Выбор видеокарты или материнской платы | VRM, система питания
Система питания (VRM). То, что упоминают разбирающиеся и не очень люди в контексте выбора комплектующих. В основном это видеокарты и материнские платы.
VRM - один из главных критериев при выборе материнской платы или видеокарты.
В этой статье я постараюсь простыми словами объяснить, что это такое, принцип работы и критерии выбора. Без сложных объяснений и кратко.
Есть 2 части - теоретическая и практическая. Если вам не интересна теория, можете скипнуть ее, но информация интересная в целом для общего развития, так шо можете и почитать :)
Если будут ошибки, которые найдут какие-то радиолюбители - извиняйте, я гуманитарий))))))))))))
Процессору или видеокарте нужно относительно низкое напряжение. Для цпу обычно это значение варьируется в пределах 1-1.5v, для видеокарт - 0.8-1.2v. При этом они потребляют много энергии - до 300, а в некоторых случаях и 400 ватт! Из-за этого ток, который нужен чипу, может достигать 300 ампер. Это очень большое значение. Естественно, что такие токи на большое расстояние передавать не очень… выгодно, поэтому и используют vrm. На блок питания приходит 220v переменного напряжения, там оно преобразовывается в постоянные 12v и вторичные которые из него формируются - 5v и 3.3v.
Почему 12v - основное напряжение? Все просто - оно позволяет переносить достаточно большие токи при адекватной толщине (сечении) проводов питания на нормальные расстояния.
Эти 12v уже приходят на видеокарту или материнскую плату, и через систему питания, преобразовываются в необходимый чипам вольтаж, в непосредственной близости к самим кристаллам. С основным разобрались, теперь ближе к самим системам питания.
У VRM есть две задачи:
Снижение напряжения до нужного кристаллу
Подача стабильного, чистого напряжения без лишних пульсаций или скачков.
В основе системы питания у нас лежит импульсный преобразователь, который работает по следующему принципу:
Напряжение подается только некоторую часть времени, остальное время у нас есть 0 вольт.
Но, естественно, процессор не скажет спасибо, если подавать на него некоторую часть времени 12 вольт, некоторую часть времени - 0в. Поэтому в системе питания используется LC-фильтр, который ‘размывает’ частые включения и отключения.
КПД в случае с импульсным преобразователем не 100%, но достаточно высокое.
Импульсы же генерируются транзисторами (mosfet, мосфет, ключ), которые открываются (и, соответсвенно, подают напряжение) только на очень непродолжительное время. Управляет этим открытием драйвер, который в свою очередь управляется контроллером. Контроллер - небольшая микросхема, которая отслеживает питание и указывает драйверу, на какое время открывать затворы транзисторов.
upd: Забыл упомянуть в теории. Транзисторы боятся очень высоких температур. Точнее максимальные токи снижаются с ростом температур. Поэтому нельзя оперировать идеальными значениями из даташитов - на практике дело может быть немного другим. А еще LC фильтр для каждой фазы отдельный, хз почему я его сплошным нарисовал :dog_wtf:
Почему бы не сделать одну фазу?
Температуры. Транзисторы имеют свойство нагреваться при работе, и чем чаще они открываются, тем больше буде нагрев.
Как это исправить?
Сделать больше фаз питания. Тогда нам придется открывать транзистор на тот же промежуток времени, а реже. То есть все мосфеты открываются попеременно, при открытии одного, остальные остаются закрыты.
Вот как это должно выглядеть в теории:
Контроллер управляет драйверами со своим смещением.
[
Также сегодня очень часто встречаются драйвера-даблеры. Они берут сигнал от контроллера и либо разбивают его по фазе (что позволяет снизить пульсации. Работает оно простым образом - полученный шим сигнал чередованно отправляется в 2 выхода. Т.е. частота сигнала уменьшается в два раза, но в таком режиме даблер действительно делит одну фазу на две), либо включают их синхронно (что позволяет повысить ток, проходящий через VRM. Это удваивает цепи питания, но не фазы).
Проще говоря, если у нас есть 8 реальных фаз и 8 виртуальных, полученных из удвоителей, то на реальных фазах пульсации все равно будут меньше, чем на удвоителях, ведь частота фаз не будет менятся. С виртуальными фазами частота уменьшается вдвое.
[
Вывод по теории:
Есть несколько проблем импульсного преобразователя питания - пульсации и максимальная величина тока. Пульсации исправляются числом фаз питания и частотой. Увеличить величину тока можно количеством цепей питания и/или более хорошими транзисторными сборками.
А теперь одно ОЧЕНЬ важное уточнение. Нельзя смотреть на чистые циферки из даташитов. Нет, конечно, это довольно важный параметр, но далеко не решающий. Это только идеальные условия, которые у вас вряд ли будут.
Приведу пример: ASrock fatal1ty b450 gaming k4. 3 фазы системы питания, но 6 цепей. Изначально может показаться, что на такую плату нельзя ставить мощные процессоры, но на самом деле, благодаря использованию 6 цепей с хорошими транзисторами (SinoPower SM4337 & SM4336) и нормальным охлаждением, эта плата показывает себя всего немного хуже в плане температур при работе с Ryzen 2700x, чем более дорогая msi b450m tomahawk max (ON Semiconductor 4C029N, 4C024N).
[
Изначально смотрите не на количество фаз, а на реальные температуры во время работы с жористыми процессорами. Такие тесты можно найти либо в гугле, либо есть отличный канал Hardware Unboxed, который тестирует разные материнские платы. Естественно что количество фаз, линий питания, максимальные значения которые VRM может пропустить через себя - очень важные параметры, но вам, как конечному пользователю, это не сильно интересно. Также важно какое-никакое охлаждение системы питания, ибо на естественном отводе тепла, особенно без продуваемости в корпусе, далеко не заедешь. В идеале брать уже под среднебюджетные процессоры матери с охладом на ВРМ, учитывая что вы еще сможете апгрейднуться. К топовым процессорам безусловно нужна мать с хорошим охладом. И не забывайте ставить сзади сверху вертушку на выдув, она неплохо помогает отводить тепло от системы питания :)
Чтобы узнать количество фаз питания:
Узнайте какой контроллер используется (сколько максимум фаз поддерживает) -> узнайте какие используются драйверы и в каком режиме они работают (чистая фаза, даблер (синхронный или со смещением по фазе), квадрер (синхронный или со смещением по фазе)).
Считать фазы по количеству дросселей нельзя - это нам скажет о количестве линий питания, а не о количестве фаз. Иногда эти числа совпадают, иногда - нет.
Обычно в обзорах за конечного потребителя уже все посчитали, и можно наслаждаться готовыми данными.
Спасибо за прочтение.
Надеюсь, после этой статьи вы не будете больше брать дешевые материнские платы без охлаждения на мосфетах в паре с дорогими процессорами. Да, производитель заявляет поддержку i9 10900k даже на самых дешевых матерях, но система питания там на такое совсем не расчитана. В итоге взяв дешман мать + жористый процессоры вы не получите ничего, кроме огромных температур на мосфетах, троттлинга и по итогу выхода из строя вашей рабочей/игровой машины.
