بررسی مدار VRM در مادربوردها

مدار VRM چیست و چه تاثیری بر عملکرد CPU دارد؟

ساخت یک کامپیوتر بسیار ساده است، اما اغلب از مهندسی الکترونیک که منجر به سادگی این فرآیند می‌شود قدردانی نمی‌کنیم. برای مثال، مادربورد چطور جریان برقی که به PC شما می‌رسد را مدیریت می‌کند؟ از طریق مدار تنظیم کننده‌ی ولتاژ (Voltage Regulator Module) که به اختصار به آن مدار VRM گفته می‌شود. اما مدار VRM چیست و چطور بر عملکرد CPU تاثیر می‌گذارد؟ در ادامه‌ی این مقاله به توضیح مختصری درباره‌ی اهمیت مدار VRM در مادربوردها می‌پردازیم و به سوالات در این زمینه پاسخ می‌دهیم.

مدار VRM چیست؟

مدار VRM بر روی مادربورد مجموعه‌ای از المان‌های الکترونیکی است که در عین حیاتی بودن زیاد مورد توجه قرار نمی‌گیرد؛ وجود مدار VRM کاری می‌کند که CPU و GPU شما برق را با ولتاژ ثابتی دریافت کند.

اگر مدار VRM ضعیف باشد ممکن است منجر به اختلال در عملکرد قطعات شده و توانایی پردازنده را برای عمل تحت ولتاژ ورودی محدود کند. این موضوع، مخصوصا در زمان اورکلاک، ممکن است باعث خاموش شدن ناگهانی سیستم شود.

مدار VRM چطور کار می کند؟

اولین کار مدار VRM تبدیل برق 12 ولت ورودی از منبع تغذیه به ولتاژ قابل مصرف برای سیستم است. این ولتاژ برای پردازنده‌ها معمولا بین 1.1 ولت تا 1.3 ولت است. ولتاژ زیاد باعث متوقف شدن عملکرد اجزای الکترونیکی حساس بر روی مادربورد می‌شود. فرآیند تعذیه‌ی پردازنده باید دقیق باشد و ولتاژی که وارد آن می شود باید دقیقا به اندازه مورد نیاز آن باشد. به همین دلیل ساختار مدار VRM از یک تکه سیم ساده پیچیده‌تر است. مدارهای VRM اساسا یک مبدل باک هستند و ولتاژ ورودی را تا سطوح مناسب پایین می‌آورند.

مدار VRM از سه اِلِمان برای این کار استفاده می‌کند. این سه المان عبارت‌اند از: MOSFET و اینداکتور (Inductor، به اینداکتورها Chok هم گفته می‌شود) و خازن. همچنین یک مدار مجتمع (IC) هم برای کنترل تمام این‌ها وجود دارد، به این مدار مجتمع کنترلر PWM نیز گفته می‌شود. نمایی ساده از مدار تک فاز VRM را در شکل زیر می توانید ببینید.

مدارهای VRM چندفاز

کامپیوترهای مدرن به چند مدار VRM تک فاز نیاز دارند. سیستم‌های مدرن از یک مدار VRM چند فاز استفاده می‌کنند. مدارهای چند فاز برق ورودی را در محدوده‌ی وسیعی پخش می‌کنند، میزان تولید گرما و فشار وارد بر قطعات را کاهش می‌دهند و باعث بهبود راندمان و هزینه‌های هر قطعه می‌شوند.

هر فاز از مدارهای VRM چندفازِ مدرن بخشی از برق مورد نیاز را فراهم کرده و به نوبت برق CPU را تامین می‌کند. هر فاز به صورت جداگانه و لحظه‌ای برق را تامین می‌کند که به صورت موج‌های مربعی شکل نمایش داده می‌شوند.

انتقال برق توسط فازها به صورت متوالی اتفاق می‌افتد. به این ترتیب، وقتی فقط یک فاز در حال کار است، میزان کلی توان تغییر نمی‌کند. این به نوبت کار کردن، باعث تولید منبع برق صاف و قابل اعتماد می‌شود و توان "تمیز" (توان بدون هیچگونه افت یا ریپل ولتاژ) برای عملکرد بهینه‌ی CPU تامین شود. نمایی ساده از این سیستم را در شکل زیر می‌توانید ببینید.

شماره گذاری فازهای VRM و حقیقت پشت تبلیغات آن

مدارهای VRM معمولا با عنوانی مثل 3+8 یا 2+6 فروخته می‌شوند. عدد قبل از علامت جمع نشان دهنده‌ی تعداد فازهای تامین کننده‌ی توان تمیز برای CPU است. عدد بعد از علامت جمع تعداد فازهای باقی مانده‌ی مدار VRM را برای تامین توان مورد نیاز برای دیگر قطعات مادربورد مثل RAM نشان می‌دهد.

اگر اولین عدد بزرگتر از 8 باشد، مثل 1+12 یا 1+18، یا حتی بزرگتر، کارخانه‌ی سازنده معمولا از دستگاه دیگری به نام دابلر در مدار استفاده می‌کند. دابلر کارایی فازهای موجود را بدون اینکه نیاز به ایجاد فازهای اضافه باشد چند برابر می‌کند. با اینکه این موضوع به اندازه‌ی وجود فازهای مجزا موثر نیست اما باعث می‌شود بدون هیچ هزینه‌ی اضافی بعضی عملکردهای الکتریکی بهبود پیدا کنند. و از آنجا که باعث می‌شود با صرف هزینه‌ای اندک تعداد خریداران بیشتر شود بسیاری از تولید کنندگان از این مزیت بهره می‌برند.

مدار VRM چطور باعث بهبود عملکرد می شود؟

هدف استفاده از مدار VRM دستیابی به توان تمیز و قابل اعتماد است. حتی یک مدار VRM ساده می‌تواند عملکرد قابل قبولی برای حفظ یک CPU میان رده با سرعت‌های موجود ارائه دهد. وقتی اورکلاکینگ اتفاق می‌افتد یا قطعات تحت فشار قرار می‌گیرند کیفیت مدار VRM مهم‌تر می‌شود.

اورکلاکرها باید یک مدار VRM با قطعات قابل اطمینان داشته باشند. اگر قطعات سازنده ی VRM ارزان و سطح پایین باشند ممکن است نتوانند ولتاژ مورد نیاز را به خوبی تامین کنند و منجر به خاموش شدن ناگهانی سیستم شوند. متغیرترین اجزای مدارهای VRM خازن‌ها و چوک‌ها هستند.

به دنبال خازن‌هایی باشید که در برابر نشتی مقاوم هستند. این خازن‌ها را معمولا با نام «خازن‌های ژاپنی»، «خازن‌های دارک» یا «خازن‌های سخت» می‌توانید در بازار پیدا کنید. اورکلاک‌های بالا به چوک‌های بهتری نیاز دارند. این چوک‌ها را می‌توانید با نام چوک‌های سوپِرفِریت (SFC) یا «چوک‌های آلیاژی پریمیوم» پیدا کنید. در صورت امکان برای بعضی از MOSFET ها یا تمام آنها از هیت سینک استفاده کنید.

علاوه بر این، اگر از CPU قوی مثل Threadripper استفاده می‌کنید حتما مطمئن شوید که مادربورد شما مدار VRM با کیفیت داشته باشد. بسیاری از کارخانه‌های سازنده شرایط استفاده از پردازنده‌های Threadripper را فراهم می‌کنند، اما در صورت استفاده از پردازنده‌هایی که توان زیادی مصرف می‌کنند باید مطمئن شوید که مادربورد شما توان تمیز دریافت می‌کند.

نتیجه گیری

حتی اگر دانش کافی را در این زمینه دارید، خرید یک مدار VRM خوب می‌تواند سخت باشد. میزان هزینه کمی در راهنمایی به شما کمک می‌کند اما ترفندهای بازاریابی همانطور که اشاره شد می‌توانند باعث گمراهی شما شوند. جزییات اطلاعات درباره‌ی قطعات و شماره‌ی بخش‌ها به ندرت برای مشتریان نشان داده می‌شوند. بهتر است قبل از تهیه‌ی مدار VRM مناسب برای خود به خوبی تحقیق کنید.

اگر این مطلب را درباره‌ی مدارهای VRM و تاثیر آنها بر عملکرد CPU دوست داشتید، حتما به دیگر مطالب سخت افزاری بر روی سایت ما، مثل اولویت‌های به روز رسانی برای PC و مطلبی درباره‌ی vsync و وضوح صفحه نمایش قبل از خرید، سر بزنید.

منبع: MakeTechEasier