Кіріспе

Кернеуді реттеу үшін қолданылатын понижататын түрлендіргіш (buck converter)

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.

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.

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.

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.