數位或類比？主機板PWM控制器、電壓調整模組用什麼好

PWM與VRD的關係

為了解 PWM 控制器，我們先來簡單認識一下 VRD（Voltage Regulator-Down）這個東西。如果晶片或是其它耗能產品的所需電壓無法從電源供應器直接取用，那麼 VRD 就有出場的機會，把傳來的電壓改為晶片或是耗能產品可接受的電壓範圍，再供應給後端使用。

了解 VRD 的作用之後，我們還須理解現今對於高耗電產品的「多相」電源設計。一般來說 1 相設計可負載大約 30W～40W 的電力消耗，若是現在的電力消耗超過這個範圍，一般來說會使用多相並聯供應。假如我們現在有消耗功率 120W 的處理器，便可採用 4 相電源並聯，每一相在單位時間 1/4 內負責 40W 的電力輸出，合併起來就是 120W 了。（當然也可以做出 1 相供應 120W 的電壓調整模組，但是因為某些優缺點取捨目前處理器 VRD 還是以多相為主，原因在此不作探討）為了控制這多向電源模組，便需要 1 個東西負責統合調派，而這東西就是 PWM 控制器，PWM 則是脈寬調變的英文首字縮寫。

▲PWM 控制晶片和整個 VRD 的大小比較，雖然占比非常小卻是整個 VRD 的心臟。

電源控制就是不斷比較和調整

進入正式的主題之前，我們還需要了解 PWM 控制器調整電壓的原理，小編這邊就直接以 CPU 做個例子。通常我們會餵給處理器 1 個電壓，而這個電壓也會餵給 PWM 控制器作為電壓回饋，PWM 控制器就可以知道目前輸出的電壓與想要的電壓差了多少，藉以控制每相電源供應的電量多寡。如此不斷循環下去修正，就長時間來看的確可以得到我們所需要的電壓，而類比或是數位式 PWM 的差異，就在於電壓回饋以及 PWM 控制器如何藉由此回饋變更其輸出的方法。

類比式的控制方式

首先輸入到處理器的電壓，也被輸入至 1 個誤差放大器中，在這誤差放大器中被輸入的電壓會和 1 個參考電壓做出比較，此差異接著被輸入至 PWM 產生器之中，以便產生方波驅動電源調整模組，藉此修正電壓（事實上還有調整電流，但在此我們簡化探討）。

數位式的控制方式

數位式首先拋棄了傳統的誤差放大器，而是改用 A/D 轉換器，將輸入的電壓轉換為 1 串有意義的0與1，接著這串 0 與 1 進入控制模組，藉由 PID演算法（比例、積分、微分演算法）決定出下一步該怎麼做，接著就把結果丟去 PWM 產生器中輸出。

▲類比式 PWM 控制器的簡圖。

▲數位式 PWM 控制器的簡圖。

兩者各有優缺點

類比式對於電壓的控制相當簡單，藉由不斷的比較輸出電壓和參考電壓的差距，如果輸出電壓太低，PWM 控制器就讓電壓高一些，直到電壓過高超過容許值，再讓電壓低一些。

而數位式一切都經過了數位化處理，也就代表了所有一切都是可計算的，可精準算出目前需要多少的電量，控制電源調整模組運作，而不是如類比式 PWM 控制器須等到電壓太高或太低再進行調整。

類比式 PWM 控制器也並非完全沒有優點，由於數位式須經過 A/D 轉換以及運算，會有時間上的誤差，類比式則因為完全是硬體架構，所以其調整速度能夠非常快速。

所以說兩者其實並沒有誰好誰壞的問題，最終還是得看電路設計優秀與否，才能決定最終產品的穩定度。而事實上現在處理器 VRD 裡的 PWM 控制器幾乎已經沒有純類比式的了，因為他們也接受處理器傳來調整電壓的 SVID 和 DVID 數位指令。

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