Апаратне забезпечення та розгін форуму материнської плати та графічного процесора VRM

dedede223

Член

У цій темі я розповім про частину материнської плати, яка зазвичай називається "VRM" для "Модуля регулятора напруги", необхідної для роботи материнської плати. Ця частина є ступенем живлення центрального процесора, вона використовується для перетворення напруги 12 В, що подається від джерела живлення, у значно меншу напругу, часто між 0,7 В та 1,5 В. Хоча часто невідома широкому загалу, ця частина материнської плати відіграє вирішальну роль для належного функціонування материнської плати і, отже, комп’ютера. Термін VRM позначає не тільки джерело живлення центрального процесора, але і джерело живлення графічного процесора на відеокартах або будь-якому іншому модулі регулювання напруги, який присутній у різних пристроях.
Ці так звані VRM складаються з декількох основних компонентів, контролера VRM, MOSFET, драйверів, котушок (котушка або дросель англійською мовою) та конденсаторів (конденсатор англійською мовою), а в деяких випадках і дублерів.

Візьмемо як приклад ШІМ-сигнал на частоті 100 Гц і напрузі між 0 В і 1,8 В, тому період сигналу становить 10 мс. Для цього сигналу візьмемо робочий цикл α = 0,2 тоді протягом періоду цього сигналу напруга 1,8 В буде присутня протягом 2 мс із загальних 10 мс періоду. Отже, якщо ми застосуємо цей сигнал до МОП-транзисторів приблизно, подаючи на МОП-транзистори напругу близько 12 В і робочий цикл 0,2, то вихідна напруга МОП-транзисторів буде близько 12 * 0,2 або 2,4 В.

МОП-транзистори

МОП-транзистори для "Напівпровідникового транзистора з напівпровідниковим оксидом металу" є важливими компонентами для роботи модуля регулювання напруги материнських плат. Саме цей компонент перетворює 12 вольт, що подаються через роз'єми (і) живлення процесора (також звані EPS), у нижчу напругу. Також на цей компонент в основному буде діяти контролер, розглянутий вище. Тут я розділю різні МОП-транзистори на дві категорії PS/SPS і МОП-транзистори, що називаються Lo-Side і Hi-Side, які поєднуються разом.

Група PS/SPS (для Power Stage або Smart Power Stage) об'єднує безліч моделей та брендів, які є більш-менш ефективними та "хорошими", наприклад, такі як International Rectifier, Infineon, Texas Instrument, Renesas, Vishay та ін. Тому ці компоненти часто вважаються кращими, ніж їх аналоги MOSFET з бічним та низьким бортами, які можна знайти в каталогах виробників, таких як ONSemi або Sino Power, на відміну від Hi-side та Lo-side Power Stage цього типу. компактні, частіше мають захист від перегріву, перенапруги, перевантаження та інші засоби захисту, які можуть представляти інтерес у контексті VRM. Ці MOSFET також часто оснащені внутрішнім датчиком температури, що дозволяє легко контролювати температуру цих MOSFET в Windows, наприклад. І може іноді давати можливість більш-менш точно зчитувати струм і, отже, мати змогу споживати потужність центрального процесора без необхідності проходити через зовнішній вимірювальний пристрій.

МОП-транзистори Hi-Side та Lo-Side - це прості МОП-транзистори, що використовуються для заміни старої техніки на старих материнських платах або старих електронних пристроях, використовуючи МОП-транзистор Hi-Side та діод замість МОП-транзистора Lo-side. Ці два MOSFET-канали дозволяють замикати ланцюг у 2 фази джерела живлення, коли MOSFET Hi-side активний, струм протікає від 12v до CPU через котушки. Коли Hi-side відкривається, а Lo-сторона закривається, новий цикл замикається між центральним процесором і материнською платою. Цей контур дозволяє сповільнити котушки від струму, що зберігається, коли сторона Hi була закрита, і уникнути піків напруги, коли сторона Hi закриється на наступному циклі, коли струм, що зберігається в котушках, перетинає теплові втрати Lo-сторони MOSFET важливі, більше, ніж сторона Hi, коли вона закрита, тому що сторона Lo закрита довше, ніж сторона Hi, і тому вона перетинається струмом довше, ніж сторона Hi.

Периферійні компоненти.

VRM можуть складатися з дублерів за схемою, прийнятою виробником. Ці дублери дозволяють подвоїти (деякі можуть вчетверо або навіть більше) кількість ШІМ-сигналу на виході компонента. Але цей процес має відповідник: він ділить частоту перемикання на кількість каналів, що використовуються на виході. Приклад у випадку дублера IR3599, цей дублер може насправді збільшити в чотири рази кількість сигналів залежно від його конфігурації; у своїй конфігурації дублера, якщо ШІМ-сигнал введений на частоті 1 МГц, він виведе 2 ШІМ-сигнали кожен на частоті 500 кГц, у своїй конфігурації “вчетверо”, тому вихідна частота кожного з ШІМ-сигналів буде 250 кГц. Дублери можуть бути використані для більш рівномірного розподілу навантаження, яке чинить процесор на ступінь живлення материнської плати, деактивуючи або активуючи канали відповідно до вимог до потужності (в режимі очікування або навантаження). Приклад дублера: ISL6617A, uP1911P, IR3598.

Драйвери - це компоненти, які можуть бути інтегровані в MOSFET, такі як TDA21472 або IR3555, або самостійно, такі як Infineon IR3535. Ці компоненти перетворюють ШІМ-сигнал від контролера в ряд дій на певні висновки МОП-транзисторів, дозволяючи тим самим їх відкрити або закрити залежно від стану ШІМ-сигналу. Саме завдяки цим невеликим компонентам Hi-Side і Lo-Side МОП-транзистори можуть працювати і таким чином утворювати фазу з котушками та конденсаторами.