Что такое VRM на материнской плате
Для работы большинства комплектующих компьютера необходимо питание. Для пользователя это означает лишь то, что нужно не забыть подключить блок питания к розетке, а вот на практике всё несколько иначе.
В блоке питания напряжение розетки преобразовывается с 220 В в 12 В. Прежде, чем добраться до процессора, видеокарты или другого устройства, питание проходит через специальные модули – VRM. Именно о том, что это такое, мы и расскажем в данной статье.
Что такое VRM?
Давайте разберемся что такое VRM на материнской плате. Аббревиатура VRM переводится как «модуль регуляции напряжения». Важно понимать, что это не один какой-то элемент устройства, а их совокупность. По умолчанию VRM включает в себя следующие компоненты:
- ШИМ-контроллер или PWM контроллер (салатовый); (оранжевый);
- дроссель (красный);
- конденсатор (синий).
Всё вместе это и называется «модулем регулятора напряжения». Такие модули есть на материнских платах и видеокартах. В первую очередь такой модуль преобразовывает напряжение, подаваемое от блока питания к комплектующим. Комплектующим, как правило, не нужны все 12 В. К примеру, процессоры используют лишь 1,5 В. Вторая важная задача для VRM – подавать это напряжение стабильно, без скачков и перепадов.
Указанную выше совокупность элементов принято также называть фазой питания. Проходя через такую фазу, питание передаётся устройству в виде импульса. Это значит, что в какой-то момент времени происходят скачки напряжения. Они негативно сказываются на работе оборудования. Дабы такие скачки свести к минимуму, принято использовать не одну фазу питания, а несколько. Их импульсы смещаются друг относительно друга таким образом, чтобы на выходе получалось «ровное» значение напряжения. Взгляните на изображение ниже. В нём схематически изображена работа VRM, состоящая из 4-х фаз питания.
На сегодняшний день в VRM принято использовать в среднем от 4 до 8 фаз. Чем их больше, тем стабильнее будет напряжение. Кроме того, от их количества зависит и максимальная мощность, которую может получить процессор. Последний параметр особо важен в случаях, когда планируется его разгон.
Выводы
Теперь вы знаете что такое VRM. Это весьма важный элемент, на который пользователи зачастую не обращают внимания. Данный модуль бывает как на материнских платах, так и на видеокартах. Чем больше количество фаз в VRM, тем стабильнее будет работать оборудование.
Что такое фазы питания VRM материнской платы?
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.
Различные виды VRM материнской платы — какие бывают топологии и что выбрать
Достаточно давно на материнской плате появился дополнительный разъём питания, помимо большого стандартного ATX. Рядом с процессором можно увидеть небольшую группу от 4 до 8 контактов, а иногда и даже пару таких. Как раз это и есть питание для VRM – системы стабилизации и питания процессора. В современных материнских платах особо компоненты не рассмотреть: они почти всегда спрятаны за радиаторами.VRM – одна из самых важных составляющих, ведь от него полностью зависит питание процессора, и насколько оно качественное, будет зависеть стабильная работа всей системы.
Как устроен VRM
Voltage Regulator Module представляет собой импульсный преобразователь постоянного напряжения, более привычное название DC-DC конвертер. Основная его часть – катушка индуктивности, режим работы которой регулируется двумя ключами с конденсатором на выходе для сглаживания пульсаций.
Работу можно разделить на 2 такта: сначала открывается один транзистор, заряжая энергией сердечник катушки индуктивности. На втором такте дроссель отключается от входного напряжения и сердечник начинает отдавать энергию, возникает электродвижущая сила, которая на выходе дросселя образует нужное напряжение обратной полярности и собирается в конденсаторе.
Достаточно простая схема позволяет понизить напряжение и увеличить силу тока, к тому же с большим КПД, 90-95%. Использование импульсной технологии позволяет максимально сделать схему миниатюрной.
Таких одиночных модулей на материнской плате обычно несколько, точное количество обычно указывается в документации к материнской плате в значении количества фаз питающей системы процессора. Причём эти модули действительно управляются специальным контроллером со сдвигом по времени. Чем больше фаз – тем более стабильное напряжение на выходе и тем больший ток VRM материнской платы может обеспечить, соответственно тем более мощный процессор можно будет использовать в готовой сборке. Максимальная мощность процессора указывается в документации к материнской плате, но как мы уже писали ранее, к официальной она отношение имеет слабо и может не соответствовать реальной.
Зачем такие сложности
VRM питается 12 вольтами, обычно именно этот показатель является основным для компьютерных блоков питания. Это самое большое напряжение, которое есть в компьютере. Со школьных уроков физики нам известно, что мощность – это сила тока, умноженная на напряжение, и если процессор имеет мощность 120 Вт, то по линии 12 В итоговое потребление находится на уровне 10 ампер, соответственно можно использовать достаточно тонкие провода.
А вот сам процессор уже питается напряжениями около 1-1,4 вольта, соответственно потребляет сотни ампер и с такими значениями провода к нему больше бы напоминали комплект для сварочного аппарата. На самом деле так и есть, только всё это выполнено на материнской плате в виде дорожек, а в сокете процессора несколько ножек предназначены именно для питания, создавая необходимую площадь сравнимую с сечением проводника на сотни ампер.
Как достигается большое количество фаз VRM
Контроллеры для VRM редко имеют отличное от 4 количество фаз, а сама система питания процессора – это сложное сбалансированное устройство. Достигать больших выходных значений путём увеличения мощности самих компонентов – это самое простое решение проблемы. Но в таком случае VRM будет достаточно горячая, а лишнее тепло в компьютере – это вечная головная боль. Поэтому нехватку в линиях управляющего контроллера производители материнских плат научились решать несколькими способами.
Самый простой способ – усиление одной фазы двумя модулями, то есть из 4 линий мы получаем 8 линий, но они не совсем честные. По факту – это всё тот же четырёхфазный VRM, просто каждая линия теперь имеет большую мощность за счёт дополнительного модуля с дросселем. И некоторые производители даже не стесняются выдавать такое решение как дополнительные фазы, но это не так.
Другой способ увеличения и мощности и количества фаз – установка промежуточной микросхемы удвоителя частоты между дополнительными модулями, а не напрямую, как в прошлом примере. В таком случае мы действительно получаем систему с увеличенным количеством фаз, пусть даже это и не настоящие выходы контроллера. Но такое решение является честным и позволяет на выходе VRM получить более линейное напряжение, к тому же тепловыделение такой системы будет ниже: большее количество дроссельных модулей работают поочерёдно, а соответственно будут выделять меньше тепла.
Будет не лишним изучить какие транзисторы используются в обвязке катушки индуктивности. Нередко здесь производители тоже пытаются экономить. Мы помним, что дроссель заряжается большим напряжением, соответственно меньшим током, а снимается с него небольшое напряжение, но больший ток, поэтому транзисторы могут быть разной мощности, это достаточно распространённое и эффективное решение. Иногда второй более мощный транзистор заменяется на два, причём это даже не выглядит как попытка сэкономить. Всё же 2 транзистора по итогу будут меньше греться, и не только потому, что через них будет протекать ток, разделённый пополам между ними. Общее сопротивление двух транзисторов будет меньше, чем одного, то есть это тоже один из способов борьбы с тепловыделением.
Самые мощные VRM с их точной настройкой используются производителями в материнских платах для разгона, созданные специально для удовлетворения всех потребностей энтузиастов и оверклокеров. Естественно, для раскрытия всего потенциала системы, будет нужен процессор с разблокированным множителем.
Заключение
Производители сами заинтересованы в качестве своей продукции, конечно же топовые игровые материнские платы комплектуются более качественными системами питания, которые поддерживают разгон, а в разогнанном состоянии процессору необходимо более качественное и стабильное питание. От недорогих бюджетных плат такого не требуется и системы питания на них значительно скромнее. В большинстве случаев, в документации к материнской плате содержится вся необходимая информация и списки поддерживаемых процессоров.
Источник https://te4h.ru/chto-takoe-vrm-na-materinskoj-plate
Источник https://fps-up.ru/computer/vrm-materinskoj-platy-chto-takoe-fazy-pitaniya-i-skolko-nuzhno
Источник https://andpro.ru/blog/mother_board/razlichnye-vidy-vrm-materinskoy-platy-kakie-byvayut-topologii-i-chto-vybrat/