¿Qué es un VRM en una placa base y por qué es importante?

Para la mayoría de los entusiastas de la PC, elegir la placa base adecuada implica consideraciones clave como el factor de forma, la compatibilidad de la CPU, la configuración de la memoria, las opciones de conectividad y el margen de overclocking. Sin embargo, un componente importante de la placa base que a menudo pasa desapercibido, incluso en una hoja de especificaciones, es su VRM. (módulo regulador de voltaje): un circuito electrónico responsable de garantizar el funcionamiento general de un sistema. estabilidad.

Para evaluar la importancia de este subestimado regulador de conmutación, profundicemos en el funcionamiento de un VRM, el componentes asociados con él, cómo diferenciar entre un VRM de alta calidad y un diseño deficiente, así como su impacto en la CPU actuación.

¿Cómo funciona un VRM?

En esencia, el módulo regulador de voltaje de la placa base (también conocido como módulo de alimentación del procesador) es un módulo especializado. convertidor (CC a CC) que regula y convierte los voltajes para alinearse con los requisitos específicos de la CPU, la memoria y otros componentes Piense en los VRM como mini fuentes de alimentación, similares a la unidad principal, que toma 120 o 240 V CA de la toma de corriente y la reduce a un voltaje CC mucho más bajo (12 V/5 V/3,3 V).

En este sentido, los VRM de placa base realizan el mismo funcionamiento que la fuente de alimentación, pero en un nivel secundario. Su objetivo principal es convertir los 12 V entrantes de los conectores EPS de 8/4 pines en un voltaje operativo adecuado para las CPU modernas (normalmente en el rango de 1,1-1,5 V).

Además, los VRM son fundamentales para transmitir un voltaje limpio y constante a cada componente de su PC que consume mucha energía, lo que reduce la probabilidad de sobretensiones absurdas o VDroops. Debido a sus capacidades de conversión constante, los circuitos de regulación de voltaje también permiten que múltiples generaciones de CPU (con voltaje de núcleo dinámico) funcionen de manera óptima en un sistema compatible. conjunto de chips de la placa base.

Componentes de un VRM

Si bien muchos de nosotros consideramos que el VRM es una unidad independiente y autónoma, el acrónimo representa una colección de distintos componentes electrónicos que rodean el zócalo de la CPU (LGA o PGA) y ranuras DIMM en nuestra placa base. Para aquellos no iniciados, los circuitos de regulación de voltaje incorporan una combinación de interruptores MOSFET que funcionan en conjunto con capacitores, estranguladores y controladores PWM para facilitar la fase de potencia proceso.

Aquí hay una descripción general completa de todos los componentes esenciales que constituyen los VRM de la placa base.

1. MOSFET

Los MOSFET (transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal) actúan como puertas aisladas que amplifican o atenúan las señales electrónicas dentro de un circuito de regulación de voltaje. En términos más simples, estos semiconductores controlan el flujo de corriente a la CPU en función de las señales y los valores recibidos del chip controlador PWM.

Un VRM monofásico emplea dos interruptores MOSFET (lado bajo y lado alto) para ayudar a modular el voltaje de salida promedio de un circuito alternando intermitentemente un voltaje de entrada. Dado que el mecanismo de conmutación ocurre cientos de veces por segundo, los MOSFET tienden a generar una gran cantidad de calor, con temperaturas que pueden superar potencialmente los 150 °C bajo cargas pesadas o sin refrigeración adecuada.

Como resultado, estos semiconductores suelen estar equipados con disipadores de calor pasivos, ventiladores en miniatura o bloques de agua para mitigar los problemas de sobrecalentamiento y mejorar la eficiencia operativa.

2. estranguladores

Los choques son inductores de forma cúbica que transforman señales de CA de alta frecuencia en frecuencias más bajas o corrientes continuas dentro de un circuito de regulación de voltaje. Con un núcleo magnético en forma de rosquilla con una bobina aislada envuelta alrededor, este dispositivo electrónico tiene una función dual propósito: almacenamiento, filtración y refinamiento de energía y la capacidad de regular la entrega de energía en escenarios extremos como el overclocking o sobretensión.

Además, cabe señalar que cada estrangulador corresponde a una fase de potencia en su placa base. Cuanto mayor sea el número de fases, más estable será la transmisión de voltaje a su CPU.

3. Condensadores

A diferencia de los estranguladores, los condensadores almacenan energía dentro de un campo eléctrico y descargan rápidamente la corriente acumulada en los circuitos conectados cuando es necesario. El objetivo principal de estos componentes cilíndricos es evitar picos repentinos de voltaje y minimizar las ondas en un circuito de regulación de voltaje.

En el contexto de los VRM de placa base y sus correspondientes fases, los condensadores, que funcionan como unidades de almacenamiento, acumulan la corriente eléctrica recibida de los estranguladores y entregan la energía requerida a su UPC. Cualquier exceso de carga de estos dispositivos se absorbe o libera a través de la tierra del circuito.

4. Controladores PWM

Los controladores PWM (modulación de ancho de pulso) o Driver IC (circuitos integrados) generan pulsos PWM, que posteriormente se canalizan hacia los componentes analógicos centrales de un circuito de regulación de voltaje: MOSFET y se ahoga Además de monitorear, estos controladores multifásicos ajustan dinámicamente la entrega de energía a la CPU, lo que le permite mantener la máxima eficiencia durante las cargas de trabajo intensivas.

En esencia, el controlador PWM adquiere el voltaje de referencia de su CPU (también conocido como VRef dentro del BIOS) y lo mide con el voltaje predominante del VRM de su placa base. Cualquier diferencia entre el VRef y el voltaje real hace que este dispositivo vuelva a calibrar las señales, modulando el voltaje de salida instantáneamente.

Los componentes centrales de un VRM también se complementan con diodos y resistencias, que evitan que la corriente eléctrica que fluye hacia estos dispositivos supere los umbrales especificados.

VRM multifase en una placa base

Las CPU y GPU modernas requieren un sistema de suministro de energía robusto, que se extienda más allá de las meras capacidades de un VRM monofásico. Para lograr un procedimiento de transmisión relativamente estable y eficiente, los fabricantes de placas base casi siempre incorporan múltiples convertidores reductores en paralelo, creando una solución VRM multifase.

Para empezar, la disposición escalonada de una configuración VRM multifásica divide la carga en etapas de potencia separadas, distribuyéndola en un área física más amplia. Este sofisticado enfoque de administración de energía proporciona a la CPU un voltaje operativo limpio y regulado con precisión y reduce la generación de calor y el estrés dentro de los componentes principales.

Al comprar una placa base nueva, es probable que encuentre la terminología de diseño de potencia de fase en su material de marketing, que indica la asignación de fases a la PCB (placa de circuito impreso). Los fabricantes suelen promocionar esta especificación en un formato "A+B" (8+2) o "X+Y+Z" (16+2+2), el valor inicial que precede al signo "+". significa el número de fases dedicadas a la CPU, mientras que la combinación que sigue al signo más se refiere a otros componentes críticos en un tarjeta madre. (RAM, Chipset, iGPU, etc.).

Sin embargo, en los casos en que el número real de fases reservadas para la CPU exceda ocho, como se ve en designaciones como "18+2" o incluso superior, los fabricantes de placas base tienden a incluir un dispositivo modificado llamado doblador En pocas palabras, los duplicadores VRM permiten a los fabricantes dividir las señales de control para una fase, duplicando efectivamente el número de fases desde el punto de vista del control. Sin embargo, los beneficios pueden no ser tan significativos como las verdaderas fases adicionales.

Además, la inclusión de duplicadores dentro de una configuración VRM de 8 fases "verdadera" produce mejoras significativas en el proceso de puesta en fase de potencia a un menor costo de fabricación.

¿Cómo diferenciar entre una configuración de VRM de alta calidad y una de diseño deficiente?

Varios factores entran en juego al evaluar las placas base en función de la calidad de sus configuraciones VRM. Incluso si no planea hacer overclocking en su CPU, una solución VRM mal diseñada puede arruinar la energía mecanismo de entrega por un margen considerable, lo que lleva a la inestabilidad del sistema, bloqueos, BSOD y otros flagrantes asuntos.

Aquí se explica cómo diferenciar entre una configuración de VRM de primer nivel y una que está muy por debajo de las expectativas.

• Diseño de potencia de fase: Uno de los métodos más sencillos para determinar la calidad de una configuración VRM es inspeccionar físicamente el número total de estranguladores visibles en la placa base. Por un chipset de nivel de entrada como el AMD A620, debería poder ubicar un máximo de cuatro a seis fases de energía ocultas debajo de un disipador de calor. Por el contrario, una placa base de gama media o alta aprovecha un recuento de fases mucho mayor para manejar componentes que consumen mucha energía.
• Condensadores resistentes a fugas: Los VRM de alta calidad utilizan condensadores de estado sólido, a menudo comercializados como "condensadores japoneses", "condensadores oscuros" o "condensadores Hi-C". condensadores". En comparación con sus homólogos electrolíticos, los condensadores sólidos tienen una tasa de tolerancia mucho más alta y son menos propensos a envejecimiento.
• Chokes de aleación premium: Recomendamos invertir en una placa base que emplee SFC (Super Ferrite Chokes) o Premium Alloy Chokes, ya que consumen menos energía, resisten la corrosión y generan menos interferencias electromagnéticas.

Por supuesto, inspeccionar una placa base antes de comprarla no es fácil. Sin embargo, siempre puede echarle un buen vistazo cuando llegue y luego devolverlo si no está a la altura.

VRM de placa base: el héroe anónimo de la informática moderna

Fundamentalmente, el concepto de un VRM puede ser bastante complicado, ya que implica una gran cantidad de jerga técnica. (MOSFET, estranguladores, condensadores, controladores PWM, etc.) que pueden ser desconocidos para la PC promedio entusiasta. A pesar de tales complejidades, los VRM de la placa base sirven como columna vertebral para una transmisión de voltaje eficiente a la CPU y otros componentes esenciales de su PC.