Vrm на материнской плате что это. Vrm на материнской плате что это.

Vrm на материнской плате что это - Рис.12 Что такое фазы питания Особенности многоканальных регуляторов Для чего нужны цепи VRM на материнской плате? Общий принцип схемы питания процессора на материнской плате
Содержание

Полевые транзисторы с фазовым управлением управляются микросхемой ШИМ, которая генерирует управляющие импульсы через драйвер, открывающие затвор силовых транзисторов (в нужное время).

Максимальная температура VRM материнской платы

При нормальной работе компьютера температура VRM не должна повышаться более чем на 50 градусов.

Максимально допустимая температура — 100 градусов, после чего последствия могут быть необратимыми. Но даже 100 градусов могут вызвать проблемы при длительной работе.

В играх он может достигать 70, если он выше, то это уже плохо, выше 90 может привести к ухудшению качества текстолита, что не является оптимальным, выше 100 медные части могут расплавиться, но это все еще зависит от доски. В любом случае, высокая температура — это плохо.

Лучший способ проверить температуру VRM — использовать программу AIDA64:

Но AIDA64 может и не показать датчик VRM — это все еще зависит от самой материнской платы. Если датчика нет, стоит обратить внимание на температуру материнской платы (ее также можно считать в BIOS).

Как правило, нагревается только материнская плата, и она может быть настолько горячей, что вы даже не сможете до нее дотронуться. В таком случае необходимо проветривать, иначе срок службы плиты сократится.

VRM — что это?

Это некоторые устройства, которые выполняют преобразование 12 вольт от источника питания в гораздо более низкое напряжение, необходимое процессору.

Кстати, процессору требуется всего 1,5 вольта, но напряжение должно быть стабильным, без скачков и провалов.

VRM расположен на левой стороне сокета (или выше).

VRM очень важен, поскольку эта система обеспечивает процессор постоянным током, который должен быть высокого качества. И в основном все хорошо — простые процессоры, настольные процессоры, имеющие 2 или 4 ядра, особенно требовательны. Однако если взять топовый процессор, установленный на плату со слабым VRM, то при максимальной нагрузке возможны сбои и отключения.

В целом, VRM представляют собой не одно устройство, а несколько:

  1. ШИМ-контроллеры или PWM-контроллеры (зеленый на рисунке).
  2. Мосфеты (оранжевые), которые, кстати, сильно нагреваются, если поставить их в верхний процессор, они должны иметь теплоотвод.
  3. Дроссель (красный).
  4. Конденсаторы (синие).

Пример платы, в которую можно установить процессор среднего или настольного уровня, но не топовый процессор. Вы можете убрать систему VRM, но в любом случае это того не стоит, потому что нет радиаторов, почти нет компонентов, и плата вряд ли предназначена для топовых процессоров, не говоря уже о разгоне.

Вот пример, когда компоненты VRM имеют качественное охлаждение + радиаторы на чипсете:

Конечно, такие платы стоят дороже, но если вы хотите разогнать свой процессор, то не стоит тратить деньги на плату. Даже если вы хотите использовать многоядерный процессор высшего класса, ставить его на дешевую плату, которая даже поддерживает модель процессора в спецификациях — поверьте, оно того не стоит.

Работа ПК при высокой температуре

  1. Компьютер может работать, но вы никогда не знаете, как долго. Это, пожалуй, единственная причина, по которой следует стремиться к более низкой температуре.
  2. Материнская плата, процессор, сокет и микросхемы на плате тестируются при высоких температурах. Однако это не означает, что они всегда могут работать в таком режиме.
  3. На материнской плате может быть теплоотвод над мосфетами, над чипсетом. Под радиатором находится не сразу устройство, а сначала термоинтерфейс, как и под крышкой процессора. Термоинтерфейс — это либо специальная прокладка, либо специальная паста, которая передает тепло. Если температура остается стабильно высокой, свойства термоинтерфейса ухудшаются, а температура продолжает расти, что еще больше ухудшает ситуацию.
  4. Например, материнские платы имели электролитические конденсаторы вместо твердотельных. Кроме того, они находились рядом с процессором. Они часто взрывались из-за постоянной высокой температуры и выходили из строя, потому что теряли свои свойства (похоже, свою емкость). Но самое интересное, что они могут даже взрываться. И если бы их постоянно обдувал специальный вентилятор, все было бы в порядке. PS: хотя электролитические конденсаторы можно заменить в лаборатории.
  5. Если температура постоянно высокая, чип может деградировать, т.е. он деградирует, когда его уже нельзя сохранить.

В принципе, конечно, главное понятно:

  1. Максимальная температура VRM составляет 100 градусов.
  2. Максимально допустимый рабочий предел — 70-80, но предпочтительно на короткое время.
  3. Идеальная температура — не выше 50.

Если вы заботитесь о своем компьютере, стоит вручную отрегулировать воздушный поток VRM (между сокетом процессора и портами платы). Это действительно не так сложно, и вы, вероятно, снизите температуру и увеличите срок службы вашей материнской платы.

Надеюсь, информация была полезной, удачи и до скорой встречи, друзья!

Чтобы обеспечить материнскую плату достаточным количеством энергии, используется несколько фаз. Это одновременно снижает нагрузку на отдельные устройства и, соответственно, их нагрев. Это позволяет использовать большое количество процессоров.

VRM: важный в роли, но часто забытый

На каждой материнской плате рядом с процессором находится схема, называемая модулем регулятора напряжения (VRM). Задача VRM — оптимизировать и стабилизировать питание процессора. Без VRM ваш процессор даже не будет работать!

Оперативная память также имеет гораздо меньший, более простой VRM, расположенный рядом со слотами оперативной памяти. Однако внимание обычно уделяется только VRM процессора. Сильный разгон VRM выполняется лишь немногими, и VRM потребляет меньше энергии, чем CPU, поэтому его часто игнорируют.

Технический материал: силовые фазы

VRM состоит из отдельных «фаз» питания. Основная фаза питания состоит из двух транзисторов, индуктора и конденсатора. Транзисторы могут быть закрыты теплоотводом, так как они могут сильно нагреваться и более чувствительны к температуре. Дроссели на современных материнских платах обычно выглядят как маленькие черные или серые кубики, иногда с маленьким кусочком в центре другого цвета. Другим компонентом, помимо дросселей, являются конденсаторы, которые обычно имеют форму небольших цилиндров.

Модуль регулятора напряжения на материнской плате компьютера

VRM имеет две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер процессора, другой — для других частей процессора, таких как встроенный графический процессор. На типичной материнской плате фазы питания для ядер процессора (те, которые нас больше всего интересуют) находятся слева от процессора, а остальные — сверху, но это не всегда так, особенно на небольших материнских платах.

По мере увеличения количества фаз мощности время «работы» конкретной фазы мощности уменьшается. Например, если у вас две фазы питания, то каждая фаза работает 50% времени. Если добавить третью фазу, то каждая фаза будет работать только 33% времени, и так далее.

VRM 4-фазная схема

4-фазная система

При условии одинаковых компонентов, чем больше фаз вы добавите, тем холоднее будет каждая фаза, тем большую мощность сможет обеспечить VRM и тем стабильнее будет напряжение процессора. Чем больше энергии потребляет ваш процессор, тем сильнее нагревается VRM. Работа кулера продлит срок службы VRM и снизит риск перегрева, что может стать проблемой для оверклокеров. Более высокая энергоэффективность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению работы процессора. Лучшая стабильность питания процессора может, в ограниченной степени, снизить напряжение, необходимое для стабильности разгона, что увеличивает температуру процессора и теоретический срок службы.

Качество фазы

Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов в VRM имеет большое значение для рабочих температур и мощности, с которыми может справиться VRM. Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности напряжения, генерируемого VRM, в то время как температура VRM и способность генерировать мощность зависят от температуры.

Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно качественные. С практической точки зрения, большее количество фаз — лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше принимать решение в каждом конкретном случае.

Чтобы обеспечить материнскую плату достаточным количеством энергии, используется несколько фаз. Это одновременно снижает нагрузку на отдельные устройства и, соответственно, их нагрев. Это позволяет использовать большое количество процессоров.

Зачем такие сложности

На VRM подается напряжение 12 вольт, которое обычно является основным напряжением питания. Это самое высокое напряжение, которым обладает компьютер. Из школьных уроков физики мы знаем, что мощность — это сила тока, умноженная на напряжение, и если процессор имеет мощность 120 Вт, то конечное потребление 12 вольт составляет 10 ампер, поэтому можно использовать довольно тонкие кабели.

Но сам процессор уже питается напряжением около 1-1,4 вольт или потребляет сотни ампер, и при таких значениях кабели к нему больше напоминали бы набор для сварочного аппарата. Это действительно так, за исключением того, что все это сделано на материнской плате в виде шин, в то время как на процессорном сокете есть несколько нитей только для питания, создавая необходимую площадь, эквивалентную сечению одного проводника для сотен усилителей.

Статья по теме:  Сколько танков на вооружении российской армии в 2022 году. Танки на вооружении России сейчас какие стоят.

Как достигается большое количество фаз VRM

Контроллеры VRM редко имеют более 4 фаз, а система питания процессора сама по себе является сложной, сбалансированной системой. Самое простое решение проблемы — добиться высоких выходных значений за счет увеличения мощности самих компонентов. Но тогда VRM становится довольно горячей, а чрезмерное тепло в компьютере — это постоянная проблема. Поэтому производители материнских плат научились решать проблему недостатка в линиях контроллеров различными способами.

Самое простое — увеличить фазу на две единицы, т.е. 4 линии становятся 8 линиями, но это не совсем честно. Фактически, это все тот же четырехфазный VRM, только теперь каждая линия имеет большую мощность за счет дополнительного блока катушек. А некоторые производители даже не стесняются предлагать это решение в качестве дополнительных фаз, но это не тот случай.

Другой способ увеличить как мощность, так и количество фаз — установить промежуточный чип удвоения частоты между дополнительными модулями, а не напрямую, как в последнем примере. В этом случае мы имеем систему с увеличенным числом фаз, хотя это не фактические выходы контроллера. Однако это справедливое решение и позволяет получить более линейное напряжение на выходе VRM, а также тепловыделение такой системы будет ниже: большее количество газовых блоков работает попеременно и поэтому выделяет меньше тепла.

Стоит выяснить, какие транзисторы используются в обмотке катушки. Нередко производители пытаются сэкономить и здесь. Помните, что дроссель заряжается большим напряжением и соответственно меньшим током, а от него берется меньшее напряжение, но больший ток, поэтому транзисторы могут быть разной силы. Иногда второй по мощности транзистор заменяется двумя, и это даже не похоже на меру экономии. Однако 2 транзистора в итоге нагреваются меньше, и не только потому, что ток проходит через них и делится между ними посередине. Общее сопротивление двух транзисторов меньше, чем у одного транзистора, что также является способом противодействия рассеиванию тепла.

Более мощные VRM с тонкой настройкой используются производителями в материнских платах для разгона, которые специально разработаны для удовлетворения потребностей энтузиастов и оверклокеров. Чтобы раскрыть все возможности системы, конечно же, требуется процессор с разблокированным множителем.

Теоретически можно управлять этими цепями одновременно, т.е. управлять ими так, чтобы все импульсы тока попадали на все цепи.

Технический материал: силовые фазы

VRM состоит из отдельных «силовых фаз». Его основная силовая фаза состоит из двух транзисторов, индуктора и конденсатора. Транзисторы могут быть закрыты теплоотводом, так как они могут сильно нагреваться и более чувствительны к температуре. Дроссели на современных материнских платах обычно выглядят как маленькие черные или серые кубики, иногда с маленьким кусочком в центре другого цвета. Другим компонентом, помимо дросселей, являются конденсаторы, которые обычно имеют форму небольших цилиндров.

Модуль регулятора напряжения на материнской плате компьютера

VRM имеет две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер процессора, другой — для других частей процессора, таких как встроенный графический процессор. На типичной материнской плате фазы питания для ядер процессора (те, которые нас больше всего интересуют) находятся слева от процессора, а остальные — сверху, но это не всегда так, особенно на небольших материнских платах.

По мере увеличения количества фаз мощности время «работы» конкретной фазы мощности уменьшается. Например, если у вас две фазы питания, то каждая фаза работает 50% времени. Если добавить третью фазу, то каждая фаза будет работать только 33% времени, и так далее.

VRM 4-фазная схема

4-фазная система

При условии одинаковых компонентов, чем больше фаз вы добавите, тем холоднее будет каждая фаза, тем большую мощность сможет обеспечить VRM и тем стабильнее будет напряжение процессора. Чем больше энергии потребляет ваш процессор, тем сильнее нагревается VRM. Работа кулера продлит срок службы VRM и снизит риск перегрева, что может стать проблемой для оверклокеров. Более высокая энергоэффективность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению работы процессора. Лучшая стабильность питания процессора может, в ограниченной степени, снизить напряжение, необходимое для стабильности разгона, что увеличивает температуру процессора и теоретический срок службы.

Регуляторы напряжения процессора на материнской плате: развенчивание мифа о разогнанных фазах.

Когда я просматриваю статьи о материнских платах, я часто встречаю комментарии о том, что плата плохая, потому что VRM процессора не имеет реальных фаз питания. И даже уважаемые авторы, тестирующие материнские платы в уважаемых изданиях, иногда говорят глупости, обнаружив, что на плате нет привычных удвоителей фазы питания, и высказывают довольно странные мысли. Недавно я наткнулся на обзор ROG Maximus XI Extreme (Intel Z390) от ASUS на одном уважаемом и авторитетном сайте: «На плате нет удвоителей фазы, поэтому на ум сразу приходит ставшая уже традиционной схема программного фазирования Asus. Asus предвещает новый подход к системе электропитания с помощью своих интеллектуальных контроллеров». И еще несколько романов в том же духе, которые я не хочу повторять.

Это была причина, по которой я написал этот пост. Давайте узнаем, что стоит за новым подходом ASUS к питанию и чем он лучше/хуже традиционного подхода.

Читайте также. Что такое технология ADSL — что это такое, как она работает?

Качество фазы

Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов в VRM имеет большое значение для рабочих температур и мощности, с которыми может справиться VRM. Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности напряжения, генерируемого VRM, в то время как температура VRM и способность генерировать мощность зависят от температуры.

Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно качественные. С практической точки зрения, большее количество фаз — лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше принимать решение в каждом конкретном случае.

Обманчивый маркетинг и дизайн

Довольно распространенная конструкция, используемая производителями материнских плат, заключается в удвоении количества компонентов, используемых в каждой фазе питания, без удвоения количества фаз питания. Те, кто не знает лучше, могут предположить, что можно подсчитать количество индукторов, чтобы определить количество фаз питания. Более того, производители материнских плат часто (но не всегда) используют такую конструкцию, требующую большего количества фаз. Хотя количество фаз мощности не увеличивается, фактическое качество фаз возрастает, что значительно повышает выходную мощность VRM, а также рабочие температуры.

Материнская плата Biostar B450MHC

Эта практика ошибочна и не идеальна по сравнению с более современными этапами, но она полезна. ASUS Z390 Maximus XI Hero и MSI B450M Mortar (Titanium) считаются примерами такого дизайна, хотя это не вводящий в заблуждение маркетинг. Однако Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX/ac, безусловно, является примером фантастического количества фаз при таком дизайне.

Производители материнских плат иногда выходят за рамки двухкомпонентных фаз, продаваемых как дополнительные фазы, не удваивая все компоненты, но нуждаются в дополнительных фазах. Они могут добавить еще один дроссель и, возможно, еще один транзистор (хотя и более важный, потребляющий большую часть мощности), чтобы создать впечатление большего количества фаз, но не добавлять отдельные фазы. Это делает любую ложь о подсчете фаз еще более вопиющей и уменьшает (в ограниченной, но не в большой степени) реальную пользу. Gigabyte B450 Aorus M и Aorus Elite, Biostar B450MHC и ASUS TUF Z370-Pro Gaming являются примерами такого дизайна, даже если они не заявляют о количестве фаз.

Обе тактики были рассмотрены, поэтому лучше не определять количество фаз питания на основе количества катушек на материнской плате и полностью игнорировать спецификации производителя материнской платы по количеству фаз. Единственный способ определить количество фаз — проанализировать реальные компоненты (или, что еще дешевле, найти в Интернете опытного видеографа или писателя, который провел такой анализ для платы (плат), которую вы рассматриваете).

При параллельном подключении нескольких фаз выходное напряжение очень стабильно и имеет лишь незначительные колебания. Общий выходной ток в многофазном VRM кратен току, проходящему через все параллельные фазы, каждая из которых работает в наиболее эффективном (экономичном) режиме.

Если нам надо использовать VRM, почему весь блок питания нельзя разместить на материнской плате?

Если представить, что материнская плата берет на себя все проблемы преобразования, это приведет к ряду проблем. Прежде всего, источник питания — 230 вольт переменного тока. Это означает, что часть переменного тока также должна быть подключена непосредственно к материнской плате. И это тоже проблема, причем проблема в плане шума. Корпуса источников питания изготавливаются из металла по двум причинам. Первая — это пожарная безопасность, которая означает, что если внутри БП есть открытый огонь, то через некоторое время огню нечему гореть, корпус не выпускает огонь наружу, и горение прекращается. Вторая причина заключается в том, что корпус БП изготовлен из металла, заземлен и экранирует индукцию переменного тока. Это означает, что если бы мы сделали преобразование на материнской плате и на колонках, то постоянно получали бы 50 Гц из розетки, и было бы гораздо больше ошибок при записи и чтении данных, особенно на устройствах, которые либо записывают и считывают исходный аналог (например, жесткие диски), либо имеют несколько ступеней логического уровня, либо требуют точной загрузки и выгрузки некоторых компонентов, то есть это SSD диски, оперативная память и тому подобное. Все эти компоненты имеют минимальную электромагнитную совместимость с той частью материнской платы, которая получает переменное напряжение. Вторая проблема заключается в том, что напряжение 230 вольт достаточно сильно, чтобы пробить человеческие ткани и вызвать поражение током у неосторожных пользователей. И это, помимо всего прочего, юридическая проблема. То есть, невозможно было бы сертифицировать отдельные компоненты для розничной продажи; только полностью собранные компьютеры могли бы продаваться в корпусе без доступа пользователя к его содержимому. Это также может стать проблемой.

Статья по теме:  Создание пары между аксессуаром Bluetooth стороннего производителя и iPhone, iPad или iPod touch. Как подключить маршал к айфону.

По этой причине имеется отдельный источник питания. Это предполагает получение переменного напряжения из розетки и обеспечение потенциально более желательного постоянного выходного напряжения, но достаточно высокого, чтобы токи не были слишком высокими и можно было использовать кабель достаточного сечения, но напряжение не должно быть настолько высоким, чтобы пользователя могло ударить током, и вообще возможность случайных коротких замыканий и неисправностей должна быть сведена к минимуму. И это напряжение в настоящее время составляет 12 вольт. Источник питания выдает другие напряжения, но для компонентов, которым требуется большая мощность, используются 12-вольтовые линии, поскольку они имеют самые низкие потери при передаче энергии.

Все остальное, а именно преобразование 12 вольт в более низкое напряжение, происходит на материнской плате или видеокарте в непосредственной близости от самих чипов.

Как преобразовать напряжение в более низкое?

Это место, где происходит самое важное НО. Довольно легко преобразовать переменный ток с незначительной потерей мощности. Нужно намотать катушки с требуемым соотношением витков и поместить их в общий замкнутый магнитный контур, и все. При постоянном напряжении, выходящем из источника питания, трансформатор просто действует как варочный котел, он ничего не преобразует.

Здесь на помощь приходит импульсный понижающий преобразователь напряжения. Мы обычно называем эту область VRM.

VRM характеризуется током, который может быть преобразован, и пульсациями, которые могут быть получены. Однако эти элементы не указываются; обычно указывается только количество фаз питания или количество цепей питания. Производители не указывают максимальный ток, потому что они иногда заменяют элементы в VRM на более качественные, если первые версии показали проблемы и отказы, или на худшие, если производитель хочет сэкономить за счет запаса передаваемой мощности. Чтобы понять, что такое фазы и что такое цепи или линии электропередачи, и в чем разница между цепями и фазами, сначала нужно понять общую концепцию импульсного преобразователя напряжения.

Представьте, что у вас есть источник питания на 12 вольт, а вам нужно 2 вольта.

Если у вас хорошая память из школьной физики, вы можете вспомнить, что можно разделить нагрузку так, чтобы в нужных местах напряжение было меньше. В этом случае другая ветвь должна либо выполнять какую-то другую полезную работу, либо просто преобразовывать энергию в тепло.

Такой тип понижающего преобразователя существует и называется линейным регулятором напряжения, и бывают случаи, когда используется именно этот метод, но у нас значительная силовая нагрузка и нужно сильно снизить напряжение, чтобы получить малую долю от исходных 12 вольт. Если бы использовался линейный преобразователь напряжения, эффективность такого снижения была бы очень низкой. Кроме того, у нас есть процессор и видеокарта, которые всегда потребляют разное количество энергии, что означает, что другая нагрузка должна постоянно меняться, чтобы напряжение всегда генерировалось правильно. Так что это будут не просто резисторы, как на рисунке, но вам понадобится управляемая нагрузка, которая обычно не может перегреться, что вызовет множество проблем.

Этот метод нам не подходит.

В нашем случае импульсный преобразователь справился бы с этой задачей гораздо лучше, и я приведу пример, чтобы проиллюстрировать это. Если мы предположим, что в первую 1/6 секунды напряжение составляет 12 вольт, а в оставшиеся ⅚-секунды — 0 вольт, мы получим среднее значение 2 вольта, а это то, что нам нужно.

С математической точки зрения все в порядке, мы имеем от 12 вольт — 2 вольта со 100% эффективностью. Но с технической точки зрения у нас все еще есть 12 вольт, смешанные с недостатком тока, и это не будет работать. К счастью, существуют методы, позволяющие частично решить эту проблему. Существует такое электрическое решение, как LC-фильтр, который применяется для многих различных деталей.

Такая конструкция предотвращает слишком резкие изменения, так что все переходные процессы со временем становятся инертными. Наши процессы включения и выключения также размыты.

Как работает VRM?

Чтобы понять, почему высокие токи являются проблемой, необходимо рассмотреть, как генерируются эти импульсы напряжения.

В классической конструкции для питания импульсного источника питания используется сборка из двух МОП-транзисторов, обычно называемая в этом случае ключом (в русском языке МОП-транзисторы в этом случае называются TFT-транзисторами N-типа с изолированным каналом).

Суть этих транзисторов заключается в том, что они состоят из трех кремниевых областей с разными соединениями, так что нагрузки просто не могут пройти мимо центральной области, то есть центральная область отталкивает нагрузки, которые проводятся к внешним областям. Поэтому по определению он действует как диэлектрик, по которому не течет ток. Однако, если зарядам немного помочь преодолеть малую площадь поверхности центральной секции, то заряды проходят. Это происходит потому, что при подаче напряжения на затвор, т.е. электрод в средней части, генерируемое электромагнитное поле помогает заполнить потенциальный разрыв в средней части, который заряды не могут преодолеть, и в средней части начинает течь ток; когда заряд снимается со среднего электрода, ток снова перестает течь через среднюю часть.

И эти колебания могут происходить часто и быстро.

Но транзисторы не могут открываться и закрываться сами по себе, затворами нужно управлять. Для того чтобы это происходило правильно, необходим водитель, который отвечает за управление базой.

Проблема в том, что водитель управляет только воротами. Он не знает, как долго они должны быть открыты. Нагрузка, то есть потребление процессора, постоянно меняется, и это проблема, потому что увеличение нагрузки может вызвать падение напряжения, и эти драйверы не должны бездумно включать и выключать ток, а делать это в течение необходимого времени. Это требуемое время сообщается водителю контроллером.

Контроллер отслеживает состояние источника питания в реальном времени и быстро регулирует необходимый рабочий цикл, в то время как эти требования уже выполняются драйвером, управляющим транзисторами затвора.

Но вернемся к двум уже упомянутым проблемам. Первое — это высокие токи, а второе — пульсации.

Начнем с сильных токов.

Дело в том, что геометрические размеры спая для тока в транзисторах значительно ограничены, а это значит, что мы имеем малое сечение проводника в транзисторе, а значит, в этой части есть сопротивление и, соответственно, нагрев. Обычно используются мосфеты, которые могут пропускать от 20 до 60 ампер. Другим недостатком является то, что их свойства зависят от температуры. Более того, когда транзистор переходит от работы в качестве диэлектрика к работе в качестве проводника, он также не является идеальным проводником. Хотя мы используем их в качестве переключателей, которые замыкаются и размыкаются непрерывно на высокой частоте, это не является предпочтительным режимом их работы. И эти свойства ухудшаются с повышением температуры. То есть, когда сила тока приближается к указанным пределам — происходит повышенный нагрев выше 80 градусов, что еще больше ухудшает свойства спая, так что нагрев становится более интенсивным, от чего свойства ухудшаются еще сильнее, от чего нагрев становится еще сильнее, от чего свойства ухудшаются еще больше, и …. Вы поняли идею.

Чтобы проиллюстрировать это на примерах, мы обратимся к простому компьютерному моделированию одноканального блока VRM и рассмотрим влияние емкости, индуктивности и частоты ШИМ-контроллера на пульсации выходного напряжения.

Какие схемотехнические решения VRM лучше избегать?

Методы удвоения сигнала ШИМ улучшают производительность VRM за счет снижения качества выходного напряжения. Поэтому, если количество фаз в шкафу одинаковое, лучше выбрать шкаф с истинными фазами без дублеров.

Недобросовестные производители используют упрощенные схемы VRM, которые используют один ШИМ-сигнал для управления двумя разными схемами без дублеров:

В этом случае один драйвер используется для двух фаз, что значительно снижает надежность VRM и еще больше ухудшает качество выходного напряжения.

Блок-схема смоделированных фаз источника питания, полученная путем репликации компонентов источника питания с одним драйвером:

Эта схема приводит к увеличению выходного тока, а также к улучшению температурного поведения ключевых транзисторов, но выходное напряжение имеет большие провалы, чем при использовании реальных и/или виртуальных фаз.

По этой причине не стоит использовать материнские платы с VRM, которые используют меньше драйверов, чем количество используемых фаз.

Всегда ли наличие большого количества фаз питания на плате гарантирует высокое качество изделия?

Большое количество фаз питания не всегда гарантирует высокое качество продукта, поскольку при использовании некачественных компонентов, плохо спроектированных устройств и отсутствии охладителей многофазная система питания обеспечит нужное напряжение, но будет перегреваться, что в конечном итоге приведет к поломке.

Кроме того, иногда четырехфазная система с высококачественными компонентами и теплоотводами лучше, чем плохо спроектированная восьмифазная система без теплоотводов.

При покупке материнской платы/графической карты всегда тщательно продумывайте практическое применение схемы VRM, радиаторов, воздушного потока и т.д.

Статья по теме:  Жак Фреско - биография. Жак фреско кто это такой.

Недобросовестные производители иногда намеренно вводят покупателей в заблуждение, включая в комплект поставки неправильные фазы питания, декоративные радиаторы, конденсаторы и некачественные резисторы.

Производители без бренда, а иногда и известные бренды иногда имитируют большое количество фаз в щите управления, не устанавливая дублеры и подключая силовые элементы параллельно вместо использования реальных фаз.

Хотя такие решения снижают нагрузку на некоторые электронные компоненты, а также увеличивают максимально допустимый ток через транзисторы, все же предпочтительнее искать материнские платы с фазами полного питания, которые обеспечивают меньшие пульсации и имеют хорошую балансировку VRM, что снижает риск отказа.

Для сравнения, следующие материнские платы имеют примерно одинаковое количество фаз питания процессора:

  • Asrock Fatality B450 Gaming ITX b Asrock Fatality X470 Gaming ITX — каждая имеет 6 фальшивых фаз питания с мосфетами Onsemi FDPC5030 или Sinopower SM7341EH (три настоящие фазы с двойными компонентами VRM), которые сильно перегреваются под большой нагрузкой, как Ryzen 3900X,
  • Gigabyte B450I Aorus — имеет 4 настоящие фазы с интегральными схемами IR3556, которых недостаточно для мощных процессоров, хотя этот четырехфазный VRM работает лучше, чем поддельный шестифазный VRM от Asrock,
  • Asus ROG STRIX B450-I Gaming — имеет 6 действительно идеально работающих фаз питания в IR3556,
  • Asus ROG STRIX X470-I Gaming — имеет VRM, аналогичный VRM B450-I,
  • MSI B450-I Gaming Plus — имеет 6 истинных фаз мощности на IR3555.

На основании производительности и температуры VRM этих плат, они ранжируются следующим образом:

  1. MSI B450I Gaming,
  2. Обе платы Asus,
  3. Плата Gigabyte,
  4. Обе платы Asrock.

В качестве отрицательных примеров с точки зрения VRM можно привести следующие материнские платы:

  • ASUS TUF Z370-Pro Gaming — некачественный VRM, 4 фазы,
  • BIOSTAR B450MHC — поддельная 8 фаза (настоящая 4+2),
  • ASUS Z390 Maximus XI Hero — 4 двойных фазы с поддельными 8 фазами,
  • Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX/ac — поддельные 6+2 фазы (на самом деле 3+2) и многое другое.

При покупке качественной платы обратите внимание, что не существует ШИМ-контроллеров более чем на 8 фаз. Для увеличения количества фаз используются дублеры. Платы с 12,!6 или даже 24 фазами питания используют удвоители в своих VRM.

Изображение VRM материнской платы ASUS P6X58D-E с 16 виртуальными фазами:

Обеспечение оптимального температурного режима зоны VRM

При установке мощных многоядерных процессоров на материнской плате, добыче полезных ископаемых на CPU, область VRM обязательно должна иметь теплоотводы. В крайнем случае, небольшие радиаторы, купленные на Banggood, можно приклеить к полюсам материнской платы с помощью теплопроводящей ленты. Важно регулярно проверять температуру МОП-транзисторов, так как их выход из строя также может привести к перегоранию дорогостоящего процессора.

Для контроля температуры можно использовать программное обеспечение, например HWiNFO, или бесконтактный инфракрасный измеритель температуры/термограф. Температура самых теплых компонентов в области VRM не должна превышать 80 градусов. Они могут выдерживать температуру в сто градусов Цельсия в течение короткого времени, но при работе в режиме 24/24 это быстро приведет к выходу из строя. Помимо VRM, необходимо следить за температурой чипсета (следует установить небольшой теплоотвод) и, конечно, самого процессора.

Поддержание оптимальной температуры положительно влияет не только на время работы, но и на экономичность, поскольку транзисторы работают более эффективно, что важно для горнодобывающей промышленности.

Чтобы снизить температуру области VRM, летом стоит уменьшить количество ядер процессора, задействованных в майнинге, или полностью выключать компьютер в полуденную жару. Если температуру VRM материнской платы не удается снизить ниже 70 градусов, возможно, стоит установить дополнительный вентилятор для охлаждения этой области.

Вам также может понравиться

Майнинг на бюджетных видеокартах в 2021 году

30 января 2021 года

Диагностика неисправностей видеокарт Nvidia тысячной серии

23 декабря 2021 года

Такая конструкция предотвращает слишком резкие изменения, так что все переходные процессы со временем становятся инертными. Наши процессы включения и выключения также размыты.

Чем отличаются верхний и нижний транзисторы

Здесь необходимо прояснить одну вещь. Нередко можно встретить различные конфигурации схем VRM, например, MSI Z490-A Pro имеет транзистор OnSemi 4C029N на верхнем плече и 4C024N на нижнем. Максимальный ток верхнего рычага составляет 46 А, а нижнего — 78 А.

Gigabyte X570 GAMING X имеет немного другую конфигурацию — верхний транзистор — ONSemi 4C10N (максимальный ток до 40 А), а два нижних — ONSemi 4C06N (максимальный ток до 69 А). В последнем случае используется схема 1H2L, т.е. один верхний (высокий) транзистор и два нижних (низких) транзистора.

К чему вся эта путаница и двойственность? Здесь необходимо обратить внимание на условия эксплуатации этих транзисторов. Высокий имеет 12 В на входе и около 1 В на выходе. Для данной мощности ток не особенно велик, он составляет, скажем, несколько ампер или даже десяток-другой в особо сложных случаях.

А что насчет нижнего транзистора? Рабочий диапазон напряжения составляет от 1 (приблизительно) вольта до нуля. При той же мощности он должен выдерживать гораздо более высокие токи. Поэтому они ввели более сильный силовой элемент или даже пару.

Кстати, если посмотреть на схему силовой сборки, которая включает все силовые МОП-транзисторы вместе с драйвером, то элемент нижнего плеча кажется больше. Теперь понятно, почему.

Также может случиться, что для питания ядер процессора используется схема 1H2L (один верхний транзистор и два нижних), а для питания SoC, графического чипа, используется более простая схема 1H1L, то есть по одному транзистору на каждом плече.

Для плат одна модель ячеек питания может использоваться для ядер, а другая — для SoC. Например, платы ASRock B550 Extreme4 оснащены двенадцатью Vishay SIC654 и парой Vishay SIC632. Хотя платы одинаковы по максимальному току, само устройство SIC632 немного проще.

Интегрированная графика не слишком энергоемка, а большое количество усилителей обычно не является проблемой. Поэтому вы можете использовать меньшее количество или более простые элементы.

Кстати, дискретные блоки питания процессора используются в материнских платах более низкого класса. Силовые агрегаты используются в моделях среднего и высокого класса.

Всегда ли фаза действительно фаза

Маркетинг играет важную роль в нашей жизни. Смартфон с 16-мегапиксельной камерой априори считается лучше, чем тот, у которого «всего» 13 мегапикселей. Ну, если используется 23 мегапикселя, то это уже прекрасно!

Phase_ASRock-X370-Taichi

То же самое относится и к материнским платам. В описаниях, спецификациях или рекламных материалах этой модели с гордостью указывается система питания, в которой используются фаз ы-20. Плата конкурента с аналогичной функциональностью вполне может имет ь-20 и 4 другие фазы. Чтобы не ходить далеко, возьмем плату ASRock X370 Taichi для последней версии Ryzen. Если мы посмотрим на сайт производителя, то увидим в спецификациях, что используется 16-фазная система питания.

Однако ШИМ-контроллер IR35201, используемый на плате, является восьмифазным контроллером. Является ли это доказательством того, что производитель карты лжет? Нет, он может лгать. Дело в том, что индукторов, конденсаторов, электронных переключателей и т.д. на самом деле 16. Особенностью является то, что используются так называемые дублеры.

Phase_asrock_X370-Taichi-h09

Суть функции этих элементов вытекает из названия — разделение, распределение сигналов с одного канала ШИМ-контроллера на две цепочки «драйвер-ключ-фильтр». Выход очень похож на две фазы, за исключением того, что они управляются одним сигналом, работают в фазе и между ними нет смещения для сглаживания пульсаций. В чем же тогда смысл?

Ответ — власть. Эта плата гарантирует поддержку процессоров с энергопотреблением до 300 Вт! Распределяя нагрузку по стольким фазам, можно уменьшить ток, протекающий через каждую фазу, и тем самым снизить нагрев силовых компонентов. Однако если используется действительно мощный и перегруженный процессор, радиатор для охлаждения просто необходим. Желательно даже с воздушным охлаждением.

В итоге, это не 16-фазная система питания, а 8-фазная система с 2 каналами в каждой. Кстати, катушки, используемые на вышеупомянутой материнской плате, имеют номинальную мощность до 60 А.

Я думаю, что следующий рисунок хорошо иллюстрирует это.

vrm_doublers

Вариации возможны без использования распорок. В этом случае устанавливается несколько ШИМ-контроллеров, которые работают синхронно. Если использовать восьмифазный IR35201, упомянутый ранее, и установить 2 из них на плату, то на выходе можно получить 16 фаз. Почти истинные фазы, так как во всех фазах не будет сдвига по времени.

Одна фаза от каждого ШИМ-контроллера работает синхронно, т.е. у вас есть 8 пар фаз (при использовании 2 ШИМ-контроллеров) без временного сдвига в управляющем сигнале. Строго говоря, сглаживание такое же, как и при использовании 8 фаз, но производительность значительно выше.

Вы также можете найти платы с 24 фазами…

Заключение. Фазы питания процессора – что это

«Нельзя нарушать диету», — говорил герой мультфильма. И эта энергия должна быть не только высокого качества, но и поставляться без перебоев. А при переносе в компьютерный мир необходимо учитывать меняющиеся условия, когда не только потребление процессора варьируется в разных ситуациях, но и сам процессор может быть заменен на более прожорливый.

Система питания процессора с числом фаз n обеспечивает надежную работу. Кстати, все это относится и к видеокартам. GPU получает питание аналогичным образом. А те, которые производители пытаются упаковать в материнские платы, особенно дорогие, больше этих фаз….. Мы должны смириться с этим. Реальной необходимости в 24 фазах практически нет, но клиент всегда обманывается красивыми словами и любит большие цифры, если, конечно, речь не идет о цене.

Оцените статью
ОСЦИЛОГРАФ