Cosa sono vrm, strozzatori e i loro componenti?

Esamineremo i componenti principali che modellano il sistema di alimentazione di una scheda madre, principalmente il processore, poiché le schede di espansione utilizzano i propri regolatori di tensione e le memorie, di solito, richiedono meno cure, anche se anche questo sta cambiando nelle ultime generazioni di schede madri. La parola chiave che vedremo in questo articolo è VRM e spiegheremo in dettaglio tutto ciò che devi sapere.

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Cosa sono i VRM?

Condensatori solidi accanto alle bobine di una scheda madre Z370. Il dissipatore di calore copre il sistema VRM con i MosFET e il suo controller.

VRM è l'acronimo di " Modulo regolatore di tensione " o " Modulo di regolazione tensione " ed è un componente elettronico che consente di regolare, con maggiore o minore efficienza, la tensione fornita in un circuito elettronico e nel caso in questione al processore e alle memorie e, in misura minore, ad altri componenti.

Una scheda madre è alimentata da una sorgente ATX che, per standard e specifiche, fornisce uno o più binari di alimentazione con tensioni di 12v, 5v e 3.3v. In passato, i processori e altri componenti utilizzavano queste tensioni direttamente per l'alimentazione, ma le ultime generazioni hanno ridotto significativamente la loro tensione di ingresso per ridurre i consumi, essere più efficienti dal punto di vista termico e quindi richiedere una minore dissipazione.

Attualmente è facile vedere i processori lavorare con tensioni inferiori alla tensione di inattività e appena sopra 1, 2 V quando si stanno sviluppando al massimo delle loro potenzialità. Attualmente tutte le schede forniscono 12v al processore, con connettori dedicati, e da lì sono regolate fino ai requisiti funzionali della CPU.

Una buona regolazione della tensione (tensione) è essenziale per dare stabilità al funzionamento del processore consumando energia adeguata in ogni momento. È importante per l'overclocking perché meno tensione (vdroop) del necessario significa funzionamento instabile e più tensione del necessario può produrre una generazione di calore inaccettabile dal sistema di refrigerazione e, quindi, instabilità o guasti catastrofici che, per fortuna, normalmente I processori moderni sono protetti (in una certa misura).

Alcuni processori moderni hanno scelto di passare il controllo VRM all'interno dell'incapsulamento del processore, per avere un modello più efficiente e che il processore stesso era responsabile del lavoro, i processori Haswell hanno lavorato in questo modo, chiamandosi iVRM (VRM integrato), ma I modelli Intel successivi hanno trascurato questo tipo di design basandosi sul tradizionale modello VRM esterno sulla scheda madre. Skylake e i modelli successivi sono tornati al modello esterno.

Più fasi VRM, meglio è

Molte volte parliamo del numero di fasi che alimentano il processore della nostra scheda madre in modo tale che è sempre implicito che più fasi di alimentazione, più fasi di correzione, migliore è la qualità del segnale elettrico che raggiunge il processore. Questo è certamente così e il motivo è semplice e di solito viene spiegato dicendo che l'alimentazione del processore arriva più pulita.

EVGA EPOWER V è un buon esempio di un sistema VRM esterno e massiccio, con 12 + 2 fasi volte a offrire una linea ancora più pulita alle schede grafiche di fascia alta in cui si cercano alti livelli di overclock.

Quando convertiamo corrente alternata (che come sapete ha una forma d'onda sinusoidale (generalmente perché ci sono altri tipi, con un picco e una valle, un periodo, ecc.), In corrente continua, che è ciò che utilizza il nostro processore, c'è sempre parte di quell'onda rimanente della conversione. Più fasi di approvvigionamento più elimineremo quei picchi di onda e più stabile sarà l'offerta, che avrà un segnale più piatto, che raggiungerà il processore.

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Limiteremo e ridurremo anche le perdite di tensione nella linea di alimentazione che sono come o più pericolose nel mantenere la stabilità del funzionamento del nostro processore.

Complici in qualsiasi sistema VRM

Un sistema di regolazione della tensione (VRM) richiede diversi elementi importanti, in particolare i magazzini in cui si accumula energia prima di passare il filtro che è il regolatore di tensione stesso. Questo compito viene svolto dai formatori, che sono quei piccoli magazzini che utilizzano i MosFET, con le porte che consentono il passaggio della tensione appropriata su richiesta del cliente, in questo caso il processore.

Un VRM è composto da questi elementi:

• Condensatori di driver ICC MosFETs o shock

Abbiamo discusso del fatto che il processore dice al sistema MosFET quale tensione desidera in ogni momento, poiché ora le tensioni possono essere variabili e per questo richiede un controller che indichi al MosFET quale tensione deve passare. Questo viene fatto dal "Driver IC" o "Driver IC".

Molti produttori hanno concentrato i controller IC con i MosFET stessi in soluzioni chiamate VRM digitale o VRM ad alta efficienza poiché la concentrazione consente di aumentare il numero di fasi, l'efficienza e, logicamente, il calore emesso in questi elementi, che è Logicamente, sono abbastanza sensibili al calore, ma anche, a seconda della qualità, ben preparati a lavorare ad alte temperature.

Le strozzature sono altri componenti elettronici di base in qualsiasi sistema VRM. Questi tipi di elementi servono precisamente per convertire i segnali di corrente alternata in corrente continua. È costituito da una spirale che attraversa un nucleo magnetizzato e sebbene siano conduttori di entrambi i tipi di correnti, la loro reattanza provoca una riduzione considerevole del passaggio della corrente alternata. La qualità di una scheda madre per l'overclocking dipende in gran parte dalla qualità di questi.

In questa scheda madre Gigabyte Aorus con chipset X470 possiamo contare 8 shock core in lega che formano 8 fasi di potenza. I componenti principali di VRM, MosFET e i loro controller digitali si trovano sotto i dissipatori in alluminio collegati da una heatpipe.

Per ogni fase che vediamo su un piatto possiamo contare uno starter, infatti, è l'elemento più visibile in questo tipo di allestimento, e molte volte li confondiamo con i MosFET stessi, ma questi, senza dubbio, saranno quelli che sono nascosti Sotto il dissipatore di calore che tutte le schede madri montano in genere per i loro sistemi di alimentazione del processore. La chiave per la stabilità è in essi e nella qualità di tutti i componenti che li circondano, incluso il numero di strati del PCB, quindi nulla può essere lasciato al caso.

Tipi di VRM

Tutti gli attuali produttori sono passati ai sistemi VRM digitali, rispetto ai vecchi sistemi analogici o ai sistemi integrati nel processore, nelle ultime generazioni e hanno anche concentrato i propri controller su chip di controllo come l' EPU ASUS o su quelli integrati aggiungendo MosFET e controller come nel caso di Gigabyte. Il caso è ridurre lo spazio, aumentare l'efficienza e aggiungere più fasi quando la scheda ha un chiaro obiettivo per l'overclocking.

Le schede grafiche, in particolare quelle di fascia alta, utilizzano anche complessi sistemi di alimentazione VRM digitali. Qui vediamo 8 fasi con MosFETS a destra (IC integrato) e condensatori a sinistra su una Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

I solidi condensatori, i trainer giapponesi, i componenti di classe militare… tutti questi miglioramenti che abbiamo visto arrivare alle schede madri sono stati replicati anche in sottosistemi come schede audio integrate in cui vengono utilizzati anche elementi VRM appositamente progettati per questo tipo. di funzionalità.

Tutto alla ricerca di ridurre quei picchi che rimangono dall'alimentazione CA, in particolare quelli che possono ridurre la tensione (vdroop) su ciò che richiede il processore o su ciò che abbiamo configurato la nostra scheda madre per fornire al processore.

In ogni caso, è importante mantenerli dissipati perché sono elementi che diventano molto caldi e improvvisi. Qualsiasi conversione di energia ha una perdita sotto forma di calore e questo tipo di elemento lo fa in modo molto veloce poiché deve adattarsi agli improvvisi cambiamenti di frequenza dei moderni processori.

Per questo motivo, molti overclocker, anche quelli che cercano solo frequenze medie facilmente sostenibili, vogliono che il processore non cambi le frequenze, anche se il consumo complessivo è maggiore. e mantenere i VRM a temperature stabili e controllate e dove le tensioni sono perfettamente stabilizzate.

Cosa significa quando la nostra scheda dice che ha 8 + 2 fasi di potenza?

Può essere 4 + 1, 8 + 2, 6 + 2, 16 + 1… ci sono tante combinazioni quante il produttore vuole o può installare sulle loro schede madri. Di solito è meglio di più, ma come hai visto anche la qualità dei componenti è importante.

Erano tempi pazzi e Zotac ha rilasciato una scheda madre con chipset Z68 per socket LGA1155 con 24 fasi + 2 fasi per RAM. La ZT-Z68 Crown Edition. Aveva un controller digitale, condensatori super solidi, strozzatori superferritici, ecc. La maggior parte di più.

La prima figura indica le fasi di alimentazione del processore e la seconda di solito si riferisce ai banchi di memoria della scheda madre, 1 o 2 sulle schede più complesse, sebbene possa anche riferirsi alla potenza di alcuni bus che hanno alcuni processori, processori che non sono più sul mercato da ora questo tipo di bus è integrato nel processore stesso.

L'importanza di un buon alimentatore

Abbiamo parlato della qualità dei componenti della scheda, in cui sono composti i VRM di una scheda madre, di come possiamo sapere quanti ne ha la nostra scheda madre, i tipi esistenti e come funziona ogni elemento e anche quanto sia importante la sua dissipazione.

Ma altrettanto o più importante è che la fonte che fornisce quella linea 12v alla nostra scheda madre, al sistema VRM integrato in essa, è stabile è tanto o più importante dell'assemblaggio che la nostra scheda madre potrebbe avere. Una tensione stabile a 12V, in corrente continua, con "ondulazione" o picchi ridotti, rende il nostro sistema VRM meno stressante quando si tratta di stabilizzare la tensione richiesta dal nostro processore. Questo è il motivo per cui i progetti di sorgenti montabili DC-DC (con i loro VRM) sono così apprezzati da utenti esperti e perché investire in un buon alimentatore è così importante.

Maggiore è l'efficienza alla fonte, minore è lo stress su di essa, minore è il calore da dissipare, meno vdroop sulla linea stessa e minore necessità di correzione sulla nostra scheda madre. Tutto sommato per raggiungere una perfetta stabilità che migliora le possibilità di overclocking e / o la vita utile del nostro computer.

Parole finali e conclusione della nostra guida su VRM

Il risultato di un buon overclocking è nella qualità della potenza che possiamo fornire al processore, in particolare evitando cadute di tensione (vdroop), ma quanto più o più nella qualità della dissipazione che possiamo applicare al processore. Maggiore è il raffreddamento, maggiore sarà la tensione e maggiore sarà la tensione, maggiore sarà il raffreddamento, poiché aumenteremo la trasformazione dell'energia in calore.

Dovremo anche applicare il raffreddamento al sistema di alimentazione del processore, al sistema VRM, poiché sono elementi delicati con improvvisi sbalzi di temperatura e con più tensione, meno efficienza e più energia trasformata in calore. È un equilibrio difficile che dovremo sapere come gestire ma che i produttori di lastre hanno sempre reso più facile, soprattutto a livelli di overclock moderati utilizzando sistemi VRM più capaci, di qualità superiore, con più fasi e con profili di bios preconfigurati nei loro laboratori per processori con capacità di overclocking moltiplicatore.