ما هي vrm والاختناقات ومكوناتها؟

سنقوم بمراجعة المكونات الرئيسية التي تشكل نظام الطاقة للوحة الأم ، وبشكل رئيسي المعالج ، لأن بطاقات التوسع تستخدم منظمات الجهد الخاصة بها والذكريات ، عادة ، تتطلب عناية أقل ، على الرغم من أن هذا أيضًا يتغير في الأجيال الأخيرة من اللوحات الأم. الكلمة الرئيسية التي سنراها في هذه المقالة هي VRM وسنشرح بالتفصيل كل ما تحتاج إلى معرفته.

هل انت جاهز لنبدأ!

فهرس المحتويات

ما هي VRMs؟

مكثفات صلبة بجوار خانات اللوحة الأم Z370. يغطي غرفة التبريد نظام VRM باستخدام MosFETs ووحدة التحكم الخاصة به.

VRM هو اختصار لـ " وحدة تنظيم الجهد " أو " وحدة تنظيم الجهد " وهو مكون إلكتروني يسمح بتنظيم الجهد الذي يتم توفيره في دائرة إلكترونية وفي حالة في متناول اليد بكفاءة أكثر أو أقل للمعالج والذكريات ، وبدرجة أقل ، المكونات الأخرى.

يتم تشغيل اللوحة الأم من خلال مصدر ATX يوفر ، وفقًا للمواصفات والمواصفات ، واحدة أو أكثر من قضبان الطاقة بجهد 12 فولت و 5 فولت و 3.3 فولت. في الماضي ، كانت المعالجات والمكونات الأخرى تستخدم هذه الفولتية مباشرة من أجل الطاقة ، لكن الأجيال الأخيرة خفضت بشكل كبير جهد الدخل لتقليل الاستهلاك ، لتكون أكثر كفاءة من الناحية الحرارية ، وبالتالي تتطلب تبديدًا أقل.

في الوقت الحالي ، من السهل رؤية المعالجات تعمل بجهد أقل من فولت الخمول وفوق 1.2 فولت عند تطويرها إلى أقصى إمكاناتها. توفر جميع اللوحات حاليًا 12 فولت للمعالج ، مع موصلات مخصصة ، ومن هناك يتم تنظيمها وفقًا للمتطلبات الوظيفية لوحدة المعالجة المركزية.

التنظيم الجيد للجهد (التوتر) ضروري لإعطاء الاستقرار لتشغيل المعالج الذي يستهلك طاقة كافية في جميع الأوقات. من المهم رفع تردد التشغيل لأن الجهد الأقل (vdroop) من اللازم يعني التشغيل غير المستقر والجهد أكثر من اللازم يمكن أن ينتج توليد حرارة غير مقبول من قبل نظام التبريد ، وبالتالي ، عدم الاستقرار أو الفشل الكارثي الذي ، لحسن الحظ ، عادة المعالجات الحديثة محمية (إلى حد ما).

اختار بعض المعالجات الحديثة تمرير عنصر تحكم VRM داخل تغليف المعالج ، للحصول على نموذج أكثر كفاءة وأن المعالج نفسه كان مسؤولاً عن العمل ، وعملت معالجات Haswell بهذه الطريقة ، واصفين أنفسهم iVRM (Integrated VRM) ، ولكن في وقت لاحق ، تجاهلت نماذج Intel هذا النوع من التصميم بالاعتماد على نموذج VRM الخارجي التقليدي على اللوحة الأم. عادت Skylake والنماذج اللاحقة إلى النموذج الخارجي.

كلما زادت مراحل VRM ، كان ذلك أفضل

في كثير من الأحيان نتحدث عن عدد المراحل التي تغذي معالج اللوحة الأم بطريقة توحي دائمًا بأنه كلما زادت مراحل التوريد ، كلما زادت مراحل التصحيح ، كانت جودة الإشارة الكهربائية التي تصل إلى المعالج أفضل. هذا بالتأكيد هو السبب والسبب بسيط وعادة ما يتم تفسيره بقول أن مصدر الطاقة للمعالج يصل أنظف.

يعد EVGA EPOWER V مثالاً جيدًا لنظام VRM خارجي ضخم ، مع مراحل 12 + 2 تهدف إلى تقديم خط أنظف لبطاقات الجرافيكس المتطورة حيث يتم البحث عن مستويات عالية من رفع تردد التشغيل.

عندما نقوم بتحويل التيار المتناوب (الذي كما تعلمون له شكل موجة جيبية (بشكل عام لأن هناك أنواع أخرى ، مع ذروة ووادي ، فترة ، وما إلى ذلك) ، إلى التيار المباشر ، وهو ما يستخدمه معالجنا ، هناك دائمًا جزء من تلك الموجة المتبقية من التحويل ، فكلما زادت مراحل التوريد ، كلما استبعدنا قمم الموجات هذه وكلما زاد استقرار العرض ، ستحصل على إشارة أكثر سلاسة تصل إلى المعالج.

نوصي بإلقاء نظرة على دليلنا لأفضل اللوحات الأم في السوق

سنحد أيضًا ونخفض خسائر الجهد في خط الطاقة التي تكون أو أكثر خطورة في الحفاظ على استقرار تشغيل معالجنا.

المتواطئين في أي نظام VRM

يتطلب نظام تنظيم الجهد (VRM) عدة عناصر مهمة ، خاصة المستودعات حيث تتراكم الطاقة قبل تمرير المرشح الذي هو منظم الجهد نفسه. يتم تنفيذ هذه المهمة من قبل المدربين ، وهي تلك المستودعات الصغيرة التي تستخدمها MosFET ، مع البوابات التي تسمح للجهد المناسب بالمرور بناء على طلب العميل ، في هذه الحالة المعالج.

يتكون VRM من هذه العناصر:

• MosFETs ICC سائق مكثفات الاختناق أو الصدمات

لقد ناقشنا أن المعالج يخبر نظام MosFET بالجهد الذي يريده في جميع الأوقات ، حيث يمكن الآن أن تكون الفولتية متغيرة ، ولهذا فهي تتطلب وحدة تحكم تخبر MosFET بالجهد الذي يجب أن تتركه. يتم ذلك عن طريق "Driver IC" أو "Driver IC".

ركز العديد من الشركات المصنعة وحدات تحكم IC مع MosFET أنفسهم في حلول تسمى VRM الرقمية أو VRM عالية الكفاءة لأن التركيز يسمح بزيادة عدد المراحل ، والكفاءة ، ومنطقيا ، الحرارة المنبعثة في هذه العناصر ، والتي هي من الناحية المنطقية ، هم حساسون تمامًا للحرارة ، ولكن أيضًا ، اعتمادًا على الجودة ، على استعداد جيد للعمل في درجات حرارة عالية.

الاختناقات هي مكونات إلكترونية أساسية أخرى في أي نظام VRM. تعمل هذه الأنواع من العناصر بدقة لتحويل إشارات التيار المتناوب إلى تيار مباشر. يتكون من لولب يمر عبر نواة ممغنطة وعلى الرغم من كونها موصلات لكلا النوعين من التيارات ، فإن مفاعلتها تتسبب في تقليل مرور التيار المتناوب إلى حد كبير. تعتمد جودة اللوحة الأم لرفع تردد التشغيل بشكل كبير على جودة هذه اللوحات.

في اللوحة الأم Gigabyte Aorus المزودة بشرائح X470 ، يمكننا حساب 8 صدمات من خلائط السبائك تشكل 8 مراحل طاقة. المكونات الرئيسية لـ VRM و MosFETs ووحدات التحكم الرقمية الخاصة بها تقع تحت خافض حرارة الألمنيوم المتصل بواسطة أنبوب حراري.

لكل مرحلة نراها على لوحة يمكننا حساب الاختناق ، في الواقع ، هو العنصر الأكثر وضوحًا في هذا النوع من الإعداد ، وفي كثير من الأحيان نخلطهم مع MosFETs أنفسهم ، ولكن هذه ، دون شك ، ستكون تلك المخفية تحت غرفة التبريد ، يتم تركيب جميع اللوحات الأم بشكل نموذجي لأنظمة طاقة المعالج. يكمن مفتاح الاستقرار فيها ، وفي جودة جميع المكونات من حولها ، بما في ذلك عدد طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لذلك لا يمكن ترك أي شيء للصدفة.

أنواع VRM

تحولت جميع الشركات المصنعة الحالية إلى أنظمة VRM الرقمية ، مقارنةً بالأنظمة التناظرية القديمة أو الأنظمة المتكاملة للمعالج ، في الأجيال الأخيرة ، كما ركزت وحدات التحكم الخاصة بها على شرائح التحكم مثل ASUS EPU أو على الأنظمة المتكاملة التي تضيف MosFETs ووحدة التحكم كما هو الحال مع جيجابايت. الحالة هي تقليل المساحة وزيادة الكفاءة وإضافة المزيد من المراحل عندما يكون للهدف هدف واضح لزيادة سرعة التشغيل.

تستخدم بطاقات الجرافيكس ، خاصة تلك المتطورة ، أنظمة طاقة VRM الرقمية المعقدة. هنا نرى 8 مراحل مع MosFETS على اليمين (مدمج IC) والمكثفات على اليسار على Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

المكثفات الصلبة والمدربين اليابانيين ومكونات الفئة العسكرية… كل هذه التحسينات التي رأيناها تصل إلى اللوحات الأم تم نسخها أيضًا إلى أنظمة فرعية مثل بطاقات الصوت المدمجة حيث يتم استخدام عناصر VRM المصممة خصيصًا لهذا النوع. الوظائف.

كل هذا يبحث عن تقليل تلك القمم المتبقية من مصدر طاقة التيار المتردد ، خاصة تلك التي يمكن أن تقلل الجهد (vdroop) على ما يطلبه المعالج أو على ما قمنا بتكوين اللوحة الأم لتزويده بالمعالج.

على أي حال ، من المهم الاحتفاظ بها متباعدة لأنها عناصر تصبح ساخنة ومفاجئة جدًا. أي تحويل للطاقة لديه خسارة في شكل حرارة وهذا النوع من العناصر يفعل ذلك بطريقة سريعة حقًا لأنه يجب أن يتكيف مع التغيرات المفاجئة في وتيرة المعالجات الحديثة.

لهذا السبب ، فإن العديد من محترفي رفع تردد التشغيل ، حتى أولئك الذين يبحثون فقط عن ترددات متوسطة مستدامة بسهولة ، يريدون من المعالج عدم تغيير الترددات ، حتى إذا كان الاستهلاك الكلي أعلى. والحفاظ على VRMs في درجات حرارة مستقرة ومضبوطة وحيث يتم استقرار الفولتية بشكل مثالي.

ماذا يعني عندما يقول مجلسنا أن لديه مراحل طاقة 8 + 2؟

يمكن أن يكون 4 + 1 ، 8 + 2 ، 6 + 2 ، 16 + 1… هناك العديد من التركيبات التي تريدها الشركة المصنعة أو يمكن تثبيتها على اللوحات الأم. عادة ما يكون المزيد أفضل ولكن كما رأيت أيضًا فإن جودة المكونات مهمة.

كانت أوقاتًا عصيبة وأصدرت Zotac لوحة أم مع شرائح Z68 لمقبس LGA1155 مع 24 مراحل + 2 مراحل لذاكرة الوصول العشوائي. ZT-Z68 Crown Edition. كان لديها وحدة تحكم رقمية ، ومكثفات فائقة الصلابة ، وخنقًا أساسيًا فوق الحديدي ، وما إلى ذلك. أكثر من معظم.

الشكل الأول هو مراحل إمداد الطاقة للمعالج ، والثاني عادة ما يشير إلى ضفاف الذاكرة للوحة الأم ، 1 أو 2 على الألواح الأكثر تعقيدًا ، على الرغم من أنه يمكن أن يشير أيضًا إلى قوة بعض الحافلات التي تحتوي على بعض المعالجات والمعالجات التي لم تعد موجودة في السوق منذ الآن تم دمج هذا النوع من الحافلات في المعالج نفسه.

أهمية مصدر طاقة جيد

لقد تحدثنا عن جودة مكونات اللوحة ، حيث يتكون VRM من اللوحة الأم ، وكيف يمكننا معرفة عدد اللوحات الأم لدينا ، والأنواع الموجودة وكيف يعمل كل عنصر وحتى مدى أهمية تبديده.

ولكن أكثر أو أكثر أهمية هو أن المصدر الذي يوفر خط 12 فولت للوحة الأم ، إلى نظام VRM المدمج فيه ، مستقر بنفس القدر أو أكثر أهمية من التجميع الذي قد تحتوي عليه اللوحة الأم. إن الجهد الثابت 12 فولت ، في التيار المباشر ، مع "التموج" أو القمم المنخفضة يجعل نظام VRM أقل ضغطًا عندما يتعلق الأمر بتثبيت الجهد الذي يتطلبه المعالج. هذا هو السبب في أن تصميمات المصادر القابلة للتثبيت من DC-DC (مع VRMs الخاصة بها) تحظى بتقدير كبير من قبل المستخدمين الخبراء ولماذا يعد الاستثمار في مصدر طاقة جيد أمرًا مهمًا للغاية.

كلما زادت الكفاءة في المصدر ، قل الضغط عليه ، وأقل تبديد الحرارة ، وأقل تدلي على خط المصدر نفسه وحاجة أقل للتصحيح على اللوحة الأم. كل ذلك يضيف لتحقيق الاستقرار المثالي الذي يحسن فرص رفع تردد التشغيل و / أو العمر الإنتاجي لجهاز الكمبيوتر الخاص بنا.

الكلمات النهائية واختتام دليلنا على VRM

نتيجة رفع تردد التشغيل الجيد هي جودة الطاقة التي يمكننا توفيرها للمعالج ، خاصة تجنب قطرات الجهد (vdroop) ، ولكن بقدر أو أكثر في جودة التبديد التي يمكننا تطبيقها على المعالج. كلما زاد التبريد كلما زاد الجهد الذي نحتاجه ، والمزيد من الجهد الذي سنحتاجه للتبريد حيث أننا سنزيد من تحويل الطاقة إلى حرارة.

سيتعين علينا أيضًا تطبيق التبريد على نظام طاقة المعالج ، على نظام VRM ، نظرًا لأنها عناصر دقيقة مع تغيرات مفاجئة في درجة الحرارة والمزيد من الجهد ، وكفاءة أقل وتحويل المزيد من الطاقة إلى حرارة. إنه توازن صعب علينا أن نعرف كيفية التعامل معه ولكن مصنعي الألواح أصبحوا أسهل ، خاصة في مستويات زيادة سرعة التشغيل المعتدلة ، باستخدام أنظمة VRM أكثر قدرة ، وذات جودة أعلى ، مع المزيد من المراحل ومع ملفات تعريف السير سابقة التكوين في مختبرات للمعالجات مع قدرات مضاعفة رفع تردد التشغيل.