一块显卡上，除了GPU(图像处理单元)、显存、及各种外部接口，如：VGA、DVI、TV、金手指等以外，还有个最重要的功能模块，即：电源转换模块，以及配套所用的电容。

  我们知道绝大多数显卡是由主板上的AGP插座供电的，本身没有电源补充，也没有电池等东西来供应所需的工作能量，由显卡上的金手指通过电脑主板的AGP插座来获得所需的工作能量；对于部分高端显卡产品因为耗电很厉害，如：GeForce 6800等，通过主板上的AGP插座获取的能量已不能够满足显卡的要求，于是，人们又想到直接由PC电源引入一组插头来为显卡供电，如图所示。

  显卡上的电力无论是通过AGP插座由主板上引入，还是直接由PC电源引入，这些电源的标准值均为：+1.5V、3.3V、+5V及+12V，不可能正好符合显卡正常工作的电压值，因为一块显卡正常GPU核心供电要1.2V-1.4V，负载能力10多安培（A），显存供电正常是2.5V，负载能力3～5A，接口驱动部分有的元件需要+3.3V，有的需要+5V，各不相同，而且随着GPU型号及显存型号的不同，上述前两项的工作电压还有些细微的差别，于是这就涉及到显卡上直流电源模块的设计问题。

  直流电源模块，它的基本工作原理是：当输入端的电压发生明显的变化时，它都能稳定地输出一个预先设计的平滑的电压值，并可带动一定的负载。

  一个理想的直流电源模块，应该满足以下几个方面的要求：1、转换效率尽可能高，至少要达到80%以上。2、带负载的能力能够很好的满足需求。3、输出端的纹波尽可能小。4、发热量尽可能小。5、所用的元器件尽可能少，满足成本控制的需求。

  显卡上的直流电源模块通常分两大类：线性电源方式和开关电源方式。它们的工作方式都是采取降压工作方式，即：输出端电压要低于输入端。线支集成调节器件加上输入、输出端的电容所组成。集成调节器是它的核心，是由一只英文名为Regulator的元件，实际上就是一只我们一般所熟知的稳压器。

  它分为固定输出（如：+2.5V、+3.3V等），及可调输出两大类；顾名思义，固定输出的线性电源模块的输出电压是恒定的，设计时不能调整，可调输出的线性电源模块的输出电压是可调节的，它是通过调节2只外接电阻的阻值，通过一个固定的计算公式，来获得理想的电压值。即，这个理想的电压值是由2只外接电阻的阻值之比来确定的，并可由一个理论的公式来进行计算。

  线性电源模块的输入端与输出端的压差通常只要大于1.5V即可正常工作，若大于1.5V太多，虽然也可以工作，但不够理想。因为线性电源工作时输入输出端的压降都是由稳压器来承受，而稳压器通常都是把这个压降转化成了热量散发出去。这就是怎么回事线性电源模块发热量大，工作效率低的缘故。

  但是，由于集成稳压器已经使用了数十年，大多数厂家生产的元件脚的功能定义、外形封装尺寸都是兼容的，因此采购方便、供货及时。这就形成了线性电源固有的优势，即：工作稳定可靠，成本低廉。

  通常我们在一些低端产品上广泛使用线性电源，但近年来随着显卡工作频率的迅速提高，需要带动的负载慢慢的变大，导致线性电源模块发热量猛增，从而时常引起系统频繁死机，即使对产品加了散热片或风扇也是如此；发热量剧增还直接引发了电源模块的效率下降。

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  为了弥补线性电源的这些不足，人们将目光逐渐投向了开关电源模块。开关电源模块具有效率高（可达90％以上），发热量小（或基本上不发热）的特点，但造价也相对于线性电源高了许多。

  开关电源理论上可分为升压工作方式（Step-up）和降压工作方式（Step-down）两大类，前者大多数都用在一些手持式设备，如随身听、mp3等，我们大家都知道两节普通电池的端电压最高只有3.0V，若是两节镍氢（NiH）或镍镉(Ni-Cd)充电电池则端电压最高只有2.4V，而手持设备的系统工作电压通常是3.3V，于是就需要用升压工作方式的开关电源模块。

  近年来随着可充电锂离子电池价格的迅速下降，其以优异的单位体积内的包含的能量比逐步取代了普通电池及镍氢等充电电池，锂离子电池的工作电压范围是3.6V～4.2V，于是又需要用降压工作方式的开关电源模块。

  现在回到显卡的开关电源模块上，出于电脑主机实际供电情况考虑，显卡的开关电源模块通常均是降压的工作方式。开关电源的核心是一个直流转直流的芯片（英文名是DC/DC），也有的公司命名为PWM（Plus Width Modulator脉冲宽度调制器），再外接两只场效应管（MOSFET），及一只肖特基二极管、一只电感、数只Low ESR电容等组成的滤波回路构成。

  开关电源的基本工作原理是：PWM芯片产生一个宽度可调的脉冲波形，使得Q1、Q2两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压Vout需要降低时，MOSFET场效应管Q2导通，MOSFET场效应管Q1截止，外部电源供电断开，电感释放出能量，这时的电感就变成了电源继续对负载供电。

  随着电感上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低；当负载两端的电压Vout需要升高时，MOSFET场效应管Q1导通，MOSFET场效应管Q2截止，外部电源通过MOSFET场效应管Q1对电感进行充电并达到所需的电压值。

  以此类推，在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压，使负载两端的电压Vout稳定在预先设定的值，这个理想的电压值是由2只外接电阻的阻值之比来确定的，并可由一个理论的公式来进行计算。

  此外，由于MOSFET场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。

  由于此类电源模块总是有2只MOSFET场效应管工作在开关状态下轮流导通，开关电源的名字也由此而来。

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  无论是集成稳压器，PWM，还是MOSFET场效应管，它们的实物外观上看去都差不多，看起来都是集成电路，那么如何区分线性电源模块与开关电源模块呢？这里对大家说一个简单的方法，即看板子上是否有那只大大的功率电感（有的板子还不止一只），若有，则毫无疑问，肯定是开关电源，若无则是线性电源。如下图所示：

  衡量一个开关电源模块是否理想除了要测试它的输出电压的稳定性（随着负载和输入端电压的变化，输出端的电压变化越小越好），带负载的能力以外，还有个最重要的指标：就是测量它输出电压的纹波值，这个纹波通常在数百毫伏以下，越小越好。

  因为开关电源模块本身固有的工作特点，在直接由MOS管端获得的输出电压V的纹波非常之大，几乎没办法适用，为了获得理想的直流电压，开关电源模块的输出端常有必不可少的滤波电路。

  在滤波电路中，常常用到数只大容量的一种所谓Low ESR电容。Low ESR即Low Equivalent Series Resistance的英文缩写，直接翻译过来就是低等效串连阻抗之意，这种电容的Low ESR值通常在数十毫欧姆以下，这个值越低滤波的效果就越好。

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  下面，对会造成大家忽略的一项重要的物料PCB板，给大家做个介绍。

  什么是PCB板？PCB板是英文Printed Circuit Board的字头缩写，直接翻译过来就是印刷线;之意，是电子设备当中必不可少的部件，它的踪迹几乎出现在所有的电子设备当中，PCB的基本功能是提供各项电子元器件之间的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然慢慢的变多，PCB上面的线路与零件也慢慢变得密集了。

  最简单的PCB板是单面板，即，只有1层铜箔用于电子线路的信号走线，这在一些集成度相比来说较低的电子电气物体中广泛使用，如：半导体收音机，音响系统的功放，电脑的电源等，现在它们也广泛使用2层铜箔用于电子线路的信号走线了，名曰双面板。

  对于目前的微电子行业，因为元器件的集成度太高了，单面板或双面板几乎已经绝迹，现在广泛使用的是2层以上的多层板，如：4层板、6层板、8层板、10层板等等，板子的层数越多制造的工艺就越复杂，制造的成本也随之剧增，故目前行业内超过10层板的PCB几乎很少。

  PCB板中多层板的命名方式是按照用于电子线路走线铜箔的层数来进行的，如：双面板有2层信号走线层信号走线层走线铜箔，余可类推，多层板不同的走线铜箔之间，有绝缘层进行隔离，同一个电子网络在不同的走线铜箔之间是通过过孔（VIA）来导通的。多层PCB板的信号走线铜箔层和绝缘层是通过加胶后，高温高压压合而成的。

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  也许有的朋友会问，为什么元器件的集成度提高了，单面板或多层板就不行了呢？就一定要使用4层板或6层板等等呢？

  道理是这样的，一个电子设备上面的信号网络不尽其数，同一个网络的所有结点都一定要通过信号走线铜箔联在一起，每个电子设备上面网络的联接结点最多的常常是电源网络及地网络，而每一个一个电子设备的集成度越高，信号网络的数量也就越多，但留给信号走线铜箔的面积却在减少，为了更好的提高PCB板的布通率，工程师于是想到了使用4层板以上的多层板来解决这一个问题。

  4层PCB板，中间有2层走线铜箔专门用来做电源层和地层，这样PCB板上的电源网络及地网络布线时就可以不必特别去关注，只要将板子上的其它电气网络布通以后，在将各个结点的电源网络及地网络分别联到电源层和地层即可，从而大大地降低了PCB的设计难度。

  某些特别复杂的PCB板，用4层板还是不能布通，于是工程师们又想到用6层板来进行设计，6层板是在4层板地基础上又增加了2层信号走线层信号走线铜箔，余可类推。

  使用多层板，因为电源网络及地网络是专门的一层铜箔，电源网络及地网络可承担更大的负载电流，屏蔽掉更多的噪音，故可以极大地提高总系统工作的稳定性。