Vrm, cuộn cảm và các thành phần của chúng là gì?

Chúng tôi sẽ xem xét các thành phần chính hình thành hệ thống điện của bo mạch chủ, chủ yếu là bộ xử lý, vì các thẻ mở rộng sử dụng bộ điều chỉnh điện áp của riêng chúng và các bộ nhớ, thường, đòi hỏi ít sự chăm sóc hơn, mặc dù điều này cũng đang thay đổi trong các thế hệ bo mạch chủ cuối cùng. Từ khóa mà chúng ta sẽ thấy trong bài viết này là VRM và chúng tôi sẽ giải thích chi tiết mọi thứ bạn cần biết.

Bạn đã sẵn sàng chưa Hãy bắt đầu nào!

Chỉ số nội dung

VRM là gì?

Tụ điện rắn bên cạnh Chokes của bo mạch chủ Z370. Tản nhiệt bao phủ hệ thống VRM với MosFE và bộ điều khiển của nó.

VRM là từ viết tắt của " Module ổn áp " hoặc " Module điều chỉnh điện áp " và là một thành phần điện tử cho phép điều chỉnh, với hiệu quả ít nhiều, điện áp được cung cấp trong mạch điện tử và trong trường hợp có sẵn đến bộ xử lý và bộ nhớ, và ở mức độ thấp hơn, các thành phần khác.

Một bo mạch chủ được cung cấp bởi một nguồn ATX, theo tiêu chuẩn và đặc điểm kỹ thuật, cung cấp một hoặc nhiều đường ray điện với điện áp là 12 v, 5v và 3, 3v. Trước đây, các bộ xử lý và các bộ phận khác sử dụng các điện áp này trực tiếp cho nguồn điện, nhưng các thế hệ mới nhất đã giảm đáng kể điện áp đầu vào để giảm mức tiêu thụ, hiệu quả nhiệt cao hơn và do đó cần ít tản điện hơn.

Hiện tại có thể dễ dàng thấy các bộ xử lý làm việc với điện áp dưới mức volt nhàn rỗi và chỉ trên 1, 2v khi chúng đang phát triển hết tiềm năng. Hiện tại tất cả các bo mạch cung cấp 12 v cho bộ xử lý, với các đầu nối chuyên dụng và từ đó nó được điều chỉnh theo yêu cầu chức năng của CPU.

Một quy định tốt về điện áp (độ căng) là điều cần thiết để mang lại sự ổn định cho hoạt động của bộ xử lý tiêu thụ đủ năng lượng mọi lúc. Điều quan trọng là ép xung vì điện áp thấp hơn (vdroop) hơn mức cần thiết có nghĩa là hoạt động không ổn định và điện áp cao hơn mức cần thiết có thể tạo ra sự phát nhiệt không thể chấp nhận được bởi hệ thống làm lạnh và do đó, không ổn định hoặc thất bại thảm khốc, thông thường, Bộ xử lý hiện đại được bảo vệ (ở một mức độ nào đó).

Một số bộ xử lý hiện đại đã chọn vượt qua điều khiển VRM bên trong đóng gói của bộ xử lý, để có một mô hình hiệu quả hơn và chính bộ xử lý phụ trách công việc, bộ xử lý Haswell hoạt động theo cách này, tự gọi mình là iVRM (VRM tích hợp), nhưng Các mẫu Intel sau này đã bỏ qua kiểu thiết kế này dựa trên mẫu VRM bên ngoài truyền thống trên bo mạch chủ. Skylake và các mô hình sau này đã trở lại mô hình bên ngoài.

Càng nhiều pha VRM, càng tốt

Nhiều lần chúng ta nói về số lượng pha cung cấp cho bộ xử lý của bo mạch chủ của chúng ta theo cách mà nó luôn ngụ ý rằng càng nhiều pha cung cấp, càng nhiều pha điều chỉnh, chất lượng tín hiệu điện đến bộ xử lý càng tốt. Điều này chắc chắn là như vậy và lý do rất đơn giản và nó thường được giải thích bằng cách nói rằng nguồn cung cấp năng lượng cho bộ xử lý đến sạch hơn.

EVGA EPOWER V là một ví dụ điển hình của hệ thống VRM bên ngoài và đồ sộ, với các pha 12 + 2 nhằm mục đích cung cấp một dòng thậm chí sạch hơn cho các card đồ họa cao cấp, nơi cần mức độ ép xung cao.

Khi chúng ta chuyển đổi dòng điện xoay chiều (mà như bạn biết có dạng sóng hình sin (nói chung vì có các loại khác, với cực đại và thung lũng, một chu kỳ, v.v.), thành dòng điện trực tiếp, đó là thứ mà bộ xử lý của chúng ta sử dụng, luôn có một phần của sóng chuyển đổi còn lại. Càng nhiều giai đoạn cung cấp, chúng ta sẽ loại bỏ các đỉnh sóng đó càng nhiều và nguồn cung sẽ ổn định hơn, sẽ có tín hiệu phẳng hơn, đến bộ xử lý.

Chúng tôi khuyên bạn nên xem hướng dẫn của chúng tôi về các bo mạch chủ tốt nhất trên thị trường

Chúng tôi cũng sẽ hạn chế và giảm tổn thất điện áp trong đường dây điện trở nên nguy hiểm hơn hoặc duy trì sự ổn định trong hoạt động của bộ xử lý của chúng tôi.

Đồng bộ trong bất kỳ hệ thống VRM nào

Một hệ thống điều chỉnh điện áp (VRM) đòi hỏi một số yếu tố quan trọng, đặc biệt là các kho chứa năng lượng tích lũy trước khi đi qua bộ lọc chính là bộ điều chỉnh điện áp. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi các huấn luyện viên, đó là những kho nhỏ mà MosFE sử dụng, với các cổng cho phép điện áp phù hợp đi qua theo yêu cầu của khách hàng, trong trường hợp này là bộ xử lý.

Một VRM được tạo thành từ các yếu tố này:

• MosFETs ICC Trình điều khiển tụ điện Chokes hoặc chấn động

Chúng tôi đã thảo luận rằng bộ xử lý cho hệ thống MosFET biết điện áp nào nó muốn mọi lúc, vì bây giờ các điện áp có thể thay đổi, và đối với điều này, nó yêu cầu một bộ điều khiển cho MosFET biết điện áp nào phải truyền qua. Điều này được thực hiện bởi "Driver IC" hoặc "Driver IC".

Nhiều nhà sản xuất đã tập trung các bộ điều khiển IC với MosFE trong các giải pháp được gọi là VRM kỹ thuật số hoặc VRM hiệu quả cao vì nồng độ cho phép tăng số lượng pha, hiệu quả và logic, nhiệt lượng tỏa ra trong các yếu tố này, đó là Theo logic, chúng khá nhạy cảm với nhiệt, nhưng cũng tùy thuộc vào chất lượng, được chuẩn bị tốt để làm việc ở nhiệt độ cao.

Chokes là các thành phần điện tử cơ bản khác trong bất kỳ hệ thống VRM nào. Những loại phần tử này phục vụ chính xác để chuyển đổi tín hiệu dòng điện xoay chiều thành dòng điện trực tiếp. Nó được tạo thành từ một vòng xoắn chạy qua hạt nhân từ hóa và mặc dù chúng là dây dẫn của cả hai loại dòng điện, phản ứng của chúng làm cho dòng điện xoay chiều bị giảm đáng kể. Chất lượng của một bo mạch chủ để ép xung phần lớn phụ thuộc vào chất lượng của chúng.

Trong bo mạch chủ Gigabyte Aorus với chipset X470 này, chúng ta có thể đếm được 8 cú sốc lõi hợp kim tạo thành 8 pha năng lượng. Các thành phần chính của VRM, MosFE và bộ điều khiển kỹ thuật số của chúng nằm dưới các tản nhiệt bằng nhôm được kết nối bởi một ống tản nhiệt.

Đối với mỗi giai đoạn mà chúng ta nhìn thấy trên một tấm, chúng ta có thể đếm được một cuộn cảm, trên thực tế, đó là yếu tố dễ thấy nhất trong kiểu thiết lập này và nhiều lần chúng ta nhầm lẫn chúng với chính MosFET, nhưng những điều này, không nghi ngờ gì, sẽ là những yếu tố bị ẩn đi Bên dưới tản nhiệt mà tất cả các bo mạch chủ thường lắp cho hệ thống nguồn của bộ xử lý. Chìa khóa cho sự ổn định là ở chúng, và về chất lượng của tất cả các thành phần xung quanh chúng, bao gồm số lớp PCB, vì vậy không còn gì có thể để xảy ra.

Các loại VRM

Tất cả các nhà sản xuất hiện tại đã chuyển sang hệ thống VRM kỹ thuật số, so với các hệ thống tích hợp bộ xử lý hoặc hệ thống tương tự cũ, ở các thế hệ trước và cũng đã tập trung bộ điều khiển của họ vào các chip điều khiển như ASUS EPU hoặc trên các bộ tích hợp có thêm bộ điều khiển và bộ điều khiển tích hợp như trường hợp của Gigabyte. Trường hợp này là để giảm không gian, tăng hiệu quả và thêm nhiều pha khi bảng có mục tiêu rõ ràng để ép xung.

Các card đồ họa, đặc biệt là các loại cao cấp cũng sử dụng hệ thống năng lượng VRM kỹ thuật số phức tạp. Ở đây, chúng ta thấy 8 pha với MosFETS ở bên phải (IC tích hợp) và tụ điện ở bên trái trên một chiếc Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

Các tụ điện rắn, các huấn luyện viên Nhật Bản, các thành phần của lớp quân sự, tất cả những cải tiến mà chúng ta đã thấy trên bo mạch chủ cũng đã được sao chép sang các hệ thống con như card âm thanh tích hợp trong đó sử dụng cả các yếu tố VRM được thiết kế riêng cho loại này. của chức năng.

Tất cả tìm kiếm để giảm các đỉnh còn lại từ nguồn điện AC, đặc biệt là các đỉnh có thể giảm điện áp (vdroop) trên những gì bộ xử lý yêu cầu hoặc trên những gì chúng tôi đã cấu hình bo mạch chủ của chúng tôi để cung cấp cho bộ xử lý.

Trong mọi trường hợp, điều quan trọng là giữ cho chúng tiêu tan vì chúng là những yếu tố trở nên rất nóng và đột ngột. Bất kỳ sự chuyển đổi năng lượng nào cũng bị mất dưới dạng nhiệt và loại phần tử này thực hiện nó một cách thực sự nhanh chóng vì nó phải thích ứng với những thay đổi đột ngột về tần số của các bộ xử lý hiện đại.

Vì lý do này, nhiều người ép xung, ngay cả những người chỉ tìm kiếm tần số trung bình dễ dàng bền vững, muốn bộ xử lý không thay đổi tần số, ngay cả khi mức tiêu thụ chung cao hơn. và giữ VRM ở nhiệt độ ổn định, được kiểm soát và nơi điện áp được ổn định hoàn hảo.

Điều đó có nghĩa là gì khi hội đồng quản trị của chúng tôi nói rằng nó có các pha năng lượng 8 + 2?

Nó có thể là 4 + 1, 8 + 2, 6 + 2, 16 + 1… có nhiều kết hợp như nhà sản xuất muốn hoặc có thể cài đặt trên bo mạch chủ của họ. Nhiều hơn thường tốt hơn nhưng như bạn cũng đã thấy chất lượng của các thành phần là quan trọng.

Đó là thời gian điên rồ và Zotac đã phát hành một bo mạch chủ với chipset Z68 cho ổ cắm LGA1155 với 24 pha + 2 pha cho RAM. Phiên bản vương miện ZT-Z68. Nó có một bộ điều khiển kỹ thuật số, tụ điện siêu rắn, cuộn cảm lõi siêu tốc, v.v. Hầu hết các nhất.

Hình đầu tiên là các pha cung cấp năng lượng của bộ xử lý và hình thứ hai thường đề cập đến các ngân hàng bộ nhớ của bo mạch chủ, 1 hoặc 2 trên các bo mạch phức tạp nhất, mặc dù nó cũng có thể đề cập đến sức mạnh của một số xe buýt có một số bộ xử lý, bộ xử lý đã không còn trên thị trường kể từ bây giờ loại xe buýt này được tích hợp vào chính bộ xử lý.

Tầm quan trọng của việc cung cấp năng lượng tốt

Chúng ta đã nói về chất lượng của các thành phần của bo mạch, trong đó VRM của bo mạch chủ được cấu tạo, làm thế nào chúng ta có thể biết có bao nhiêu bo mạch chủ của chúng ta, các loại tồn tại và cách mỗi yếu tố hoạt động và thậm chí mức độ phân tán của nó quan trọng như thế nào.

Nhưng càng nhiều hoặc quan trọng hơn là nguồn cung cấp dòng 12 v đó cho bo mạch chủ của chúng tôi, cho hệ thống VRM được tích hợp trong nó, thì ổn định cũng nhiều hoặc quan trọng hơn so với lắp ráp mà bo mạch chủ của chúng tôi có thể có. Điện áp 12 v ổn định, trong dòng điện trực tiếp, với "gợn" hoặc các đỉnh giảm làm cho hệ thống VRM của chúng tôi bớt căng thẳng hơn khi ổn định điện áp mà bộ xử lý của chúng tôi yêu cầu. Đây là lý do tại sao các thiết kế nguồn có thể gắn kết DC-DC (với VRM của riêng họ) được người dùng chuyên gia đánh giá cao và tại sao đầu tư vào một nguồn cung cấp năng lượng tốt lại rất quan trọng.

Nguồn càng hiệu quả, càng ít căng thẳng, càng ít nhiệt để tiêu tan, vdroop trên dòng nguồn càng ít và không cần điều chỉnh trên bo mạch chủ của chúng tôi. Tất cả cộng lại để đạt được sự ổn định hoàn hảo giúp cải thiện cơ hội ép xung và / hoặc tuổi thọ hữu ích của máy tính của chúng tôi.

Lời cuối cùng và kết luận của hướng dẫn của chúng tôi về VRM

Kết quả của việc ép xung tốt là ở chất lượng năng lượng mà chúng ta có thể cung cấp cho bộ xử lý, đặc biệt là tránh giảm điện áp (vdroop), nhưng chất lượng tản điện mà chúng ta có thể áp dụng cho bộ xử lý càng nhiều hoặc nhiều hơn. Càng làm mát nhiều điện áp chúng ta càng có thể, và chúng ta sẽ càng cần làm mát nhiều điện áp hơn vì chúng ta sẽ tăng sự chuyển hóa năng lượng thành nhiệt.

Chúng tôi cũng sẽ phải áp dụng làm mát cho hệ thống năng lượng của bộ xử lý, cho hệ thống VRM, vì chúng là các yếu tố tinh vi với sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ và điện áp nhiều hơn, ít hiệu quả hơn và nhiều năng lượng chuyển thành nhiệt. Đó là một sự cân bằng khó khăn mà chúng ta sẽ phải biết cách xử lý nhưng các nhà sản xuất tấm đã làm cho dễ dàng hơn, đặc biệt là ở mức độ ép xung vừa phải, sử dụng các hệ thống VRM có khả năng cao hơn, chất lượng cao hơn, với nhiều pha hơn và với các cấu hình bios được cấu hình sẵn trong phòng thí nghiệm cho bộ xử lý với khả năng ép xung nhân.