Kas yra VRM pagrindinėje plokštėje ir kodėl tai svarbu?

Daugumai kompiuterių entuziastų pasirenkant tinkamą pagrindinę plokštę reikia atsižvelgti į tokius pagrindinius aspektus kaip formos faktorius, procesoriaus suderinamumas, atminties konfigūracija, ryšio parinktys ir greitis. Tačiau vienas pagrindinis pagrindinės plokštės komponentas, kuris dažnai nepastebimas net specifikacijų lape, yra jos VRM (įtampos reguliatoriaus modulis) – elektroninė grandinė, atsakinga už visos sistemos užtikrinimą stabilumas.

Norėdami įvertinti šio neįvertinto perjungimo reguliatoriaus svarbą, pasigilinkime tiesiai į VRM veikimą, su juo susiję komponentai, kaip atskirti aukštos kokybės ir prastai sukurtą VRM, taip pat jo poveikį procesoriui spektaklis.

Kaip veikia VRM?

Pagrindinės plokštės įtampos reguliatoriaus modulis (taip pat vadinamas procesoriaus galios moduliu) yra specializuotas elementas. keitiklis (DC į DC), kuris reguliuoja ir konvertuoja įtampą, kad atitiktų specifinius procesoriaus, atminties ir kitų reikalavimus. komponentai. Pagalvokite apie VRM kaip mini maitinimo šaltinius, panašius į pagrindinį įrenginį, kuris iš elektros lizdo paima 120 arba 240 V kintamosios srovės įtampą ir sumažina ją iki daug mažesnės nuolatinės srovės įtampos (12 V / 5 V / 3,3 V).

Šiuo atžvilgiu pagrindinės plokštės VRM atlieka tą pačią operaciją kaip ir PSU, tačiau antriniu lygiu. Pagrindinis jų tikslas yra konvertuoti įeinančią 12 V iš 8/4 kontaktų EPS jungčių į tinkamą šiuolaikiniams procesoriams veikiančią įtampą (paprastai 1,1–1,5 V diapazone).

Be to, VRM yra labai svarbūs perduodant švarią ir nuoseklią įtampą kiekvienam energijos ištroškusiam kompiuterio komponentui, sumažinant absurdiškų viršįtampių ar VDroopų tikimybę. Dėl savo pastovaus konvertavimo galimybių, įtampos reguliavimo grandinės taip pat leidžia kelių kartų CPU (su dinamine šerdies įtampa) optimaliai veikti suderinamame. pagrindinės plokštės mikroschemų rinkinys.

VRM komponentai

Nors daugelis iš mūsų mano, kad VRM yra nepriklausomas, savarankiškas įrenginys, akronimas reiškia atskirų elektroninių komponentų, supančių procesoriaus lizdą, rinkinį (LGA arba PGA) ir DIMM lizdai mūsų pagrindinėje plokštėje. Tiems, kurie nėra inicijuoti, įtampos reguliavimo grandinėse yra MOSFET jungiklių derinys kurie veikia kartu su kondensatoriais, droseliais ir PWM valdikliais, kad palengvintų maitinimo fazavimą procesas.

Čia pateikiama išsami visų pagrindinių komponentų, sudarančių pagrindinės plokštės VRM, apžvalga.

1. MOSFET

MOSFET (metalo-oksido-puslaidininkio lauko efekto tranzistoriai) veikia kaip izoliuoti vartai, kurie sustiprina arba slopina elektroninius signalus įtampos reguliavimo grandinėje. Paprasčiau tariant, šie puslaidininkiai valdo srovės srautą į centrinį procesorių pagal signalus ir vertes, gautas iš PWM valdiklio lusto.

Vienfazis VRM naudoja du MOSFET jungiklius (žemą ir aukštą), kad padėtų moduliuoti vidutinę grandinės išėjimo įtampą, periodiškai perjungiant įėjimo įtampą. Kadangi perjungimo mechanizmas vyksta šimtus kartų per sekundę, MOSFET paprastai generuoja daug šilumos, kurios temperatūra gali viršyti 150°C esant didelėms apkrovoms arba be tinkamo aušinimo.

Dėl to šiuose puslaidininkiuose dažnai įrengiami pasyvūs aušintuvai, miniatiūriniai ventiliatoriai arba vandens blokai, siekiant sumažinti perkaitimo problemas ir pagerinti veiklos efektyvumą.

2. Užspringsta

Droseliai yra kubinės formos induktoriai, kurie įtampos reguliavimo grandinėje paverčia aukšto dažnio kintamosios srovės signalus į žemesnius dažnius arba nuolatines sroves. Šis elektroninis prietaisas, turintis spurgos formos magnetinę šerdį ir aplink ją apvyniotą izoliuotą ritę, tarnauja dvigubai paskirtis – energijos saugojimas, filtravimas ir tobulinimas bei galimybė reguliuoti energijos tiekimą ekstremaliais atvejais, pvz. arba per didelis įtampa.

Be to, reikia pažymėti, kad kiekvienas droselis atitinka jūsų pagrindinės plokštės maitinimo fazę. Kuo didesnis fazių skaičius, tuo stabilesnis bus įtampos perdavimas į jūsų centrinį procesorių.

3. Kondensatoriai

Skirtingai nuo droselių, kondensatoriai kaupia energiją elektriniame lauke ir prireikus greitai išleidžia sukauptą srovę į prijungtas grandines. Pagrindinis šių cilindrinių komponentų tikslas yra išvengti staigių įtampos šuolių ir sumažinti bangavimą įtampos reguliavimo grandinėje.

Pagrindinės plokštės VRM ir atitinkamų fazių kontekste kondensatoriai, veikiantys kaip laikini saugojimo blokus, sukaupti iš droselių gaunamą elektros srovę ir tiekti reikiamą galią jūsų CPU. Bet koks perteklinis šių įrenginių krūvis sugeriamas arba išleidžiamas per grandinės įžeminimą.

4. PWM valdikliai

PWM (impulso pločio moduliavimo) valdikliai arba tvarkyklės IC (integruotos grandinės) generuoja PWM impulsus, kurie vėliau nukreipiami į pagrindinius analoginius įtampos reguliavimo grandinės komponentus – MOSFET ir užspringsta. Be stebėjimo, šie daugiafaziai valdikliai dinamiškai koreguoja CPU energijos tiekimą, leidžiantį išlaikyti didžiausią efektyvumą intensyvaus darbo krūvio metu.

Iš esmės PWM valdiklis įgauna jūsų procesoriaus atskaitos įtampą (BIOS taip pat vadinamą VRef) ir matuoja ją pagal vyraujančią pagrindinės plokštės VRM įtampą. Bet kokie skirtumai tarp VRef ir faktinės įtampos priverčia šį įrenginį iš naujo kalibruoti signalus, akimirksniu moduliuodamas išėjimo įtampą.

Pagrindinius VRM komponentus taip pat papildo diodai ir rezistoriai, kurie apsaugo, kad į šiuos įrenginius patenkanti elektros srovė neviršytų nustatytų slenksčių.

Daugiafazis VRM pagrindinėje plokštėje

Šiuolaikiniams procesoriams ir GPU reikalinga tvirta energijos tiekimo sistema, kuri neapsiriboja vien vienfazio VRM galimybėmis. Siekdami palyginti stabilios ir veiksmingos perdavimo procedūros, pagrindinių plokščių gamintojai beveik visada lygiagrečiai įtraukia kelis „Buck“ keitiklius, sukurdami kelių fazių VRM sprendimą.

Pradedantiesiems laipsniškas kelių fazių VRM sąrankos išdėstymas padalija apkrovą į atskirus galios etapus ir paskirsto ją platesnėje fizinėje srityje. Šis sudėtingas energijos valdymo metodas suteikia CPU švarią ir tiksliai reguliuojamą darbinę įtampą ir sumažina šilumos susidarymą bei įtampą pagrindiniuose komponentuose.

Pirkdami visiškai naują pagrindinę plokštę, jos rinkodaros medžiagoje greičiausiai susidursite su fazės galios projektavimo terminija, nurodančia fazių paskirstymą PCB (spausdintinė plokštė). Šią specifikaciją gamintojai dažnai pateikia „A+B“ (8+2) arba „X+Y+Z“ (16+2+2) formatu – pradine verte prieš „+“ ženklą. reiškia procesoriui skirtų fazių skaičių, o derinys po pliuso ženklo yra susijęs su kitais svarbiais komponentais pagrindinė plokštė. (RAM, mikroschemų rinkinys, iGPU ir kt.).

Tačiau tais atvejais, kai tikrasis CPU rezervuotų fazių skaičius viršija aštuonias, kaip matyti iš pavadinimus, pvz., „18+2“ ar net daugiau, pagrindinių plokščių gamintojai dažniausiai naudoja apgautą įrenginį, vadinamą dubliuotojas. Paprasčiau tariant, VRM dvigubintuvai leidžia gamintojams padalinti valdymo signalus vienai fazei, efektyviai padvigubinant fazių skaičių valdymo požiūriu. Tačiau nauda gali būti ne tokia reikšminga kaip tikros papildomos fazės.

Be to, dvigubų įrenginių įtraukimas į „Tikrąją“ 8 fazių VRM sąranką leidžia žymiai pagerinti galios fazavimo procesą mažesnėmis gamybos sąnaudomis.

Kaip atskirti aukštos kokybės ir prastai sukurtą VRM konfigūraciją?

Vertinant pagrindines plokštes pagal jų VRM konfigūracijų kokybę, atsižvelgiama į keletą veiksnių. Net jei neplanuojate perkrauti procesoriaus, prastai sukurtas VRM sprendimas gali sugadinti maitinimą pristatymo mechanizmas yra labai didelis, dėl kurio atsiranda sistemos nestabilumas, gedimai, BSOD ir kiti akivaizdūs Problemos.

Štai kaip atskirti aukščiausios klasės VRM konfigūraciją nuo tos, kuri neatitinka lūkesčių.

• Fazės galios dizainas: Vienas iš paprasčiausių būdų nustatyti VRM konfigūracijos kokybę yra fiziškai patikrinti bendrą pagrindinėje plokštėje matomų droselių skaičių. Tam, kad pradinio lygio mikroschemų rinkinys, pavyzdžiui, AMD A620, turėtumėte rasti ne daugiau kaip keturias–šešias maitinimo fazes, paslėptas po šilumos kriaukle. Priešingai, vidutinės ar aukščiausios klasės pagrindinė plokštė naudoja daug didesnį fazių skaičių, kad būtų galima valdyti energijos reikalaujančius komponentus.
• Atsparūs nuotėkiui kondensatoriai: Aukštos kokybės VRM naudojami kietojo kūno kondensatoriai, dažnai parduodami kaip „japoniški kondensatoriai“, „tamsieji kondensatoriai“ arba „hi-C“. Palyginti su elektrolitiniais analogais, kietieji kondensatoriai turi daug didesnį tolerancijos laipsnį ir yra mažiau linkę senėjimas.
• Aukščiausios kokybės lydinio droseliai: Rekomenduojame investuoti į pagrindinę plokštę, kurioje naudojami SFC (superferito droseliai) arba aukščiausios kokybės lydinio droseliai, nes jie sunaudoja mažiau energijos, atsparūs korozijai ir sukuria mažesnius elektromagnetinius trukdžius.

Žinoma, patikrinti pagrindinę plokštę prieš perkant nėra lengva. Tačiau visada galite gerai jį apžiūrėti, kai jis atkeliaus, ir išsiųsti atgal, jei jis nesubraižytas.

Pagrindinės plokštės VRM: nepaminėtas šiuolaikinio kompiuterio herojus

Iš esmės VRM sąvoka gali būti gana sudėtinga, nes ji apima daugybę techninio žargono (MOSFET, droseliai, kondensatoriai, PWM valdikliai ir kt.), kurie gali būti nepažįstami vidutiniam kompiuteriui entuziastas. Nepaisant tokio sudėtingumo, pagrindinės plokštės VRM yra efektyvaus įtampos perdavimo į centrinį procesorių ir kitus pagrindinius kompiuterio komponentus pagrindas.