压的确是1.3v，这个是在内部。别忘记cpu有多少个针脚呢。这些电流可以通过N多通路进入cpu。至于内部cpu电流大的问题，cpu内部肯定使用了昂贵的电阻极低的导体来做传输部分。

另外一个，tdp功耗，这个可以认为是cpu实际峰值功耗。因为定义的问题，具体他如何测算我们不好了解。amd和intel定义也不一样。
而在日常应用中，实际耗电小于这个。

lz说的电线问题没错。

我的解释就是分担，并且外部电压高，两方面降低电流。内部使用特殊导线降低电阻损耗

作者: lastfj 时间: 2008-12-9 19:03
实际耗电小于TDP？

作者: beijiaoff 时间: 2008-12-29 11:56
呵呵。。难道不是么？
比如core2很多都是65w tdp，但是高端低端能一样么？只是说这系列最高的能到多少，供电散热还有主板设计要参照这个标准

http://we.pcinlife.com/viewthread.php?tid=589282
这个帖子我觉得有参考价值

想一下电脑功率还有电表走的速度就可以理解了
就像300w的电源实际耗电一般200w都不到

原帖由 lastfj 于 2008-12-9 19:03 发表
实际耗电小于TDP？

作者: lastfj 时间: 2008-12-29 19:19
http://baike.baidu.com/view/1114429.htm

　CPU的TDP功耗并不是CPU的真正功耗。功耗（功率）是CPU的重要物理参数，根据电路的基本原理，功率（P）＝电流（A）×电压（V）。所以，CPU的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。显然CPU的TDP小于CPU功耗。

作者: scorpio416 时间: 2008-12-30 19:53

原帖由 lastfj 于 2008-12-29 19:19 发表
 显然CPU的TDP小于CPU功耗。

很显然，这句话是错的，TDP是固定的，而CPU功耗是变动的，可能高于TDP，也可能低于TDP

作者: liumiao73 时间: 2009-1-2 16:05
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作者: 印第安纳琼斯 时间: 2009-1-5 14:20
看英特尔中国网站上的术语表是这样解释TDP：
“TDP – 散热设计电源户或散热设计点是计算机的制冷系统必须驱散的最大电量”

从这句话可见TDP是指散热系统设计时参考的，把电能转化成的热能带走的散热效能指标。它不是CPU的功率，而是CPU对散热系统的要求。

物理中I=U/R，P=UI，W=Pt,能量守恒定律都是最基本的规律，无论CPU是什么东西，怎么工作，它就是一个电阻，电流通过电阻时，会转化为热能，于是CPU发热。就是这么简单。
再有能量只能从一个物体转移到另一个物体上，或是从一种形式转化为另一种形式，转移和转化过程中能量的总和不变。根据这个思路，CPU如果消耗了电能，就会有相应的热能产生。
导体电阻与横截面积成反比，与导体长度和电阻率成正比。能通过多大的电流与这两个参数有直接的关系。若导线要通过大电流，电阻就要很小，这样发热量才不会太大导致烧断。导线也要考虑散热，好的电路板上的铜箔很宽且比较厚，散热和截面积都不成瓶颈。

从电源到CPU的供电线路是比较长的导线，电压为12V，这样10A的电流当然不成问题，而且线有很多根，分担了电流。给CPU直接供电的元件离CPU很近，连接它们的导线很短，这样电阻小也减少了发热（损耗）。CPU引脚上还有金等低电阻的材料降低接触电阻。

作者: 印第安纳琼斯 时间: 2009-1-5 14:38
“CPU的功耗（功率）等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPU电流热效应以及其他形式产生的热能，他们均以热的形式释放。显然CPU的TDP小于CPU功耗。”

功耗是W=Pt，功率才是P=UI。

“其他形式”都有哪些形式呢？可见光？

而且这TDP的解释完全是YY出来的。

百度白科……

作者: wh445661806 时间: 2009-1-5 14:40
好高深！

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