В этой статье вы узнаете все про VRM материнских плат ваших компьютеров. Она будет разделена на два раздела: для новичков в компьютерном железе и для продвинутых пользователей. В первом мы рассмотрим все основные пункты и примерно подскажем, сколько нужно фаз материнской плате. А во втором уже подробно рассмотрим саму работу VRM.
Раздел 1. Для новичков
Немного про VRM
VRM – модуль регулирования напряжения, в составе которого находятся MOSFET-транзисторы, дроссели, конденсаторы, драйверы и контроллер. Основной задачей модуля является обеспечение питания процессора и контроллера памяти. Простыми словами, VRM просто понижает 12-вольтовое напряжение, идущее от блока питания, на значение, которое необходимо процессору (например, 1.35 В).
Запомните: Чем больше расположено цепей питания в зоне CPU, тем лучше. Если у вас на материнской плате, допустим, расположено 6+2, то это будет лучше, чем 4+4 при разгоне процессора. Также учтите, что первое число – количество цепей CPU, а второе – количество цепей остальных элементов.
Запомните: Чем больше расположено цепей питания в зоне CPU, тем лучше. Если у вас на материнской плате, допустим, расположено 6+2, то это будет лучше, чем 4+4 при разгоне процессора. Также учтите, что первое число – количество цепей CPU, а второе – количество цепей остальных элементов.
Дело в том, что зона VRM при том же разгоне процессора начинает греться. Вспомним курс школьной физики и приведем небольшой пример, почему все же первое число в конфигурации VRM должно быть больше, чем второе.
У вас есть условный процессор, который вы решили разогнать. Когда вы повышаете его частоту, вам также надо увеличить напряжение для стабильности. При повышении напряжения соответственно растет и сила тока, вспомните формулу I=U/R. Когда растет сила тока, повышается и нагрузка на фазы питания, из-за чего они и начинают перегреваться. Больше фаз питания – меньше нагрев, из-за распределения между ними: сила тока на один MOSFET-транзистор уменьшается.
Количество цепей питания на другие элементы материнской платы в целом вообще не важны, так как их всегда хватает для рядового пользователя (даже при разгоне той же оперативной памяти), из-за этого большинство отдают предпочтение именно первому числу в конфигурации 6+2.
• посмотрев обзоры на материнскую плату, в которых они могут быть указаны
• поискав на соответствующих форумах
• прочитав datasheet (техническую документацию) определенного драйвера в вашей материнской плате, далее сопоставив количество фаз, указываемых производителем, и поддерживаемых драйвером.
Также желательно выбирать материнские платы с охлаждением на цепях питания во избежание перегрева.
Сколько цепей питания надо?
Однозначно ответить на вопрос, на какую материнскую плату обращать внимание, мы не сможем, однако попробуем ответить на вопрос о количестве фаз. Мы подготовили таблицу. Рекомендуется не нагружать отдельную цепь током более 30 А, из этого выходит следующее:
Стоит все же отметить, что данная информация носит рекомендательный характер. Невозможно точно сказать без проверки по техническим документам, на какую силу тока можно нагружать MOSFET-транзисторы на конкретно вашей материнской плате.
Раздел 2. Информация для продвинутых пользователей
Итак, мы закончили с простыми объяснениями. Если у вас уже закипела голова, можете не продолжать читать, потому как далее пойдет физика, но, к счастью, с нашей инфографикой.
Приведем схему условной VRM для лучшего понимая дальнейшего текста:
ШИМ-контроллер
PWM расшифровывается как Pulse-Width Modulation, что на русском обозначает Широтно-Импульсная Модуляция. PWM-контроллер или ШИМ-контроллер является координатором количества энергии, которая пройдет через фазы на процессор. Он управляет этим, изменяя ширину импульсов, которая зависит от количества энергии, требуемой процессору.
Даблер/квадрер
Тот самый даблер или квадрер. Но начнем мы не с них. Для начала разберемся в некоторых очень важных вещах:
•Цепь питания состоит из MOSFET-транзисторов и LC-фильтра. Большее количество цепей увеличивает силу тока, проходящую через VRM.
•Фаза питания находится непосредственно на ШИМ-контроллере. Из одной фазы питания на ШИМ-контроллере ток выходит в драйвер (или даблер, если таковой имеется). Количество фактических (без даблера) фаз влияет на уменьшение пульсаций. То есть больше фаз – меньше пульсаций. Неспроста, к слову, фазы питания так называют, потому что переключаются транзисторы не в одно время, а с небольшим сдвигом по фазе:
Для лучшего понимания вышесказанного вернемся к той самой инфографике в начале:
Даблер может увеличивать количество цепей питания вдвое, при этом используя только одну фазу. Квадрер же – вчетверо. Однако зачастую устанавливаются в материнских платах именно даблеры.
Дело в том, что ШИМ-контроллер ограничен количеством каналов управления и управляет таким же количеством фаз. Для обхода его и используют. Зачем это нужно? Для того, чтобы увеличить силу тока, проходящую через VRM, без использования лучшего контроллера. Отметим, что при увеличении максимальной пропускной способности силы тока и неизменном потреблении питания процессора уменьшатся и температуры MOSFET-транзисторов.
Переходим к простому даблеру. Он формирует импульсы со сдвигом по времени, уменьшая их частоту на выходе.
На схеме VRM он устанавливается между самим ШИМ-контроллером и драйвером.
В заключении покажем блок-схему VRM с даблером:
Драйвер
Драйвер управляет двумя MOSFET-транзисторами: согласует сигналы с низким напряжением, поступающие с ШИМ-контроллера или удвоителя, с необходимыми напряжениями. Драйвер также устраняет промежуток между переключением транзисторов из открытого состояния в закрытое.
Иногда происходит такое, что один транзистор не до конца закрывается, а другой уже открывается. В такой ситуации через них протекает сквозной ток 12 В, из-за чего транзисторы начинают сильно нагреваться. Это тоже устраняет драйвер, создавая задержки между сигналами управления транзисторами.
MOSFET-транзисторы
MOSFET расшифровывается как Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (полупроводниковый полевой транзистор на основе оксида металла). Это нечто иное, как обычный МОП-транзистор. Работа полевого транзистора кроется в том, что у него есть возможность управлять протекающим током с помощью электрического поля.
Основа MOSFET-транзистора:
• Кремниевая подложка. Может быть двух типов: p и n. В подложках типа p преобладают положительно заряженные атомы в узлах кристаллической решетки кремния. В n-типовой подложке, наоборот, преобладают отрицательно заряженные атомы.
• Области полупроводника n+. Эти области обогащены свободными электронами, к ним подключаются электроды стока-истока.
• Диэлектрик. Он выполняется из оксида кремния SiO2. Целью его является изоляция электрода затвора от подложки из кремния. К поверхности диэлектрика подключается электрод затвора.
LC-фильтр
Сглаживающий фильтр включает в себя катушку индуктивности (L), которая подключается последовательно с нагрузкой, и конденсатор (C), который подключается параллельно.
Его предназначение кроется в преобразовании 12-вольтовых импульсов в постоянное низковольтное напряжение питания процессора.
Работа двух MOSFET-транзисторов и LC-фильтра
Работу двух транзисторов можно представить в двух тактах:
1.Открывается транзистор, заряжая катушку индуктивности.
2.Транзистор закрывается от получаемого напряжения, и катушка индуктивности отдает энергию
Далее цикл повторяется на определенной частоте, зачастую в мегагерцах (миллион раз в секунду и более)
Далее импульсы сглаживаются LC-фильтром, образуя почти прямую на графике:
Почему не прямая? Дело в том, что идеальных LC-фильтров не бывает, всегда будут присутствовать небольшие пульсации.
После этих действий все фазы объединяются в одну, вследствие чего пульсации уменьшаются:
Данная статья возможна только благодаря:
