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这么小的一块芯片是如何能承受上百安的电流?

冬至子 来源:李皆宁 作者:李皆宁老师 2023-09-05 16:45 次阅读

既然P=UI,那么CPU电压那么低,电流岂不是达到好几十安?

答案是肯定的!

就拿最常见的电脑主板的CPU来举例, Intel QX6850 CPU 设计可承受的最大工作电流为125安倍 ,可配置的最大电压范围从0.85V~1.60V,假设供电电压为1.20V,根据P=UI即可计算出在125A持续电流的工作状态下,CPU最大的功耗为125A*1.2V=150W,所以在高负荷运转的情况下,对供电电源的设计提出了很高的要求, **除了要满足CPU满负载的电流需求,还要做到持续稳定的电压输出** ,即电压的波动范围要求在芯片规格范围内(0.5V~1.6V左右)。

电源设计

图片

为了满足CPU的供电需求,在主电源设计的时候通常采用3组以上供电电路 ,上图为其中一组电源,可以看到Q1使用的是大电流的N-MOSFET(场效应管),最大供电能力达到了80A,3组并联可以输出240A的极限电流。 除了选择合适的元器件以外,PCB的走线线宽以及铜皮厚度也应该符合电流密度的要求

图片

CPU规格

可能你会有些疑惑,这么小的一块芯片是如何能承受上百安的电流?我们平时见得比较多的情况是单点供电,但是一条导线承受电流的能力始终有限,如果是两条、三条并联呢,它们的承受能力将会成倍增长。

因此CPU的管脚设计也是同样的道理, 每个CPU都有成百上千个管脚,其中大部分的管脚被划分为电源脚(VCC) ,因此承受一百多安的电流是完全合理的。

图片

上图红色方框内的引脚全部被划分为电源引脚和回路引脚(VSS),而功能引脚则被划分到了两边 ,因此CPU的表面就拥有了一块巨大的散热面积,方便在上面添加散热风扇,同时散热效率也做到了最优。

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