Какво е VRM на дънна платка и защо е важно?

За повечето компютърни ентусиасти изборът на правилната дънна платка включва ключови съображения като форм фактор, съвместимост на процесора, конфигурация на паметта, опции за свързване и възможност за овърклок. Въпреки това, един основен компонент на дънната платка, който често остава незабелязан, дори в спецификациите, е нейният VRM (модул за регулатор на напрежение) - електронна верига, отговорна за осигуряване на цялостната система стабилност.

За да оценим важността на този недооценен превключващ регулатор, нека се задълбочим направо във функционирането на VRM, компоненти, свързани с него, как да се направи разлика между висококачествен и лошо проектиран VRM, както и неговото въздействие върху процесора производителност.

Как работи VRM?

В основата си модулът за регулатор на напрежението на вашата дънна платка (наричан още захранващ модул на процесора) е специализиран долар преобразувател (DC към DC), който регулира и преобразува напрежения, за да ги приведе в съответствие със специфичните изисквания на процесора, паметта и други компоненти. Мислете за VRM като за мини захранвания, подобни на основното устройство, което приема 120 или 240 V AC от електрическия контакт и го намалява до много по-ниско постоянно напрежение (12 V/5 V/3,3 V).

В това отношение VRM на дънната платка изпълняват същата операция като PSU, но на вторично ниво. Тяхната основна цел е да преобразуват входящите 12V от 8/4-пиновите EPS конектори в подходящо работно напрежение за съвременни процесори (обикновено в диапазона 1,1-1,5V).

Нещо повече, VRM са ключови за предаването на чисто и постоянно напрежение към всеки енергоемък компонент във вашия компютър, намалявайки вероятността от всякакви абсурдни пренапрежения или VDroops. Благодарение на възможностите си за стабилно преобразуване, веригите за регулиране на напрежението също позволяват множество поколения процесори (с динамично напрежение на ядрото) да функционират оптимално на съвместим чипсет на дънната платка.

Компоненти на VRM

Докато много от нас смятат VRM за независима, самостоятелна единица, акронимът представлява колекция от различни електронни компоненти, обграждащи гнездото на процесора (LGA или PGA) и DIMM слотове на нашата дънна платка. За тези, които не са запознати, схемите за регулиране на напрежението включват комбинация от MOSFET превключватели които работят в тандем с кондензатори, дросели и PWM контролери за улесняване на фазирането на мощността процес.

Ето изчерпателен преглед на всички основни компоненти, съставляващи VRM на дънната платка.

1. MOSFET транзистори

MOSFET (метал-оксид-полупроводникови полеви транзистори) действат като изолирани портове, които усилват или отслабват електронни сигнали в рамките на верига за регулиране на напрежението. С по-прости думи, тези полупроводници контролират потока на ток към процесора въз основа на сигнали и стойности, получени от чипа на PWM контролера.

Еднофазният VRM използва два MOSFET превключвателя (ниска страна и висока страна), за да подпомогнат модулирането на средното изходно напрежение на верига чрез периодично превключване на входно напрежение. Тъй като механизмът за превключване се случва стотици пъти в секунда, MOSFETs са склонни да генерират голямо количество топлина, с температури, които потенциално могат да надвишат 150°C при големи натоварвания или без подходящо охлаждане.

В резултат на това тези полупроводници често са оборудвани с пасивни радиатори, миниатюрни вентилатори или водни блокове за смекчаване на проблемите с прегряването и подобряване на оперативната ефективност.

2. дросели

Дроселите са индуктори с кубична форма, които преобразуват високочестотни AC сигнали в по-ниски честоти или постоянен ток в рамките на верига за регулиране на напрежението. Снабден с магнитна сърцевина с формата на поничка с изолирана намотка, увита около нея, това електронно устройство обслужва двойно предназначение - съхранение, филтриране и усъвършенстване на мощността и възможност за регулиране на доставката на енергия в екстремни сценарии като овърклок или пренапрежение.

Освен това трябва да се отбележи, че всеки дросел съответства на захранваща фаза на вашата дънна платка. Колкото по-голям е броят на фазите, толкова по-стабилно ще бъде предаването на напрежение към вашия процесор.

3. Кондензатори

За разлика от дроселите, кондензаторите съхраняват енергия в електрическо поле и бързо разреждат натрупания ток в свързани вериги, когато е необходимо. Основната цел на тези цилиндрични компоненти е да предотвратят внезапни пикове на напрежението и да сведат до минимум вълните във веригата за регулиране на напрежението.

В контекста на VRM на дънната платка и съответните им фази, кондензатори, функциониращи като временни акумулиращи модули, събират електрическия ток, получен от дроселите и доставят необходимата мощност на вашия ПРОЦЕСОР. Всеки излишен заряд от тези устройства се абсорбира или освобождава през заземяването на веригата.

4. ШИМ контролери

PWM (широчинно-импулсна модулация) контролери или драйверни IC (интегрални схеми) генерират PWM импулси, които впоследствие се насочват към основните аналогови компоненти на верига за регулиране на напрежението - MOSFET и дросели. Освен наблюдение, тези многофазни контролери динамично регулират захранването към процесора, което му позволява да поддържа максимална ефективност по време на интензивни натоварвания.

По същество PWM контролерът получава референтното напрежение на вашия процесор (наричано също VRef в BIOS) и го измерва с преобладаващото напрежение от VRM на вашата дънна платка. Всякакви разлики между VRef и действителното напрежение карат това устройство да калибрира отново сигналите, модулирайки моментално изходното напрежение.

Основните компоненти на VRM също се допълват от диоди и резистори, които предпазват електрически ток, протичащ в тези устройства, от превишаване на определени прагове.

Многофазни VRM на дънна платка

Съвременните CPU и GPU изискват стабилна система за захранване, която се простира отвъд обикновените възможности на еднофазния VRM. За да постигнат относително стабилна и ефективна процедура за предаване, производителите на дънни платки почти винаги включват паралелно множество преобразуватели на пари, създавайки многофазно VRM решение.

Като начало, шахматното подреждане на многофазна VRM настройка разделя товара на отделни мощностни етапи, разпределяйки го в по-широка физическа област. Този усъвършенстван подход за управление на мощността осигурява на процесора чисто и прецизно регулирано работно напрежение и ограничава генерирането на топлина и напрежението в основните компоненти.

Когато пазарувате чисто нова дънна платка, вероятно ще срещнете терминологията за проектиране на фазово захранване в нейните маркетингови материали, указваща разпределението на фазите към PCB (печатна платка). Тази спецификация често се рекламира от производителите във формат "A+B" (8+2) или "X+Y+Z" (16+2+2) - първоначалната стойност пред знака "+" означава броя на фазите, предназначени за процесора, докато комбинацията след знака плюс се отнася за други критични компоненти на дънна платка. (RAM, чипсет, iGPU и др.).

Въпреки това, в случаите, когато действителният брой фази, запазени за процесора, надхвърля осем, както се вижда в обозначения като "18+2" или дори по-високи, производителите на дънни платки са склонни да включват измамено устройство, наречено удвоител. Просто казано, удвоителите на VRM позволяват на производителите да разделят управляващите сигнали за фаза, като ефективно удвояват броя на фазите от гледна точка на контрола. Ползите обаче може да не са толкова значителни, колкото истинските допълнителни фази.

Нещо повече, включването на удвоители в рамките на "истинска" 8-фазна VRM настройка води до значителни подобрения в процеса на фазиране на мощността при по-ниски производствени разходи.

Как да направим разлика между висококачествена и лошо проектирана VRM конфигурация?

Няколко фактора влизат в действие при оценката на дънните платки въз основа на качеството на техните VRM конфигурации. Дори и да не планирате да овърклокнете процесора си, лошо проектирано VRM решение може да съсипе мощността механизъм за доставка със значителна разлика, което води до нестабилност на системата, сривове, BSOD и други явни въпроси.

Ето как да направите разлика между VRM конфигурация от най-високо ниво и такава, която не отговаря на очакванията.

• Дизайн на фазовата мощност: Един от най-лесните методи за определяне на качеството на VRM конфигурация е физически да се провери общият брой дросели, видими на вашата дънна платка. За един начален чипсет като AMD A620, трябва да можете да намерите максимум четири до шест захранващи фази, скрити под радиатор. За разлика от тях дънната платка от среден клас или висок клас се възползва от много по-голям брой фази за работа с енергоемки компоненти.
• Кондензатори, устойчиви на течове: Висококачествените VRM използват твърдотелни кондензатори, често продавани като „японски кондензатори“, „тъмни кондензатори“ или „Hi-C caps." В сравнение с техните електролитни аналози, твърдите кондензатори имат много по-висок процент на толерантност и са по-малко склонни към стареене.
• Висококачествени дросели от сплав: Препоръчваме да инвестирате в дънна платка, която използва SFC (Super Ferrite Chokes) или Premium Alloy Chokes, тъй като те консумират по-малко енергия, издържат на корозия и генерират по-ниски електромагнитни смущения.

Разбира се, проверката на дънна платка преди покупка не е лесна. Въпреки това, винаги можете да го прегледате добре, когато пристигне, след което да го изпратите обратно, ако не е готов.

VRM на дънната платка: Невъзпятият герой на съвременните компютри

По принцип концепцията за VRM може да бъде доста сложна, тъй като включва множество технически жаргон (MOSFET, дросели, кондензатори, PWM контролери и т.н.), които може да са непознати на средния компютър ентусиаст. Въпреки тези сложности, VRM на дънната платка служат като гръбнак за ефективно предаване на напрежение към процесора и други основни компоненти на вашия компютър.