Was sind VRM, Drosseln und ihre Komponenten?

Wir werden die Hauptkomponenten untersuchen, die das Stromversorgungssystem eines Motherboards, hauptsächlich des Prozessors, formen, da die Erweiterungskarten ihre eigenen Spannungsregler verwenden und die Speicher normalerweise weniger Sorgfalt erfordern, obwohl dies auch so ist ändert sich in den letzten Generationen von Motherboards. Das Schlüsselwort, das wir in diesem Artikel sehen werden, ist VRM und wir werden alles, was Sie wissen müssen, ausführlich erklären.

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Inhaltsverzeichnis

Was sind VRMs?

Feste Kondensatoren neben den Drosseln eines Z370-Motherboards. Der Kühlkörper bedeckt das VRM-System mit den MosFETs und seiner Steuerung.

Das VRM ist eine Abkürzung für " Voltage Regulator Module " oder " Voltage Regulation Module " und eine elektronische Komponente, mit der die Spannung, die in einer elektronischen Schaltung und im vorliegenden Fall geliefert wird, mehr oder weniger effizient geregelt werden kann für den Prozessor und die Speicher und in geringerem Maße für andere Komponenten.

Ein Motherboard wird von einer ATX-Quelle gespeist, die standardmäßig und spezifiziert eine oder mehrere Stromschienen mit Spannungen von 12 V, 5 V und 3, 3 V versorgt. In der Vergangenheit haben Prozessoren und andere Komponenten diese Spannungen direkt für die Stromversorgung verwendet. Die neuesten Generationen haben jedoch ihre Eingangsspannung erheblich reduziert, um den Verbrauch zu senken, thermisch effizienter zu sein und daher weniger Verlustleistung zu erfordern.

Derzeit ist es leicht zu erkennen, dass Prozessoren mit Spannungen unterhalb der Leerlaufspannung und knapp über 1, 2 V arbeiten, wenn sie ihr volles Potenzial entfalten. Derzeit versorgen alle Karten den Prozessor mit 12 V und dedizierten Anschlüssen. Von dort aus wird er an die funktionalen Anforderungen der CPU angepasst.

Eine gute Regelung der Spannung (Spannung) ist wichtig, um den Betrieb des Prozessors zu stabilisieren und jederzeit ausreichend Energie zu verbrauchen. Dies ist wichtig für das Übertakten, da weniger Spannung (vdroop) als erforderlich einen instabilen Betrieb bedeutet und mehr Spannung als erforderlich zu einer vom Kühlsystem nicht akzeptablen Wärmeerzeugung und damit zu Instabilität oder katastrophalen Ausfällen führen kann, die zum Glück normalerweise normal sind Moderne Prozessoren sind (teilweise) geschützt.

Einige moderne Prozessoren entschieden sich dafür, die VRM- Steuerung innerhalb der Kapselung des Prozessors zu übergeben, um ein effizienteres Modell zu haben und dass der Prozessor selbst für die Arbeit verantwortlich war. Die Haswell-Prozessoren arbeiteten auf diese Weise und nannten sich iVRM (Integrated VRM) Spätere Intel-Modelle haben diese Art von Design vernachlässigt, da sie auf dem traditionellen externen VRM-Modell auf dem Motherboard basieren. Skylake und spätere Modelle sind zum externen Modell zurückgekehrt.

Je mehr VRM-Phasen, desto besser

Oft sprechen wir über die Anzahl der Phasen, die den Prozessor unseres Motherboards so versorgen, dass immer impliziert wird, dass je mehr Versorgungsphasen, desto mehr Korrekturphasen, desto besser die Qualität des elektrischen Signals ist, das den Prozessor erreicht. Dies ist sicherlich so und der Grund ist einfach und wird normalerweise dadurch erklärt, dass die Stromversorgung des Prozessors sauberer ankommt.

Der EVGA EPOWER V ist ein gutes Beispiel für ein externes und massives VRM-System mit 12 + 2 Phasen, das High-End-Grafikkarten, bei denen ein hohes Maß an Übertaktung angestrebt wird, eine noch sauberere Linie bieten soll.

Wenn wir Wechselstrom (der bekanntlich eine Sinuswellenform hat (im Allgemeinen, weil es andere Typen gibt, mit einer Spitze und einem Tal, einer Periode usw.)) in Gleichstrom umwandeln, den unser Prozessor verwendet, gibt es immer einen Teil von dieser verbleibenden Welle der Umwandlung. Je mehr Phasen der Versorgung, desto mehr werden wir diese Wellenspitzen beseitigen und desto stabiler wird die Versorgung sein, die ein flacheres Signal hat, das den Prozessor erreicht.

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Wir werden auch Spannungsverluste in der Stromleitung begrenzen und reduzieren, die für die Aufrechterhaltung der Betriebsstabilität unseres Prozessors mindestens genauso gefährlich sind.

Komplizen in jedem VRM-System

Ein Spannungsregelungssystem (VRM) erfordert mehrere wichtige Elemente, insbesondere Lagerhäuser, in denen sich Energie ansammelt, bevor der Filter passiert wird, der der Spannungsregler selbst ist. Diese Aufgabe wird von den Trainern ausgeführt, bei denen es sich um die kleinen Lager handelt, die von den MosFETs verwendet werden, wobei die Gates auf Wunsch des Kunden, in diesem Fall des Prozessors, die entsprechende Spannung durchlassen.

Ein VRM besteht aus folgenden Elementen:

• MosFETs ICC-Treiberkondensatoren Drosseln oder Stöße

Wir haben diskutiert, dass der Prozessor dem MosFET- System zu jedem Zeitpunkt mitteilt, welche Spannung er möchte, da jetzt die Spannungen variabel sein können, und dafür benötigt er eine Steuerung, die dem MosFET mitteilt, welche Spannung er durchlassen muss. Dies erfolgt durch den "Treiber-IC" oder "Treiber-IC".

Viele Hersteller haben IC-Controller mit den MosFETs selbst in Lösungen konzentriert, die als digitales VRM oder hocheffizientes VRM bezeichnet werden, da durch die Konzentration die Anzahl der Phasen, der Wirkungsgrad und logischerweise die in diesen Elementen abgegebene Wärme erhöht werden kann Logischerweise sind sie sehr hitzeempfindlich, aber je nach Qualität auch gut auf hohe Temperaturen vorbereitet.

Drosseln sind andere grundlegende elektronische Komponenten in jedem VRM- System. Diese Arten von Elementen dienen genau dazu, Wechselstromsignale in Gleichstrom umzuwandeln. Es besteht aus einer Spirale, die durch einen magnetisierten Kern verläuft, und obwohl sie Leiter beider Arten von Strömen sind, führt ihre Reaktanz dazu, dass der Wechselstromdurchgang erheblich verringert wird. Die Qualität eines Motherboards zum Übertakten hängt weitgehend von dessen Qualität ab.

In diesem Gigabyte Aorus-Motherboard mit X470-Chipsatz können wir 8 legierte Kernschocks zählen, die 8 Leistungsphasen bilden. Die Hauptkomponenten des VRM, der MosFETs und ihrer digitalen Steuerungen befinden sich unter den Aluminiumkühlkörpern, die durch ein Heatpipe verbunden sind.

Für jede Phase, die wir auf einer Platte sehen, können wir eine Drossel zählen. Tatsächlich ist dies das sichtbarste Element bei dieser Art der Montage, und oft verwechseln wir sie mit den MosFETs selbst, aber diese sind ohne Zweifel diejenigen, die verborgen sind Unter dem Kühlkörper, den alle Motherboards normalerweise für ihre Prozessor-Stromversorgungssysteme montieren. Der Schlüssel zur Stabilität liegt in ihnen und in der Qualität aller Komponenten um sie herum, einschließlich der Anzahl der Schichten der Leiterplatte, sodass nichts dem Zufall überlassen werden kann.

VRM-Typen

Alle aktuellen Hersteller haben in den letzten Generationen im Vergleich zu den alten analogen Systemen oder prozessorintegrierten Systemen auf digitale VRM-Systeme umgestellt und ihre Controller auch auf Steuerchips wie die ASUS EPU oder auf integrierte Chips mit MosFETs und Controllern konzentriert wie es bei Gigabyte der Fall ist. Der Fall besteht darin, den Platz zu reduzieren, die Effizienz zu steigern und weitere Phasen hinzuzufügen, wenn die Platine ein klares Ziel für das Übertakten hat.

Die Grafikkarten, insbesondere die High-End-Karten, verwenden ebenfalls komplexe digitale VRM-Stromversorgungssysteme. Hier sehen wir 8 Phasen mit MosFETS rechts (integrierter IC) und Kondensatoren links auf einer Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

Die soliden Kondensatoren, die japanischen Trainer, die Komponenten der Militärklasse… all diese Verbesserungen, die wir bei den Motherboards gesehen haben, wurden auch auf Subsysteme wie integrierte Soundkarten repliziert, bei denen sogar speziell für diesen Typ entwickelte VRM-Elemente verwendet werden. der Funktionalität.

Alle auf der Suche nach einer Reduzierung der Spitzen, die von der Wechselstromversorgung verbleiben, insbesondere derjenigen, die die Spannung (vdroop) auf Anforderung des Prozessors oder auf die Konfiguration unseres Motherboards für die Versorgung des Prozessors reduzieren können.

In jedem Fall ist es wichtig, sie zerstreut zu halten, da es sich um Elemente handelt, die sehr heiß und plötzlich werden. Jede Energieumwandlung hat einen Verlust in Form von Wärme, und diese Art von Element macht dies sehr schnell, da es sich an die plötzlichen Frequenzänderungen moderner Prozessoren anpassen muss.

Aus diesem Grund möchten viele Overclocker, auch diejenigen, die nur nach leicht nachhaltigen Mittenfrequenzen suchen, dass der Prozessor die Frequenzen nicht ändert, selbst wenn der Gesamtverbrauch höher ist. und halten Sie VRMs bei stabilen, kontrollierten Temperaturen und bei perfekt stabilisierten Spannungen.

Was bedeutet es, wenn unser Board 8 + 2 Leistungsphasen hat?

Es kann 4 + 1, 8 + 2, 6 + 2, 16 + 1 sein… es gibt so viele Kombinationen, wie der Hersteller möchte oder auf seinen Motherboards installieren kann. Mehr ist normalerweise besser, aber wie Sie auch gesehen haben, ist die Qualität der Komponenten wichtig.

Es war eine verrückte Zeit und Zotac veröffentlichte ein Motherboard mit Z68-Chipsatz für den LGA1155-Sockel mit 24 Phasen + 2 Phasen für RAM. Die ZT-Z68 Crown Edition. Es hatte einen digitalen Controller, superfeste Kondensatoren, superferritische Kerndrosseln usw. Das meiste vom meisten.

Die erste Abbildung zeigt die Stromversorgungsphasen des Prozessors und die zweite bezieht sich normalerweise auf die Speicherbänke der Hauptplatine, 1 oder 2 auf den komplexesten Karten, obwohl sie sich auch auf die Leistung einiger Busse beziehen kann, die einige Prozessoren und Prozessoren haben Diese sind nicht mehr auf dem Markt, da dieser Bustyp jetzt in den Prozessor selbst integriert ist.

Die Bedeutung einer guten Stromversorgung

Wir haben über die Qualität der Komponenten der Platine gesprochen, aus denen das VRM eines Motherboards besteht, wie wir wissen können, wie viele unser Motherboard hat, welche Typen es gibt und wie jedes Element funktioniert und sogar wie wichtig seine Verlustleistung ist.

Genauso wichtig oder wichtiger ist jedoch, dass die Quelle, die diese 12-V-Leitung an unser Motherboard und das darin integrierte VRM-System liefert, stabil ist, genauso wichtig oder wichtiger ist als die Baugruppe, die unser Motherboard möglicherweise hat. Eine stabile 12-V-Spannung im Gleichstrom mit einer „Welligkeit“ oder reduzierten Spitzen macht unser VRM-System weniger stressig, wenn es darum geht, die von unserem Prozessor benötigte Spannung zu stabilisieren. Aus diesem Grund werden DC-DC-montierbare Quellendesigns (mit eigenen VRMs) von erfahrenen Anwendern so geschätzt und es ist so wichtig, in eine gute Stromversorgung zu investieren.

Je effizienter die Quelle ist, desto weniger Stress entsteht, desto weniger Wärme wird abgeführt, desto weniger Vdroop auf der Quellleitung selbst und desto weniger Korrekturen sind auf unserem Motherboard erforderlich. Dies alles führt zu einer perfekten Stabilität, die die Wahrscheinlichkeit eines Übertaktens und / oder die Lebensdauer unseres Computers verbessert.

Letzte Worte und Abschluss unseres Leitfadens zu VRM

Das Ergebnis einer guten Übertaktung ist die Qualität der Leistung, die wir dem Prozessor zur Verfügung stellen können, insbesondere die Vermeidung von Spannungsabfällen (vdroop), aber ebenso viel oder mehr die Qualität der Verlustleistung, die wir auf den Prozessor anwenden können. Je mehr Kühlung, desto mehr Spannung können wir und desto mehr Spannung benötigen wir, da wir die Umwandlung von Energie in Wärme erhöhen werden.

Wir müssen die Kühlung auch auf das Stromversorgungssystem des Prozessors und auf das VRM-System anwenden, da es sich um empfindliche Elemente mit plötzlichen Temperaturänderungen und mehr Spannung, weniger Effizienz und mehr Energie handelt, die in Wärme umgewandelt wird. Es ist eine schwierige Balance, mit der wir umgehen müssen, aber die Plattenhersteller haben es jedes Mal einfacher gemacht, insbesondere bei moderaten Übertaktungspegeln mit leistungsfähigeren VRM-Systemen von höherer Qualität, mit mehr Phasen und mit vorkonfigurierten BIOS-Profilen Labore für Prozessoren mit Multiplikator-Übertaktungsfunktionen.