Что такое vrm видеокарты
Обновлено: 06.07.2024
Система питания (VRM). То, что упоминают разбирающиеся и не очень люди в контексте выбора комплектующих. В основном это видеокарты и материнские платы.
VRM - один из главных критериев при выборе материнской платы или видеокарты.
В этой статье я постараюсь простыми словами объяснить, что это такое, принцип работы и критерии выбора. Без сложных объяснений и кратко.
Есть 2 части - теоретическая и практическая. Если вам не интересна теория, можете скипнуть ее, но информация интересная в целом для общего развития, так шо можете и почитать :)
Если будут ошибки, которые найдут какие-то радиолюбители - извиняйте, я гуманитарий))))))))))))
Почему 12v - основное напряжение? Все просто - оно позволяет переносить достаточно большие токи при адекватной толщине (сечении) проводов питания на нормальные расстояния.
Эти 12v уже приходят на видеокарту или материнскую плату, и через систему питания, преобразовываются в необходимый чипам вольтаж, в непосредственной близости к самим кристаллам. С основным разобрались, теперь ближе к самим системам питания.
У VRM есть две задачи:
Снижение напряжения до нужного кристаллу
Подача стабильного, чистого напряжения без лишних пульсаций или скачков.
В основе системы питания у нас лежит импульсный преобразователь, который работает по следующему принципу:
Напряжение подается только некоторую часть времени, остальное время у нас есть 0 вольт.
Но, естественно, процессор не скажет спасибо, если подавать на него некоторую часть времени 12 вольт, некоторую часть времени - 0в. Поэтому в системе питания используется LC-фильтр, который ‘размывает’ частые включения и отключения.
КПД в случае с импульсным преобразователем не 100%, но достаточно высокое.
Импульсы же генерируются транзисторами (mosfet, мосфет, ключ), которые открываются (и, соответсвенно, подают напряжение) только на очень непродолжительное время. Управляет этим открытием драйвер, который в свою очередь управляется контроллером. Контроллер - небольшая микросхема, которая отслеживает питание и указывает драйверу, на какое время открывать затворы транзисторов.
upd: Забыл упомянуть в теории. Транзисторы боятся очень высоких температур. Точнее максимальные токи снижаются с ростом температур. Поэтому нельзя оперировать идеальными значениями из даташитов - на практике дело может быть немного другим. А еще LC фильтр для каждой фазы отдельный, хз почему я его сплошным нарисовал :dog_wtf:
Почему бы не сделать одну фазу?
Температуры. Транзисторы имеют свойство нагреваться при работе, и чем чаще они открываются, тем больше буде нагрев.
Сделать больше фаз питания. Тогда нам придется открывать транзистор на тот же промежуток времени, а реже. То есть все мосфеты открываются попеременно, при открытии одного, остальные остаются закрыты.
Вот как это должно выглядеть в теории:
Контроллер управляет драйверами со своим смещением.
Также сегодня очень часто встречаются драйвера-даблеры. Они берут сигнал от контроллера и либо разбивают его по фазе (что позволяет снизить пульсации. Работает оно простым образом - полученный шим сигнал чередованно отправляется в 2 выхода. Т.е. частота сигнала уменьшается в два раза, но в таком режиме даблер действительно делит одну фазу на две), либо включают их синхронно (что позволяет повысить ток, проходящий через VRM. Это удваивает цепи питания, но не фазы).
Проще говоря, если у нас есть 8 реальных фаз и 8 виртуальных, полученных из удвоителей, то на реальных фазах пульсации все равно будут меньше, чем на удвоителях, ведь частота фаз не будет менятся. С виртуальными фазами частота уменьшается вдвое.
Вывод по теории:
Есть несколько проблем импульсного преобразователя питания - пульсации и максимальная величина тока. Пульсации исправляются числом фаз питания и частотой. Увеличить величину тока можно количеством цепей питания и/или более хорошими транзисторными сборками.
А теперь одно ОЧЕНЬ важное уточнение. Нельзя смотреть на чистые циферки из даташитов. Нет, конечно, это довольно важный параметр, но далеко не решающий. Это только идеальные условия, которые у вас вряд ли будут.
Приведу пример: ASrock fatal1ty b450 gaming k4. 3 фазы системы питания, но 6 цепей. Изначально может показаться, что на такую плату нельзя ставить мощные процессоры, но на самом деле, благодаря использованию 6 цепей с хорошими транзисторами (SinoPower SM4337 & SM4336) и нормальным охлаждением, эта плата показывает себя всего немного хуже в плане температур при работе с Ryzen 2700x, чем более дорогая msi b450m tomahawk max (ON Semiconductor 4C029N, 4C024N).
Изначально смотрите не на количество фаз, а на реальные температуры во время работы с жористыми процессорами. Такие тесты можно найти либо в гугле, либо есть отличный канал Hardware Unboxed, который тестирует разные материнские платы. Естественно что количество фаз, линий питания, максимальные значения которые VRM может пропустить через себя - очень важные параметры, но вам, как конечному пользователю, это не сильно интересно. Также важно какое-никакое охлаждение системы питания, ибо на естественном отводе тепла, особенно без продуваемости в корпусе, далеко не заедешь. В идеале брать уже под среднебюджетные процессоры матери с охладом на ВРМ, учитывая что вы еще сможете апгрейднуться. К топовым процессорам безусловно нужна мать с хорошим охладом. И не забывайте ставить сзади сверху вертушку на выдув, она неплохо помогает отводить тепло от системы питания :)
Чтобы узнать количество фаз питания:
Узнайте какой контроллер используется (сколько максимум фаз поддерживает) -> узнайте какие используются драйверы и в каком режиме они работают (чистая фаза, даблер (синхронный или со смещением по фазе), квадрер (синхронный или со смещением по фазе)).
Считать фазы по количеству дросселей нельзя - это нам скажет о количестве линий питания, а не о количестве фаз. Иногда эти числа совпадают, иногда - нет.
Обычно в обзорах за конечного потребителя уже все посчитали, и можно наслаждаться готовыми данными.
Спасибо за прочтение.
Надеюсь, после этой статьи вы не будете больше брать дешевые материнские платы без охлаждения на мосфетах в паре с дорогими процессорами. Да, производитель заявляет поддержку i9 10900k даже на самых дешевых матерях, но система питания там на такое совсем не расчитана. В итоге взяв дешман мать + жористый процессоры вы не получите ничего, кроме огромных температур на мосфетах, троттлинга и по итогу выхода из строя вашей рабочей/игровой машины.
VRM материнской платы, или модуль регулятора напряжения ( Voltage Regulator Module ), является важной, но недооцененной многими частью аппаратного обеспечения компьютера. Благодаря ряду электронных компонентов VRM обеспечивает стабильное питание вашего ЦПУ или ГПУ постоянным напряжением. Некачественная система VRM может привести к снижению производительности и ограничить способность процессора работать под нагрузкой. Это даже может привести к неожиданным отключениям, особенно в разгоне.
Как работает VRM?
Первая задача VRM состоит в том, чтобы понижать напряжение блока питания с 12 Вольт до необходимого значения. Для процессоров оно обычно составляет от 1,1 до 1,3 Вольт. Чувствительная электроника может с легкостью выйти из строя от излишнего напряжения. Точность имеет огромное значение при питании процессора. Необходимое напряжение должно подаваться постоянно, без просадок и завышений. Именно поэтому система VRM несколько точнее, чем просто кусок провода и резистор, однако в своей основе это все же понижающий преобразователь с высокой точностью.
В системе VRM для выполнения этой задачи используются три основных компонента: МОП-транзисторы ( их еще называет мосфетами, MOSFET ), катушки индуктивности ( дроссели ) и конденсаторы. Для управления этими элементами также применяется интегральная схема ( integrated circuit, IC ), которую еще иногда называют ШИМ ( PWM ) контроллером. Так выглядит упрощенная схема однофазного VRM:
БлокиVRM из нескольких фаз
Современные компьютеры требуют наличия более одной фазы VRM. Несколько фаз распределяют нагрузку по всей области платы, уменьшая выработку тепла и нагрузку на компоненты, а также обеспечивая другие электрические улучшения, связанные с эффективностью и стоимостью деталей.
Каждая фаза современных многофазных VRM систем обеспечивает часть необходимой мощности, поочередно питая процессора. Работая индивидуально, каждая фаза обеспечивает короткий импульс мощности, который можно визуализировать в виде волны прямоугольной формы.
ШИМ контроллер формирует импульсы для каждой из четырех фаз VRM, при этом одновременно работает только одна фаза. ШИМ контроллер формирует импульсы для каждой из четырех фаз VRM, при этом одновременно работает только одна фаза.Импульс каждой работающей фазы смещается относительно последней, так чтобы работала только одна фаза и общее напряжение никогда не менялось. В результате полученное напряжение будет иметь гораздо меньший уровень пульсаций, что крайне важно для правильной работы процессора. Именно в таком подходе и заключается основное преимущество многофазных цепей питания – более стабильный уровень подаваемого на процессор напряжения.
Количество фаз VRM и маркетинг
Производители обычно указывают в рекламных материалах количество фаз как «8+3» или «6+2». Первая цифра говорит нам о количестве фаз, выделенных для питания процессора, а вторая цифра указывает на фазы VRM, применяемые для питания остальных компонентов материнской платы, например, оперативной памяти.
На сайте производителя материнской платы указано наличие 10* фаз питания, что на самом деле является удвоенным количеством. На сайте производителя материнской платы указано наличие 10* фаз питания, что на самом деле является удвоенным количеством.Зачастую, когда первое число больше 8, например, «12+1» или «18+1», производитель использует удвоители. Удвоитель позволяет увеличивать преимущества существующих фаз, не добавляя дополнительных на плату. Хотя такой подход не настолько эффективен, как полностью раздельные фазы, он допускает некоторые улучшения при меньших затратах. И поскольку такой подход выглядит более привлекательно на бумаге, это позволяет производителям увеличить число заинтересованных покупателей.
Некоторые производители, также начали указыать фазы питания, соединенные параллельно, как если бы они являлись двумя независимыми фазами. На самом деле это означает, что одна фаза дублируется. Ее электрические сигналы синхронизируются, а не поступают в шахматном порядке, что не добавляет многих преимуществ настоящей, дополнительной фазы. Производители в свою очередь, зачастую готовы изменить определения слов, если это соответствует их целям.
Как VRM улучшает производительность?
Целью VRM является обеспечение бесперебойного и надежного питания процессора. Тем не менее, даже базовый блок VRM может обеспечить достаточную производительность для работы ЦПУ среднего уровня на стандартных частотах. При разгоне или превышении ограничений компонентов, качество VRM становится заметно более важным.
Энтузиасты вынуждены искать материнские платы с VRM, выполненным из надежных компонентов. Если детали невысокого качества, то они могут выдавать недостаточное напряжение под нагрузкой, что может привести к неожиданному отключению. Многие производители отмечают в своих рекламных материалах качественные конденсаторы как «Solid Capacitors» или «Твердотельные конденсаторы». В тоже время для обозначения более дорогих дросселей может использоваться понятие «Premium Alloy Chokes». Дополнительным свидетельством хорошего блока VRM может служить наличие радиаторов, поскольку более мощная система требует своевременного отвода тепла.
Как выбрать качественную VRM систему?
Даже со знанием дела иногда очень сложно выбрать материнскую плату с качественной системой питания процессора. Производители зачастую не сообщают многих технических деталей и намеренно вводят покупателя в заблуждение. Наилучшим вариантом может стать чтение подробных обзоров, где уделяется внимание всем компонентам материнской платы.
Бывают случаи, когда видеокарта сбрасывает драйвер, либо изображение может на короткое время исчезнуть при интенсивной игре. Одной из причин такого поведения может быть перегрев VRM видеокарты. О диагностике и путях решения данной проблемы и поговорим.
Что такое VRM
Прежде чем определить причины и пути решения перегрева VRM (регулятора и преобразователя напряжения) видеокарты, следует рассмотреть устройство самой видеокарты. Близится к концу 2021 год, современные видеокарты состоят из нескольких десятков миллионов транзисторов, потребляют до полу киловатта энергии и имеют очень сложные системы охлаждения.
Но так было не всегда. Чтобы выяснить, из каких ключевых элементов состоит видеокарта и как эти компоненты эволюционировали, для примера возьмем видеокарту Nvidia GeForce 7800 GT, которая появилась в далеком 2005 году. Итак, основные составляющие видеокарты:
- Графический процессор (GPU)
- Микросхемы памяти (VRAM)
- Система и цепи питания GPU и VRAM (VRM)
- Интерфейсный разъем для подключения к материнской плате (PCI-Express)
- Разъем(ы) питания
- Интерфейсные разъемы для подключения монитора/ов
- Разъем(ы) ввода/вывода изображения на/из других источников (опционально)
- Разъем для объединения видеокарт в режим SLI или CrossFire (опционально)
- Система охлаждения видеокарты
В середине 2000-х мощные видеокарты имели как правило один разъем питания, а их TDP были менее 100 Вт. Энергопотребление рассматриваемой в качестве примера Nvidia GeForce 7800 GT равнялось тогда всего 65 Вт.
Теперь разберемся, из каких компонентов состоит VRM видеокарты. Для регулировки и преобразования подаваемого напряжения на видеопроцессор и видеопамять используется регулятор питания напряжения или VRM, который состоит из следующих основных компонентов: МОП-транзисторов (их еще называют мосфетами, MOSFET), катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов. Управляет этими элементами ШИМ или PWM контроллер. Более подробно об этих компонентах и принципах их работы можно прочитать в статье «Как работает VRM на материнской плате и видеокарте компьютера».
VRM видеокарт из середины 2000-х обычно насчитывал 1–3 фазы, где на GPU приходилась одна либо две фазы, и одна фаза приходилась на питание видеопамяти. Так как количество потребляемой энергии таких видеокарт было небольшим по современным меркам, то зона VRM охлаждалась потоком выдуваемого воздуха системой охлаждения видеокарты либо вообще оставалась без активного обдува и каких-либо радиаторов. Ниже на фото Nvidia GeForce 7800 GT с системой охлаждения, где отчетлива видна ничем не прикрытая зона VRM.
А теперь перенесемся в дни сегодняшние. В качестве примера возьмем Asus ROG Strix LC GeForce RTX 3080 Ti OC Edition. Эта современная и производительная видеокарта имеет 12 Гб видеопамяти, 22 фазы питания (18 для GPU и 4 для VRAM), а ее пиковое энергопотребление составляет целых 400 Вт. За 15 лет аппетиты современных видеокарт заметно возросли.
Соответственно, все элементы VRM занимают уже практически половину всей площади PCB. А система охлаждения из воздушной трансформировалась в гибридную.
У современных видеокарт VRM может находиться как справа от GPU, так и слева. Если количество фаз питания видеокарты невозможно разместить на одной из сторон, тогда элементы VRM могут находиться по обе стороны от GPU, как в случае с выше рассматриваемой видеокартой от ASUS.
VRM отвечает за регулирование и преобразование питания видеокарты, и через него проходят токи с силой 50–60 ампер. Соответственно, чем дольше видеокарта занята отрисовкой 3D полигонов, тем выше нагрев цепей питания и всех компонентов VRM, а также видеопроцессора и видеопамяти. MOSFET-транзисторы во время работы выделяют большое количество тепла, поэтому они нуждаются в пассивном охлаждение в виде радиаторов как минимум, а еще лучше, чтобы система охлаждения видеокарты дополнительно обдувала зону VRM.
Как проверить перегрев VRM
Итак, нагрев и перегрев системы VRM видеокарты может стать серьезной проблемой и результатом нестабильной работы видеокарты и даже причиной ее выхода из строя. Чтобы определить, какая температура VRM у вашей видеокарты, следует использовать диагностические утилиты: Aida64, GPU-Z, MSI Afterburner, HWMonitor, SiSoftware Sandra и другие. Как правило, за отображение температуры VRM видеокарты отвечает датчик или датчики GPU VRM1, GPU VRM2 и так далее, в зависимости от того, сколько датчиков предусмотрел производитель вашей видеокарты.
Выше на скриншоте показания двух датчиков VRM на двух установленных видеокартах по данным AIDA 64, а ниже можно увидеть показания температур VRM в GPU-Z:
Если при полной загрузке в 3D температура VRM находится в пределах 50–70 °C, то можно не волноваться — такая температура считается нормальной. Хотя чем ниже, тем лучше естественно. Но, если температурные показания перешагивают за отметку 85 °C и выше, то стоит задуматься и начинать предпринимать какие-то меры.
Хотя тут следует сделать небольшое отступление. Максимально допустимая рабочая температура силовых элементов VRM может составлять 100 и даже в ряде случаев 110 °C , но здравая логика подсказывает, что работать при таких температурах видеокарта сможет, но срок ее службы значительно сократиться. Поэтому не стоит ориентироваться на такие цифры, даже если они считаются условно допустимыми.
Как снизить нагрев
А теперь пути решения проблем, если по данным мониторинга, температура VRM вашей видеокарты показывает цифры более 85 °C.
Первое что следует предпринять — почистить систему охлаждения видеокарты от пыли. Возможно, пыль забила пространство между ребрами радиатора и мешает обдуву или продуву радиатора VRM, в зависимости от исполнения системы охлаждения VRM.
Затем нужно разобрать систему охлаждения и проверить плотность прилегания радиатора СО видеокарты и компонентов VRM видеокарты — возможно, высохла термопаста или используемые термопрокладки отслужили свой срок. В таком случае оба термоинтерфейса необходимо будет заменить. При выборе термопрокладок обратите внимание на параметр теплопроводности, измеряемый в Вт/(м·К). Чем больше Ватт отводит приобретаемая термопрокладка, тем лучше.
Если два простых вышеописанных способа не помогли, необходимо прибегнуть к программным методам решения проблемы. Если видеокарта разогнана, необходимо убрать разгон. Если температура VRM не изменилась либо вы не разгоняли видеокарту можно понизить питающее напряжение на GPU и немного сбросить частоты, либо уменьшить значение Power Limit (PL). В результате этих действий уменьшится энергопотребление видеокарты и снизятся температуры. Вариантов, как это сделать, здесь также несколько. Первый — с помощью утилиты MSI Afterburner, второй — изменить этот параметр в BIOS видеокарты, для чего понадобится процедура перепрошивки BIOS.
Если эти три метода не помогли, то остаются два кардинальных. Начнем с первого — это замена системы охлаждения видеокарты. Существуют различные виды и типы охлаждений, от приобретения Full cover водяного охлаждения для видеокарты до использования специальных решений или подручных средств. Ничто вам не мешает закрепить под видеокартой вентилятор и настроить его обдув на зону VRM видеокарты. Все будет зависеть от конструктивных особенностей вашей видеокарты и вашего бюджета.
Последним вариантом может быть даже замена корпуса. Если вы используете старый корпус, либо он недостаточно продуваем, и из-за высокой температуры внутри корпуса происходит нагрев видеокарты и всех компонентов системы, то стоит задуматься о приобретении нового хорошо продуваемого корпуса.
Такое решение вопроса с перегревом VRM вам точно придется по нраву, так как новый корпус со дня покупки будет вас радовать каждый день.
За температурными показателями всех компонентов современных компьютеров пользователю следует пристально следить. Даже если вы приобрели новый компьютер или купили новую видеокарту, установите одну из диагностических утилит и пробежитесь по ее показаниям. Все рабочие температуры всех компонентов системы должны быть в разумных пределах.
Часто пользователи обращают свое внимание только на температуру центрального процессора и графического ядра видеокарты, забывая о VRM видеокарты. Теперь должно быть понятно, как следить за температурными показателями и что делать, если температура VRM видеокарты близка к критической. Лучше диагностировать проблему на ранней стадии, чем обращаться потом в сервис за ремонтом.
Допустим на электростанциях специально выводят линии высокого напряжения, чтобы передавать большие мощности малыми токами. И уже только вблизи потребителя устанавливаются трансформаторные подстанции понижающие напряжение до бытовых 230 Вольт на фазу, если говорить про российские стандарты.
Именно для того чтобы так это всё работало и не приходилось вести толщенные медные кабели от электростанций и существуют все эти преобразования. По этой же причине мы используем переменный ток. Законы природы подарили нам прекрасное свойство электромагнитных излучений, при котором наведённые ЭДС сильно зависят от того чем они наводятся и на что они наводятся. Поэтому достаточно просто подобрать катушки с нужным числом витков и почти без потери мощности можно трансформировать питание изменяя как нам удобно ток и напряжение. Собственно эти устройства для преобразования переменного тока называются трансформаторами. А нужно нам преобразования чтобы получить нужное питание.
В общем проблема точно такая же как и с электростанциями. Поэтому требуются компромиссы при которых часть задач по преобразованию отводится в блок питания, а часть остаётся за материнской платой (более того часть отводится сейчас самим процессорам, которые одно входное напряжение трансформируют в несколько более низких уже внутри себя).
Если нам надо использовать VRM, почему весь блок питания нельзя разместить на материнской плате?
Как преобразовать напряжение в более низкое?
И тут возникает главное НО. Дело в том, что переменный ток трансформировать с малыми потерями в мощности довольно просто. Надо намотать катушки с нужными пропорциями витков и поместить их в общий замкнутый магнитный контур и всё. С постоянным напряжением, выходящим из блока питания, трансформатор будет работать только как кипятильник, ничего преобразовывать он не будет.
И тут на помощь приходит импульсный понижающий преобразователь напряжения. Чаще всего мы все эту область называем как VRM.
А характеризуются VRM возможным преобразуемым током и создаваемыми пульсациями. Но эти цифры никто не указывает, а указывают как правило только число фаз питания или число цепей питания. А максимальный ток вообще производители не указывают, потому что иногда меняют элементы в VRM на получше, если первые версии показали проблемы и выходы из строя или на похуже, если производитель хочет сэкономить в ущерб запасу по передаваемой мощности. И чтобы понять что такое фазы, а что такое цепи или линии питания и в чём разница между цепями и фазами нужно для начала понять общий смысл работы импульсного преобразователя напряжения.
Представьте, что у вас есть питание в 12 Вольт, а вам надо 2 вольта.
Кто хорошо помнит школьный курс физики тот может вспомнить, что можно разбить нагрузками цепь так, что в нужных частях вы получите меньшее напряжение. В таком случае альтернативная ветвь либо должна выполнять какую-то другую полезную работу, либо просто рассеивать мощность в тепло.
Данных вид понижающих преобразователей существует и называется линейным регулятором напряжения и бывают случаи когда применяют именно такой метод, но у нас с вами значительная мощностная нагрузка и нам надо очень сильно снизить напряжение, то есть мы берём малую долю от исходных 12 Вольт. В случае использования линейного преобразователя напряжения КПД такого снижения был бы очень низким. Вдобавок у нас процессор и видеокарта потребляют всегда разное количество мощности, а значит и другая нагрузка должна постоянно меняться чтобы напряжение всегда создавалось правильное. То есть это не будут просто резисторы как на схеме, нужна управляемая нагрузка, которую, как правило, ещё и тоже нельзя перегревать, то есть создаётся много проблем.
Этот метод нам не подходит.
В нашем случае куда лучше подойдёт импульсный преобразователь, чтобы понять общий смысл его работы приведу пример. Допустим если у нас за секунду первую 1/6 времени будет 12 Вольт, а оставшихся ⅚ секунды 0 Вольт, то в среднем у нас будет 2 Вольта, которые нам и надо получить.
Данная конструкция не даёт происходить любым изменениям очень резко, то есть все переходные процессы становятся заторможенными во времени. В том числе размываются и наши включения/выключения.
И в итоге на выходе мы получаем некое подобие постоянного напряжения и некое подобие относительно высокого КПД. Естественно это не 100%, но куда выше, чем в линейном преобразователе.
Проблема только в том, что мы всё равно не получаем постоянное напряжение как в линейном преобразователе потому что есть пульсации напряжения.
Но проблема эта не единственная. Есть вторая сложность, которая заключается в том, что процессор потребляет довольно много энергии.
Как работает VRM?
В классическом исполнении мы для подачи импульсного питания ставим сборку из двух MOSFETов которые в данном случае чаще называют ключом (по русски мосфетами в данном случае называются МДП транзисторы с изолированным каналом N типа).
Суть таких транзисторов заключается в том, что он состоит из трёх областей кремния с разным лигированием, так что заряды просто так не могут преодолеть центральную часть, то есть центральная часть отталкивает от себя заряды подаваемые в крайние области. То есть по умолчанию он работает как диэлектрик не пропуская ток. Но если чуть-чуть помочь зарядам преодолеть малую область пространства центральной части, то заряд пройдёт. Собственно если подать напряжение на затвор, то есть к электроду у центральной части, то создаваемое электромагнитное поле поможет подровнять в центральной области потенциальную яму, которую не могут преодолеть заряды, и образуется в центральной области переход по которому между крайними частями начинает идти ток, а если с центрального электрода опять убрать заряд, то ток опять перестаёт идти через центральную часть.
И эти переключения режимов могут происходить часто и быстро.
Но сами по себе транзисторы не могут открываться и закрываться, затворами нужно управлять. Для того чтобы это происходило правильно нужен драйвер который и отвечает за управление базой.
Но проблема в том, что в задачи драйвера входит только управление затворами. Он не знает на сколько их надо открывать по времени. Нагрузка, то есть потребление процессором, постоянно меняется, и это проблема, потому что от увеличения нагрузки может происходить просадка напряжения и эти драйверы должны не бездумно включать и выключать течение тока, а делать это на необходимое время. И это необходимое время включения драйверу сообщает контроллер.
Контроллер в режиме реального времени отслеживает состояние питания и быстро корректирует требуемые изменения скважности импульсов, этим требованиям подчиняется драйвер который уже управляет затворами транзисторов.
Начнём с высоких токов.
Решается вопрос с недостатком пропускной способности по току довольно просто. Ставится просто несколько цепей питания (не путать с фазами питания, об этом будет чуть позже).
Но и тут есть целых два варианта уменьшения пульсаций.
И этот метод отлично работает и применяется довольно широко, особенно в оверклокерских материнских платах. Проблема только в том, что режим переключения далеко не самый любимый для транзисторов. То есть при увеличении частоты увеличивается нагрев и падает КПД VRM. Но метод этот всё равно применяется очень активно. Допустим лет 5 назад оверклокерские платы давали возможность делать переключения в лучшем случае по 500 тыс раз в секунду, то есть 500 КГц. Сейчас уже вполне себе средние платы имеют частоту 500 КГц, есть множество видеокарт с частотой даже выше. А топовые оверклокерские материнские платы имеют частоту переключений в 1 МГц. Но это всегда был метод в тупую и вспомогательный. Он работает и очень хорош, но имеет минусы в ухудшении эффективности.
Есть методы и не в тупую. Не в тупую потому что не приносят ухудшений в КПД и в разы снижают пульсации.
В реальности, я напомню, у нас цепей питания не одна, а больше. И это важно не только для того чтобы увеличить максимальный преобразуемый ток.
В теории возможно одновременное управление этими цепями питания, то есть управление таким образом, что все импульсы включения будут совпадать во всех цепях.
Но если промежутки включения в каждой из цепей сместить, равномерно распределив по всему периоду времени, то пульсаций станет меньше, при этом мы не получаем никаких отрицательных эффектов, виртуально частично имитируя более высокую частоту. Цепи питания со смещением импульсов друг относительно друга называются уже не просто цепями питания, они называются фазами питания.
Каждый из драйверов управляется контроллером со смещением.
Теперь разберёмся кто же отвечает за смещение фаз.
И тут не всё просто.
Напомню, что у нас есть контроллер, есть драйвер и пара транзисторов с фильтром.
В текущий момент драйвера уже умеют разбивать одну фазу на свои 4 подфазы, но в процессорных VRM используется сейчас либо фазы с чистым управлением от контроллера либо фазы полученные драйверами удвоителями, называемых даблерами, квадреры, то есть драйвера делящие одну фазу на 4 до материнских плат ещё не добрались, а вот в видеокартах они периодически встречаются.
Выводы
Теперь вы уже должны понимать разницу между цепями и фазами. Ну и то что количество цепей и максимальный ток на транзисторах описывает возможный передаваемый ток, а количество фаз описывает как хорошо происходит борьба с пульсациями.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Читайте также: