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這么小的一塊芯片是如何能承受上百安的電流?

冬至子 ? 來源:李皆寧 ? 作者:李皆寧老師 ? 2023-09-05 16:45 ? 次閱讀

既然P=UI,那么CPU電壓那么低,電流豈不是達到好幾十安?

答案是肯定的!

就拿最常見的電腦主板的CPU來舉例, Intel QX6850 CPU 設計可承受的最大工作電流為125安倍 ,可配置的最大電壓范圍從0.85V~1.60V,假設供電電壓為1.20V,根據P=UI即可計算出在125A持續電流的工作狀態下,CPU最大的功耗為125A*1.2V=150W,所以在高負荷運轉的情況下,對供電電源的設計提出了很高的要求, **除了要滿足CPU滿負載的電流需求,還要做到持續穩定的電壓輸出** ,即電壓的波動范圍要求在芯片規格范圍內(0.5V~1.6V左右)。

電源設計

圖片

為了滿足CPU的供電需求,在主電源設計的時候通常采用3組以上供電電路 ,上圖為其中一組電源,可以看到Q1使用的是大電流的N-MOSFET(場效應管),最大供電能力達到了80A,3組并聯可以輸出240A的極限電流。 除了選擇合適的元器件以外,PCB的走線線寬以及銅皮厚度也應該符合電流密度的要求

圖片

CPU規格

可能你會有些疑惑,這么小的一塊芯片是如何能承受上百安的電流?我們平時見得比較多的情況是單點供電,但是一條導線承受電流的能力始終有限,如果是兩條、三條并聯呢,它們的承受能力將會成倍增長。

因此CPU的管腳設計也是同樣的道理, 每個CPU都有成百上千個管腳,其中大部分的管腳被劃分為電源腳(VCC) ,因此承受一百多安的電流是完全合理的。

圖片

上圖紅色方框內的引腳全部被劃分為電源引腳和回路引腳(VSS),而功能引腳則被劃分到了兩邊 ,因此CPU的表面就擁有了一塊巨大的散熱面積,方便在上面添加散熱風扇,同時散熱效率也做到了最優。

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