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A8N32 SLI DELUXE八相電源迴路之解析。
A8N32 SLI DELUXE推出後，ASUS於CPU核心供電VRM(Voltage Regulation Module，電源調整模組)使用八相設計，
號稱能比市面上使用3相、4相VRM設計的主機板要來的好，到底何謂"相"的定義呢?以下跟各位做個簡單的說明。
單相降壓(Bulk)系統簡圖如下：
可以見到一個High side MOSFET(Q1)跟Low side MOSFET(Q2)，一個輸出電感(L)以及一個輸出電容(C)，這樣構成了最簡單的單相交換式降壓電路。
各端點波形如下：
這時可以見到單相電路於電感端輸出電壓及波形會隨著每相ON-OFF交換而變動，這時就需要電容、電感儲能來於截止時釋放能量，所以當負載增大時，便需要更大的電感器以及更多的電容器，以儲存更多能量。
且為改善暫態響應，必須提升交換頻率，但過度提升交換頻率代表需要使用高速開關元件，然而MOSFET高速特性並不優異，所以會導致切換效率下降，進而導致轉換效率不佳。
HIGH SIDE MOSFET必須承受導通時負載所需電流，LOW SIDE MOSFET於截止時承受電容電感釋放儲能的能量，為了得到更大輸出時也需使用更大容量的產品，不僅發熱量高，成本也增加不少。
所以大電流應用場合，多使用多相位式設計。
下圖為二相降壓系統的簡圖：
可以見到兩組單相電路輸出並聯，但光只是電路並聯並沒有用，控制波形也要進行相位偏移動作，讓兩組電路交互動作，波形特性如下：
由波形看到，兩組電路因為相位偏移，使輸出波形得以重疊，就像一組以兩倍頻率運作的電路，所以多相電路，可以以較低的交換頻率，各相累加後總交換頻率也可以提高。
以上可以整理出多相式VRM有以下的優點：
1.因為輸出電流分配至各相位，所以每對HS/LS MOSFET所承載的電流會比較小。
2.因為MOSFET電流降低，導通時散發的熱量變少，且散佈到各相區域，所以熱密度較小，散熱問題比較簡單。
3.流過每相電感的電流變少，所以可選擇飽和電流以及有效電流較低的產品。
4.總漣波電流因為相數增加的關係，每個相位的漣波電流較低，輸出電容的數目得以減少。
5.因為總輸出頻率 = 單一相位交換頻率 * 相位數，較高的輸出頻率使得暫態響應也獲得了改善。
6.因為各相電流減小，每相MOSFET數目減少，可簡化MOSFET驅動器驅動能力的問題。
然而採用多相位輸出主要難處在於如何去平衡每個相位的電流，假設電流平衡做的不好，在大電流輸出的相位將依電流平方的比例產生功率消耗，不僅導致過熱，並造成VRM效率降低。
下圖取自JEFFCHEN兄的ASUS A8N32-SLI DELUXE照片，可以看到八相電源的佈局。
上面使用了ADI產製的ADP3186 5BIT可程式化2/3/4相同步式降壓式交換電路控制器，還有ADG333A四路SPDT(單刀雙擲)電子開關，因為電子開關在一般多相式VRM中是不需要的，加上僅有單顆4相控制器，故推測是否利用四相控制器及電子開關，採用A/B切換式運作，以四個一組方式來交替運轉。
但經儀器測量後，波形明確表示出該電源電路的運作方式，以下圖形是以太克四通道數位示波器量測出前四相運作輸出情形。
經由圖形表示出，各路波形分別佔有1/8週期，也就是說每組電路分別在週期八個時間點內動作，的確滿足八相電路運作模式。
每相頻率為263KHZ，代表電路總交換頻率為263KHZ*8=2104KHZ，對於交換系統來說算是相當高的數值。
那四路SPDT電子開關到底用途為何呢?據指出該SPDT用來切換各相的回授信號，使其符合原始四相系統，至於如何將原始四相控制信號產生成八相信號，這部分電路結構就有待更深一層的研究。
個人認為，電源穩定度並非相數越多就表示越好，而是紮實的設計，才能使電路以及元件完全發揮，過度增加電路複雜性，容易增加故障機率。不如採用簡潔有效的設計，將成本反映在售價或是其他元件方面，更是有利無害。
以上報告到此，還請先進不吝指教。
A8N32 SLI DELUXE推出後，ASUS於CPU核心供電VRM(Voltage Regulation Module，電源調整模組)使用八相設計，
號稱能比市面上使用3相、4相VRM設計的主機板要來的好，到底何謂"相"的定義呢?以下跟各位做個簡單的說明。
單相降壓(Bulk)系統簡圖如下：
可以見到一個High side MOSFET(Q1)跟Low side MOSFET(Q2)，一個輸出電感(L)以及一個輸出電容(C)，這樣構成了最簡單的單相交換式降壓電路。
各端點波形如下：
這時可以見到單相電路於電感端輸出電壓及波形會隨著每相ON-OFF交換而變動，這時就需要電容、電感儲能來於截止時釋放能量，所以當負載增大時，便需要更大的電感器以及更多的電容器，以儲存更多能量。
且為改善暫態響應，必須提升交換頻率，但過度提升交換頻率代表需要使用高速開關元件，然而MOSFET高速特性並不優異，所以會導致切換效率下降，進而導致轉換效率不佳。
HIGH SIDE MOSFET必須承受導通時負載所需電流，LOW SIDE MOSFET於截止時承受電容電感釋放儲能的能量，為了得到更大輸出時也需使用更大容量的產品，不僅發熱量高，成本也增加不少。
所以大電流應用場合，多使用多相位式設計。
下圖為二相降壓系統的簡圖：
可以見到兩組單相電路輸出並聯，但光只是電路並聯並沒有用，控制波形也要進行相位偏移動作，讓兩組電路交互動作，波形特性如下：
由波形看到，兩組電路因為相位偏移，使輸出波形得以重疊，就像一組以兩倍頻率運作的電路，所以多相電路，可以以較低的交換頻率，各相累加後總交換頻率也可以提高。
以上可以整理出多相式VRM有以下的優點：
1.因為輸出電流分配至各相位，所以每對HS/LS MOSFET所承載的電流會比較小。
2.因為MOSFET電流降低，導通時散發的熱量變少，且散佈到各相區域，所以熱密度較小，散熱問題比較簡單。
3.流過每相電感的電流變少，所以可選擇飽和電流以及有效電流較低的產品。
4.總漣波電流因為相數增加的關係，每個相位的漣波電流較低，輸出電容的數目得以減少。
5.因為總輸出頻率 = 單一相位交換頻率 * 相位數，較高的輸出頻率使得暫態響應也獲得了改善。
6.因為各相電流減小，每相MOSFET數目減少，可簡化MOSFET驅動器驅動能力的問題。
然而採用多相位輸出主要難處在於如何去平衡每個相位的電流，假設電流平衡做的不好，在大電流輸出的相位將依電流平方的比例產生功率消耗，不僅導致過熱，並造成VRM效率降低。
下圖取自JEFFCHEN兄的ASUS A8N32-SLI DELUXE照片，可以看到八相電源的佈局。
上面使用了ADI產製的ADP3186 5BIT可程式化2/3/4相同步式降壓式交換電路控制器，還有ADG333A四路SPDT(單刀雙擲)電子開關，因為電子開關在一般多相式VRM中是不需要的，加上僅有單顆4相控制器，故推測是否利用四相控制器及電子開關，採用A/B切換式運作，以四個一組方式來交替運轉。
但經儀器測量後，波形明確表示出該電源電路的運作方式，以下圖形是以太克四通道數位示波器量測出前四相運作輸出情形。
經由圖形表示出，各路波形分別佔有1/8週期，也就是說每組電路分別在週期八個時間點內動作，的確滿足八相電路運作模式。
每相頻率為263KHZ，代表電路總交換頻率為263KHZ*8=2104KHZ，對於交換系統來說算是相當高的數值。
那四路SPDT電子開關到底用途為何呢?據指出該SPDT用來切換各相的回授信號，使其符合原始四相系統，至於如何將原始四相控制信號產生成八相信號，這部分電路結構就有待更深一層的研究。
個人認為，電源穩定度並非相數越多就表示越好，而是紮實的設計，才能使電路以及元件完全發揮，過度增加電路複雜性，容易增加故障機率。不如採用簡潔有效的設計，將成本反映在售價或是其他元件方面，更是有利無害。
以上報告到此，還請先進不吝指教。
