Модуль регулятора напряжения
Модуль регулятора напряжения ( VRM ), иногда называемый модулем питания процессора ( PPM ), представляет собой понижающий преобразователь , который обеспечивает микропроцессор и чипсет соответствующим напряжением питания, преобразуя +3,3 В , +5 В или +12 В в более низкие напряжения, требуемые устройствами, что позволяет устанавливать устройства с различным напряжением питания на одной материнской плате. В системах персональных компьютеров (ПК) VRM обычно состоит из силовых МОП-транзисторов . [1]
Обзор
Большинство реализаций модуля регулятора напряжения припаяны к материнской плате . Некоторые процессоры, такие как Intel Haswell и Ice Lake , имеют некоторые компоненты регулирования напряжения на одном корпусе ЦП, что сокращает конструкцию VRM материнской платы; такая конструкция вносит определенные уровни упрощения в сложное регулирование напряжения, включающее многочисленные напряжения питания ЦП и динамическое включение и выключение различных областей ЦП. [2] Регулятор напряжения, интегрированный в корпус или на кристалл, обычно называют полностью интегрированным регулятором напряжения ( FIVR ) или просто интегрированным регулятором напряжения ( IVR ).
Большинству современных процессоров требуется менее 1,5 В , [3] поскольку разработчики процессоров стремятся использовать более низкие напряжения ядра процессора ; более низкие напряжения помогают снизить рассеивание мощности процессора , которое часто указывается через тепловую расчетную мощность (TDP), которая служит номинальным значением для проектирования систем охлаждения процессора. [4]
Некоторые регуляторы напряжения обеспечивают фиксированное напряжение питания процессора, но большинство из них считывают требуемое напряжение питания от процессора, по сути действуя как бесступенчатый регулируемый регулятор. В частности, VRM, которые припаяны к материнской плате, должны выполнять считывание, согласно спецификации Intel .
Современные видеокарты также используют VRM из-за более высоких требований к мощности и току. Эти VRM могут генерировать значительное количество тепла [5] и требуют радиаторов, отдельных от GPU. [6]
Идентификация напряжения
Правильное напряжение питания и ток передаются микропроцессором в VRM при запуске через ряд битов, называемых VID (определение идентификации напряжения). В частности, VRM изначально подает стандартное напряжение питания на логику VID, которая является частью процессора, чья единственная цель — затем отправить VID в VRM. Когда VRM получает VID, идентифицирующий требуемое напряжение питания, он начинает действовать как регулятор напряжения , обеспечивая требуемое постоянное напряжение и ток питания для процессора. [7]
Вместо того, чтобы блок питания генерировал некоторое фиксированное напряжение, ЦП использует небольшой набор цифровых сигналов, линии VID, чтобы дать команду встроенному преобразователю питания на желаемый уровень напряжения. Затем импульсный понижающий преобразователь соответствующим образом регулирует свой выход. Гибкость, полученная таким образом, позволяет использовать один и тот же блок питания для ЦП с разными номинальными напряжениями питания и снижать потребление энергии в периоды простоя за счет снижения напряжения питания. [8]
Например, блок с 5-битным VID будет выводить одно из максимум 32 (2 5 ) различных выходных напряжений. Эти напряжения обычно (но не всегда) равномерно распределены в пределах заданного диапазона. Некоторые кодовые слова могут быть зарезервированы для специальных функций, таких как выключение блока, поэтому блок 5-битного VID может иметь менее 32 уровней выходного напряжения. То, как числовые коды сопоставляются с напряжениями питания, обычно указывается в таблицах, предоставляемых производителями компонентов. С 2008 года VID выпускается в 5-, 6- и 8-битных вариантах и в основном применяется к силовым модулям с выходом от 0,5 В до 3,5 В.
VRM и разгон
VRM необходимы для разгона . Качество VRM напрямую влияет на потенциал разгона материнской платы. Один и тот же разогнанный процессор может демонстрировать заметные различия в производительности при работе с разными VRM. Причина этого в том, что для успешного разгона требуется стабильное питание. Когда чип выходит за рамки заводских настроек, это увеличивает потребление энергии, поэтому VRM должен соответствующим образом соответствовать своему выходу. [9]
Смотрите также
Ссылки
- ^ Harding, Scharon (17 сентября 2019 г.). «Что такое MOSFET? Базовое определение». Tom's Hardware . Получено 7 ноября 2019 г. .
- ^ "Intel Haswell делает большой шаг вперед, интегрируя регулятор напряжения". hothardware.com. 2013-05-13 . Получено 2013-11-14 .
- ^ Боб Добкин, Джон Хамбургер. «Проектирование аналоговых схем, том третий: коллекция заметок по проектированию». Джон Сиго. Глава 16: «2-шаговое регулирование напряжения повышает производительность и снижает температуру ЦП в портативных компьютерах». 2014. стр. 37.
- ^ Майк Чин (2004-06-15). "Athlon 64 for Quiet Power". silentpcreview.com . стр. 3 . Получено 2013-12-21 .
Тепловая расчетная мощность (TDP) должна использоваться для целей проектирования теплового решения процессора. TDP не является максимальной мощностью, которую может рассеивать процессор.
- ^ "Охлаждение VRM".
- ^ "Объяснение модулей регуляторов напряжения графических карт (VRM)". geeks3d.com . 2010 . Получено 28.11.2013 .
- ^ "VRM 9.0 DC-DC Converter - Руководство по проектированию" (PDF) . www.intel.com . Апрель 2002 г.
- ^ "Voltage Regulator-Down (VRD) 11.0" (PDF) . www.intel.com . Ноябрь 2006 г.
- ^ "Что такое VRM и почему это важная часть материнской платы?" . Получено 29.11.2021 .
Внешние ссылки
- «Управление питанием микропроцессора»
