Mikä on VRM emolevyllä ja miksi se on tärkeä?

Useimmille PC-harrastajille oikean emolevyn valintaan liittyy tärkeitä näkökohtia, kuten muotokerroin, suorittimen yhteensopivuus, muistikokoonpano, liitäntävaihtoehdot ja ylikellotus. Kuitenkin yksi tärkeä emolevyn komponentti, joka jää usein huomaamatta, jopa teknisissä tiedoissa, on sen VRM (jännitteensäädinmoduuli) — elektroninen piiri, joka vastaa järjestelmän kokonaisuuden varmistamisesta vakautta.

Tämän aliarvostetun kytkentäsäätimen tärkeyden arvioimiseksi perehdytään suoraan VRM: n toimintaan, siihen liittyvät komponentit, miten erottaa korkealaatuinen ja huonosti suunniteltu VRM, sekä sen vaikutus suorittimeen esitys.

Kuinka VRM toimii?

Pohjimmiltaan emolevyn jännitteensäädinmoduuli (kutsutaan myös prosessorin tehomoduuliksi) on erikoistavara muunnin (DC to DC), joka säätelee ja muuntaa jännitteitä vastaamaan suorittimen, muistin ja muiden erityisvaatimuksia komponentit. Ajattele VRM: itä minivirtalähteinä, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin pääyksikkö, joka ottaa 120 tai 240 V vaihtovirtaa pistorasiasta ja laskee sen paljon pienemmälle tasajännitteelle (12V/5V/3,3V).

Tässä suhteessa emolevyn VRM: t suorittavat saman toiminnon kuin PSU, mutta toissijaisella tasolla. Niiden ensisijainen tavoite on muuntaa 8/4-nastaisista EPS-liittimistä tuleva 12V nykyaikaisille prosessoreille sopivaksi käyttöjännitteeksi (tyypillisesti välillä 1,1-1,5 V).

Lisäksi VRM: t ovat avainasemassa puhtaan ja tasaisen jännitteen siirtämisessä PC: si jokaiseen virtaa kuluttavaan komponenttiin, mikä vähentää järjettömien ylijännitepiippujen tai VDroopsin todennäköisyyttä. Tasaisten muunnosominaisuuksiensa ansiosta jännitteensäätöpiirit mahdollistavat myös useiden CPU-sukupolvien (dynaamisella ydinjännitteellä) toiminnan optimaalisesti yhteensopivassa emolevyn piirisarja.

VRM: n osat

Vaikka monet meistä pitävät VRM: ää itsenäisenä, itsenäisenä yksikkönä, lyhenne edustaa kokoelmaa erillisiä elektronisia komponentteja, jotka ympäröivät suorittimen liitäntää (LGA tai PGA) ja emolevyn DIMM-paikat. Niille, joita ei ole aloitettu, jännitteensäätöpiirit sisältävät MOSFET-kytkimien yhdistelmän jotka toimivat rinnakkain kondensaattoreiden, kuristimien ja PWM-ohjaimien kanssa tehon vaiheistuksen helpottamiseksi käsitellä asiaa.

Tässä on kattava yleiskatsaus kaikista emolevyn VRM: ien oleellisista komponenteista.

1. MOSFETit

MOSFETit (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistorit) toimivat eristettyinä portteina, jotka vahvistavat tai vaimentavat sähköisiä signaaleja jännitteensäätöpiirissä. Yksinkertaisemmin sanottuna nämä puolijohteet ohjaavat virran kulkua CPU: lle PWM-ohjainsirun signaalien ja arvojen perusteella.

Yksivaiheinen VRM käyttää kahta MOSFET-kytkintä (ala- ja yläpuoli) auttamaan piirin keskimääräisen lähtöjännitteen moduloinnissa vaihtamalla tulojännitettä ajoittain. Koska kytkentämekanismi tapahtuu satoja kertoja sekunnissa, MOSFETit yleensä tuottavat paljon lämpöä, jonka lämpötila voi mahdollisesti ylittää 150 °C raskaassa kuormituksessa tai ilman riittävää jäähdytystä.

Tämän seurauksena nämä puolijohteet on usein varustettu passiivisilla jäähdytyselementeillä, minituulettimilla tai vesilohkoilla ylikuumenemisongelmien lieventämiseksi ja toiminnan tehokkuuden parantamiseksi.

2. Tukehtuu

Kuristimet ovat kuution muotoisia keloja, jotka muuttavat korkeataajuiset AC-signaalit matalammiksi taajuuksiksi tai tasavirroiksi jännitteensäätöpiirissä. Tässä elektronisessa laitteessa on donitsin muotoinen magneettisydän, jonka ympärille on kiedottu eristetty käämi, ja se palvelee kahta tarkoitus – virran varastointi, suodatus ja jalostaminen sekä kyky säädellä virransyöttöä äärimmäisissä skenaarioissa, kuten ylikellotuksessa tai ylijännitettä.

Lisäksi on huomattava, että jokainen kuristin vastaa emolevyn tehovaihetta. Mitä suurempi vaiheiden määrä on, sitä vakaampi on jännitteen siirto CPU: lle.

3. Kondensaattorit

Toisin kuin kuristimet, kondensaattorit varastoivat energiaa sähkökenttään ja purkavat nopeasti kertyneen virran kytkettyihin piireihin tarvittaessa. Näiden sylinterimäisten komponenttien päätarkoitus on estää äkilliset jännitepiikit ja minimoida aaltoilu jännitteensäätöpiirissä.

Emolevyn yhteydessä VRM: t ja niitä vastaavat vaiheet, kondensaattorit, jotka toimivat väliaikaisina varastointiyksiköt, keräävät kuristimista tulevan sähkövirran ja toimittavat tarvittavan tehon PROSESSORI. Kaikki näiden laitteiden ylimääräinen varaus imeytyy tai vapautuu piirin maadoituksen kautta.

4. PWM-ohjaimet

PWM (pulse width modulation) -ohjaimet tai Driver IC: t (integroidut piirit) tuottavat PWM-pulsseja, jotka Kanavataan myöhemmin jännitteensäätöpiirin analogisiin ydinkomponentteihin – MOSFETeihin ja tukehtuu. Valvonnan lisäksi nämä monivaiheiset ohjaimet säätävät dynaamisesti virransyöttöä suorittimelle, jolloin se voi ylläpitää huipputehokkuutta intensiivisten työkuormien aikana.

Pohjimmiltaan PWM-ohjain saa CPU: n vertailujännitteen (kutsutaan myös VRefiksi BIOSissa) ja mittaa sen emolevyn VRM: n vallitsevalla jännitteellä. Kaikki erot VRef: n ja todellisen jännitteen välillä saavat tämän laitteen kalibroimaan signaalit uudelleen ja moduloimaan lähtöjännitettä välittömästi.

VRM: n ydinkomponentteja täydentävät myös diodit ja vastukset, jotka estävät näihin laitteisiin virtaavan sähkövirran ylittämästä tiettyjä kynnysarvoja.

Monivaiheiset VRM: t emolevyllä

Nykyaikaiset prosessorit ja GPU: t vaativat vankan virransyöttöjärjestelmän, joka ylittää pelkän yksivaiheisen VRM: n ominaisuudet. Suhteellisen vakaan ja tehokkaan lähetysprosessin saavuttamiseksi emolevyjen valmistajat sisällyttävät lähes aina useita buck-muuntimia rinnakkain, mikä luo monivaiheisen VRM-ratkaisun.

Ensinnäkin monivaiheisen VRM-järjestelmän porrastettu järjestely jakaa kuorman erillisiin tehoportteihin jakaa sen laajemmalle fyysiselle alueelle. Tämä hienostunut virranhallintatapa tarjoaa CPU: lle puhtaan ja tarkasti säädetyn käyttöjännitteen ja vähentää lämmöntuotantoa ja jännitystä ydinkomponenteissa.

Kun ostat upouuden emolevyn, kohtaat todennäköisesti sen markkinointimateriaalissa vaihetehon suunnittelun terminologian, joka osoittaa vaiheiden jakamisen PCB (painettu piirilevy). Valmistajat mainostavat tätä eritelmää usein muodossa "A+B" (8+2) tai "X+Y+Z" (16+2+2) - alkuarvo, joka edeltää "+"-merkkiä. tarkoittaa prosessorille omistettujen vaiheiden määrää, kun taas plusmerkkiä seuraava yhdistelmä koskee muita kriittisiä komponentteja emolevy. (RAM, piirisarja, iGPU jne.).

Kuitenkin tapauksissa, joissa suorittimelle varattu vaiheiden todellinen määrä ylittää kahdeksan, kuten kuvasta näkyy nimityksiä, kuten "18+2" tai jopa korkeampi, emolevyn valmistajat sisältävät yleensä huijatun laitteen nimeltä tuplaaja. Yksinkertaisesti sanottuna VRM-kaksoittimet antavat valmistajille mahdollisuuden jakaa ohjaussignaalit yhdelle vaiheelle, mikä kaksinkertaistaa vaiheiden määrän ohjauksen näkökulmasta. Edut eivät kuitenkaan välttämättä ole yhtä merkittäviä kuin todelliset lisävaiheet.

Lisäksi kaksoislaitteiden sisällyttäminen "todelliseen" 8-vaiheiseen VRM-asetuksiin parantaa tehon vaiheistusprosessia huomattavasti pienemmillä valmistuskustannuksilla.

Kuinka erottaa korkealaatuinen ja huonosti suunniteltu VRM-kokoonpano?

Useat tekijät tulevat voimaan arvioitaessa emolevyjä niiden VRM-kokoonpanojen laadun perusteella. Vaikka et aio ylikellottaa suoritinta, huonosti suunniteltu VRM-ratkaisu voi pilata virran toimitusmekanismi huomattavalla marginaalilla, mikä johtaa järjestelmän epävakauteen, kaatumisiin, BSOD: ihin ja muihin räikeisiin ongelmia.

Näin voit erottaa huipputason VRM-kokoonpanon ja kokoonpanon, joka ei täytä odotuksia.

• Vaihetehosuunnittelu: Yksi helpoimmista tavoista määrittää VRM-kokoonpanon laatu on tarkastaa fyysisesti emolevylläsi näkyvien kuristimien kokonaismäärä. An lähtötason piirisarja, kuten AMD A620, sinun pitäisi pystyä paikantamaan enintään neljästä kuuteen tehovaihetta jäähdytyslevyn alle piilossa. Sitä vastoin keskitason tai huippuluokan emolevy hyödyntää paljon suurempaa vaihemäärää tehoa kuluttavien komponenttien käsittelyssä.
• Vuodonkestävät kondensaattorit: Laadukkaat VRM: t käyttävät puolijohdekondensaattoreita, joita markkinoidaan usein nimillä "japanilaiset kondensaattorit", "tummakondensaattorit" tai "hi-C". korkit." Elektrolyyttisiin kollegoihinsa verrattuna kiinteiden kondensaattoreiden toleranssi on paljon korkeampi ja ne ovat vähemmän alttiita ikääntyminen.
• Premium-metalliseosrikastimet: Suosittelemme investoimaan emolevyyn, joka käyttää SFC: tä (Super Ferrite Chokes) tai Premium Alloy Chokea, koska ne kuluttavat vähemmän virtaa, kestävät korroosiota ja tuottavat vähemmän sähkömagneettisia häiriöitä.

Emolevyn tarkastaminen ennen ostamista ei tietenkään ole helppoa. Voit kuitenkin aina tarkastella sitä huolellisesti, kun se saapuu, ja lähettää sen sitten takaisin, jos se ei ole naarmuuntunut.

Emolevyn VRM: t: Modernin tietojenkäsittelyn tuntematon sankari

Pohjimmiltaan VRM: n käsite voi olla melko monimutkainen, koska se sisältää runsaasti teknistä ammattikieltä (MOSFETit, kuristimet, kondensaattorit, PWM-ohjaimet jne.), jotka saattavat olla tuntemattomia tavalliselle tietokoneelle harrastaja. Tällaisista monimutkaisuuksista huolimatta emolevyn VRM: t toimivat selkärankana tehokkaalle jännitteensiirrolle prosessoriin ja muihin tietokoneesi olennaisiin komponentteihin.