Кернеуді реттегіш модулі: Бук түрлендіргіштер және олардың қолданылуы
Voltage regulator module
Вольт реттегіш модульдер (VRM) – тік төмендеткіш түрлендіргіш, процессорға қуат беру үшін қолданылады. Аналық платадағы кернеуді реттеу, FIVR/IVR туралы ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Кернеуді реттеу үшін қолданылатын понижататын түрлендіргіш (buck converter)
Type of buck convertor for regulation
Кернеуді реттеу модулі (VRM), кейде процессордың қуат модулі (PPM) деп аталады, микропроцессор мен чипсетке қажетті жабдықтандыру кернеуін қамтамасыз ететін понижататын түрлендіргіш болып табылады. Ол +3.3 В, +5 В немесе +12 В кернеуін құрылғыларға қажетті төменгі кернеуге түрлендіреді, соның арқасында әртүрлі жабдықтандыру кернеулеріне ие құрылғыларды бір аналық платаға орнатуға болады. Жеке компьютерлерде (PC) VRM әдетте қуатты MOSFET құрылғыларынан тұрады.
A voltage regulator module (VRM), sometimes called processor power module (PPM), is a buck converter that provides microprocessor and chipset the appropriate supply voltage, converting +3.3 V, +5 V or +12 V to lower voltages required by the devices, allowing devices with different supply voltages be mounted on the same motherboard. On personal computer (PC) systems, the VRM is typically made up of power MOSFET devices.
Шолу
Кернеуді реттеу модулінің көпшілігі негізгі платаға дәнекерленеді. Intel Haswell және Ice Lake процессорлары сияқты кейбір процессорлар кернеуді реттеу компоненттерін сол CPU корпусында орналастырады, бұл аналық платаның VRM дизайнын жеңілдетеді; мұндай дизайн көптеген CPU-ға қуат беру кернеулерін және CPU-дың әртүрлі аймақтарының динамикалық қосылуын және өшірілуін қамтитын күрделі кернеуді реттеуді белгілі бір деңгейде жеңілдетеді. Қаптамаға немесе кристалға интеграцияланған кернеуді реттегіштер әдетте толық интеграцияланған кернеуді реттегіш (FIVR) немесе жай ғана интеграцияланған кернеуді реттегіш (IVR) деп аталады. Көптеген қазіргі заманғы CPU-лар 1,5 В-тан аз қуатты қажет етеді, себебі CPU-ның жасаушылары төменгі CPU өзегі кернеулерін қолдануға бейім; төменгі кернеулер CPU қуатын ысыратуды азайтуға көмектеседі, бұл көбінесе CPU-ны салқындату жүйелерін жобалау үшін номиналды мән ретінде қолданылатын жылулық есептеу қуаты (TDP) арқылы анықталады. Кейбір кернеуді реттегіштер процессорға тұрақты қуат беру кернеуін ұсынады, бірақ көпшілігі процессордан қажетті қуат беру кернеуін сезінеді, тиісінше, үздіксіз өзгермелі реттегіш ретінде жұмыс істейді. Атап айтқанда, Intel спецификациясына сәйкес, негізгі платаға дәнекерленген VRM сезімдік функцияларды орындауы керек. Қазіргі заманғы бейнекарталар да жоғары қуат және ток талаптарына байланысты VRM-ді пайдаланады. Бұл VRM-дер көп мөлшерде жылуды бөліп шығаруы мүмкін және GPU-дан бөлек жылуды тарату құрылғыларын қажет етеді.
Most voltage regulator module implementations are soldered onto the motherboard. Some processors, such as Intel Haswell and Ice Lake CPUs, feature some voltage regulation components on the same CPU package, reduce the VRM design of the motherboard; such a design brings certain levels of simplification to complex voltage regulation involving numerous CPU supply voltages and dynamic powering up and down of various areas of a CPU. A voltage regulator integrated on package or on die is usually referred to as fully integrated voltage regulator (FIVR) or simply an integrated voltage regulator (IVR). Most modern CPUs require less than 1.5 V, as CPU designers tend to use lower CPU core voltages; lower voltages help in reducing CPU power dissipation, which is often specified through thermal design power (TDP) that serves as the nominal value for designing CPU cooling systems. Some voltage regulators provide a fixed supply voltage to the processor, but most of them sense the required supply voltage from the processor, essentially acting as a continuously variable adjustable regulator. In particular, VRMs that are soldered to the motherboard are supposed to do the sensing, according to the Intel specification. Modern video cards also use a VRM due to higher power and current requirements. These VRMs may generate a significant amount of heat and require heat sinks separate from the GPU.
Кернеуді анықтау
Дұрыс қоректендіру кернеуі мен тогы микропроцессор іске қосылғанда ВРМ-ге VID (кернеуді анықтау коды) деп аталатын бірнеше бит арқылы жіберіледі. VRM бастапқыда VID логикасына стандартты қоректендіру кернеуін береді, ал осы процессор бөлігінің жалғыз мақсаты – VID-ті VRM-ге жіберу болып табылады. VRM қажетті қоректендіру кернеуін анықтайтын VID-ні алғаннан кейін, процессорға қажетті тұрақты кернеу мен токты қамтамасыз ететін кернеу реттегіші ретінде жұмыс істей бастайды. Қуат көзі бірліктері белгілі бір кернеуді тұрақты түрде шығармай, CPU керекті кернеу деңгейін борттағы қуат түрлендіргішіне беру үшін VID желілері деп аталатын шағын сандық сигналдар жиынтығын пайдаланады. Импульстік режимдегі бук түрлендіргіш өз шығысын сәйкес реттейді. Осы икемділік арқасында әртүрлі номиналды кернеуі бар процессорлар үшін бір қуат көзін пайдалануға және бос тұрғанда қоректендіру кернеуін төмендету арқылы қуат тұтынуды азайтуға болады. Мысалы, 5 биттік VID құрылғысы ең көп дегенде 32 (25) түрлі шығыс кернеуін шығара алады. Бұл кернеулер әдетте (бірақ әрқашан емес) белгілі бір диапазон ішінде тең аралықта орналасады. Кейбір кодтық сөздер құрылғыны өшіру сияқты арнайы функциялар үшін резервтеліп қойылған, сондықтан 5 биттік VID құрылғысы 32-ден кем шығыс кернеу деңгейіне ие болуы мүмкін. Сандық кодтардың қоректендіру кернеуімен сәйкестігі компонент өндірушілер ұсынған кестелерде көрсетіледі. 2008 жылдан бері VID 5, 6 және 8 биттік нұсқаларында қолданылады және көбінесе 0,5 В пен 3,5 В аралығындағы қуат модульдері үшін қолданылады.
The correct supply voltage and current is communicated by the microprocessor to the VRM at startup via a number of bits called VID (voltage identification definition). In particular, the VRM initially provides a standard supply voltage to the VID logic, which is the part of the processor whose only aim is to then send the VID to the VRM. When the VRM has received the VID identifying the required supply voltage, it starts acting as a voltage regulator, providing the required constant voltage and current supply to the processor. Instead of having a power supply unit generate some fixed voltage, the CPU uses a small set of digital signals, the VID lines, to instruct an on board power converter of the desired voltage level. The switch mode buck converter then adjusts its output accordingly. The flexibility so obtained makes it possible to use the same power supply unit for CPUs with different nominal supply voltages and to reduce power consumption during idle periods by lowering the supply voltage. For example, a unit with 5 bit VID would output one of at most 32 (25) distinct output voltages. These voltages are usually (but not always) evenly spaced within a given range. Some of the code words may be reserved for special functions such as shutting down the unit, hence a 5 bit VID unit may have fewer than 32 output voltage levels. How the numerical codes map to supply voltages is typically specified in tables provided by component manufacturers. Since 2008 VID comes in 5 , 6 and 8 bit varieties and is mostly applied to power modules outputting between 0.5 V and 3.5 V.
VRM және үдемелі қоңырау
VRM-дер разгон үшін маңызды. VRM сапасы тікелей аналық платаның разгон әлеуетіне әсер етеді. Бірдей разгоннан өткен процессор әртүрлі VRM-дермен жұптасқанда өнімділікте айқын айырмашылықтарды көрсетуі мүмкін. Бұның себебі, сәтті разгон үшін тұрақты қуат беру қажет. Чип зауыттық параметрлерден асырылғанда қуат тұтыну артады, сондықтан VRM оның шығысын сәйкестендіруі керек.
The VRMs are essential for overclocking. The quality of a VRM directly impacts the motherboard’s overclocking potential. The same overclocked processor can exhibit noticeable performance differences when paired with different VRMs. The reason for this is that a steady power supply is needed for successful overclocking. When a chip is pushed past its factory settings, that increases the power draw, so the VRM needs to match its output accordingly.