为什么固态电解电容标的寿命比电解电容的寿命还低?
每一次CPU/GPU的更新换代都会带来性能上的飞跃,正如nVIDIA刚刚发布的代号为“FERMI”的GTX470/480,其单核性能就已经达到了前代旗舰双核GTX295的水平,性能的提升自然是最让人兴奋的,但创记录的30亿个的晶体管数量更是带来了惊人的功耗,GTX480满载功率实测超过400W(标称250W),这对供电部分的设计要求大为提高,同时显卡的高温也对周边元件提出了更严格的要求。
GTX480夸张的6+2相供电
随着CPU/GPU的发展对供电部分提出的越来越高的要求,从早期的一相供电到后来的多相供电,从传统的模拟信号PWM到数字信号PWM,作为供电部分最重要的元件之一,电容的形态也出现了变化,从早期的整板电解电容到现在的固态电容,甚至更为高端的钽电容。
你真的了解“它们”吗?
在评测文章对板卡的评价中,都会把使用的电容作为衡量用料好坏的重要参考,使用固态电容的主板总能比使用电解电容的得到更高的评价,在很多文章里都讨论过固态电容的好处,但是往往说得比较笼统,普通玩家也仅能从有限的形容词或介绍词里了解到固态电容的一些优点,但了解得并不深入。下面就随着本文让我们对固态电容和电解电容做一次深入的比较,了解为什么固态电容比电解电容好,好在什么地方。
“固态电容”也是铝电解电容?
作为供电部分最受关注的元件--电容,也随着更高要求的供电模块设计而出现了变化,而其中用得最多的正是接下来要讨论的主角—电解电容和固态电容。
容和固态电容。
其实我们常说的电解电容和固态电容这个名称并不正确,这些电容都属于“铝电解电容”,固态电容也是电解电容的一种,这两种电容的正确名称应该是“液态铝电解电容”和“高导电分子铝电解电容”或“聚合物铝电解电容”,只要阳极材料是铝那都是叫铝电解电容。
“固态电容”实际上也是铝电解电容的一种
一直以来电容的分类是按照阳极划分的,而随着技术的发展,通过使用不同材料的阴极能对电容参数产生极大的变化,为了区分各类不同阴极的铝电解电容,一般都会在名称上加以表述,而我们惯叫的固态电容就是因为采用了聚合物(固态)而非传统的电解液(液态)而得来“固态电容”一说。
固态电容的内部结构
也许很多人还对“固态电容”为什么也属于“电解电容”带有疑惑,明明是固体材料了,没有电解液为何还叫“电解电容”呢?其实铝电解电容里的“电解”指的并非“电解液”,而是因为采用电解质而得来的名称,这下读者们明白了吧?
为了行文方便,下文中还是使用玩家们惯用的“电解电容”代表“液态铝电解电容”,“固态电容”代表“聚合物铝电解电容”。:)
固态电容比电解电容有着更低的ESR
ESR既是串联等效电阻,在CPU供电电路里,为了让电压更加稳定及减少不必要的损耗,电路的内阻越低越好,在这其中,电感及PCB走线内阻一般都可以做得很低,这时候电容的ESR就成了决定性的因素。
供电模块简化原理图
让我们举个例子来说明电路ESR的重要性,以目前主流的CPU来说,其工作电压基本上都在1.2V左右,我们假设CPU空载时电流为20A,满载时电流为70A,当CPU空载转入到满载时就会产生50A以上的突变电流,这时候PWM还来不及进行调整,而电容板极电压是不能突变的,流向CPU的电流都要经过电路上的串联等效电阻,假设线路内阻为2毫欧,那么突然增大的50A电流将在线路上产生0.1V的纹波电压(压降),也就是说CPU电压将由1.2V降到1.1V,这个变化往往会造成CPU的潜在不稳定性,而对于超频玩家而言,这就直接意味着能超与不能超、天堂与地狱的问题了。