Фазы питания процессора


Сколько фаз питания нужно для Ryzen

Персональный компьютер есть сейчас почти в каждом доме наравне с телевизором или пылесосом. Некоторые используются лишь для доступа в интернет, но немало людей предпочитают поиграть или выполнять серьезную работу. Для этого необходим мощный процессор. Компания AMD имеет большой успех со своими новыми процессорами Ryzen. С каждым кварталом она отбирает у конкурента в лице Intel доли на рынке процессоров, несмотря на то, что еще пару лет назад не могла дать никакой серьезной конкуренции.

Материнская плата – основа любого компьютера от роутера до домашних персональных станций. При выборе неопытные пользователи могут не придать ей должного значения и сэкономить. Это может пагубно сказаться на работе процессора, если ему не хватит фаз питания. Легко отделаться получится, если компьютер просто будет уходить в защиту и отключаться. Меньше повезет, если от перегрева сгорит материнская плата или даже сам процессор. Чтобы избежать неприятностей, необходимо знать, сколько фаз питания нужно для Ryzen.

Содержание статьи:

Что такое фазы питания

Фазы питания Ryzen обеспечиваются модулем управления питанием (VRM) расположенным на материнской плате. Одна фаза предоставляется таким набором компонентов: высокочастотным и низкочастотным мосфетами (транзисторами), драйвером для их управления, дросселем и PWM-контроллером. Их роль – регулировка подаваемого напряжения. Схема питания Ryzen состоит из нескольких таких фаз. Блок питания выдает +12В, что много для процессора, где нормой считается 0.7-1.5В. Точное значение зависит от типа процессора: энергоэффективного или высокопроизводительного. Фазы питания как раз и нужны для того, чтобы преобразовать напряжения в нужное.

Принцип работы:

  • 1. Подача импульса. PWM-контроллер создает импульсы с определенными параметрами (частота, амплитуда) и подает их на электронный ключ.
  • 2. Работа с входным напряжением. Электронный ключ состоит из двух транзисторов – MOSFET-ов – и драйвера, который ими управляет. Поочередно они открываются и закрываются с частотой, равной частоте сигнала.
  • 3. Фильтрация. Сигнал поступает на фильтр из катушки индуктивности (на материнской плате это дроссель) и конденсатора. Подключенные последовательно и параллельно соответственно, вместе они создают нагрузку. Возникает ЭДС индукции, происходит заряд конденсатора. Они помогают сохранять направление и уровень тока после закрытия электронного ключа.

Большее количество фаз питания Ryzen позволяет разгрузить каждую из них по отдельности, так как работа распределяется поровну на всех. Такая материнка прослужит дольше, позволит устанавливать в нее мощные процессоры, разгонять их, будет меньше перегреваться. Также повысится стабильность подаваемого напряжения, что крайне важно для высокочастотных элементов.

Ложные фазы чипсетов B450

Эталонно одну фазу обеспечивают два транзистора: высоко и низкочастотный; 1 дроссель, управляющий драйвер и PWM. Некоторые производители идут на ухищрение и ставят под управление одного драйвера сразу по 2 транзистора каждого вида и 2 дросселя. И называется это уже 2 фазами питания. Но дальше пошли Gigabyte со своими B450 платами. Они убрали один из высокочастотных транзисторов, выдавая такую конструкцию за 2 фазы. Это уже существенно скажется на эффективности работы, ведь нагрузка на транзисторы высоких частот вырастет вдвое.

Сколько фаз питания нужно для Ryzen

Это пункт зависит от конкретного процессора. Самые простые платы на чипсете A320 имеют по 4 фазы питания. Сюда не стоит брать модели с более чем 4 ядрами (хотя платы поддерживают всю линейку процессоров от 1 до 3 поколения). То есть это все Ryzen 3 и Ryzen 5 2500X. Для 6 и 8 ядер хватит 6 фаз. Но только если разгон не планируется (он предусмотрен на платах с чипсетами начиная с B350). В противном случае лучше хотя бы 8 фаз, дабы избежать перегрева, повысить стабильность. Экстремальный разгон потребует более 10 фаз питания. Чтобы более наглядно определиться с процессором и количеством фаз, давайте рассмотрим таблицу с популярными материнскими платами и процессорами Ryzen 3000.

Вот основные условные обозначения в таблице:

  • ОС — процессор в разгоне;
  • stock — процессор при стоковой частоте;
  • ++ — отлично подходит;
  • + — подходит но надо улучшить охлаждение;
  • — все ещё подходит, но с очень хорошим потоком воздуха в корпусе;
  • — не подходит.

1. Материнские платы X570

Материнская плата Фазы 3950X OC 3900X OC 3800X/3700X OC 3600X/3600 OC 3900X stock 3800X stock
AsRock X570 Aqua 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Creator 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Extreme4 [Wi-Fi] 4 * 2 + ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Phantom Gaming 4 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Phantom Gaming X 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Phantom Gaming-ITX/TB3 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Pro4 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570M Pro4 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Steel Legend [Wi-Fi] 4 * 2 + ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X570 Taichi 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus Prime X570-P 4 + ++ ++ ++ ++ ++
Asus Prime X570-Pro 4 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus Pro WS X570-Ace 6 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VIII Formula 7 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VIII Hero [Wi-Fi] 7 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VIII Impact 4 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X570-E Gaming 6 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X570-F Gaming 4 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X570-I Gaming 4 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus TUF Gaming X570-Plus [Wi-Fi] 4 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Biostar Racing X570GT8 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Aorus Elite 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Aorus Master 12 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Aorus Pro [Wi-Fi] 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Aorus Ultra 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Aorus Xtreme 14 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 Gaming X 5 * 2 + ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570 UD 5 * 2 + ++ ++ ++ ++
Gigabyte X570I Aorus Pro WiFi 6 ++ ++ ++ ++ ++ ++
MSI MEG X570 Ace 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
MSI MEG X570 Godlike 7 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
MSI MEG X570 Unify 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
MSI MPG X570 Gaming Edge WiFi 4 * 2 ++ ++ ++ ++
MSI MPG X570 Gaming Plus 4 * 2 ++ ++ ++ ++
MSI MPG X570 Gaming Pro Carbon WiFi 5 * 2 + ++ ++ ++ ++
MSI Prestige X570 Creation 7 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
MSI X570-A Pro 4 * 2 ++ ++ ++ ++

2. Материнские платы B450

Материнская плата Фазы 3950X OC 3900X OC 3800X/3700X OC 3600X/3600 OC 3900X stock 3800X stock
AsRock B450 Pro4 {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock B450 Pro4 {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock B450M Pro4[-F] {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock B450M Pro4[-F] {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock B450M HDV {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock B450M HDV {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock B450M HDV R4.0 4 + +
AsRock B450 Steel Legend {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock B450 Steel Legend {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock B450M Steel Legend {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock B450M Steel Legend {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty B450 Gaming ITX/ac {variant 1} 3 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty B450 Gaming ITX/ac {variant 2} 3 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty B450 Gaming K4 {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock Fatal1ty B450 Gaming K4 {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock Fatal1ty X470 Gaming K4 {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X470 Gaming K4 {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X470 Gaming-ITX/ac 3 + ++ + ++
AsRock X470 Master SLI[/ac] {variant 1] 4 + ++ + ++
AsRock X470 Master SLI[/ac] {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock X470 Taichi [Ultimate] 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus Prime B450-Plus 4 + ++ + ++
Asus Prime B450M-A 4 + +
Asus Prime B450M-K 4 + +
Asus Prime X470-Pro 6 + ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VII Hero [Wi-Fi] 5 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix B450-E Gaming 4 + ++ + ++
Asus ROG Strix B450-F Gaming 4 + ++ + ++
Asus ROG Strix B450-I Gaming 6 + ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X470-F Gaming 6 + ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X470-I Gaming 6 + ++ ++ ++ ++
Asus TUF B450-Plus Gaming 4 + ++ + ++
Asus TUF B450M-Plus Gaming 4 + ++ + ++
Asus TUF B450-Pro Gaming 4 + ++ + ++
Asus TUF B450M-Pro Gaming 4 + ++ + ++
Asus TUF X470-Plus Gaming 4 + ++ + ++
Biostar B450MH[C] 4 + ++ + ++
Biostar Racing B450GT3 4 + ++ + ++
Biostar Racing X470GT8 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Biostar Racing X470GTN 4 + ++ + ++
Gigabyte B450 Aorus Elite 4 + ++ + ++
Gigabyte B450 Aorus M 4 + ++ + ++
Gigabyte B450 Aorus Pro [Wi-Fi] 4 + ++ + ++
Gigabyte B450 Gaming X 4 + ++ + ++
Gigabyte B450I Aorus Pro WiFi 4 + ++ + ++
Gigabyte B450M DS3H [Wi-Fi] 4 + ++ + ++
Gigabyte B450M Gaming 4 + ++ + ++
Gigabyte B450M S2H 4 + ++ + ++
Gigabyte X470 Aorus Gaming 5 Wi-Fi 4 + ++ + ++
Gigabyte X470 Aorus Gaming 7 Wi-Fi [rev 1.0/1.1] 5 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Gigabyte X470 Aorus Ultra Gaming 4 + ++ + ++
MSI X470 Gaming M7 AC 6 * 2 + ++ ++ ++ ++ ++
MSI X470 Gaming Plus [Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI X470 Gaming Pro [Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI X470 Gaming Pro Carbon [AC] 5 + ++ ++ ++ ++ ++
MSI B450-A Pro [Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450 Gaming Plus [Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450M Gaming Plus 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450 Gaming Pro Carbon AC 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450 Tomahawk [Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450M Bazooka 4 + ++ + ++
MSI B450M Bazooka Plus 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450M Bazooka V2 4 + ++ + ++
MSI B450M Mortar [Titanium/Max] 4 + ++ ++ ++ ++
MSI B450M Pro-M2 [Max] 4 + +
MSI B450M Pro-M2 V2 4 + +
MSI B450M Pro-VDH 4 + ++ + ++
MSI B450M Pro-VDH Max 4 + ++ + ++
MSI B450M Pro-VDH Plus 4 + ++ + ++
MSI B450M Pro-VDH V2 4 + ++ + ++
MSI B450I Gaming Plus AC 6 + ++ ++ ++ ++

3. Материнские платы X370/B350

Материнская плата Фазы 3950X OC 3900X OC 3800X/3700X OC 3600X/3600 OC 3900X stock 3800X stock
AsRock AB350 Gaming-ITX/ac 3 + ++ + ++
AsRock AB350 Pro4 {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock AB350 Pro4 {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock AB350M Pro4 {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock AB350M Pro4 {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock AB350M HDV {variant 1} 3 + +
AsRock AB350M HDV {variant 2} 3 + +
AsRock AB350M HDV R3.0 3 + +
AsRock AB350M HDV R4.0 4 + +
AsRock Fatal1ty AB350 Gaming K4 3 ++ ++ ++ ++
AsRock Fatal1ty X370 Gaming K4 {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X370 Gaming K4 {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X370 Gaming X {variant 1} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X370 Gaming X {variant 2} 4 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X370 Gaming-ITX/ac 3 + ++ + ++
AsRock Fatal1ty X370 Professional Gaming 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X370 Killer SLI[/ac] 4 + ++ + ++
AsRock X370 Killer SLI[/ac] 4 + ++ + ++
AsRock X370 Pro4 3 ++ ++ ++ ++
AsRock X370 Taichi 6 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
AsRock X370M Pro4 {variant 1} 3 ++ ++ ++ ++
AsRock X370M Pro4 {variant 2} 3 ++ ++ ++ ++
Asus Prime B350-Plus 4 + ++ + ++
Asus Prime B350M-A [/CSM] 4 + +
Asus Prime B350M-E 4 + +
Asus Prime B350M-K 4 + +
Asus Prime X370-A 4 + ++ + ++
Asus Prime X370-Pro 6 + ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VI Extreme 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Crosshair VI Hero [Wi-Fi AC] 4 * 2 + ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix B350-F Gaming 4 + ++ + ++
Asus ROG Strix B350-I Gaming 6 + ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X370-F Gaming 6 + ++ ++ ++ ++ ++
Asus ROG Strix X370-I Gaming 6 + ++ ++ ++ ++
Asus TUF B350M-Plus Gaming 4 + ++ + ++
Biostar B45M2 {not a mistake} 4 ++ ++
Biostar Hi-Fi B350S1 4 ++ ++
Biostar Racing B350ET2 4 ++ ++
Biostar Racing B350GT3 4 ++ ++
Biostar Racing B350GT5 4 ++ ++
Biostar Racing B350GTN 4 + ++ + ++
Biostar Racing X370GT3 4 ++ ++
Biostar Racing X370GT5 4 ++ ++
Biostar Racing X370GT7 4 * 2 ++ ++ ++ ++ ++ ++
Biostar Racing X370GTN 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350 Gaming 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350 Gaming 3 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M Gaming 3 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M D3H 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M D3V 4 + +
Gigabyte AB350M Dash 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M DS2 4 + +
Gigabyte AB350M DS3H 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M DS3H V2 4 + ++ + ++
Gigabyte AB350M HD3 4 + +
Gigabyte AB350N Gaming WiFi 4 + ++ + ++
Gigabyte Aorus AX370 Gaming K5 4 + ++ + ++
Gigabyte Aorus AX370 Gaming 5 6 + ++ ++ ++ ++
Gigabyte Aorus AX370 Gaming K7 6 + ++ ++ ++ ++
Gigabyte AX370 Gaming 4 + ++ + ++
Gigabyte AX370 Gaming K3 4 + ++ + ++
Gigabyte AX370 Gaming 3 4 + ++ + ++
Gigabyte AX370M Gaming 3 4 + ++ + ++
Gigabyte AX370M DS3H 3 ++ ++
MSI B350 Gaming Plus 4 + ++ + ++
MSI B350 Gaming Pro Carbon 4 + ++ + ++
MSI B350 Krait Gaming 4 + ++ + ++
MSI B350 PC Mate 4 + ++ + ++
MSI B350 Tomahawk [Arctic] 4 + ++ + ++
MSI B350 Tomahawk Plus 4 + ++ + ++
MSI B350I Pro AC 6 + ++ ++ ++ ++
MSI B350M Bazooka 4 + ++ + ++
MSI B350M Gaming Pro 3 + ++ + ++
MSI B350M Mortar [Arctic] 4 + ++ + ++
MSI B350M Pro-VD Plus 4 + ++ + ++
MSI B350M Pro-VDH 4 + ++ + ++
MSI B350M Pro-VH Plus 4 + ++ + ++
MSI X370 Gaming M7 ACK 5 * 2 + ++ ++ ++ ++
MSI X370 Gaming Plus 4 + ++ + ++
MSI X370 Gaming Pro 4 + ++ + ++
MSI X370 Gaming Pro Carbon [AC] 4 + ++ + ++
MSI X370 Krait Gaming 4 + ++ + ++
MSI X370 SLI Plus 4 + ++ + ++
MSI X370 Xpower Gaming Titanium 6 + ++ ++ ++ ++

Таблица сделана на основе этой таблицы.

Выводы

Теперь вы знаете сколько фаз питания нужно для Ryzen, который вы собираетесь покупать. При подборе дорогой производительной системы не стоит экономить на материнской плате. Также необходимо изучить понравившийся вариант и выяснить, сколько в нем настоящих фаз. Процессоры AMD Ryzen все могут запускаться даже на 3 фазах питания, но лучше дать им качественное питание. Тогда они прослужат долго и на полную мощность.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

te4h.ru

Фазы питания — количество, практическая польза от количества. Фазы питания для процессора на материнской плате — сколько нужно?

Фазы питания процессора (processor power phase)- количественная характеристика, указывающая число питающих фаз на материнской плате, предназначенных для процессора (это также затрагивает и видеокарты, но в том случае печатная плата – не материнская).

 

Зачем?

Теоретически, чем больше количество фаз, тем меньше нагрузка на каждую из фаз, меньше нагрев и стабильнее питание в бросках нагрузки, а также выше долговечность. То есть для разгона процессора, большое количество фаз – просто необходимо. Ведь нагрузка на фазы значительно увеличивается и требуется высокая стабильность для достижения максимальных результатов.

 

Как определить визуально количество фаз?

Количество фаз питания процессора или видеокарты, можно определить по надписи на коробке изделия или печатной плате, либо по количеству дросселей (катушки индуктивности) на плате.

Дроссели выглядят как обмотанные вокруг феррита или просто медные провода, скрученные в катушки, имеющие довольно толстое сечение. Чаще они бывают запакованы в небольшие коробочки в виде прямоугольного параллелепипеда для уменьшения количества потерь, помех и ЭМИ. Две или одна из этих коробочек, должны находиться немного в стороне – это фазы для питания оперативной памяти, их считать не нужно. Катушки стоят либо группами, либо вместе.

 

Подвох

Не всегда количество дросселей и слова на коробке отображают реально количество настоящих фаз. Бывает, что производитель использует удвоители и формирует половину виртуальных фаз (в лучшем случае).

Чтобы с точностью определить количество фаз, нужно взглянуть на характеристики VRM модуля и ШИМ -контроллёра. Фазы виртуальные, в лучшем случае обеспечивают 30% тех характеристик, что дают настоящие. Часто бывает так, что фаз питания к примеру 24, но на самом деле настоящих 12 или 6, но с использованием удвоителей и утроителей. То есть их можно считать как «улучшенные» 12 или 6 фаз, но не 24.

 

Какое количество фаз питания на МП можно считать оптимальным?

Подразделение по производству материнских плат Intel утверждает, что для работы 4-х ядерного процессора без разгона достаточно 4-х фаз. Также по их словам, правильно спроектированные 4 фазы питания с качественными компонентами, часто выигрывают по стабильности питания, у неправильно спроектированных 16-ти фаз питания. Для разогнанного многоядерного процессора, вполне достаточно 8-ми полноценных фаз питания процессора, либо 16 фаз, в которых используется метод деления на 2, получая 8 полноценных улучшенных фаз. Также следует, что по количеству выходов из строя, многофазные схемы в лидерах из-за сложности конструкции и большому количеству используемых компонентов.

 

Технологии переключения фаз

(power phase switching)


Данные технологии, построенные на специальных контроллёрах, измеряют какое количество питания требуется процессору в данный момент, и включают или отключают блоки с фазами. Это позволяет увеличить долговечность работы оборудования, уменьшить энергопотребление и ЭМИ. Очень часто реализована LED индикация включенных фаз на материнской плате и даже степень нагрузки на них (как на изображении выше).

www.xtechx.ru

что такое фазы питания и сколько нужно иметь?

Опубликовано 16.04.2019, 13:42   · Комментарии:15

На страницах, посвященных продуктам материнских плат и пользователям онлайн-форумов, часто упоминается VRM материнской платы и количество фаз питания. Будучи технической темой, VRM - не простая тема для обсуждения. Итак, сегодня рассмотрим концепцию VRM и фразы питания как можно проще и понятнее, чтобы можно было легко понять, о чем рассказывает страница продукта материнской платы (и когда это важно).

VRM: важный в роли, но часто забытый

На каждой материнской плате есть цепь рядом с CPU, называемая модулем регулятора напряжения или VRM. Задача VRM состоит в том, чтобы сделать питание от блока питания пригодным для использования процессором и помочь, стабилизировать его. Если бы не VRM, ваш процессор даже не работал бы!

ОЗУ также имеет гораздо меньший, более простой VRM рядом со слотами оперативной памяти. Тем не менее, обычно фокусируется только на VRM процессора. Тяжёлый разгон ОЗУ выполняется немногими, и ОЗУ потребляет меньше энергии, чем ЦП, поэтому его часто игнорируют.

Технический материал: силовые фазы

VRM состоит из отдельных силовых «фаз». Ваша базовая фаза питания состоит из двух транзисторов, дросселя и конденсатора. Транзисторы могут быть или не быть покрыты радиатором, так как они могут сильно нагреваться и быть более чувствительными к температуре. Дроссели на современных материнских платах обычно выглядят как маленькие черные или серые кубики, которые иногда имеют небольшой участок разного цвета посередине. Конденсаторы - другой компонент, обычно маленькие цилиндры в форме, рядом с дросселями.

В VRM есть две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер ЦП, а другой используется другими частями ЦП, например, встроенным графическим процессором. На типичной материнской плате фазы питания, используемые для ядер ЦП (те, которые нас интересуют больше всего), находятся слева от ЦП, в то время как другие находятся над ним, но это не всегда так, особенно для небольших материнских плат.

По мере увеличения количества фаз питания время, в течение которого данная фаза питания «работает», уменьшается. Например, если у вас есть две фазы питания, каждая фаза работает 50% времени. Добавьте третью, и каждая фаза работает только 33% времени, и так далее.

4-фазная система

Если предположить, что используются одни и те же компоненты, то чем больше фаз вы добавите, тем круче будет работать каждая фаза, тем больше мощности сможет выдать VRM и тем стабильнее будет напряжение на процессоре. Чем больше энергии использует ваш процессор, тем горячее работает VRM. Работа кулера увеличивает срок службы VRM и снижает риск перегрева, что может стать проблемой для оверклокеров. Более высокая выходная мощность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению работы процессора. Лучшая стабильность питания ЦП может в ограниченной степени снизить необходимое напряжение для стабильности разгона, повышения температуры ЦП и теоретического срока службы.

Качество фазы

Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов во всем VRM имеет большое значение для рабочих температур и того, какую мощность способен выдержать VRM. Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности напряжения, которое выдает VRM, в то время как температура и способность выходной мощности VRM находятся в воздухе.

Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно лучше. С практической точки зрения, больше этапов, лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше рассмотреть это 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 вы можете подсчитать количество дросселей для подсчета количества фаз питания. Что возможно и более важно, производители материнских плат часто (но не всегда) используют эту конструкцию, одновременно требуя более высокого числа фаз. Хотя количество фаз питания не увеличивается, фактическое качество фаз все еще увеличивается, что значительно повышает выходную мощность VRM, а также рабочие температуры.

Эта практика вводит в заблуждение и не идеальна по сравнению с более актуальными фазами, но она все же помогает. ASUS Z390 Maximus XI Hero и MSI B450M Mortar (Titanium) считаются примерами такого дизайна, хотя и не являются обманчивым маркетингом. Тем не менее, Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX/ac, безусловно, считается примером притязательного подсчета количества фаз с использованием этой конструкции.

Производители материнских плат иногда выходят за рамки маркетинга двухкомпонентных фаз как дополнительные фазы, даже не удваивая все компоненты, но при этом требуют большего числа фаз. Они могут добавить еще один дроссель и, возможно, один транзистор (хотя и более важный, который обрабатывает большую часть мощности), чтобы создать видимость большего количества фаз, но не добавлять отдельные фазы. Это делает любую ложь о подсчете фаз еще более вопиющей и (в ограниченной, но не большой степени) уменьшает реальную выгоду. Gigabyte B450 Aorus M и Aorus Elite, Biostar B450MHC и ASUS TUF Z370-Pro Gaming являются примерами этого дизайна, хотя у них нет претензий по количеству фаз, связанных с ними.

Обе эти тактики учитывались, поэтому лучше не предполагать подсчет фазы питания, основанный на количестве дросселей, которые вы видите на материнской плате, и полностью игнорировать заявки на подсчет фаз от производителей материнских плат. Единственный способ по-настоящему узнать счетчик фаз - это проанализировать фактические компоненты (или, что более доступно, через поиск в Интернете знающего создателя видео или автора, который провел такой анализ на доске или досках, которые вы рассматриваете).

Вывод

В конечном счете, в системах с процессорами последнего поколения беспокойство о VRM будет в основном актуально для тех, кто хочет достичь высоких разгонов, а не для обычных пользователей. До тех пор, пока производитель не укажет определенный процессор TDP как не поддерживаемый, вы можете использовать любой современный процессор на материнской плате с совместимым сокетом и запускать его без разгона и без проблем.

Основанное на доступных в настоящее время материнских платах, маловероятно, что вы столкнетесь с какими-либо существенными неудачами с любой приличной (фактической) четырехфазной материнской платой и четырехъядерным или шестиядерным процессором, а также с шестифазной материнской платой и восьмиъядерной центральный процессор (по крайней мере, до тех пор, пока его охлаждение не будет ужасным, как на ASRock Z390 Pro4). И если вы не пытаетесь побить рекорды разгона или используете процессор с 16+ ядрами, практические преимущества для виртуальных виртуальных машин высшего класса, которые могут иметь более восьми высококачественных фаз питания, невелики. Температура всегда может быть проблемой, но фактические температуры всегда будут варьироваться между пользователями и их оборудованием, в то время как какое-либо влияние на срок службы материнской платы неясно.

Все это говорит о том, что для большинства людей не стоит беспокоиться о VRM. Для нас, обычных пользователей, лучше сосредоточиться в основном на функциях и, возможно, эстетике, которую обеспечивает материнская плата. Но, зная это, вы можете сделать свой выбор более эффективно для ваших нужд.

fps-up.ru

Сколько фаз питания нужно для Ryzen

Выбор материнской платы для Ryzen 3000 нужно делать с умом. Смотрите не только сколько фаз питания нужно для процессора Ryzen, но и его совместимость с платами. Если же с материнскими платами для Ryzen 5 3600X всё просто. То уже старшие модели процессоров требуют более качественных компонентов питания, даже в стоковом режиме работы.

Эта статья расскажет, сколько фаз питания нужно для Ryzen 3000. В небольшой таблице собраны все актуальные материнские платы. Вы сможете узнать насколько они совместимы с процессорами на архитектуре Zen2. Для просмотра более подробных данных, например, конкретных моделей компонентов питания нужно будет смотреть полную таблицу.

Что такое фазы питания процессора

Фазы питания процессора (Processor Power Phase) — это число фаз на материнской плате, которые предназначены непосредственно для питания процессора. В некоторых источниках указываются значения 4 + 2, а в других 4 * 2. Интересно то, что те, кто статьи пишут зачастую их не различают. Поэтому внимательно читайте части статьи с пометками важно и внимание!

Чем больше количество фаз питания, тем меньше нагрузка на каждую. А значит и меньше нагрев и более стабильное питание в скачках нагрузки. Для стабильной работы процессора в разгоне просто необходимо выбирать материнскую плату с большим количеством фаз питания. Так как в разгоне нагрузка на фазы значительно увеличивается, что на бюджетных платах может привести к фатальным последствиям.

Фазы питания на материнских платах AM4

Таблица совместимости помогла с выбором материнской платы многим пользователям. В ней можно найти все актуальные материнские платы и посмотреть совместимость с процессорами Ryzen 3000. Если же Ryzen 5 3600 поддерживают большинство плат, то с Ryzen 9 3900X возникают некоторые проблемы.

Вышеуказанный процессор полностью совместимый с материнской платой.
Работает в хорошо продуваемом корпусе. Недостаточно просто открыть корпус.
✱✱ Без установки дополнительного охлаждения материнской платы не обойтись.
Категорически не рекомендуется использовать, в любом случае будет перегрев.

Обратите внимание, Stock означает, что процессор работает на стандартных частотах. ОС указывает на то, что процессор работает в разгоне. Работа процессора в разгоне требует более качественных компонентов питания материнской платы. Энергопотребление процессора в разгоне на уровень выше.

Фазы питания материнских плат X570

Мат. плата Фазы 3600/ 3600X ОС 3700X/ 3800X Stock 3700X/ 3800X ОС 3900X/ 3950X Stock 3900X ОС 3950X ОС
AsRock X570 Aqua 6 * 2
AsRock X570 Creator 6 * 2
AsRock X570 Extreme4 [Wi-Fi] 4 * 2
AsRock X570 Phantom Gaming 4 4 * 2 ✱✱
AsRock X570 Phantom Gaming X 6 * 2
AsRock X570 Phantom Gaming-ITX/TB3 4 * 2
AsRock X570 Pro4 4 * 2 ✱✱
AsRock X570M Pro4 4 * 2 ✱✱
AsRock X570 Steel Legend [Wi-Fi] 4 * 2
AsRock X570 Taichi 6 * 2
Asus Prime X570-P 4
Asus Prime X570-Pro 4
Asus Pro WS X570-Ace 6
Asus ROG Crosshair VIII Formula 7
Asus ROG Crosshair VIII Hero [Wi-Fi] 7
Asus ROG Crosshair VIII Impact 4
Asus ROG Strix X570-E Gaming 6
Asus ROG Strix X570-F Gaming 4
Asus ROG Strix X570-I Gaming 4
Asus TUF Gaming X570-Plus [Wi-Fi] 4
Biostar Racing X570GT8 4 * 2
Gigabyte X570 Aorus Elite 6 * 2
Gigabyte X570 Aorus Master 12
Gigabyte X570 Aorus Pro [Wi-Fi] 6 * 2
Gigabyte X570 Aorus Ultra 6 * 2
Gigabyte X570 Aorus Xtreme 14
Gigabyte X570 Gaming X 5 * 2 ✱✱
Gigabyte X570 UD 5 * 2 ✱✱
GigabyteX570I Aorus Pro WiFi 6
MSI MEG X570 Ace 6 * 2
MSI MEG X570 Godlike 7 * 2
MSI MEG X570 Unify 6 * 2
MSI MPG X570 Gaming Edge WiFi 4 * 2 ✱✱
MSI MPG X570 Gaming Plus 4 * 2 ✱✱
MSI MPG X570 Gaming Pro Carbon WiFi 5 * 2 ✱✱
MSI Prestige X570 Creation 7 * 2
MSI X570-A Pro 4 * 2 ✱✱

Все производители материнских плат выпустили обновление версии BIOS. Оно добавляет поддержку Ryzen 3000 даже на бюджетных материнских платах. Если же с четырёх ядерными процессорами проблем не будет, то уже работа 6 и 8 ядер может вызвать перегрев.

Важно! Список поддерживаемых процессоров можно и нужно посмотреть на официальном сайте производителя платы. Даже если же нужный процессор оказался в списке, это ещё не гарантирует его качественную работу.

Многие производители экономят на качестве компонентов питания, особенно в бюджетных материнских платах. В итоге это приводит к перегреву линий питания и самих компонентов. Это вызывает как минимум троттлинг процессора.

Фазы питания материнских плат X470

AsRock Fatal1ty X470 Gaming K4 4 ✱✱
AsRock Fatal1ty X470 Gaming-ITX/ac 3 ✱✱
AsRock X470 Master SLI[/ac] 4 ✱✱
AsRock X470 Taichi [Ultimate] 6 * 2
Asus Prime X470-Pro 6 ✱✱
Asus ROG Crosshair VII Hero [Wi-Fi] 5 * 2
Asus ROG Strix X470-F Gaming 6
Asus ROG Strix X470-I Gaming 6
Asus TUF X470-Plus Gaming 4 ✱✱
Biostar Racing X470GT8 4 * 2
Biostar Racing X470GTN 4 ✱✱
Gigabyte X470 Aorus Gaming 5 Wi-Fi 4 ✱✱
Gigabyte X470 Aorus Gaming 7 Wi-Fi 5 * 2
Gigabyte X470 Aorus Ultra Gaming 4 ✱✱
MSI X470 Gaming M7 AC 6 * 2
MSI X470 Gaming Plus [Max] 4
MSI X470 Gaming Pro [Max] 4
MSI X470 Gaming Pro Carbon [AC] 5

Внимание! В таблице указываются фазы питания процессора, как 4 * 2 или 6 * 2. Имеется в виду, что здесь используются удвоители фаз (Phase Doubler). Виртуальные фазы, в лучшем случае обеспечивают 30% тех характеристик, которые дают настоящие.

В характеристиках материнской платы можно же найти значения 4 + 2 или 6 + 2. Это значит, что четыре фазы отведены на центральный процессор (Vcore), а две — на вспомогательные блоки процессора (Vsoc). Даже если процессор без интегрированной графики, тогда также питание будет осуществляться через те самые 4 фазы.

Фазы питания материнских плат B450

AsRock B450 Pro4 3 ✱✱
AsRock B450M Pro4[-F] 3 ✱✱
AsRock B450M HDV 4 ✱✱
AsRock B450M HDV R4.0 4 ✱✱
AsRock B450 Steel Legend 4
AsRock B450M Steel Legend 4 ✱✱

AsRock Fatal1ty B450 Gaming ITX/ac

3 ✱✱
AsRock Fatal1ty B450 Gaming K4 3 ✱✱
Asus Prime B450-Plus 4 ✱✱
Asus Prime B450M-A (K) 4 ✱✱
Asus ROG Strix B450-E Gaming 4 ✱✱
Asus ROG Strix B450-F Gaming 4 ✱✱
Asus ROG Strix B450-I Gaming 6
Asus TUF B450-Plus Gaming 4 ✱✱
Asus TUF B450M-Plus Gaming 4 ✱✱
Asus TUF B450-Pro Gaming 4 ✱✱
Asus TUF B450M-Pro Gaming 4 ✱✱
Biostar B450MH[C] 4 ✱✱
Biostar Racing B450GT3 4
Gigabate B450 Aorus Elite 4 ✱✱
Gigabate B450 Aorus M 4 ✱✱
Gigabate B450 Aorus Pro [Wi-Fi] 4 ✱✱
Gigabate B450 Gaming X 4 ✱✱
Gigabate B450I Aorus Pro WiFi 4 ✱✱
Gigabate B450M DS3H [Wi-Fi] 4 ✱✱
Gigabate B450M Gaming 4 ✱✱
Gigabate B450M S2H 4 ✱✱
MSI B450-A Pro [Max] 4
MSI B450 Gaming Plus [Max] 4
MSI B450M Gaming Plus 4
MSI B450 Gaming Pro Carbon AC 4 ✱✱
MSI B450 Tomahawk [Max] 4 ✱✱
MSI B450M Bazooka 4
MSI B450M Bazooka Plus 4 ✱✱
MSI B450M Mortar [Titanium/Max] 4 ✱✱
MSI B450M Pro-M2 [Max] 4 ✱✱
MSI B450M Pro-VDH Max 4 ✱✱
MSI B450M Pro-VDH Plus 4 ✱✱
MSI B450I Gaming Plus AC 6

В оригинале таблицы можно посмотреть совместимость процессоров и материнских плат на чипсетах B350 и X370. Автор, данные которого можно найти непосредственно по ссылке, неплохо постарался. Там ещё можно найти точные модели компонентов питания.

Некоторые производители любят выпускать несколько ревизий одной материнской платы. В каждой новой ревизии количество фаз питания не меняется, но уже используются другие компоненты питания. Более подробно смотрите в источнике.

Заключение

Конкретно ответить, сколько фаз питания нужно для определённого процессора Ryzen 3000 сложно. Поскольку качество компонентов питания может быть разным. Под новые процессоры найти материнские платы на чипсетах X370 или даже B350 с достойным питанием. Но лучше всё же посмотреть реальные тестирования нужной платы с определённым процессором в нескольких источниках.

windd.ru

VRM. Что такое, зачем? Фазы и цепи питания. - PC-01

Зачем нужен VRM?

В современном мире GPU и CPU кристаллы потребляют довольно много энергии, при этом они требуют питание с довольно низким напряжением, что создаёт очень серьезную проблему, связанную с большой силой тока которую передать от блока питания без потерь довольно сложно. Передача больших токов — это вообще значительная проблема и в любых электросетях.

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.

Простейший трансформатор

И тут встаёт вопрос в том, что чипам графики и процессора нужно довольно низкое напряжение — менее полутора вольт. И это создает проблемы. Допустим, видеокарта может потреблять 350 и даже более Ватт. Учитывая, что напряжение питания на чип составляет порядка 1,35 Вольт, то получается, что ток в подводящих кабелях должен быть около 260 Ампер. И для передачи такого тока с малыми потерями на 1 метр от блока питания до видеокарты вам нужно будет хотя бы провод сечением в 120-150 квадратных мм. Это должен быть кабель толщина которого примерно как у большого пальца на руке, плюс изоляция и выходит штуковина в почти два сантиметра диаметром. И это всё из меди. Даже отбрасывая вопросы того какими должны быть клеммы для того чтобы они не плавились встают вопросы гибкости такого кабеля, а также токоподводящие кабели будут в несколько раз дороже тех блоков питания, что сейчас продаются.

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?

Если представить что все вопросы по трансформации брали бы на себя материнские платы, то это бы вызвало ряд проблем. Во первых питание у нас идёт 230 Вольт переменного напряжения. То есть прямо на материнской плате пришлось бы разводить и часть включающую в себя переменное напряжение. А это тоже проблема, и проблема в наводках. Корпуса блоков питания металлические по двум причинам. Первая — это вопрос пожарной безопасности, то есть в случае возникновения открытого горения внутри блока питания — огню через какое-то время будет нечего жечь, корпус при этом не пропустит огонь наружу и горение прекратиться. А вторая причина — корпус блока питания металлический и заземлён и он экранирует наводки от переменного напряжения. То есть если бы у нас преобразование происходило на материнской плате, то и в динамиках у нас постоянно бы фонили 50 Герц от розетки и было бы намного больше ошибок записи и чтения данных, особенно на устройствах которые либо записывают и читают изначально по аналоговому (например жёские диски), либо имеют много градаций логических уровней, или требуют точных зарядок и разрядок каких-то элементов, то есть это SSD диски, оперативная память и тому подобное. Всё это бы было плохо электромагнитно совместимо с той частью материнской платы которая бы получала переменное напряжение. Вторая проблема — напряжение 230 Вольт достаточно большое, чтобы пробивать через живые ткани человека, поражая электрическим током пользователя который будет недостаточно аккуратен. А это, помимо прочего, и законодательные проблемы. То есть нельзя будет сертифицировать для розничной продажи отдельные комплектующие, можно было бы в таком случае продавать только полностью собранные компьютеры в корпусе без доступа к его содержимому пользователей. И это тоже проблема.

Поэтому такая штука как отдельный блок питания и существует. И она занимается тем чтобы получать из розетки переменное напряжение, а выдавать несколько наиболее потенциально востребованных выходных постоянных напряжений, но достаточно высоких, чтобы токи были не очень большими, и можно было использовать провода адекватных сечений, но при этом напряжение должно быть не настолько высокое,  чтобы пользователя могло ударить током, и чтобы в целом свести возможности случайных замыканий и пробоев к минимуму. И в настоящий момент такое напряжение — это напряжение 12 Вольт. Блок питания выдаёт и другие напряжения, но для самых требовательных компонентов по мощности используются именно 12 Вольтовые линии, так как обеспечивают наименьшие потери при передаче тока.

А всё остальное — то есть преобразование 12 Вольт в более низкое напряжение — это уже выполняется на материнской плате или на плате видеокарты в непосредственной физической близости к самим кристаллам.

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.

С точки зрения математики всё прекрасно, мы получили из 12 Вольт — 2 Вольта с КПД 100%, но с точки зрения техники у нас всё равно 12 Вольт вперемешку с отсутствием питания и работать это не будет. Благо есть методы позволяющие частично решить эту проблему. Существует такое электротехническое решение как LC фильтр применяемый в куче разных мест.

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. 

Красный — импульсы до сглаживания, синий — импульсы после сглаживания

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.

И если супер критично отсутствие этих пульсаций то и применяется линейный преобразователь напряжения. Для процессора эти пульсации тоже критичны. Дело в том, что процессор работает на частотах выше, чем происходит пульсирующее включение питания, а значит в отдельные такты он будет менее стабильным, так как получает недостаточное напряжение для питания, то есть для стабильной работы придется завышать напряжение, так чтобы в моменты падений между импульсами было достаточно стабильности, то есть среднее напряжение должно быть излишним, что ухудшит энергоэффективность работы. Помимо этого — высокие пульсации — это ещё и наводки, то есть помехи при работе.

Но проблема эта не единственная. Есть вторая сложность, которая заключается в том, что процессор потребляет довольно много энергии.

Как работает VRM?

И тут уже стоит перейти к тому как же всё таки происходит генерация этих самых импульсов напряжения, чтобы понять почему высокие токи — это проблема.

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.

Но вернёмся к двум ранее высказанным проблемам. Первая — это высокие токи, а вторая — это пульсации.

Начнём с высоких токов.

Дело в том, что геометрические размеры перехода для тока в транзисторах значительно ограничены, то есть у нас получается место с малым сечением проводника в транзисторе, а это значит что в этом месте есть сопротивление и как следствие нагрев. Обычно применяются мосфеты способные передать через себя от 20 до 60 Ампер. С ними есть ещё одна неприятная особенность, что их характеристики зависят от температуры. Кроме того в момент переходного процесса между работой как диэлектрик и проводник — транзистор также является далеко не идеальным проводником, то есть несмотря на то что мы их используем как ключи постоянно закрывая и открывая с высокой частотой — это не самый их любимый режим работы. И эти характеристики портятся от роста температур. То есть при приближении силы тока к заявленным пределам — происходит повышенный нагрев выше 80 градусов, который ещё ухудшает характеристики перехода, отчего нагрев происходит интенсивней, от чего ещё сильнее ухудшаются характеристики от чего нагрев становится ещё выше, от чего характеристики ещё ухудшаются и… вы поняли.

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).

Допустим надо обеспечить пропускание 300 Ампер через VRM, производитель, берёт, допустим, 50 Амперные транзисторные сборки, делит 300 А на 50 А и получает — 6. Именно столько цепей питания потребуется. А если взять 30 Амперные, то надо поставить 10 цепей питания (300/30=10). Ни то ни другое не является худшим или лучшим решением в плане передачи тока. Худшим решением является когда производитель железки заказывает разработку VRM, скажем на 100 Ампер, а маркетологи пишут, что на это можно поставить i9 9900ks и называют плату оверклокерской.

А вот со второй проблемой — пульсациями — всё сложнее.

Если просто так поставить много цепей питания — это не решит вопрос пульсаций ровным счётом никак.

Но и тут есть целых два варианта уменьшения пульсаций.

Первый — более очевидный. Если делать импульсы пропорционально чаще и при этом короче по длине, то будет гораздо короче промежуток времени на котором происходит сглаживание.

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 млн раз в секунду, то есть 500 МГц. Сейчас уже вполне себе средние платы имеют частоту 500 МГц, есть множество видеокарт с частотой даже выше. А топовые оверклокерские материнские платы имеют частоту переключений в 1 ГГц. 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.

И тут начинается путаница. дело в том, что иногда число фаз и цепей равны друг другу, а иногда эти числа разные. То есть если все цепи питания разнесены друг относительно друга по фазам срабатывания импульсов, то число фаз и число цепей равно, и каждая цепь имеет уникальную фазу в работе. А если, допустим, есть 4 цепи питания, но две пары из них синфазны, то есть имеют совпадающие фазы, то в таком случае это будет 4 цепи питания, но при этом две фазы питания. С точки зрения первой проблемы — передачи большого тока это будут именно 4 цепи питания и они ничем не хуже, чем такие же цепи, но не синфазные, но с точки зрения уменьшения пульсаций, это будет две фазы.

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.

Задача распределить открытие цепей питания по разным фазам ложится на плечи контроллера. Одна из характеристик контроллеров — это число выходных каналов для управления драйверами. Соответственно если таких каналов 8, то такой контроллер может управлять драйверами так чтобы те обеспечили 8 разных фаз питания. Если 6, то 6 и т.д.

И несколько лет назад — на этом бы рассказ и закончился. То есть контроллер управляет драйверами каждый со своим смещением по фазе, те управляют транзисторами со смещением по фазе и так это и работает. А если цепей питания больше, чем максимально может выдать фаз контроллер, значит часть цепей работает синфазно, то есть, допустим, цепей питания 8, а фаз питания — 4.

Но сейчас — это уже не так. Дело в том, что часть задач по разбитию на фазы взяли на себя драйвера. То есть драйвер может получить от контроллера сигнал со своим смещением по фазе и уже сам драйвер может обслуживать более 1-ой цепи питания, самостоятельно разделяя эти цепи на фазы.

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.

Видео на YouTube канале "Этот компьютер"

Элементы Пельтье для охлаждения компьютера (часть 1 | замеры эффективности и теория)

InfoCAST #029 | Компьютерные новости февраля 2020

Как изменялись самые выгодные (цена/производительность) видеокарты разных годов (тесты) (2016-2020)

Как оплачиваются пошлины при покупке в иностранных интернет магазинах

Стоит ли покупать самые бюджетные GTX 1650 Super?

InfoCAST #028 | Необычные устройства на CES 2020 и др. новости января

Устаревание видеокарт NVIDIA vs AMD Radeon

AMD RADEON | Драйвера 2016 vs 2020 | RX 470

Intel, AMD и Nvidia на CES 2020

Уточнение к видео про VRM (про работу даблеров)

Новости канала "Этот компьютер" и важные объявления.

Железные ожидания от 2020 года

pc-01.tech

Особенности многофазных регуляторов питания процессоров на новых материнских платах

Создание материнских плат с увеличенным количеством фаз питания процессора постепенно становится своеобразным соревнованием между производителями материнских плат. К примеру, совсем недавно компания Gigabyte производила платы с 12-фазными источниками питания процессоров, но в ныне выпускаемых ею платах количество фаз выросло до 24. Но так ли уж необходимо использовать столь большое количество фаз питания и почему одни производители их постоянно увеличивают, пытаясь при этом аргументированно доказать, что чем больше, тем лучше, а другие довольствуются небольшим количеством фаз питания? Может быть, большое количество фаз питания процессора — это не более чем маркетинговый трюк, призванный привлечь внимание потребителей к своей продукции? В этой статье мы постараемся мотивированно ответить на этот вопрос, а также в деталях рассмотрим принципы работы многофазных импульсных источников питания процессоров и других элементов материнских плат (чипсетов, памяти и т.д.).

Немного истории

Как известно, питание всех компонентов материнских плат (процессора, чипсета, модулей памяти и т.д.) осуществляется от блока питания, который подключается к специальному разъему на материнской плате. Напомним, что на любой современной материнской плате имеется 24-контактный ATX-разъем питания, а также дополнительный 4- (ATX12V) или 8-контактный (EPS12V) разъем питания.

Все блоки питания генерируют постоянное напряжение номиналом ±12, ±5 и +3,3 В, однако понятно, что различные микросхемы материнских плат требуют постоянного напряжения иных номиналов (причем разные микросхемы требуют различного напряжения питания), а потому возникает задача преобразования и стабилизации постоянного напряжения, получаемого от источника питания, в постоянное напряжение, требуемое для питания определенной микросхемы материнской платы (преобразование DC-DC). Для этого в материнских платах используются соответствующие конверторы (преобразователи) напряжения, которые понижают номинальное напряжение источника питания до необходимого значения.

Существует два типа конверторов постоянного напряжения DC-DC: линейный (аналоговый) и импульсный. Линейные конверторы напряжения на материнских платах сегодня уже не встречаются. В этих конверторах понижение напряжения производится за счет падения части напряжения на резистивных элементах и рассеивания части потребляемой мощности в виде тепла. Такие конверторы снабжались мощными радиаторами и сильно грелись. Однако с ростом мощности (а соответственно, и токов), потребляемой компонентами материнских плат, от линейных преобразователей напряжения были вынуждены отказаться, поскольку возникала проблема их охлаждения. Во всех современных материнских платах используются импульсные преобразователи постоянного напряжения, которые нагреваются гораздо меньше по сравнению с линейными.

Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения для питания процессора часто называют модулем VRM (Voltage Regulation Module — модуль регулирования напряжения) или VRD (Voltage Regulator Down — модуль понижения напряжения). Разница между VRM и VRD заключается в том, что модуль VRD расположен непосредственно на материнской плате, а VRM представляет собой внешний модуль, устанавливаемый в специальный слот на материнской плате. В настоящее время внешние VRM-модули практически не встречаются и все производители применяют VRD-модули. Однако само название VRM так прижилось, что стало общеупотребительным и теперь его используют даже для обозначения VRD-модулей.

Импульсные регуляторы напряжения питания, применяемые для чипсета, памяти и других микросхем материнских плат, не имеют своего специфического названия, однако по принципу действия они ничем не отличаются от VRD. Разница заключается лишь в количестве фаз питания и выходном напряжении.

Как известно, любой преобразователь напряжения характеризуется входным и выходным напряжением питания. Что касается выходного напряжения питания, то оно определяется конкретной микросхемой, для которой используется регулятор напряжения. А вот входное напряжение может быть либо 5, либо 12 В.

Ранее (во времена процессоров Intel Pentium III) для импульсных регуляторов напряжения питания применялось входное напряжение 5 В, однако впоследствии производители материнских плат стали все чаще использовать входное напряжение 12 В, и в настоящее время на всех платах в качестве входного напряжения импульсных регуляторов напряжения применяется напряжение питания 12 В.

Принцип действия однофазного импульсного регулятора напряжения питания

Прежде чем переходить к рассмотрению многофазных импульсных регуляторов напряжения питания, рассмотрим принцип действия простейшего однофазного импульсного регулятора напряжения.

Компоненты импульсного регулятора напряжения питания

Импульсный понижающий преобразователь напряжения питания содержит в своей основе PWM-контроллер (ШИМ-контроллер) — электронный ключ, который управляется PWM-контроллером и периодически подключает и отключает нагрузку к линии входного напряжения, а также индуктивно-емкостной LC-фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения. PWM — это аббревиатура от Pulse Wide Modulation (широтно-импульсная модуляция, ШИМ). Принцип действия импульсного понижающего преобразователя напряжения следующий. PWM-контроллер создает последовательность управляющих импульсов напряжения. PWM-сигнал представляет собой последовательность прямоугольных импульсов напряжения, которые характеризуются амплитудой, частотой и скважностью (рис. 1).

Рис. 1. PWM-сигнал и его основные характеристики

Скважностью PWM-сигнала называют отношение промежутка времени, в течение которого сигнал имеет высокий уровень, к периоду PWM-сигнала: = /T.

Сигнал, формируемый PWM-контроллером, используется для управления электронным ключом, который периодически, с частотой PWM-сигнала, подключает и отключает нагрузку к линии питания 12 В. Амплитуда PWM-сигнала должна быть такой, чтобы с его помощью можно было управлять электронным ключом.

Соответственно на выходе электронного ключа наблюдается последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 12 В и частотой следования, равной частоте PWM-импульсов. Из курса математики известно, что любой периодический сигнал может быть представлен в виде гармонического ряда (ряда Фурье). В частности, периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности при представлении в виде ряда будет иметь постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив полученные импульсы через фильтр низких частот (ФНЧ) с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив стабильное постоянное напряжение. Поэтому импульсные преобразователи напряжения содержат также низкочастотный фильтр, сглаживающий (выпрямляющий) последовательность прямоугольных импульсов напряжения. Структурная блок-схема такого импульсного понижающего преобразователя напряжения показана на рис. 2.

Рис. 2. Структурная блок-схема такого импульсного понижающего
преобразователя напряжения

Ну а теперь рассмотрим элементы импульсного понижающего преобразователя напряжения питания более подробно.

Электронный ключ и управляющий драйвер

В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы), соединенных таким образом, что сток одного транзистора подключен к линии питания 12 В, исток этого транзистора соединен с точкой выхода и стоком другого транзистора, а исток второго транзистора заземлен. Транзисторы этого электронного ключа (иногда он называется силовой ключ) работают таким образом, что один из транзисторов всегда находится в открытом состоянии, а другой — в закрытом.

Для управления переключениями MOSFET-транзисторов управляющие сигналы подаются на затворы этих транзисторов. Управляющий сигнал PWM-контроллера используется для того, чтобы переключать MOSFET-транзисторы, однако этот сигнал подается не непосредственно на затворы транзисторов, а через специальную микросхему, называемую драйвером MOSFET-транзисторов или драйвером фазы питания. Данный драйвер управляет переключением MOSFET-транзисторов на частоте, задаваемой PWM-контроллером, подавая требуемые напряжения переключения на затворы транзисторов.

Когда транзистор, подключенный к линии питания 12 В, открыт, второй транзистор, соединенный через свой сток с истоком первого транзистора, закрыт. В этом случае линия питания 12 В оказывается подключенной к нагрузке через сглаживающий фильтр. Когда транзистор, подключенный к линии питания 12 В, закрыт, второй транзистор открыт и линия питания 12 В оказывается отключенной от нагрузки, но нагрузка в этот момент соединена через сглаживающий фильтр с землей.

Низкочастотный LC-фильтр

Сглаживающий, или низкочастотный, фильтр представляет собой LC-фильтр, то есть индуктивность, включенную последовательно с нагрузкой, и емкость, включенную параллельно нагрузке (рис. 3).

Рис. 3. Схема однофазного импульсного преобразователя напряжения

Как известно из курса физики, если на вход такого LC-фильтра подать гармонический сигнал определенной частоты Uвх(f), то напряжение на выходе фильтра Uвых(f) зависит от реактивных сопротивлений индуктивности (ZL = j2fC) и конденсатора Zc = 1/(j2fC). Коэффициент передачи такого фильтра K (f) = (Uвых(f))/(Uвх(f)) можно рассчитать, рассматривая делитель напряжения, образованный частотно-зависимыми сопротивлениями. Для ненагруженного фильтра получим:

K (f) = Zc/(Zc + ZL) = 1/(1 – (2f)2LC)

Или, если ввести обозначение f0 = 2/, то получим:

K (f) = 1/(1 – (f/f0)2)

Из данной формулы видно, что коэффициент передачи ненагруженного идеального LC-фильтра неограниченно растет с приближением к частоте f0, а затем, при f>f0, убывает пропорционально 1/f2. На низких частотах (f<f0) коэффициент передачи близок к единице, а на высоких (f>f0) — к нулю. Поэтому частоту f0 называют частотой среза фильтра.

Как уже отмечалось, сглаживание импульсов напряжения с помощью LC-фильтра необходимо, чтобы частота среза фильтра f0 = 2/ была значительно меньшей, чем частота следования импульсов напряжения. Данное условие позволяет подобрать необходимые емкость и индуктивность фильтра. Впрочем, отвлечемся от формул и попытаемся объяснить принцип действия фильтра на более простом языке.

В тот момент, когда силовой ключ открыт (транзистор Т1 открыт, транзистор Т2 закрыт), энергия от входного источника передается в нагрузку через индуктивность L, в котором при этом накапливается энергия. Ток, протекающий при этом по цепи, изменяется не мгновенно, а постепенно, поскольку возникающая в индуктивности ЭДС препятствует изменению тока. Одновременно с этим заряжается и конденсатор, установленный параллельно нагрузке.

После того как силовой ключ закрывается (транзистор Т1 закрыт, транзистор Т2 открыт), ток от линии входного напряжения не поступает в индуктивность, но по законам физики возникающая ЭДС индукции поддерживает прежнее направление тока. То есть в этот период ток в нагрузку поступает от индуктивного элемента. Для того чтобы цепь замкнулась и ток пошел на сглаживающий конденсатор и в нагрузку, открывается транзистор T2, обеспечивая замкнутую цепь и протекание тока по пути индуктивность — емкость и нагрузка — транзистор T2 — индуктивность.

Как уже отмечалось, с помощью такого сглаживающего фильтра можно получить напряжение на нагрузке, пропорциональное скважности управляющих PWM-импульсов. Однако понятно, что при таком способе сглаживания выходное напряжение будет иметь пульсации напряжения питания относительного некоторого среднего значения (выходного напряжения) — рис. 4. Величина пульсаций напряжения на выходе зависит от частоты переключения транзисторов, значения емкости и индуктивности.

Рис. 4. Пульсации напряжения после сглаживания LC-фильтром

Стабилизация выходного напряжения и функции PWM-контроллера

Как уже отмечалось, выходное напряжение зависит (при заданной нагрузке, частоте, индуктивности и емкости) от скважности PWM-импульсов. Поскольку ток через нагрузку динамически изменяется, возникает задача стабилизации выходного напряжения. Делается это следующим образом. PWM-контроллер, формирующий сигналы переключения транзисторов, связан с нагрузкой петлей обратной связи и постоянно отслеживает выходное напряжение на нагрузке. Внутри PWM-контроллера генерируется референсное напряжение питания, которое должно быть на нагрузке. PWM-контроллер постоянно сравнивает выходное напряжение с референсным, и если возникает рассогласование U, то данный сигнал рассогласования используется для изменения (корректировки) скважности PWM-импульсов, то есть изменение скважности импульсов ~ U. Таким образом реализуется стабилизация выходного напряжения.

Естественно, возникает вопрос: каким образом PWM-контроллер узнает о требуемом напряжении питания? К примеру, если говорить о процессорах, то, как известно, напряжение питания разных моделей процессора может быть различным. Кроме того, даже для одного и того же процессора напряжение питания может динамически изменяться в зависимости от его текущей загрузки.

О требуемом номинальном напряжении питания PWM-контроллер узнает по сигналу VID (Voltage Identifier). Для современных процессоров Intel Core i7, поддерживающих спецификацию питания VR 11.1, сигнал VID является 8-битным, а для устаревших процессоров, совместимых со спецификацией VR 10.0, сигнал VID был 6-битным. 8-битный сигнал VID (комбинация 0 и 1) позволяет задать 256 различных уровней напряжения процессора.

Ограничения однофазного импульсного регулятора напряжения питания

Рассмотренная нами однофазная схема импульсного регулятора напряжения питания проста в исполнении, однако имеет ряд ограничений и недостатков.

Если говорить об ограничении однофазного импульсного регулятора напряжения питания, то оно заключается в том, что и MOSFET-транзисторы, и индуктивности (дроссели), и емкости имеют ограничение по максимальном току, который через них можно пропускать. К примеру, для большинства MOSFET-транзисторов, которые используются в регуляторах напряжения материнских плат, ограничение по току составляет 30 A. В то же время сами процессоры при напряжении питания порядка 1 В и энергопотреблении свыше 100 Вт потребляют ток свыше 100 A. Понятно, что если при такой силе тока использовать однофазный регулятор напряжения питания, то его элементы просто «сгорят».

Если говорить о недостатке однофазного импульсного регулятора напряжения питания, то он заключается в том, что выходное напряжение питания имеет пульсации, что крайне нежелательно.

Для того чтобы преодолеть ограничения по току импульсных регуляторов напряжения, а также минимизировать пульсации выходного напряжения, используются многофазные импульсные регуляторы напряжения.

Многофазные импульсные регуляторы напряжения

В многофазных импульсных регуляторах напряжения каждая фаза образована драйвером управления переключениями MOSFET-транзисторов, парой самих MOSFET-транзисторов и сглаживающим LC-фильтром. При этом используется один многоканальный PWM-контроллер, к которому параллельно подключается несколько фаз питания (рис. 5).

Рис. 5. Структурная схема многофазного импульсного регулятора напряжения питания

Применение N-фазного регулятора напряжения питания позволяет распределить ток по всем фазам, а следовательно, ток, протекающий по каждой фазе, будет в N раз меньше тока нагрузки (в частности, процессора). К примеру, если использовать 4-фазный регулятор напряжения питания процессора с ограничением по току в каждой фазе 30 A, то максимальный ток через процессор составит 120 A, чего вполне достаточно для большинства современных процессоров. Однако если используются процессоры с TDP 130 Вт или предполагается возможность разгона процессора, то желательно применять не 4-фазный, а 6-фазный импульсный регулятор напряжения питания процессора или же использовать в каждой фазе питания дроссели, конденсаторы и MOSFET-транзисторы, рассчитанные на больший ток.

Для уменьшения пульсации выходного напряжения в многофазных регуляторах напряжения все фазы работают синхронно с временным сдвигом друг относительно друга. Если T — это период переключения MOSFET-транзисторов (период PWM-сигнала) и используется N фаз, то временной сдвиг по каждой фазе составит T/N (рис. 6). За синхронизацию PWM-сигналов по каждой фазе с временным сдвигом отвечает PWM-контроллер.

Рис. 6. Временные сдвиги PWM-сигналов в многофазном регуляторе напряжения

В результате того, что все фазы работают с временным сдвигом друг относительно друга, пульсации выходного напряжения и тока по каждой фазе также будут сдвинуты по временной оси друг относительно друга. Суммарный ток, проходящий по нагрузке, будет складываться из токов по каждой фазе, и пульсации результирующего тока окажутся меньше, чем пульсации тока по каждой фазе (рис. 7).

Рис. 7. Ток по каждой фазе
и результирующий ток нагрузки
в трехфазном регуляторе напряжения

Итак, основное преимущество многофазных импульсных регуляторов напряжения питания заключается в том, что они позволяют, во-первых, преодолеть ограничение по току, а во-вторых, снизить пульсации выходного напряжения при той же емкости и индуктивности сглаживающего фильтра.

Дискретные многофазные схемы регуляторов напряжения и технология DrMOS

Как мы уже отмечали, каждая фаза питания образована управляющим драйвером, двумя MOSFET-транзисторами, дросселем и конденсатором. При этом один PWM-контроллер одновременно управляет несколькими фазами питания. Конструктивно на материнских платах все компоненты фазы могут быть дискретными, то есть имеется отдельная микросхема драйвера, два отдельных MOSFET-транзистора, отдельный дроссель и емкость. Такой дискретный подход используется большинством производителей материнских плат (ASUS, Gigabyte, ECS, AsRock и т.д.). Однако есть и несколько иной подход, когда вместо применения отдельной микросхемы драйвера и двух MOSFET-транзисторов используется одна микросхема, объединяющая и силовые транзисторы, и драйвер. Данная технология была разработана компанией Intel и получила название DrMOS, которое буквально означает Driver + MOSFETs. Естественно, что при этом также применяются отдельные дроссели и конденсаторы, а для управления всеми фазами служит многоканальный PWM-контроллер.

В настоящее время технология DrMOS используется только на материнских платах MSI. Говорить о преимуществах технологии DrMOS в сравнении с традиционным дискретным способом организации фаз питания довольно сложно. Здесь, скорее, все зависит от конкретной DrMOS-микросхемы и ее характеристик. К примеру, если говорить о новых платах MSI для процессоров семейства Intel Core i7, то в них применяется DrMOS-микросхема Renesas R2J20602 (рис. 8). Например, на плате MSI Eclipse Plus используется 6-фазный регулятор напряжения питания процессора (рис. 9) на базе 6-канального PWM-контроллера Intersil ISL6336A (рис. 10) и DrMOS-микросхем Renesas R2J20602.

Рис. 8. DrMOS-микросхема Renesas R2J20602

Рис. 9. Шестифазный регулятор напряжения питания процессора
на базе 6-канального PWM-контроллера Intersil ISL6336A
и DrMOS-микросхем Renesas R2J20602 на плате MSI Eclipse Plus

Рис. 10. Шестиканальный PWM-контроллер
Intersil ISL6336A

DrMOS-микросхема Renesas R2J20602 поддерживает частоту переключения MOSFET-транзисторов до 2 МГц и отличается очень высоким КПД. При входном напряжении 12 В, выходном 1,3 В и частоте переключения 1 МГц ее КПД составляет 89%. Ограничение по току — 40 А. Понятно, что при шестифазной схеме питания процессора обеспечивается как минимум двукратный запас по току для DrMOS-микросхемы. При реальном значении тока в 25 А энергопотребление (выделяющееся в виде тепла) самой микросхемы DrMOS составляет всего 4,4 Вт. Также становится очевидным, что при использовании DrMOS-микросхем Renesas R2J20602 нет необходимости применять более шести фаз в регуляторах напряжения питания процессора.

Компания Intel в своей материнской плате Intel DX58S0 на базе чипсета Intel X58 для процессоров Intel Core i7 также использует 6-фазный, но дискретный регулятор напряжения питания процессора. Для управления фазами питания применяется 6-канальный PWM-контроллер ADP4000 от компании On Semiconductor, а в качестве MOSFET-драйверов — микросхемы ADP3121 (рис. 11). PWM-контроллер ADP4000 поддерживает интерфейс PMBus (Power Manager Bus) и возможность программирования на работу в режиме 1, 2, 3, 4, 5 и 6 фаз с возможностью переключения числа фаз в режиме реального времени. Кроме того, с помощью интерфейса PMBus можно считывать текущие значения тока процессора, его напряжения и потребляемой мощности. Остается лишь сожалеть, что компания Intel не реализовала эти возможности чипа ADP4000 в утилите мониторинга состояния процессора.

Рис. 11. Шестифазный регулятор напряжения питания процессора
на базе PWM-контроллера ADP4000 и MOSFET-драйверов ADP3121
на плате Intel DX58S0 (показаны две фазы питания)

Отметим также, что в каждой фазе питания применяются силовые MOSFET-транзисторы NTMFS4834N компании On Semiconductor с ограничением по току в 130 A. Нетрудно догадаться, что при таких ограничениях по току сами по себе силовые транзисторы не являются узким местом фазы питания. В данном случае ограничение по току на фазу питания налагает дроссель. В рассматриваемой схеме регулятора напряжения используются дроссели PA2080.161NL компании PULSE с ограничением по току 40 A, но понятно, что даже при таком ограничении по току вполне достаточно шести фаз питания процессора и имеется большой запас для экстремального разгона процессора.

Технология динамического переключения фаз

Практически все производители материнских плат в настоящее время используют технологию динамического переключения числа фаз питания процессора (речь идет о платах для процессоров Intel). Собственно, данная технология отнюдь не нова и была разработана компанией Intel уже достаточно давно. Однако, как это часто бывает, появившись, данная технология оказалась невостребованной рынком и долгое время лежала в «запасниках». И только когда идея снижения энергопотребления компьютеров овладела умами разработчиков, вспомнили о динамическом переключении фаз питания процессора. Производители материнских плат пытаются выдать эту технологию за свою фирменную и придумывают ей различные названия. К примеру, у компании Gigabyte она называется Advanced Energy Saver (AES), у ASRock — Intelligent Energy Saver (IES), у ASUS — EPU, у MSI — Active Phase Switching (APS). Однако, несмотря на разнообразие названий, все эти технологии реализованы абсолютно одинаково и, конечно же, не являются фирменными. Более того, возможность переключения фаз питания процессора заложена в спецификацию Intel VR 11.1 и все PWM-контроллеры, совместимые со спецификацией VR 11.1, поддерживают ее. Собственно, у производителей материнских плат выбор здесь небольшой. Это либо PWM-контроллеры компании Intersil (например, 6-канальный PWM-контроллер Intersil ISL6336A), либо PWM-контроллеры компании On Semiconductor (например, 6-канальный PWM-контроллер ADP4000). Контроллеры других компаний применяются реже. Контроллеры и Intersil, и On Semiconductor, совместимые со спецификацией VR 11.1, поддерживают динамическое переключение фаз питания. Вопрос лишь в том, как производитель материнской платы использует возможности PWM-контроллера.

Естественно, возникает вопрос: почему технологию динамического переключения фаз питания называют энергосберегающей и какова эффективность ее применения?

Рассмотрим, к примеру, материнскую плату с 6-фазным регулятором напряжения питания процессора. Если процессор загружен несильно, а значит, потребляемый им ток невелик, вполне можно обойтись двумя фазами питания, а потребность в шести фазах возникает при сильной загрузке процессора, когда потребляемый им ток достигает максимального значения. Действительно, можно сделать так, чтобы количество задействованных фаз питания соответствовало потребляемому процессором току, то есть чтобы фазы питания динамически переключались в зависимости от загрузки процессора. Но не проще ли использовать все шесть фаз питания при любом токе процессора? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно учесть, что любой регулятор напряжения сам потребляет часть преобразуемой им электроэнергии, которая выделяется в виде тепла. Поэтому одной из характеристик преобразователя напряжения является его КПД, или энергоэффективность, то есть отношение передаваемой мощности в нагрузку (в процессор) к потребляемой регулятором мощности, которая складывается из мощности, потребляемой нагрузкой, и мощности, потребляемой самим регулятором. Энергоэффективность регулятора напряжения зависит от текущего значения тока процессора (его загрузки) и количества задействованных фаз питания (рис. 12).

Рис. 12. Зависимость энергоэффективности (КПД) регулятора напряжения
от тока процессора при различном количестве фаз питания

Зависимость энергоэффективности регулятора напряжения от тока процессора при неизменном количестве фаз питания выглядит следующим образом. Первоначально, с ростом тока нагрузки (процессора), КПД регулятора напряжения линейно возрастает. Далее достигается максимальное значение КПД, а при дальнейшем увеличении тока нагрузки КПД постепенно уменьшается. Главное, что значение тока нагрузки, при котором достигается максимальное значение КПД, зависит от количества фаз питания, а следовательно, если использовать технологию динамического переключения фаз питания, то КПД регулятора напряжения питания всегда можно поддерживать на максимально высоком уровне.

Сравнивая зависимости энергоэффективности регулятора напряжения от тока процессора для различного количества фаз питания, можно сделать вывод: при малом токе процессора (при незначительной загрузке процессора) более эффективно задействовать меньшее количество фаз питания. В этом случае меньше энергии будет потребляться самим регулятором напряжения и выделяться в виде тепла. При высоких значениях тока процессора использование малого количества фаз питания приводит к снижению энергоэффективности регулятора напряжения. Поэтому в данном случае оптимально применять большее количество фаз питания.

С теоретической точки зрения использование технологии динамического переключения фаз питания процессора должно, во-первых, снизить общее энергопотребление системы, а во-вторых — тепловыделение на самом регуляторе напряжения питания. Причем, по заявлениям производителей материнских плат, данная технология позволяет снизить энергопотребление системы на целых 30%. Конечно же, 30% — это число, взятое с потолка. Реально технология динамического переключения фаз питания позволяет снизить суммарное энергопотребление системы не более чем на 3-5%. Дело в том, что данная технология позволяет экономить электроэнергию, потребляемую лишь самим регулятором напряжения питания. Однако основными потребителями электроэнергии в компьютере являются процессор, видеокарта, чипсет и память, и на фоне суммарного энергопотребления этих компонентов энергопотребление самого регулятора напряжения достаточно мало. А потому, как ни оптимизируй энергопотребление регулятора напряжения, добиться существенной экономии просто невозможно.

Маркетинговые «фишки» производителей

На что только не идут производители материнских плат, дабы привлечь к своей продукции внимание покупателей и мотивированно доказать, что она лучше, чем у конкурентов! Одна из таких маркетинговых «фишек» — увеличение фаз питания регулятора напряжения питания процессора. Если раньше на топовых материнских платах применялись шестифазные регуляторы напряжения, то сейчас используют 10, 12, 16, 18 и даже 24 фазы. Действительно ли нужно так много фаз питания, или это не более чем маркетинговый трюк?

Конечно, многофазные регуляторы напряжения питания имеют свои неоспоримые преимущества, но всему есть разумный предел. К примеру, как мы уже отмечали, большое количество фаз питания позволяет использовать в каждой фазе питания компоненты (MOSFET-транзисторы, дроссели и емкости), рассчитанные на низкий ток, которые, естественно, дешевле компонентов с высоким ограничением по току. Однако сейчас все производители материнских плат применяют твердотельные полимерные конденсаторы и дроссели с ферритовым сердечником, которые имеют ограничение по току не менее 40 A. MOSFET-транзисторы также имеют ограничение по току не ниже 40 A (а в последнее время наблюдается тенденция перехода на MOSFET-транзисторы с ограничением по току в 75 А). Понятно, что при таких ограничениях по току на каждой фазе волне достаточно применять шесть фаз питания. Такой регулятор напряжения теоретически способен обеспечить ток процессора более 200 А, а следовательно, энергопотребление более 200 Вт. Понятно, что даже в режиме экстремального разгона достичь таких значений тока и энергопотребления практически невозможно. Так зачем же производители делают регуляторы напряжения с 12 фазами и более, если питание процессора в любом режиме его работы способен обеспечить и шестифазный регулятор напряжения?

Если сравнивать 6- и 12-фазный регуляторы напряжения, то теоретически при использовании технологии динамического переключения фаз питания энергоэффективность 12-фазного регулятора напряжения будет выше. Однако разница в энергоэффективности будет наблюдаться только при высоких токах процессора, которые на практике недостижимы. Но даже если и удается достичь столь высокого значения тока, при котором будет различаться энергоэффективность 6- и 12-фазного регуляторов напряжения, то эта разница будет столь мала, что ее можно не принимать в расчет. Поэтому для всех современных процессоров с энергопотреблением 130 Вт даже в режиме их экстремального разгона волне достаточно 6-фазного регулятора напряжения. Применение 12-фазного регулятора напряжения не дает никаких преимуществ даже при использовании технологии динамического переключения фаз питания. Зачем же производители начали делать 24-фазные регуляторы напряжения — остается только гадать. Здравого смысла в этом нет, видимо, они рассчитывают произвести впечатление на технически неграмотных пользователей, для которых «чем больше, тем лучше».

Кстати, нелишне будет отметить, что сегодня не производится 12- и тем более 24-канальных PWM-контроллеров, управляющих фазами питания. Максимальное количество каналов в PWM-контроллерах равно шести. Следовательно, когда применяются регуляторы напряжения с количеством фаз более шести, производители вынуждены устанавливать несколько PWM-контроллеров, которые работают синхронно. Напомним, что управляющий PWM-сигнал в каждом канале имеет определенную задержку относительно PWM-сигнала в другом канале, но эти временные смещения сигналов реализуются в пределах одного контроллера. Получается, что при применении, к примеру, двух 6-канальных PWM-контроллеров для организации 12-фазного регулятора напряжения фазы питания, управляемые одним контроллером, попарно объединены с фазами питания, управляемыми другим контроллером. То есть первая фаза питания первого контроллера будет работать синхронно (без временного сдвига) с первой фазой питания второго контроллера. Динамически переключаться фазы будут, скорее всего, тоже попарно. В общем, получается не «честный» 12-фазный регулятор напряжения, а скорее гибридная версия 6-фазного регулятора с двумя каналами в каждой фазе.

Сергей Пахомов, мой коллега из Компьютер-Пресс; 8-2009

(Посещений: 1 060, из них сегодня: 1)

CPU, ПлатформаPWM, VRD, VRM, контроллер, материнские платы, питание, преобразователь, процессоры, регулятор, ШИМ

Понравилась публикация? Почему нет? Оставь коммент ниже или подпишись на feed и получай список новых статей автоматически через feeder.

hww.ru

Схемотехника питания материнких плат

На все материнские платы подается постоянное напряжение, которое должно обеспечивать стабильность питания всех узлов материнской платы. Питание подается следующих номиналов: ±12, ±5 и +3,3В. При этом, по каждому каналу напряжений должен обеспечиваться соответствующий необходимый потребляемый ток.

Наибольший ток потребляется процессором и подается на видеокарту через слот AGP или  PCI-Express и через дополнительные разъемы питания на ней. Для стабильности работы всех узлов материнской платы (процессора, слотов памяти, чипсета) необходимо обеспечить стабильность питания, подаваемого на плату, а также преобразовать подаваемые номиналы в необходимые на данном компоненте платы.

Применение VRM

На плате находится разъём для подключения питания, на сегодняшний день стандарт предусматривает установку минимум двух разъемов – 24-контактного ATX и 4-контактного ATX12V для дополнительной линии 12В. Иногда производители материнских плат устанавливают 8-контактный EPS12V вместо ATX12V, через него можно подвести две линии 12В. Питание, подаваемое блоком питания, проходит преобразование, стабилизацию и фильтрацию с помощью силовых полевых транзисторов (MOSFET, «мосфетов»), дросселей и конденсаторов, составляющих VRM (Voltage Regulation Module, модуль регулирования напряжения). Питание процессора и чипсета осуществляется одним VRM, питание модулей памяти – чаще всего другим. Дополнительно для стабилизации питания, подаваемого через разъёмы PCI Express, иногда устанавливаются стандартные разъёмы Molex.

VRM разработан для того, чтобы существующие системные платы могли поддерживать несколько типов процессоров, а также те, которые появятся в будущем. Ведь каждый процессор имеет свое напряжение питания. При установке процессора в материнскую плату по соответствующим контактам VID (4 или 6 штук) тот определяет модель установленного процессора и подает на его кристалл (ядро) соответствующее напряжение питания. Фактически, комбинация 0 и 1 на выводах VID задает 4 или 6-битный код, по которому VRM «узнает» о модели процессора.

Для примера рассмотрим питание ядер процессоров модели Intel Core 2 Extreme (Conroe, техпроцесс, 65 нм, частота 2,93 ГГц, 4 Мбайт L2).

Для этого процессора значение VID находится в диапазоне 0,85–1,36525 В, максимальный ток для верхней модели E6800 может достигать величины 90 А, для остальных, представленных моделями E6300, Е6400, Е6600, Е6700, — 75 А. VRM для процессоров Intel Core 2 Duo должен удовлетворять спецификации 11.0.

Существует два типа регуляторов: линейный и импульсный. Применявшийся в более старых платах линейный регулятор напряжения представлял собой микросхему, понижающую напряжение за счет рассеяния его избытка в виде тепла. С уменьшением требуемого напряжения росла тепловая мощность, рассеиваемая такими регуляторами, поэтому они снабжались массивными радиаторами, по которым их легко было найти на материнской плате. При установке в материнскую плату процессора, потребляющего большую мощность, регулятор (а с ним и материнская плата) мог выйти из строя из-за перегрева. Поэтому в современных материнских платах применяется импульсный регулятор, содержащий сглаживающий фильтр низких частот, на который подается последовательность коротких импульсов полного напряжения.

Импульсный стабилизатор содержит реактивно-индуктивный LC-фильтр, на который короткими импульсами подается полное напряжение питания, и за счет инерции емкости и индуктивности выравнивается до требуемой величины, причем бесполезных потерь энергии практически не происходит. Стабильность напряжения поддерживается путем управления частотой и шириной импульсов (широтно-импульсная модуляция, ШИМ). При широтно-импульсной модуляции в качестве несущего колебания используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропустив импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей, чем частота следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив стабильное постоянное напряжение.

Применение импульсных стабилизаторов позволяет значительно сократить тепловыделение, однако создает дополнительный источник помех, который может влиять на работу видео- и звуковых адаптеров.

За счет инерционности фильтра импульсы сглаживаются в требуемое постоянное напряжение. КПД такого преобразователя весьма высок, поэтому паразитного нагрева почти не происходит. Узнать импульсный регулятор напряжения на плате можно по катушкам индуктивности. Во всех новых платах применяется многоканальный (многофазный) преобразователь напряжения, который понижает напряжение питания до необходимых 0,8—1,7 В на ядре процессора (в зависимости от модели).

 

 

Трехканальный VRM на плате K8NS (Socket-939)

Таким образом, VRM – это по сути ШИМ-регулятор на микросхеме с преобразователями на MOSFET и фильтром. Как правило, напряжение на системной плате выше, чем на ядре процессора.

Традиционно основные регуляторы напряжения расположены вокруг процессорного разъема. Учитывая высокие значения потребляемых токов, они создаются многоканальными (многофазными). Обычно их число три-четыре, но на топовых платах их число может достигать 8. Отказ от одноканального питания снижает нагрузку на регулирующие транзисторы. С целью улучшения температурных режимов их работы, а также повышения надежности, силовые транзисторы нередко снабжаются средствами охлаждения (радиаторами).

В дополнение к многоканальному VRM, индивидуальными системами энергопитания снабжены цепи видеоадаптера и модулей оперативной памяти. Они обеспечивают необходимые уровни напряжений и токов, а также снижают взаимное влияние, передаваемое по силовым шинам.

Большое количество вентиляторов, сосредоточенных в небольшом объеме, создает сравнительно высокий уровень акустического шума. Уменьшить его можно специальным дизайном материнских плат, предусматривающим использование решений на основе тепловых трубок (heat pipe).

В качестве примера можно привести плату Gigabyte GA-965P-DQ6. На ней радиаторы, установленные на обеих микросхемах чипсета, соединены несколькими тепловыми трубками с радиаторами, установленными на силовых транзисторах VRM.

Такое решение обеспечивает эффективное перераспределение тепловых потоков между несколькими радиаторами. В результате выравниваются температуры элементов, работающих в ключевых режимах, являющихся источниками неравномерного нагрева, как в пространстве, так и во времени. Охлаждению же всей конструкции способствует общий дизайн, предусматривающий использование воздушных потоков, порождаемых вентиляторами процессора и кулера.

Оценивая эффективность данного решения, необходимо отметить, что еще одним фактором, способствующим уменьшению тепловой и электрической нагрузок на транзисторы VRM, является реализация большого количества каналов (фаз) питания. Например, в архитектуре указанной платы их двенадцать. Столь большое количество каналов существенно упрощает конструкцию VRM, улучшает развязку по линиям питания, уменьшает электрические помехи и увеличивает устойчивость работы компьютерных подсистем. Кроме того, описанная конструкция с пассивными кулерами, аналог которой активно используется, кстати, в бесшумных моделях видеоадаптеров этого же производителя, уменьшает акустический шум и от материнской платы.

Конструкция регулятора напряжения позволяет подавать на него 5 или 12 В (на выходе – напряжение питания процессора). В системе в основном используется напряжение 5 В, но многие компоненты в настоящее время переходят на 12 В, что связано с их энергопотреблением. Кроме того, напряжение 12 В используется, как правило, приводным электродвигателем, а все другие устройства потребляют напряжение 5 В. Величина напряжения, потребляемого VRM (5 или 12 В), зависит от параметров используемой системной платы или конструкции регулятора. Современные интегральные схемы регуляторов напряжения предназначены для работы при входном напряжении от 4 до 36 В, поэтому их конфигурация всецело зависит от разработчика системной платы.

Как правило, в системных платах, предназначенных для процессоров Pentium III и Athlon/Duron, использовались 5-вольтные регуляторы напряжения. В последние годы возникла тенденция к переходу на регуляторы, потребляющие напряжение 12 В. Это связано с тем, что использование более высокого напряжения позволяет значительно уменьшить текущую нагрузку. Например, если использовать тот же 65-ваттный процессор AMD Athlon с рабочей частотой 1 ГГц, можно получить несколько уровней нагрузки при различных величинах потребляемого напряжения

При использовании напряжения 12 В сила потребляемого тока достигает только 5,4 А или, с учетом 75% эффективности регулятора напряжения, 7,2 А. Таким образом, модификация схемы VRM системной платы, позволяющая использовать напряжение 12 В, представляется достаточно простой. К сожалению, стандартный блок питания ATX 2.03 содержит в основном силовом разъеме только один вывод +12 В. Дополнительный разъем вообще не содержит выводов +12 В, поэтому толку от него немного. Подача тока силой 8 А и более на системную плату, осуществляемая при напряжении +12 В через стандартный провод, может привести к повреждению разъема.

Для повышения энергообеспечения системных плат в Intel была создана новая спецификация блоков питания ATX12V. Результатом этого стал новый силовой разъем, предназначенный для подачи дополнительного напряжения +12 В на системную плату.

В плате ASUS P5B-E Plus, основанной на чипсете Intel P965 Express, VRM используется 4-канальный, а значит, более приспособленный к надежной поддержке мощных (или сильно разогнанных) процессоров. Дизайном предусмотрено охлаждение половины из ключевых транзисторов, но на данной модели радиатор не установлен. Разъем подачи питания на VRM сделан 8-контактным, чтобы уменьшить вдвое ток, проходящий по линиям +12 В. Впрочем, если у вашего блока питания нет такого разъема, можно подключить плату и через 4-контактный разъем.

Питание процессора и чипсета осуществляется одним VRM, питание модулей памяти и видеоадаптера – чаще всего другими. Это обеспечивает необходимые уровни напряжений и токов, отсутствие просадок по питанию, а также снижает взаимное влияние, передаваемое по силовым шинам.

Схемотехника стабилизаторов питания

Практически все современные стабилизаторы строятся на базе того или иного интегрированного ШИМ-контроллера (PWM) — довольно сложной микросхемы с кучей выводов по краям. Одна группа выводов «заведует» выходным напряжением, которое выбирается комбинацией логических «1» и «0», подаваемых на эти ноги. В зависимости от конструктивной реализации эти выводы могут либо сразу идти на перемычки или быть мультиплексированы еще с чем-то другим.

Пару слов о ключевых элементах. Стабилизатор может быть собран либо на двух n-канальных МОП-транзисторах, в этом случае сток (drain) одного транзистора соединен в точке выхода (Vout) с истоком (source) другого. Оставшийся исток идет на массу, а сток — на стабилизируемое напряжение. Это облегчает поиск делителей на неизвестных микросхемах. Находим два мощных транзистора, смотрим — где они соединяются (там еще дроссель будет) и ищем резистор, ведущий к той же точке. Если с другим концом резистора соединен резистор, идущий на массу — делитель найден!

Большинство схем построено именно по такому принципу, однако вместо второго транзистора может использоваться и диод. Внешне он похож на транзистор, только на нем (как правило) написано MOSPEC, а два крайних вывода замкнуты накоротко. Такая схема проще в исполнении, содержит меньше деталей, однако за счет падения на прядения на n-p переходе (~0,6 В) снижается КПД и увеличивается рассеиваемая тепловая мощность, то есть, попросту говоря, нагрев.

В одних случаях каждый узел питается своим собственным стабилизатором (и вся плата тогда в стабилизаторах), в других — производители путем хитроумных извращений запитывают несколько узлов от одного стабилизатора. В частности, на ASUS P5AD2/P5GD2 один и тот же стабилизатор питает и северный мост, и память, используя кремниевый диод для зарядки обвязывающего конденсатора до нужного напряжения. Поэтому напряжение на выходе стабилизатора будет отличаться от напряжения на чипсете. Увеличивая напряжение на памяти, мы неизбежно увеличиваем напряжение и чипсете, спалить который гораздо страшнее, да и греется он сильно.

Стабилизатор может собираться и на операционном усилителе, и на преобразователе постоянного тока или даже на микроконтроллере. Усилители/преобразователи обычно имеют прямоугольный корпус и небольшое количество ног (порядка 8), а рядом с ними расположены электролитические конденсаторы, дроссели и мощные ключевые транзисторы, иногда подключаемые к микросхеме напрямую, иногда — через дополнительный крохотный транзистор. Микроконтроллеры — это такие небольшие микросхемы в прямоугольном корпусе с кучей ног (от 16 и больше), рядом с которым торчат конденсаторы/дроссели/транзисторы (впрочем, на дешевых платах дроссели часто выкидывают, а количество конденсаторов сводят к минимуму, оставляя в нераспаянных элементах букву L).

Как выделить стабилизаторы среди прочих микросхем? Проще всего действовать так: выписываем маркировку всех мелких тараканов и лезем в сеть за datasheet'ами, в которых указывается их назначение и, как правило, типовая схема включения, на которой где-то должен быть делитель, подключенный к одному из выводов. Делитель — это два резистора, один из которых всегда подключен к выходу стабилизатора (Vout), а другой — к массе (GROUND или, сокращенно, GND). Выход найти легко, во-первых — вольтметром, во-вторых — чаще всего он расположен в точке соединения двух ключевых транзисторов от которой отходит дроссель (если он есть).

Изменяя сопротивление резисторов делителя, мы пропорционально изменяем и выходное напряжение стабилизатора. Уменьшение сопротивление резистора, подключенного в массе, вызывает увеличение выходного напряжения и наоборот. «Выходной» резистор при уменьшении своего сопротивления уменьшает выходное напряжение.

Современные мощные ключевые транзисторы IGBT, MOSFET имеют довольно высокую емкость затвора (>100 пФ) которая не позволяет «быстро» (десятки кГц) переключать ключевой транзистор. Поэтому для быстрого заряда/разряда емкости затвора применяются спец. схемы или готовые ИМС, называемые «драйверами» которые обеспечивают быстрый перезаряд емкости затвора. В нашем случае, драйвером могут быть как сами микросхемы ШИМ-контроллеров, так и внешние каскады — внешние драйверы (обычно в многофазных преобразователях). Формально любой управляющий (например, предоконечный) каскад может быть драйвером.

Микросхема VRM на платах Gigabyte

На картинке выше представлен новый подход с исполнению ШИМ: вместо 3 микросхем — драйвера и двух мосфетов используется одна интегральная микросхема, включающая в себя все эти компоненты. Такие микросхемы с некоторых пор стали использоваться на дорогих платах Gigabyte и других ведущих производителей.

Дизайн подобных решений разработан и расписан в спецификации Intel DrMOS V4.0, которая описывает требования к драйверам по питанию Intel CPU.

Именно в этой спецификации приведены все основные типовые сигналы для такой микросхемы:

Basic Input-Output Signal Definition for a typical DrMOS

Микросхемы памяти в зависимости от своих конструктивных особенностей могут требовать большего или меньшего количества питающих напряжений. Как минимум, необходимо запитать ядро — VDD. Вслед за ним идут входные буфера VDDQ, напряжение питания которых не должно превышать напряжения ядра и обычно равно ему. Термирующие (VTT) и референсные (Vref) напряжения равны половине VDDQ. (Некоторые микросхемы имеют встроенные термирующие цепи и подавать на них VTT не нужно).

Применяемые микросхемы

Рассмотрим старую добрую ASUS P4800-E на базе чипсета i865PE. Внимательно рассматривая плату, выделяем все микросхемы с не очень большим количеством ног. Возле северного моста мы видим кварц, а рядом с ним — серый прямоугольник ICS CA332435. Это — клокер, то есть тактовый генератор. Процессор, как обычно, окружен кучей конденсаторов, дросселей и других элементов, выдающих близость стабилизатора питания. Остается только найти ШИМ-контроллер, управляющий стабилизатором. Маленькая микросхема с надписью ADP3180 фирмы Analog Devices. Согласно спецификации (http://www.digchip.com/datasheets/download_datasheet.php?id=121932&part-number=ADP3180) это 6-битный программируемый 2- , 3- , 4-фазный контроллер, разработанный специально для питания Pentium-4. Процессор Pentium 4 жрет слишком большой ток и для поддержания напряжения в норме основному контроллеру требуется три вспомогательных стабилизатора ADP3418. Китайцы славятся своим мастерством собирать устройства с минимумом запчастей, но наш ASUS не принадлежит к числу пройдох и все детали присутствуют на плате — такие маленькие квадратные микросхемы, затерявшиеся среди дросселей и ключевых транзисторов.

Комбинация логических уровней на первых четырех ногах основного контроллера задает выходное напряжение (грубо), точная подстройка которого осуществляется резистором, подключенным к 9 выводу (FB). Чем меньше сопротивление — тем ниже напряжение и наоборот. Следовательно, мы должны выпаять резистор с платы и включить в разрыв цепи дополнительный резистор. Тогда мы сможем не только повысить напряжение сверх предельно допустимого, но и плавно его изменять, что очень хорошо!

Материнская плата ASUS P5K-E/WiFi-AP оснащена 8-фазным стабилизатором питания, собранным на дросселях с ферромагнитным сердечником и транзисторах MOSFET NIKOS P0903BDG (25 В, 9,5 мОм, 50 А) и SSM85T03GH (30 В; 6 мОм; 75 А). Четыре канала стабилизатора питания накрыты радиатором, который по большому счету служит для охлаждения северного моста, от которого тепло передается по тепловой трубке.

У ASUS фирменная микросхема управления питанием называется EPU (Energy Processing Unit):

Контроллер EPU на платах ASUS

Из картинки выше понятно, что микросхема EPU не только генерирует правильное напряжение питания ядра процессора Vcore согласно сигналам VID, но также и общается с чипсетом по шине SM Bus, позволяя через управляющие сигналы такового генератора задавать частоту процессора согласно текущему профилю энергопотребления.

А вот фотография уникальной платы Gigabyte с 10-канальный VRM, который они называли фирменным термином PowerMOS! В нем используется микросхемы фирмы International Rectifier (IR) IR3550, каждая из которых в себя включает мощный синхронный драйвер затвора, упакованный в одном корпусе с управляющим MOSFET и синхронным MOSFET с диодом Шоттки. Максимальный ток — 60 А. Эта микросхема походит как для управления питанием мощных CPU, так и GPU, и многоканальных контроллеров памяти. Эта микросхема, как и аналогичные удовлетворяет спецификации Intel DrMOS V4.0.

Типовая схема включения IR3550 выглядит следующим образом:

Сигналы микросхемы IR3550


Типовая схема включения IR3550

Из картинки поднятно, что напряжение питания самой микросхемы Vcc от 4,5 до 7 V (подается с шины 5V), а выходнйо каскад — Vout.

Если вам пробуется найти схему включения любой микросхему. то это легко сделать в интернете по названию микросхемы и слову datasheet.

DrMOS также поддерживается компаниями MSI, Asrock и некоторыми другими. Более бюджетные производители по прежнему используют стандартный дизайн — отдельная микросхема ШИМ-контроллера и набор силовых мосфетов. Например, на свежей плате ECS X79R-AX на чипсете Intel X79 Express используется VRM-контроллер Intersil ISL6366 для управления 6+1 фазным питанием:

VRM контроллер ISL6366

Из документации микросхема ISL6366 подддерживает стандарт Intel VR12/IMVP7 и имеет два выхода: одна на 6 фаз питания ядра или памяти, второй — на одну дополнительную фазу питания графики, микросхем мониторинга и отдельно линий I/O процессора. Более того, она имеет встроенные функции термомониторинга и термокмопенсации. Также микросхема непрерывно мониторит выходной ток через отдельный резистор и подстраивает напряжение питания. Сама микросхема используется в паре с драйверами ISL6627, подключаемыми к транзисторам:

Typical Application: 6-Phase Coupled-Inductor VR and 1-Phase VR


6+1 фаз питания платы ECS

По фото видно, что транзисторы здесь тоже упакованы в микросхемы, поэтому занимают очень мало место.

Кроме Analog Devices (микросхемы ADP), ШИМ-контроллеры VRM выпускают также Fairchild Semiconductor (FAN), International Rectifier (IR), Intersil (ISL) — очень популярны, Maxim (MAX),  ON Semiconductor (NCP), Semtech (SC), STMicroelectronics (L), Analog Integrarion Corp. (AIC, нарисована корона), Richtek (RT) , количество контактов — от 16 до 24 pin.

На данный момент выпускают 33 модели микросхем, поддерживающие спецификацию VRM 10.1 и только 5 микросхем с поддержкой стандарта VRM 11.0.:

  • ON Semiconductor  NCP5381MNR2G  - 2/¾ Phase Buck Controller for VR10 and VR11 Pentium IV Processor Applications
  • STMicroelectronics  L6714  - 4-Phase Controller with Embedded Drivers for Intel VR10, VR11 and AMD 6-Bit CPUs
  • Intersil  ISL6312CRZ  - Four-Phase Buck PWM Controller with Integrated MOSFET Drivers for Intel VR10, VR11, and AMD Applications
  • Intersil  ISL6312IRZ  - Four-Phase Buck PWM Controller with Integrated MOSFET Drivers for Intel VR10, VR11, and AMD Applications
  • STMicroelectronics  L6713A  - 2/3-Phase Controller with Embedded Drivers for Intel VR10, VR11 and AMD 6-Bit CPUs

Как видно, многие, но далеко не все из этих микросхем импульсных регуляторов имеют 4 фазы стабилизации.

Питание памяти

В окрестностях DIMM-слот быстро обнаруживается несколько ключевых транзисторов, электролитических конденсатора и всего одна микросхема с маркировкой LM 358. Такую микросхему производят все кому только не лень: Fairchild Semiconductor, Philips, ST Microelectronics, Texas Instruments, National Semiconductor и другие.

Это типичный операционный усилитель, причем — двойной. Распиновка приведена на здесь, а схема типового включения — тут, из которой все становится ясно и типовая схема включения уже не нужна. Нужный нам резистор подключен к выходу операционного усилителя (ноги 1 и 7). Да не введет нас в заблуждение делитель на отрицательном входе. Он не имеет обратной связи по стабилизируемому напряжению и потому нас не интересует.

Смотрим на плату — 7-я нога зашунтирована через конденсатор и дальше никуда не идет, а вот за 1-й тянется дорожка печатного проводника. Значит, это и есть тот вывод, который нам нужен! Чтобы увеличить напряжение на памяти, необходимо включить в разрыв между 1-й ногой и резистором RF дополнительный резистор. Чем больше его сопротивление — тем выше выходное напряжение. Как вариант, можно подпаять между 2-й и 4-й ногами свой резистор (4-я нога — масса), чем меньше его сопротивление — тем выше напряжение и ничего разрывать не придется.

Для контроля напряжения можно использовать либо встроенную систему мониторинга напряжения (если она есть), либо мультиметр. Мультиметр надежнее и ему больше веры, встроенный мониторинг — удобнее, тем более что контролировать напряжение после вольтмода приходится постоянно. На холостых оборотах оно одно, под нагрузкой — другое. Весь вопрос в том, куда его подключать? Один из контактов — на массу, другой — на точку соединения двух ключевых транзисторов или транзистора с диодом. Если найти точку соединения не удалось (ничего смешного здесь нет — на вставленной в компьютер печатной плате разводку разглядеть довольно проблематично), можно подключаться к стоку каждого из транзисторов. У одного из них он идет к входному напряжению, у другого — к уже стабилизированному. Сток обычно расположен посередине и «продублирован» на корпус. Внешне он выглядит как «обрезанный» вывод. Соответственно, в схеме «транзистор плюс диод» сток всегда подключен к входному напряжению и тогда нам нужен исток — крайний правый вывод (если смотреть на транзистор в положении «ноги вниз»). Втыкаем сюда щуп вольтметра, медленно вращаем построечный резистор и смотрим. Если напряжение не меняется, значит мы подключили резистор не туда и все необходимо тщательно перепроверить.

Генераторы тактовой частоты

Обычно производители оставляют довольно солидный запас, и материнская плата сваливается в глюки задолго до его исчерпания, однако в некоторых случаях наши возможности очень даже ограничены. Некоторые платы не гонятся вообще! Что тогда? Тактовый генератор (он же «клокер») может быть собран на разных микросхемах (обычно это ICS или RTM), которые можно программировать путем перебора комбинацией логических «0» и «1» на специальных выводах. Внешне это прямоугольная ИМС в корпусе SOP с кол-вом пинов от 20 до 56 в районе кварца. Таблицу частот можно найти в datasheet'е на микросхему. В древние времена, когда конфигурирование осуществлялось через перемычки, производителю было очень сложно «заблокировать» верхние частоты, но при настройке через BIOS setup — это легко! Придется пойти на довольно рискованный и радикальный шаг — отрезаем «комбинаторную» группу выводов от печатной платы и напаиваем на них jumper'ы с резисторами, схему соединения которых можно взять из того же datasheet'а. И тогда все будет в наших руках! Естественно, настраивать частоту через BIOS уже не удастся.

Микросхема тактового генератора ICS и кварца 14,318 МГц

А вот другой путь — замена кварца. В большинстве материнских плат стоит кварц, рассчитанный на частоту 14,318 МГц, если его заменить на более быстрый, то все частоты пропорционально подскочат, однако при этом, возможно, начнется полный глюкодром. Вообще говоря, замена кварца — неисследованная область, еще ждущая своих энтузиастов.

Клокеров на плате несколько — каждый отвечает за генерацию своего диапазона частот — один на процессор, другие на периферийные шины, GPU. Еще больше на плате кварцев — отдельный, например, стоит рядом с микросхемой сетевой карты и генерирует тактирование для передаче по локальной сети.

Кварц сетевой карты Realtek


Кварц контроллера USB 3.0

Выводы

Собственно, выход из строя ИМС ШИМ-контроллера VRM, выход из строя транзисторов преобразователя или вздутие (и как следствие потеря ёмкости) электролитических конденсаторов («бочек») в цепях питания VRM – это чаще всего встречающийся отказ материнских плат. Проявляется в виде того, что плата не стартует, не подавая признаков жизни или же стартует и выключается.

Применяемые в большинстве системных плат алюминиевые электролитические конденсаторы емкостью 1200 мкФ, 16 В или 1500 мкФ, 6,3 и 10 В обладают рядом недостатков, один из которых это высыхание по истечении времени. Следствием этого является потеря ими емкости, выход компонента из строя, появление аппаратных ошибок в цепях. Риск увеличивается при использовании подобных конденсаторов в тяжелых температурных условиях, например, в корпусе системного блока компьютера температура может доходить до 50-60° С.

Танталовые конденсаторы обладают большей надежностью, чем электролитические (нет эффекта высыхания), они более компактны и имеют меньшее значение параметра ESR, увеличивающее эффективность их применения в цепях фильтрации источников питания.

В последнее время вместо часто вздувающихся электролитических конденсаторов именитые производители плат стали использовать твердотельные конденсаторы. В схемах питания новой платы ASUS M3A79-T DELUXE на чипсете AMD 790FX используются высококачественные детали, в частности, транзисторы с низким сопротивлением в открытом состоянии (RDS(on)) для уменьшения потерь при переключении и снижения тепловыделения, дроссели с ферритовыми сердечниками, и, что очень важно, твердотельные полимерные конденсаторы от ведущих японских производителей (гарантийный срок службы модуля VRM – 5000 часов). Благодаря применению таких компонентов достигается максимальная эффективность энергопотребления, низкое тепловыделение и высокая стабильность работы системы. Это позволяет получить высокие результаты разгона и увеличить срок эксплуатации оборудования.

Твердотельные конденсаторы на плате MSI 880GMA-E45

 

Такие же элементы используются например в материнской плате Gigabyte GA-P35T на чипсете P35. Правда, и твердотельные конденсаторы взрываются, как правильно, в следствие повышенного напряжения или просто некачественных элементов (да, такое тоже встречается!):

Взорвавшиеся конденсаторы

VRM на обычных электролитических конденсаторах имеет MTBF всего около 3000 часов.

По возможности необходимо выбирать те материнские платы, которые используются 4-фазный импульсный регулятор. В цепях фильтра VRM предпочтительно должны стоять твердотельные, а не алюминиевые электролитические конденсаторы, дроссели должны иметь ферритовый сердечник. Кроме того, на грамотно спроектированной плате, конденсаторы фильтра не должны стоять вплотную к кулеру процессора и к дросселям, чтобы не происходило их перегрева.

В идеальном варианте, необходимо выбирать те платы, которые имеют отдельный независимый регулятор напряжения для CPU, памяти и шины видеокарты. В этом случае, вы сможете отдельно регулировать напряжение на каждом из компонентов, не вызывая роста напряжения на других!

(Посещений: 22 512, из них сегодня: 9)

Платформа, РемонтMOSFET, VRD, VRM, видеокарт, генератор, кварц, ключи, конденсаторы, контроллер, материнские платы, напряжение, оперативной памяти, преобразование, стабилизация, схемотехника, транзисторы, фильтр, ШИМ, ядро

Понравилась публикация? Почему нет? Оставь коммент ниже или подпишись на feed и получай список новых статей автоматически через feeder.

hww.ru

FAQ по системам питания материнских плат и видеокарт


Q: Какие напряжения на мат. платах используют системы питания с 1 и более фаз?

A: Основные напряжения на материнских платах следующие:

  • Напряжение на процессоре – CPU Core Voltage (Vcore, оно же VCC). Возможные варианты – от 4-х реальных фаз до 32-х виртуальных.
  • Напряжение на встроенном контроллере памяти в процессоре – CPU_VTT (оно же QPI Voltage) для процессоров Intel или CPU_NB для процессоров AMD. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
  • Напряжение на памяти – DRAM Voltage (Vdram, оно же Vddr, Vdimm, Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы.
  • Напряжение на северном мосту – IOH Voltage (Vioh) для чипсетов Intel, SPP Voltage (Vspp) для чипсетов NVIDIA, NB Voltage (Vnb) для остальных чипсетов. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
  • Напряжение на южном мосту – ICH Voltage (Vich) для чипсетов Intel, MCP Voltage (Vmcp) для чипсетов NVIDIA, SB Voltage (Vsb) для остальных чипсетов. Обычно 1 фаза либо LDO.
  • Напряжение на Platform Controller Hub (PCH) – PCH Voltage (Vpch) для чипсетов Intel для Socket 1156. Обычно 1 фаза либо LDO.
  • Напряжения остальных компонентов (PLL, HT, FSB, коммутаторы линий PCI-E) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.

Q: Какие напряжения на видеокартах используют системы питания с 1 или более фаз?

A: Основные напряжения на видеокартах следующие:

  • Напряжение на графическом процессоре – GPU Voltage (Vgpu). Возможные варианты – от 1-й фазы на low-end видеокартах до 16 виртуальных на топовых видеокартах.
  • Общее напряжение на видеопамяти (когда Vddq равно Vdd) – memory voltage (Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы. На простых видеокартах может стоять LDO.
  • Раздельные напряжения на видеопамяти (когда Vddq не равно Vdd).  Обычно по одной фазе на Vddq и Vdd.
  • Напряжение на контроллере памяти (Vddci) – присутствует только на видеокартах, требующих использования отдельного напряжения для питания контроллера памяти в GPU (все верхние модели ATI Radeon, начиная с X1800/X1900/X1950). Обычно 1 или 2 фазы.
  • Напряжения остальных компонентов (PCI-E Voltage, коммутаторы линий PCI-E, микросхемы NVIO, переходные мосты HSI и Rialto) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.

Q: Какие элементы могут входить в состав системы питания:

A: Вот список основных элементов:

  • ШИМ-контроллер (PWM Controller). Основной элемент системы питания. Именно он определяет максимально возможное количество фаз, но не обязательно все они будут использоваться. Один и тот же контроллер может использоваться на разных моделях, но с разным количеством задействованных фаз. В качестве примера приведу 4-фазный Primarion PX3544, который используется на видеокартах GeForce 8800 GT (2 фазы), GeForce 8800 GTS 512 Mb (3 фазы) и GeForce 9800 GTX (все 4 фазы).
  • Дроссели (inductors).
  • Конденсаторы (capacitors).
  • Мосфеты (MOSFETs).
  • Драйверы (drivers). Могут быть реализованы как в виде отдельных микросхем, так и интегрированы в контроллер напряжения, в микросхему DrMOS или даже в микросхему для удвоения фаз. Количество драйверов не может быть меньше количества реальных фаз.
  • Микросхемы DrMOS. Представляют собой сборку из пары мосфетов (нижний + верхний) и драйвера в одном корпусе. Производятся компаниями Renesas Electronics, Fairchild Semiconductors, Vishay Siliconix и Infineon Technologies . Используются на материнских платах MSI и (с недавних пор - Gigabyte). Так же можно встретить  на некоторых референсых видеокартах NVIDIA и ATI, например на GeForce GTX295 (Single PCB) и Radeon HD4770.
  • Удвоители фаз (Phase Doubler) с интегрированными драйверами. Пока мне встречались только Intersil ISL6611A и uPI Semiconductor uP6284, которые из одной фазы делают две, преодолевая, таким образом, ограничение контроллера напряжения на количество максимально поддерживаемых фаз.

Q: Что такое реальные и виртуальные фазы? Какие бывают реализации виртуальных фаз питания?

A: Реальное количество фаз определяет режим работы контроллера напряжения. Фазы можно считать виртуальными, если их больше, чем максимально поддерживаемое используемым контроллером напряжения.

Системы питания по степени "виртуальности" фаз можно поделить на три типа:

1. Традиционного типа, то есть без виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, а также количеству дросселей и пар мосфетов. Тут все честно и прозрачно.

2. Параллельное соединение виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, но на каждую реальную фазу приходится увеличенное количество дросселей и мосфетов, соединенных параллельно. Использование параллельного соединения можно отследить прозвонкой затворов у мосфетов между собой. Пример: 24-фазные материнские платы Gigabyte, за исключением GA-X58A-UD9.

3. Виртуальные фазы не соединены параллельно, а управляются каждая своим драйвером. Но реальное количество фаз, поддерживаемое контроллером напряжения, все равно меньше количества драйверов. В этом случае прозвонка затворов у мосфетов уже ничего не покажет. Пример: MSI Big Band XPower, MSI R5870 Lightning, MSI N480GTX Lightning

Q: Что такое LDO?

A: Low-dropout (LDO) regulator – микросхема, понижающая напряжение до нужного уровня, без использования фаз питания. Используется для формирования питающего напряжения на компонентах, не очень требовательных к качеству питания и не потребляющих большой ток. Часто применяется  на материнских платах для питания южных мостов и на видеокартах для напряжения PCI-E Voltage (Vpcie, оно же PEXVDD).

Q: Как правильно определить используемое количество фаз?

A: Для начала, нужно определить к какому напряжению относятся расположенные на плате элементы систем питания. В случае сомнений можно использовать мультиметр для замеров напряжения на дросселях. Запоминаем количество дросселей, относящихся к нужному нам напряжению, исключив из них те, что стоят на входном напряжении (обычно это одна из линий БП – +12V/+5V/+3.3V). Далее недалеко от них находим микросхему контроллера напряжения. По маркировке контроллера определяем производителя и модель. Ищем информацию об этом контроллере. Сначала конечно стоит поискать последнюю версию datasheet  на сайте производителя или хотя бы страницу с кратким описанием, распиновкой и схемой включения. Если не получается найти на нужную нам модель, попробуйте поискать по маркировке без буквенных суффиксов (то есть без "А", "B", "CRZ", "CBZ" и т.п. на конце маркировки). Не всегда различные вариации одного и того же контроллера существенно отличаются между собой. Но нередко для них создается и выкладывается один общий файл с документацией. Также в сети существуют архивы с даташитами, в том числе с теми, что были удалены с сайтов производителей.

После того как узнаем максимальное количество фаз, поддерживаемых контроллером, сравниваем его с количеством дросселей, определенных ранее. Если это количество совпало, значит с большой долей вероятности система питания реализована без виртуальных фаз и количество дросселей равно количеству фаз. Но могут быть и исключения – например, если задействована только половина из возможных фаз контроллера, но при этом на каждую фазу установлено по два дросселя (мне такие варианты пока не встречались, но теоретически они тоже возможны). Если дросселей меньше, чем количество фаз контроллера, это означает, что не все фазы контроллера были задействованы и количество фаз равно количеству дросселей. Если же дросселей больше (в 2 или даже 3 раза), чем поддерживает контроллер напряжения, то тут у нас вариант с виртуальными фазами. В этом случае количество реальных фаз определяется контроллером напряжения, а количество виртуальных фаз - дросселями.

Сложнее всего, когда по контроллеру напряжения нет никакой информации в свободном доступе. В этом случае о его характеристиках остается судить лишь по косвенным признакам. Но даже в этом случае можно попытаться определить количество фаз по количеству драйверов. Необходимо только учитывать, что драйверы существуют как одноканальные (управляют только одной парой мосфетов), так и двухканальные (управляют сразу двумя парами мосфетов). Двухканальных драйверов достаточно вдвое меньше, чем одноканальных, чтобы обеспечить работу такого же количества фаз.

В случае если система питания основана на контроллере производства Intersil или uPI Semiconductor, можно попробовать поикать микросхемы ISL6611A или uP6284, использующиеся для удвоения фаз. Шесть таких микросхем в сочетании с 6-фазным контроллером позволяют получить 12 независимых фаз в системе питания, без использования параллельного соединения.

Q: Какие ошибки допускают авторы обзоров при описании систем питания?

А:

  • Вместо того чтобы попытаться самостоятельно разобраться в системе питания, просто копируют информацию из "reviewers guide", из пресс-релизов, с сайта производителя, из других обзоров, не всегда соответствующую действительности.
  • Последнее время все чаще можно встретить фразы типа "система питания построена по схеме X+Y" или даже "X+Y+Z". Это приводит к запутыванию читателей.  Сначала они читают обзор видеокарты, где напряжение на GPU приплюсовано к напряжению на памяти, а затем, читая обзор материнской платы, думают, что там к напряжению Vcore тоже приплюсована память, а не напряжение на контроллере памяти встроенном в процессор. Чтобы избежать путаницы, лучше указывать раздельно к каким напряжениям относятся те или иные фазы. Единственный случай, когда уместно указание вида "X+Y" – это когда оба напряжения управляются одним и тем же контроллером (например, в системах питания процессоров AMD на материнских платах под Socket AM3/AM2+).
  • Думают, что система питания северного моста обязательно должна быть рядом с северным мостом, а система питания памяти – рядом со слотами памяти и т.д. Это не всегда так. Да, чем короче длина проводников от системы питания до питаемого элемента, тем лучше. Но место на PCB ограничено и при нынешней очень высокой плотности компонентов, не всегда удается размещать все необходимое поблизости. Система питания северного моста может находиться, к примеру, между южным мостом и слотами памяти, а рядом с северным мостом не редко можно встретить систему питания встроенного контроллера памяти в процессоре.
  • Не используют мультиметр для проверки своих предположений о принадлежности элементов системы питания к тому или иному напряжению. В некоторых случаях без мультиметра правильно определить количество используемых фаз бывает довольно сложно. Например, когда контролер напряжения поддерживает до 3-х фаз и на плате мы видим 3 дросселя, а при замерах мультиметром выясняется что фаз все-таки две, потому что третий дроссель стоит на входном напряжении (+12V VCC).

Q: Как расшифровать маркировку вида "XX-XX" (AT-8D и т.п.) у контроллеров напряжения производства Richtek?

A: Скачать документ Richtek Marking Information. В нём, по коду продукта (начало маркировки "XX-") можно определить Part number (RTxxxx) для каждого типа корпуса. А по Part number уже можно найти даташит.

Q: Какие контроллеры напряжения используются на материнских платах и видеокартах? Где скачать документацию к ним? Сколько фаз они поддерживают? Какие контроллеры напряжения поддерживают управление через шину I2C или SMBus (например, для реализации программного вольтмода)?

A: Ответы на все эти вопросы вы найдете в этой таблице:

Производитель Модель Фаз Напряжение Пример использования I2C
Volterra VT1165 6 Vgpu GeForce 9800GX2 (reference) GeForce GTX295 Dual-PCB (reference) GeForce GTX280 (reference) GeForce GTX260 (reference) Radeon HD3870X2 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference) +
Volterra VT1185 10 Vcore EVGA X58 Classified +
Vgpu Galaxy GeForce GTX 460 (non-reference)
CHiL Semiconductor CHL8214 4 Vgpu Radeon HD6850/HD6870 (reference) +
CHiL Semiconductor CHL8266 Vgpu GeForce GTX480 (reference) +
CHiL Semiconductor CHL8318 8 Vcore ASUS Rampage III Extreme ASUS Rampage III Formula +
Richtek RT8800A 3 Vmem EVGA X58 Classified -
uPI Semiconductor uP6225 6 (?) Vgpu MSI N480GTX Lightning (non-reference) MSI R5870 Lightning (non-reference) +
uPI Semiconductor uP6262 3 Vmem MSI N480GTX Lightning (non-reference) +
Richtek RT8805 2 Vgpu Palit GeForce 7900GS (non-reference) -
Analog Devices ADP4100 6 Vgpu Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference) -
On Semiconductor NCP1587E 1 Vmem, Vddci Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference) -
uPI Semiconductor uP7706 LDO Vpcie Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference) -
Remarked by Asus EPU ASP0902 4 Vcore ASUS Crosshair IV Formula ASUS M4A88TD-V EVO/USB3 ASUS M4A785TD-V EVO -
Remarked by Asus PEM ASP0910 1 CPU_NB ASUS Crosshair IV Formula ASUS M4A88TD-V EVO/USB3 ASUS M4A785TD-V EVO -
Remarked by Asus EPU ASP0905 4 Vgpu ASUS EAH5750 Formula -
Intersil ISL6324A 4+1 Vcore + CPU_NB Gigabyte GA-890FXA-UD7 +
STMicroelectronics L6717 4+1 Vcore + CPU_NB Biostar TA890FXE +
STMicroelectronics L6740 4+1 Vcore + CPU_NB ASUS Crosshair III Formula ASUS M4A79T-Deluxe +
STMicroelectronics L6788A 3 Vgpu Radeon HD4770 (reference) Radeon HD5770 (reference) +
Volterra VT238 1 Vddq GeForce GTX260 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference) -
Volterra VT235 1 Vdd GeForce GTX260 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference) -
Intersil ISL6269 1 Vmem GeForce 9800GX2 (reference) -
Analog Devices ADP3193A 3 Vgpu GeForce GTX295 Single-PCB (reference) -
Richtek RT8841 4 Vgpu GeForce GTX275 (reference) -
On Semiconductor NCP5388 4 Vgpu Palit GeForce GTS250 (non reference) -
Anpec Electronics APW7068 1 Vmem Palit GeForce GTS250 (non reference) -
Intersil ISL6327 6 Vcore NVIDIA nForce 790i (reference PCB) -
Vgpu GeForce GTX285 (reference PCB)
Intersil ISL6322G 2 CPU_VTT, Vdram Gigabyte GA-P55-UD6 +
Intersil ISL6545 1 Vioh EVGA X58 Classified -
Vpch Gigabyte GA-P55-UD6
On Semiconductor NCP5383 2 Vgpu Palit GeForce 9600GT (non-reference) -
On Semiconductor NCP5424 1 Vmem Palit GeForce 6800GS (non-reference) -
On Semiconductor NCP5392 4 Vgpu Palit GeForce GTX470 (non-reference)
On Semiconductor NCP5395 4 Vgpu NVIDIA GeForce GTX460 (reference) NVIDIA GeForce GTS450 (reference) -
Richtek RT9214 1 Vgpu Palit GeForce 6800GS (non-reference) -
Intersil ISL6520 1 Vmem ASUS A7N8X-E Deluxe -
Intersil ISL6312 4 CPU_VTT EVGA X58 Classified -
STMicroelectronics L6713A 3 Vgpu ASUS GeForce 8800GT (non-reference) Axle GeForce 8800GT (non-reference) Galaxy GeForce 8800GS (non-reference) -
Anpec Electronics APW7066 1+1 Vdd + Vddq NVIDIA GeForce 9800GTX (reference) -
Fairchild FAN5032 4 Vcore ASUS P5KC -
Richtek RT8802A 5 Vgpu Palit GeForce (non-reference) -
Analog Devices ADP3198 4 Vcore ASUS P3E3 ASUS P5N-E ASUS P5W64 WS Pro -
Volterra VT243 1 Vmem ATI Radeon HD5870 (reference) ATI Radeon HD5770 (reference) -
Volterra VT237 1 Vmem ATI Radeon HD5970 (reference) -
Vddci ATI Radeon HD5850 (reference) -
Analog Devices ADP3186 4 Vcore ASUS K8N4-E Deluxe -
Analog Devices ADP3180 4 Vcore ASUS P4P800-SE -
Intersil ISL6568 2 Vgpu NVIDIA GeForce 7950GX2 (reference) -
Anpec Electronics APW7065 1 Vmem Palit Radeon HD2600XT Sonic (non-reference) -
Anpec Electronics APW7074 1 Vgpu Chaintech GeForce 7600GS (non-reference) -
Anpec Electronics APW7067 1 Vmem Chaintech GeForce 7600GS (non-reference) GeForce 8600 GTS (reference) -
Richtek RT9259 1 Vmem Palit GeForce GTX470 (non-reference) -
Richtek RT9259A 1 Vgpu Vmem Asus Radeon X1300Pro (non-reference) Palit GeForce 8800GS (non-reference) -
Anpec Electronics APW7120 1 Vmem Asus Radeon X1650XT (non-reference) Asus Radeon HD3650 (non-reference) -
Vgpu, Vmem Asus GeForce 8400GS (non-reference)
Intersil ISL6534 1+1 Vmem GeForce 7800GTX (reference) -
Vgpu + Vmem GeForce 6600GT (reference)
Richtek RT9218 1 Vgpu XFX GeForce 7600GT (non-reference) MSI GeForce 7300GT (non-reference) MSI GeForce 7300GS (non-reference) ASUS GeForce 7300LE (non-reference) -
Primarion PX3544 4 Vgpu GeForce 8800 GT (reference) GeForce 8800 GTS 512 Mb (reference) GeForce 9800 GTX (reference) +
Primarion PX3540 4 Vgpu GeForce 8800 GTS 320/640 Mb (reference) GeForce 8800 GTX/Ultra (reference) +
Richtek RT9232 1 Vgpu ATI Radeon X800 Pro (reference) MSI Radeon X1600 Pro (non-reference) -
Richtek RT9232A 1 Vgpu, Vmem ATI Radeon X1300 / X1300Pro (reference) -
Intersil ISL6563 2 Vgpu GeForce 7900GT/7900GS/7950GT (reference) -
Intersil ISL6549 1 Vmem GeForce 7900GT/7900GS/7950GT (reference) -
Intersil ISL6334A 4 CPU_VTT, Vioh MSI Eclipse SLI -
Intersil ISL6336A 6 Vcore Gigabyte GA-P55-UD6 / GA-P55A-UD6 MSI Eclipse SLI, MSI X58 Pro -
Intersil ISL6314 1 CPU_VTT MSI X58 Pro -
Semtech SC2643VX 5 Vcore Asus A8N-SLI -
Champion Microelectronic CM8562P LDO Vbt Asus A8N-SLI -
uPI Semiconductor uP6201 2 Vgpu Radeon HD 2600XT DDR4 (reference) -
uPI Semiconductor uP6101 1 Vmem Radeon HD 2600XT DDR4 (reference) -
uPI Semiconductor uP6204 3 Vgpu MSI R5770 Hawk (non-reference) MSI R4770 Cyclone (non-reference) +
uPI Semiconductor uP6205 2 Vmem MSI N260GTX Lightning (non-reference) -
uPI Semiconductor uP6207 3 Vgpu Sapphire Radeon HD5770 (non-reference) -
uPI Semiconductor uP6208 12 Vgpu

MSI N260GTX Lightning (non-reference)

MSI N275GTX Lightning (non-reference)

+
uPI Semiconductor uP6209 2 Vgpu Gigabyte Radeon HD5750 (non-reference) -
uPI Semiconductor uP6210 2 Vmem GeForce GTX480 (reference) -
uPI Semiconductor uP6213 4 Vgpu MSI N460 HAWK (non-reference) -
uPI Semiconductor uP6206 4 Vgpu

MSI R4890 Cyclone (non-reference)

ASUS ENGTS450 DirectCU TOP (non-reference)

-
uPI Semiconductor uP6212 3 CPU_VTT, Vioh, Vdram MSI Big Bang XPower -
uPI Semiconductor uP6218 8 Vcore MSI Big Bang XPower MSI P55-GD85 +
Anpec Electronics APW7165 1 Vmem

Radeon HD6870 (reference)

GeForce GTX460 / GTX465 (reference)

-
uPI Semiconductor uP6122 1 Vddci Radeon HD6870 (reference) -

Конечно, этот список далеко не полный ...

Автор и Редакция выражает отдельную благодарность TiN за помощь по некоторым вопросам.

 

 




www.modlabs.net

Схема питания материнской платы диагностика ремонт материнской платы фазы питания процессора, схемотехника материнских плат. | Ремонт компьютеров Троещина на дому: компьютерная помощь, диагностика компьютера на Троещине

Схема питания процессора на материнской плате

 

 

Производя ремонт компьютеров мне довольно часто приходится диагностировать неисправность материнской платы. Некоторые пользователи в таких случаях задают вполне резонный вопрос: лучше купить новую или отремонтировать старую материнскую плату? Могу сказать, что ремонт материнских плат не всегда рентабелен, но в случае выхода из строя схемы питания процессора, например — вполне выполним.

Материнская плата — сложный узел компьютера считающийся неремонтопригодным. Однако, вооружившись мультиметром, диагностической POST-картой, паяльником и имея голову на плечах, выполнить несложный ремонт материнки — задача посильная любому инженеру-электронщику.

Признаки неисправности материнской платы

С чего начать ремонт материнской платы? С диагностики и визуального осмотра в первую очередь!

Самый явный признак неисправности материнской платы — когда компьютер не стартует (т.е. блок питания подает все напряжения, а инициализации железа с соответствующими надписями на экране монитора нет). Еще довольно распространенное явление — старт-стоп, когда после включения блок питания «уходит в защиту» по причине КЗ по линиям питания процессора (если же вынуть 4-х пиновый коннектор из материнской платы, блок питания запустится, но старта системы конечно же не будет).
Начинать диагностику материнской платы следует с визуального осмотра последней.

Выявление выгоревших компонентов на материнской плате позволяют облегчить ее диагностику

Выстреливший мосфет в цепи питания материнской платы

Вздутые конденсаторы в цепи питания процессора

Прогар (в следствии пробоя) в микросхеме контроллера

Случается, что при визуальном осмотре неисправной материнской платы почти сразу находится элемент содержащий следы трещин, прогара или вздутия. Диагностика материнки на этом считается законченной и дальнейший ремонт состоит в замене неисправных компонентов новыми.

Принцип диагностики материнской платы на примере Biostar A785-GE

Ниже представлена диагностика материнской платы Biostar A785-GE при помощи мультиметра. Заявленная неисправность: при наличии модуля ОЗУ в любом из слотов — отсутствие старта материнской платы, при отсутствии ОЗУ — повторяющиеся короткие сигналы POST BIOS.

Принцип диагностики материнской платы гласит: после визуального осмотра обязательная проверка питающих напряжений ремонтируемого устройства и его узлов.

То, что материнская плата пытается стартовать при отсутствующей планке оперативной памяти и даже проходит какие-то этапы самотестирования означает, что на процессор приходят все питающие напряжения, клокер работает и сигнал Reset снят, а отсутствие старта при вставленном в слот модуле ОЗУ свидетельствует о проблемах с питающими напряжениями оперативной памяти.

Давайте попробуем разобраться какие напряжения необходимы для работы оперативной памяти DDR-II

Список необходимых напряжений для модулей памяти

Распиновка слота ОЗУ DDR-II

Основные напряжения питания ОЗУ на материнской плате следующие:

  • VDD — Напряжение питания модулей ОЗУ (для DDR-II — 1.8В).
  • VDDSPD — Напряжение питания микросхемы SPD (маленькая восьминожечная, в ней зашиты параметры модуля).
  • VREF — Опорное напряжение (1/2 от питающего).
  • VTT — напряжение терминации (половина питающего, т.е. 1/2 VDD). Для модулей DDR-I и DDR-II оно подводится из-вне, с резисторных сборок распаянных на материнке. Для DDR-III цепи терминации VTT распаяны уже на самой плате модуля ОЗУ.

 

Диагностика неисправной материнской платы с помощью мультиметра показала наличие всех питающих напряжений кроме терминирующих (VTT). Напряжение терминации призвано устранить т.н. «звон» — ненужные отражения полезного сигнала.Напряжение терминации подается на модуль ОЗУ через резисторные сборки распаянные непосредственно на материнской плате и соответственно замерять его удобно именно на этих сборках.
  За напряжения терминации отвечает микросхема-регулятор (LDO) — FP6137C. Она состоит из операционного усилителя и пары n-канальных полевых транзисторов включенных по двухтактной схеме. Для правильной работы FP6137C ей требуются:
  • Напряжение питания транзисторов — VIN и VCNTL — питание операционного усилителя.
  • REFEN — разрешающее напряжение «включающее» микросхему (пачки импульсов).
  • VOUT — выход регулятора, имеет форму прямоугольных импульсов частотой 1KHz. На этом выводе и формируется напряжение VTT 0.9/1.25В По сути выходное напряжение = 1/2 питающего напряжения оконечного транзисторного каскада VIN.

 

Согласно даташиту на микросхеме LDO FP6137C присутствовали все необходимые для ее работы напряжения, однако на выходе оставался по прежнему низкий уровень. Данная микросхема была признана неисправной и заменена аналогичной RT9199 от Richtek.

Замена неисправной микросхемы-регулятора напряжения терминации

После ее замены материнская плата Biostar A785-GE успешно стартовала.

 

Полное видео ремонта материнской платы Biostar A785-GE

 

Общий принцип схемы питания процессора на материнской плате

Перед началом ремонта питающих узлов материнской платы, неплохо было бы разобраться в общем принципе функционирования преобразователей напряжения. Современные процессоры могут потреблять пиковый ток до 100А (Откуда такой ток? Напряжение питания процессоров около 1В при мощности до 100Вт, преобразовав формулу w=u*i => i=w/u получаем 100А). Величина такой, казалось бы, огромной силы тока, обусловлена применением в микросхемах ЭВМ МДП транзисторов. Такие транзисторы, ввиду их конструкции при переключении потребляют потребляют весьма высокие токи. А учитывая их количество в процессоре помноженное на частоту переключений, образуется весьма большой общий потребляемый ток процессора. Кстати, чем меньше размер МДП транзистора, тем меньше его потребляемый ток. Вот почему производители микросхем стремятся переводить производство на более тонкие тех-процессы.

Схема питания материнской платы организована в виде Шим-контроллера, микросхем-драйверов и MOSFET (МДП/МОП транзисторов). ШИМ-контроллер, через микросхемы-драйверы управляет транзисторами (мосфетами).

Мосфет, он же МОП/МДП транзистор.

Схематическое представление мосфетов.

Чтобы снизить нагрузку по току, цепи питания материнской платы распаралеливают делая их многофазными. Ниже приведена трехфазная схема питания процессора Intel (478 Socket) выполненная на ШИМ-контроллере ADP3180, пар мосфетов включенных полумостом и управляемых драйверами-микросхемами ADP3418. Работая поочередно, транзисторы преобразуют входное напряжение +12В от БП в пониженное импульсное подключая цепочку LC поочередно к +12В и к земле. В зависимости от тока нагрузки микросхема может изменять скважность импульсов тем самым стабилизируя Uвых. Выходное напряжение дополнительно сглаживается выпрямительными конденсаторами стоящими далее по цепи питания материнской платы.

Схема конвертера питания материнской платы.

На рисунке выше представлена схема питания материнской платы, точнее один ее канал (фаза питания).

Обычно, таких каналов питания процессора на материнской плате используется три. Причем, работают они синхронно со сдвигом относительно друг друга (т.н. смещение фаз), что обеспечивает более сглаженное выходное напряжение.

Некоторыми производителями (MSI) используется схема питания материнской платы основанная на дискретных регуляторах напряжениях DrMOS. Дискретный регулятор напряжения исполнен на одной микросхеме, в которую интегрированы основные узлы преобразователя: MOSFET-транзисторы, драйверы управления MOSFET и ШИМ-контроллер.

Схема питания материнской платы на DrMOS

Регулятор напряжения питания материнской платы на микросхеме DrMOS

 

Пример реализации схемы питания материнской платы на базе логики i865. ШИМ-контроллер исполнен на микросхеме ADP3180, драйверы управления MOSFET включенных полумостом исполнены на микросхемах ADP3418. Контроль тока каналов осуществляется через резисторы R589, R591, R592 соединяющие выход каждого полумоста и вход SW ШИМ-контроллера материнской платы.

Схема питания CPU материнской платы на чипсете i865

Напряжения питания процессоров Intel согласно оф. спецификации

Как и любой микросхеме процессору необходимо напряжение питания и не одно, а целый набор. Все напряжения питания процессора формируются на материнской плате при помощи преобразователей и подаются на соответствующие ножки процессорного сокета. В процессе диагностики материнской платы необходимо убедиться в наличии основных напряжений на процессоре. Их перечень согласно спецификациям компании Intel приведен ниже.

 

Типы питающих напряжений процессоров Intel 6-gen

Vcc — напряжения ядра процессора

Vcc GT — напряжение на встроенном графическом ядре

Vcc SA — напряжение питания интегрированного северного моста System Agent (System Agent, включает в себя контроллер памяти DDR3, модуль управления питанием (Power Control Unit, PCU), контроллеры PCI-Express 2.0, DMI)

Vcc PLL — напряжение на интегрированный генератор тактовой частоты

Vcc IO — аналог QPI/VTT на платформе s1366, или VTT (FSB termination voltage) на платформе s775, питающее напряжение для внешних сигнальных шин процессора (ОЗУ)

VDDQ — напряжение контроллера памяти

 

Подробные спецификации сигнальных линий и питания процессоров Intel

На официальном сайте в разделе технической документации можно скачать подробные спецификации процессоров Intel 5…8-го поколений.

 

 

 

 

computerrepair.com.ua

Модификация схемы питания процессоров AMD


Эта работа была прислана на наш "бессрочный" конкурс статей.


Как известно, материнская плата (МП) – один из важнейших компонентов современного ПК. Для оверклокера же выбор подходящей МП и оптимизация ее работы всеми доступными способами – одни из важнейших задач. Поговорим сегодня об очень простом, абсолютно бесплатном и достаточно эффективном способе модификации МП в целях улучшения показателей напряжения в цепи питания процессора, что немаловажно для стабильной работы системы, особенно при разгоне.

Две важные оговорки:

1. Я не имею никаких специальных знаний по схемотехнике, электронике, физике и т.д., поэтому материал подается в максимально доступной форме и может содержать различные "огрехи", которые, впрочем, не помешают доходчиво объяснить саму идею и способ ее реализации.

2. Выполнение рекомендаций, изложенных в данном материале, может привести к сбоям в работе Вашего оборудования, выходу его из строя и прочим негативным последствиям. Я не несу никакой ответственности за Ваши действия. Решайте сами, что Вам делать, а что нет. Все, что Вы делаете, Вы делаете на свой страх и риск и отвечаете за это сами!

Суть проблемы:

Однажды я обратил внимание на катастрофическое падение напряжения +5в при разгоне моего Athlon-а, особенно, если повышать напряжение питания процессора. Вместо положенных +5в, под нагрузкой оно составляло всего +4.25в. При этом напряжение на ядре процессора под нагрузкой тоже существенно "проседало".

Такое положение дел, вряд ли могло способствовать стабильной работе и хорошему разгону, поэтому я принялся искать пути решения проблемы.

Миф – все проблемы от плохих блоков питания (БП), а проблемы с напряжениями – тем более.

Я давно заметил, что на любом интернет форуме находятся в огромных количествах желающие решить любую непонятную им проблему советом "Бери БП на ххх ватт фирмы ххх за xxxx$ и все проблемы как рукой снимет". Всегда относился скептически к таким высказываниям, ведь у каждой проблемы своя суть. И вот мне представилась возможность убедиться в несостоятельности этого подхода на собственном опыте.

Признаться, в моем случае я и сам сперва грешил на БП и решил, что поменять его все-таки надо. И вот уже в моем корпусе вместо попавшего в немилость Power master 300w красуется новенький и вполне увесистый InWin на 300w, мощности которого абсолютно точно должно хватать с запасом для моей системы. Но, к сожалению, замена БП мало чем помогла. Хотя значение напряжения и улучшилось, оно выросло всего до +4.4в. Весьма грустно, согласитесь. Но я не поспешил в магазин за "брэндовым" БП на 500w, а стал искать реальное решение проблемы.

"А ларчик просто открывался" или теория и практика решения проблемы:

Вначале разберемся, в чем же проблема "проседания" напряжения, а попутно еще раз развенчаем вышеописанный миф о панацее в виде дорогого и мощного БП.

Для этого берем в руки обычный мультиметр с возможностью измерять напряжение в цепи постоянного тока (ну или вольтметр). Теперь измеряем (при включенном ПК) напряжение, выдаваемое непосредственно с БП. Для этого положительный контакт мультиметра соединяем с проводом +5в на обычном разъеме для подключения HDD, а отрицательный – с "землей" того же разъема (черный провод). У меня получилось +4.9в, когда ПК гонял Prime 95 (или Prime гонял мой ПК).

Вывод напрашивается сам собой: понижение напряжения происходит уже на материнской плате, там, откуда его и берут для измерения различные утилиты (я пользовался утилитой Еasy tune из комплекта поставки моей МП Gigabyte ga7-va-c на kt333). Опять-таки, с

overclockers.ru

О фазах питания процессора и разгоне...

Что такое "фаза питания процессора"? 10 лет как электронщик и не знаю (((((

Тут половина гонят и на 6 фазах. Бери и гони

если 4 фазы по умолчанию тянут 120-125 ватт (максимум), то для этого процессора нужно фаз 7-8 + охлаждение на мосфеты... При должном охлаждении мосфетов подойдёт и 6 пиновое питание, но нагрузка на БП будет высокой. В принципе на мосфетах стоит защита, но процессор под нагрузкой попросту будет частоты сбавлять при их перегреве (до 800 мегагерц скажем). Тем не менее, ориентируюсь я на AMD платы, посему в интеловских платах могут быть совсем другие мосфеты. Вдобавок разгоняя процессор не забудьте разогнать кэш память\шину процессора. Если же она стабильно не гонится, то считайте, что выйдет кукуруза. Подробнее-(частота процессора настолько высока, что появляются лишние такты, которые не взаимодействуют с кэш-ом. Иными словами - скорость будет сравнительно такая же, как и без особого разгона ЦП.) Немного дословно, посему извиняйте за возможные неточности

touch.otvet.mail.ru


Смотрите также



© 2010- GutenBlog.ru Карта сайта, XML.