Què són les VRM, chokes i els seus components?

Anem a fer un repàs als principals components que donen forma a el sistema d'alimentació d'una placa base, principalment de l'processador, ja que les targetes d'ampliació usen els seus propis reguladors de voltatges i les memòries, normalment, requereixen menys atencions, encara que això també aquesta canviant en les ultimes generacions de plaques base. La paraula clau que veurem en aquest article és VRM i us explicarem a l'detall tot el que cal saber.

Estàs preparat? Comencem!

Índex de continguts

Què són les VRM?

Capacitadors sòlids al costat dels chokes d'una placa base Z370. El dissipador cobreix el sistema VRM amb els MOSFETs i el controlador.

El VRM és un acrònim de "Voltage Regulator Module" o "Mòdul de regulació de voltatge" i és un component electrònic que permet regular, amb més o menys eficiència, el voltatge que es subministra en un circuit electrònic i en el cas que ens ocupa a el processador i memòries, i en menys mesura, altres components.

Una placa base rep alimentació d'una font ATX que, per estàndard i especificacions, subministren un o més rails de potència amb voltatges de 12v, 5v i 3.3V. Antigament els processadors i altres components usaven directament aquests voltatges per alimentar-se, però les últimes generacions han reduït de forma notable la seva voltatge d'entrada a bé de reduir consums, ser més eficients tèrmicament i requerir, per tant, menys dissipació.

Actualment és fàcil veure processadors que treballen amb voltatges per sota el volt en repòs i poc per sobre dels 1.2v quan estan desenvolupant tot el seu potencial. Actualment totes les plaques subministren 12v cap al processador, amb connectors dedicats, i d'aquí es regula fins als requisits funcionals de la CPU.

Una bona regulació de voltatge (tensió) és indispensable per donar estabilitat a l'funcionament de l'processador consumint l'energia adequada en cada moment. És important per a l'overclocking perquè menys tensió (vdroop) de la necessària significa un funcionament inestable i mes voltatge de l'necessari pot produir una generació de calor inassumible pel sistema de refrigeració i, per tant, inestabilitat o fallades catastròfics que, per sort, normalment estan protegits els processadors moderns (fins a cert punt).

Alguns processadors moderns van optar per passar el control de VRM a l'interior de l'encapsulat de l'processador, per tenir un model més eficient i que fos el mateix processador l'encarregat de la feina, els processadors Haswell treballaven d'aquesta manera, denominant iVRM (Integrated VRM), però models posteriors d'Intel han deixat de banda aquest tipus de disseny confiant en el model tradicional de VRM extern a la placa base. Els models Skylake i posteriors han retornat a el model extern.

Com més fases de VRM, millor

Moltes vegades parlem de el nombre de fases que alimenten el processador de la nostra placa base de manera que sempre es dóna a entendre que com més fases d'alimentació, més fases de correcció, millor és la qualitat del senyal elèctric que arriba a el processador. Això és certament així i la raó és senzilla i se sol explicar dient que l'alimentació que arriba a el processador arriba més neta.

El EVGA EPOWER V és un bon exemple de sistema VRM extern i massiu, amb 12 + 2 fases orientat a oferir una línia encara més neta a targetes gràfiques d'alta gamma on es busquin grans nivells d'overclocking

Quan vam convertir corrent altern (que com sabeu té una forma d'ona sinusoïdal (generalment perquè hi ha altres tipus, amb un pic i una vall, un període, etc.), cap a corrent continu, que és la que fa servir el nostre processador, sempre queda part d'aquesta ona romanent de la conversió. Com més fases d'alimentació més eliminarem aquests pics d'ona i més estable serà l'alimentació, que tindrà un senyal més plana, que arriba a el processador.

Et recomanem que li facis un cop d'ull a la nostra guia de les millors plaques bases de mercat

També limitarem i reduirem pèrdues de voltatge en la línia d'alimentació que són tant o més perilloses a l'hora de mantenir l'estabilitat de l'funcionament del nostre processador.

Els còmplices en qualsevol sistema VRM

Un sistema de regulació de voltatge (VRM) requereix de diversos elements importants, sobretot magatzems on l'energia s'acumuli abans de passar el filtre que suposa el propi regulador de voltatge. Aquesta tasca la realitzen els capacitadors, que són aquests petits magatzems dels quals se serveixen els MOSFETs que amb les comportes que deixen passar el voltatge adequat a demanda el client, en aquest cas el processador.

Un VRM es compon d'aquests elements:

• MosFETsConductor ICCapacitadoresChokes o Xocs

Hem parlat que el processador li diu a el sistema de MOSFETs que voltatge vol en cada moment, ja que ara els voltatges poden ser variables, i per això requereix d'un controlador que li digui a l'MOSFET que voltatge ha de deixar passar. Això ho fa el "Driver IC" o "Conductor IC".

Molts fabricants han concentrat controladors IC amb els propis MOSFETs en solucions denominades com VRM digital o VRM d'alta eficiència ja que la concentració permet augmentar el nombre de fases, l'eficiència, i com és lògic, la calor despresa en aquests elements, que com és lògic, són bastant sensibles a la calor, tot i que també, depenent de la qualitat, molt preparats per treballar a temperatures elevades.

Els chokes són altres components electrònics bàsics en qualsevol sistema VRM. Aquest tipus d'elements serveixen precisament per convertir senyals de corrent altern en corrent continu. Es compon d'una espiral que recorre un nucli imantat i encara que són conductors de tots dos tipus de corrents seu reactància fa que el pas de corrent altern es redueixi de forma notable. De la qualitat d'aquests depèn en bona mesura la qualitat d'una placa base per l'overclocking.

En aquesta placa base Aorus de Gigabyte amb xipset X470 podem comptar 8 chockes de nucli aliat que formen 8 fases d'alimentació. Els components principals de l'VRM, els MOSFETs i els seus controladors digitals estan sota els dissipadors d'alumini connectats per un Heatpipe.

Per cada fase que veiem en una placa podem explicar un choke, de fet, és l'element més visible en aquest tipus de muntatges, i moltes vegades els confonem amb els propis MOSFETs, però aquests, sense cap mena de dubte, seran els que estan ocults sota el dissipador que solen muntar totes les plaques base per als seus sistemes d'alimentació de processador. La clau de l'estabilitat està en ells, i en la qualitat de tots els components que tenen al voltant, fins i tot en el nombre de capes de PCB, així que res es pot deixar a l'atzar.

Tipus de VRM

Tots els fabricants actuals han passat a sistemes de VRM digitals, davant els vells sistemes analògics o sistemes integrats en processador, en les últimes generacions i també han concentrat els seus controladors en xips de control com el EPU d'ASUS o en integrats sumant MOSFETs i controlador com és el cas de Gigabyte. El cas és reduir espai, augmentar eficiència, i afegir mes fases quan la placa tingui un objectiu clar per l'overclocking.

Les targetes gràfiques, sobretot les de gamma alta, usen també complexos sistemes d'alimentació VRM digital. Aquí veiem 8 fases amb MOSFETs a la dreta (IC integrat) i els capacitadors a l'esquerra en una Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

Els capacitadors sòlids, els capacitadors japonesos, els components de classe militar….Totes aquestes millores que hem vist arribar a les plaques base s'han anat replicant també a subsistemes com les targetes de so integrats on fins i tot es fan servir elements VRM específicament dissenyats per a aquest tipus de funcionalitat.

Tot a la recerca de reduir aquests pics que resten de l'alimentació de corrent altern sobretot aquells que puguin reduir el voltatge (vdroop) sobre el que el processador demana o sobre el que nosaltres hem configurat a la nostra placa base perquè subministri a el processador.

En qualsevol cas, és important mantenir-los dissipats perquè són elements que s'escalfen molt i de forma sobtada. Qualsevol conversió d'energia té perduda en forma de calor i aquest tipus d'elements ho fa d'una forma realment ràpida ja que ha de adaptar-se als bruscs canvis de freqüència dels processadors moderns.

Per això molts overclockers, fins i tot els que ja només busquem freqüències mitjanes fàcilment sostenibles, busquen que el processador no canviï de freqüència, encara que el consum general sigui més gran. i mantenir els VRM en unes temperatures estables i controlades i on es mantinguin els voltatges perfectament estabilitzats.

Què significa quan la nostra placa diu que té 8 + 2 fases d'alimentació?

Pot ser 4 + 1, 8 + 2, 6 + 2, 16 + 1… hi ha tantes combinacions com el fabricant vulgui o pugui instal·lar en les seves plaques base. Mas sol ser millor però com heu vist també la qualitat dels components és important.

Eren temps bojos i Zotac llanço una placa base amb chipset Z68 per socket LGA1155 amb 24 fases + 2 fases per RAM. La ZT-Z68 Crown Edition. Tenia controlador digital, capacitadors supersólidos, chokes de nucli superferritico, etc. El més d'allò més.

La primera xifra són les fases d'alimentació de l'processador i la segona sol referir-se als bancs de memòria de la placa base, 1 o 2 en les plaques més complexes, encara que també pot referir-se a l'alimentació d'alguns busos que tenen alguns processadors, processadors que ja no són al mercat ja que ara aquest tipus de busos s'integren en el propi processador.

La importància d'una bona font d'alimentació

Hem parlat de la qualitat dels components de la placa, en què es componen els VRM d'una placa base, com podem saber quants té la nostra placa base, els tipus que hi ha i com funciona cada element i fins i tot de l'important que és la seva dissipació.

Però tant o més important és que la font que subministra aquesta línia de 12v a la nostra placa base, a el sistema de VRM integrat en ella, sigui estable és tant o més important que el muntatge que pugui tenir la nostra placa base. Un voltatge estable de 12v, en corrent continu, amb un "ripple" o pics reduïts fa que el nostre sistema de VRM tingui menys estrès a l'hora d'estabilitzar el voltatge que requereix el nostre processador. Per això els dissenys de font amb muntatges DC-DC (amb els seus propis VRM) són tan valorats pels usuaris experts i per això és tan important invertir en una bona font d'alimentació.

Com més eficiència en la font menys estrès en la mateixa, menys calor a dissipar, menys vdroop en la pròpia línia de la font i menys necessitat de correcció en la nostra placa base. Tot suma per aconseguir una estabilitat perfecta que millorés les possibilitats d'overclocking i / o la vida útil del nostre ordinador.

Paraules finals i cloenda de la nostra guia sobre VRM

El resultat d'un bon overclocking està en la qualitat de l'alimentació que puguem proporcionar el processador, sobretot evitant caigudes de voltatge (vdroop), però tant o més en la qualitat de la dissipació que puguem aplicar a el processador. Com més refrigeració més voltatge podrem, i com més voltatge mes refrigeració necessitarem ja que augmentarem la transformació d'energia en calor.

La refrigeració haurem de aplicar-la també a sistema d'alimentació de l'processador, a el sistema VRM, ja que són elements delicats amb canvis bruscos de temperatura ja mes voltatge, menys eficiència i mes energia transformada en calor. És un difícil equilibri que haurem de saber gestionar però que els fabricants de plaques han anat fent cada vegada més fàcil sobretot en nivells d'overclocking moderat usant sistemes VRM mes capaços, de major qualitat, amb mes fases i amb perfils de canvis preconfigurats en els seus laboratoris per a processadors amb capacitat d'overclocking per multiplicador.