Модуль стабилизатора напряжения ( VRM ), иногда называемый модулем питания процессора ( PPM ), представляет собой понижающий преобразователь , который обеспечивает микропроцессор и набор микросхем соответствующим напряжением питания, преобразуя +3,3 В , +5 В или +12 В в более низкие напряжения, необходимые для устройств, что позволяет монтировать на одной материнской плате устройства с разным напряжением питания. В системах персональных компьютеров (ПК) VRM обычно состоит из силовых МОП-транзисторов . [1]
Большинство реализаций модуля стабилизатора напряжения припаяны к материнской плате . Некоторые процессоры, такие как процессоры Intel Haswell и Ice Lake , содержат некоторые компоненты регулирования напряжения в одном и том же корпусе ЦП, что позволяет уменьшить конструкцию VRM материнской платы; такая конструкция вносит определенный уровень упрощения в сложное регулирование напряжения, включающее многочисленные напряжения питания ЦП и динамическое включение и выключение различных областей ЦП. [2] Стабилизатор напряжения, встроенный в корпус или кристалл, обычно называют полностью интегрированным регулятором напряжения ( FIVR ) или просто встроенным регулятором напряжения ( IVR ).
Большинству современных процессоров требуется напряжение менее 1,5 В [3] , поскольку разработчики процессоров склонны использовать более низкие напряжения ядра процессора ; более низкие напряжения помогают снизить рассеиваемую мощность процессора , которая часто определяется расчетной тепловой мощностью (TDP), которая служит номинальным значением для проектирования систем охлаждения процессора. [4]
Некоторые стабилизаторы напряжения обеспечивают фиксированное напряжение питания процессора, но большинство из них определяют необходимое напряжение питания процессора, по существу действуя как плавно регулируемый регулятор. В частности, согласно спецификации Intel , датчики напряжения, припаянные к материнской плате, должны выполнять распознавание .
Современные видеокарты также используют VRM из-за более высоких требований к мощности и току. Эти VRM могут выделять значительное количество тепла [5] и требуют отдельного от графического процессора радиатора . [6]
Правильное напряжение и ток питания передаются микропроцессором в VRM при запуске через ряд битов, называемых VID (определение идентификации напряжения). В частности, VRM первоначально подает стандартное напряжение питания на логику VID, которая является частью процессора, единственной целью которой является последующая передача VID на VRM. Когда VRM получает VID, идентифицирующий необходимое напряжение питания, он начинает действовать как регулятор напряжения , обеспечивая необходимое постоянное напряжение и ток для питания процессора. [7]
Вместо того, чтобы блок питания генерировал некоторое фиксированное напряжение, ЦП использует небольшой набор цифровых сигналов, линии VID, чтобы дать команду встроенному преобразователю мощности на желаемый уровень напряжения. Импульсный понижающий преобразователь затем соответствующим образом корректирует свой выходной сигнал. Достигнутая таким образом гибкость позволяет использовать один и тот же блок питания для ЦП с разными номинальными напряжениями питания и снижать энергопотребление в периоды простоя за счет снижения напряжения питания. [8]
Например, устройство с 5-битным VID будет выдавать одно из максимум 32 (2 5 ) различных выходных напряжений. Эти напряжения обычно (но не всегда) равномерно распределены в заданном диапазоне. Некоторые кодовые слова могут быть зарезервированы для специальных функций, таких как выключение устройства, поэтому 5-битное устройство VID может иметь менее 32 уровней выходного напряжения. Сопоставление числовых кодов с напряжением питания обычно указывается в таблицах, предоставленных производителями компонентов. С 2008 года VID выпускается в 5-, 6- и 8-битных вариантах и в основном применяется к модулям питания с выходным напряжением от 0,5 В до 3,5 В.
VRM необходимы для разгона . Качество VRM напрямую влияет на разгонный потенциал материнской платы. Один и тот же разогнанный процессор может демонстрировать заметные различия в производительности в сочетании с разными VRM. Причина этого в том, что для успешного разгона необходим стабильный источник питания. Когда чип выходит за пределы заводских настроек, это увеличивает энергопотребление, поэтому VRM должен соответствующим образом согласовывать свою выходную мощность. [9]
Расчетная тепловая мощность (TDP) должна использоваться для целей проектирования теплового решения процессора. TDP — это не максимальная мощность, которую может рассеивать процессор.
