R68 на материнской плате что это
Система питания (VRM). То, что упоминают разбирающиеся и не очень люди в контексте выбора комплектующих. В основном это видеокарты и материнские платы.
VRM - один из главных критериев при выборе материнской платы или видеокарты.
В этой статье я постараюсь простыми словами объяснить, что это такое, принцип работы и критерии выбора. Без сложных объяснений и кратко.
Есть 2 части - теоретическая и практическая. Если вам не интересна теория, можете скипнуть ее, но информация интересная в целом для общего развития, так шо можете и почитать :)
Если будут ошибки, которые найдут какие-то радиолюбители - извиняйте, я гуманитарий))))))))))))
Почему 12v - основное напряжение? Все просто - оно позволяет переносить достаточно большие токи при адекватной толщине (сечении) проводов питания на нормальные расстояния.
Эти 12v уже приходят на видеокарту или материнскую плату, и через систему питания, преобразовываются в необходимый чипам вольтаж, в непосредственной близости к самим кристаллам. С основным разобрались, теперь ближе к самим системам питания.
У VRM есть две задачи:
Снижение напряжения до нужного кристаллу
Подача стабильного, чистого напряжения без лишних пульсаций или скачков.
В основе системы питания у нас лежит импульсный преобразователь, который работает по следующему принципу:
Напряжение подается только некоторую часть времени, остальное время у нас есть 0 вольт.
Но, естественно, процессор не скажет спасибо, если подавать на него некоторую часть времени 12 вольт, некоторую часть времени - 0в. Поэтому в системе питания используется LC-фильтр, который ‘размывает’ частые включения и отключения.
КПД в случае с импульсным преобразователем не 100%, но достаточно высокое.
Импульсы же генерируются транзисторами (mosfet, мосфет, ключ), которые открываются (и, соответсвенно, подают напряжение) только на очень непродолжительное время. Управляет этим открытием драйвер, который в свою очередь управляется контроллером. Контроллер - небольшая микросхема, которая отслеживает питание и указывает драйверу, на какое время открывать затворы транзисторов.
upd: Забыл упомянуть в теории. Транзисторы боятся очень высоких температур. Точнее максимальные токи снижаются с ростом температур. Поэтому нельзя оперировать идеальными значениями из даташитов - на практике дело может быть немного другим. А еще LC фильтр для каждой фазы отдельный, хз почему я его сплошным нарисовал :dog_wtf:
Почему бы не сделать одну фазу?
Температуры. Транзисторы имеют свойство нагреваться при работе, и чем чаще они открываются, тем больше буде нагрев.
Сделать больше фаз питания. Тогда нам придется открывать транзистор на тот же промежуток времени, а реже. То есть все мосфеты открываются попеременно, при открытии одного, остальные остаются закрыты.
Вот как это должно выглядеть в теории:
Контроллер управляет драйверами со своим смещением.
Также сегодня очень часто встречаются драйвера-даблеры. Они берут сигнал от контроллера и либо разбивают его по фазе (что позволяет снизить пульсации. Работает оно простым образом - полученный шим сигнал чередованно отправляется в 2 выхода. Т.е. частота сигнала уменьшается в два раза, но в таком режиме даблер действительно делит одну фазу на две), либо включают их синхронно (что позволяет повысить ток, проходящий через VRM. Это удваивает цепи питания, но не фазы).
Проще говоря, если у нас есть 8 реальных фаз и 8 виртуальных, полученных из удвоителей, то на реальных фазах пульсации все равно будут меньше, чем на удвоителях, ведь частота фаз не будет менятся. С виртуальными фазами частота уменьшается вдвое.
Вывод по теории:
Есть несколько проблем импульсного преобразователя питания - пульсации и максимальная величина тока. Пульсации исправляются числом фаз питания и частотой. Увеличить величину тока можно количеством цепей питания и/или более хорошими транзисторными сборками.
А теперь одно ОЧЕНЬ важное уточнение. Нельзя смотреть на чистые циферки из даташитов. Нет, конечно, это довольно важный параметр, но далеко не решающий. Это только идеальные условия, которые у вас вряд ли будут.
Приведу пример: ASrock fatal1ty b450 gaming k4. 3 фазы системы питания, но 6 цепей. Изначально может показаться, что на такую плату нельзя ставить мощные процессоры, но на самом деле, благодаря использованию 6 цепей с хорошими транзисторами (SinoPower SM4337 & SM4336) и нормальным охлаждением, эта плата показывает себя всего немного хуже в плане температур при работе с Ryzen 2700x, чем более дорогая msi b450m tomahawk max (ON Semiconductor 4C029N, 4C024N).
Изначально смотрите не на количество фаз, а на реальные температуры во время работы с жористыми процессорами. Такие тесты можно найти либо в гугле, либо есть отличный канал Hardware Unboxed, который тестирует разные материнские платы. Естественно что количество фаз, линий питания, максимальные значения которые VRM может пропустить через себя - очень важные параметры, но вам, как конечному пользователю, это не сильно интересно. Также важно какое-никакое охлаждение системы питания, ибо на естественном отводе тепла, особенно без продуваемости в корпусе, далеко не заедешь. В идеале брать уже под среднебюджетные процессоры матери с охладом на ВРМ, учитывая что вы еще сможете апгрейднуться. К топовым процессорам безусловно нужна мать с хорошим охладом. И не забывайте ставить сзади сверху вертушку на выдув, она неплохо помогает отводить тепло от системы питания :)
Чтобы узнать количество фаз питания:
Узнайте какой контроллер используется (сколько максимум фаз поддерживает) -> узнайте какие используются драйверы и в каком режиме они работают (чистая фаза, даблер (синхронный или со смещением по фазе), квадрер (синхронный или со смещением по фазе)).
Считать фазы по количеству дросселей нельзя - это нам скажет о количестве линий питания, а не о количестве фаз. Иногда эти числа совпадают, иногда - нет.
Обычно в обзорах за конечного потребителя уже все посчитали, и можно наслаждаться готовыми данными.
Спасибо за прочтение.
Надеюсь, после этой статьи вы не будете больше брать дешевые материнские платы без охлаждения на мосфетах в паре с дорогими процессорами. Да, производитель заявляет поддержку i9 10900k даже на самых дешевых матерях, но система питания там на такое совсем не расчитана. В итоге взяв дешман мать + жористый процессоры вы не получите ничего, кроме огромных температур на мосфетах, троттлинга и по итогу выхода из строя вашей рабочей/игровой машины.
Информация может быть кому-нибудь полезной, т.к. прямого ответа я не нашёл.
Будучи купленным в 2010 году, десктоп на 775 сокете на ASUS P5K с Core2Duo E8200 начал сдавать позиции: XP давно без поддержки (хитрый ход — обновления для POSReady были задействованы сразу), браузер, как основной элемент, тоже стал жаловаться, пожирая оперативу каждой открытой страничкой тырнета. Где-то из нутров системника давненько стали доноситься посвистывание (питание) и кряхтения(HDD).
Неторопливо начал апгрейдить. Докинул оперативки две плашки по 1ГБ, стало 4ГБ. Для XP это перебор, поэтому вскоре под систему поставил SSD на Crucial 64ГБ, заодно перешёл на Win7. Совсем недавно подвернулась возможность и перешёл на SSD Samsung 860 EVO 256ГБ, т.к. была нужда тяжёлые программы пользовать. Ну и две плашки заменил на двухгиговые — в итоге 6ГБ.
Однажды крутя VirtualDub'ом оцифрованные с VHS AVI-шки подумалось поднять скорость обработки (нужда была сырец кодить lossless huffyuv). Руководство от ASUS гласило, что верхняя планка по ОЗУ — 8ГБ, и что можно вкорячить четырёхядерник, глаз положил на Q9550, а лучше Q9550S. Но цены на вторичке, однако, спустя годы, не сдают позиций. Кто хочет ещё чуток сэкономить, с авито идёт на алиэкспресс. Давно уже известно о серверных процессорах XEON на 771 сокете, которые несложными допиливаниями на коленке (в прямом смысле!) аккуратно укладываются в 775й. Надо сказать, что BIOS тоже требует шаманства.
Купил XEON E5440, по сути это тот же Q9550, отличие небольшое в инструкциях, ну и кушает немногим больше. Родного кулера пока хватает, тем более эти материнки завышают температуру процессора, верить только приходится показаниям ядер. Сам проц геометрически отличается пропилами-ключами на корпусе, и два пина на брюхе требуют взаимоподмены. Переживать не приходится, китайские братья позаботились уже (честно скажу, с новыми пропилами они промахнулись, пришлось допиливать самому). Прошил BIOS под XEON, воткнул камень и всё завелось сразу и с песней. С песней дросселей по питанию. Каждую секунду проц что-то делает, требуя энергии, что озвучивалось коротким тиканием-свистом как секундной стрелкой часов. Даже движение мышки "легонько свистело", не говоря уже о полной загрузке процессора.
Не разбираясь, полез в блок питания. FSP ATX-450PNR был немного в пыли, всё продул. На дроссели "накакал" термоклея. Собрал, но ничего не поменялось. Решил действовать "on-line" — уложил ATX на бок, раскрыл БП и запустил всё это.
А оказалось, что свист не из БП, а из-под охладителя процессора. Там и обнаружил дроссели с маркировкой R68.
"Тыкал" в них пальцем, свист менял тональность. Приговорено — менять! Под рукой ни фена ни мощного паяла не было. Да и дроссели где-то нужно достать. Собрал всё.
Порыскав в сети, ничего подобного для P5K не нашёл, но узнал, что дроссели могут быть закрытого типа, но с полостью внутри. И ещё — они не планарные, а выводные. Значит можно без фена выпаять и заполнить клеем или лаком.
Беру паяло на 200Вт, запасаюсь клеем БФ2 (не пригодился) и перед выходными выпаиваю 3 дросселя R68, и 2 дросселя 1R1. И оппачки, повезло — полые внутри! Остальные трогать не стал, они частично открытые. Паяется многослойка без опыта тяжело.
Витки дросселей изначально пропитаны лаком, но, видимо, время не щадит и их.
Развожу хорошенько эпоксидную смолу с отвердителем и аккуратно заливаю витки на снятых дросселях, и на оставшихся в плате.
Наутро клей схватился достаточно хорошо по всему объёму. Терпения мало, впаиваю всё "взад". Собираю. И тишина. И только мёртвые с косами кулеры шелестят. Благодать. Ну прям реально тишина, т.к. за годы свист приелся, а на XEONе он вышел на новый уровень — раздражающий.
Остался один глюк — подвисание HDD WD10EALX-009ba0 на 1ТБ. Бэдов нет, но бывают замирания на минуту-полторы, когда хард недоступен. Перевёл интерфейс HDD принудительно в режим SATA II (изначально поддерживает SATA 3, но мать умеет только 2ю версию) джампером. Нет результата. Диагностика рекомендовала поменять шлейф SATA, т.к. были ошибки CRC. Менял на аналогичные, не помогало. Решился на "подороже", отложил в закладки до будней.
И вот в очередной раз, удручённый замираниями проводника, диагностируя и гоняя хард вспоминаю, что он у меня в материнку заведён с "переулка", а не через южный мост, а именно через JMicron® JMB363 controller. Ищу в диспетчере — нет никакого упоминания. Странно. Видимо, семёрка сама всё своё смонтировала от мелкософта и молчит. Лезу к официалам JMB363, качаю драйверы, устанавливаю, аж дважды пришлось ребут сделать (сначала установка контроллера, а затем установка жёсткого диска).
Диск ожил полноценной жизнью, перестал замирать, работает в полную силу.
Вот это было удовлетворение!
А прироста производительности с тем кодеком я не добился, он одновременно может только одно ядро эксплуатировать, либо все, но поочерёдно.
Любой, кто разбирал компьютер, видел как много различных элементов на материнской плате, в этой статье я постараюсь кратко описать и показать основные компоненты, устанавливаемые на материнские платы современных компьютеров.
Или мосфет. Обычно используется для усиления, генерации и преобразования электрических сигналов. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде.
Резистор - это пассивный элемент радиоэлектронной аппаратуры, предназначенный для создания в электрической цепи требуемой величины электрического сопротивления, обеспечивающий перераспределение и регулирование электрической энергии между элементами схемы.
Электролитические конденсаторы схожи с аккумуляторами, но в отличии от которых выводят весь свой заряд в крошечные доли секунды. Используются, чтобы выровнять напряжение или блокировать постоянный ток в цепи.
Керамические SMD, танталовые, ниобиевые и др. Лучше для электроники, которая не требует высокой интенсивности работы.
Светодиод (LED). В основном LED - крошечные лампочки.
Катушки и индуктивности
Индуктор (дроссель) - обмотка провода, катушка, используется для смягчения скачка тока при запуске. Зачастую стоят перед процессором.
Генератор тактовых частот.
Генератор тактовых частот (клокер) — устройство, формирующее тактовые частоты, используемые на материнской плате и в процессоре.
Кварц перемещает энергию назад и вперед между двумя формами в равные доли времени. Задаёт частоту работы всей электрической схемы.
SuperIO (SIO, MultiIO, MIO, "мультик").
Третья по значимости и размеру микросхема на материнской плате – после мостов. Отвечает за порты ввода-вывода (COM, LPT, GamePort, инфракрасный порт, PS/2 для клавиатуры и мыши и др.). Является микроконтроллером (выполняет часть прошивки биос), выродился из контроллера клавиатуры, но в современных платах выполняет множество важных функций. Он например мониторит сигналы с Шим и когда убедится что всё ОК с питанием - даёт южному мосту команду "нажали на вкл, запускайся", ещё он управляет режимами S0-S5. На текущий момент это его основной функционал, а функции ввода - вывода - отмирающий придаток. Зачастую обладает дополнительным функционалом:
встроенный Hardware Monitoring
контроллер управления скоростью вентиляторов
интерфейс для подключения CompactFlash-карт.
ШИМ-контроллер (от Широтно-Импульсная Модуляция) - главная микросхема, управляющая напряжением на материнской плате.
Мосты (северный и южный).
Северный мост (MCH).
Одним из основным составляющим компонентом материнской платы будь то компьютера либо ноутбука является Северный мост (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также — контроллер-концентратор памяти с английского Memory Controller Hub)
MCH является системным контроллером чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключено следующие оборудование:
1. через Front Side Bus — микропроцессор, если в составе процессора нет контроллера памяти, тогда через шину контроллера памяти подключена— оперативная память.
2. через шину графического контроллера — видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона, видеоадаптер часто встроенный. В таком случае северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub).
Название чипа как «Северный мост» можно объяснить представлением архитектуры чипсета в виде карты. В результате процессор будет располагаться на вершине карты, на севере
Исходя из назначения, северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность):
- системной шины и, косвенно, процессора (исходя из этого — до какой степени может быть разогнан компьютер);
- оперативной памяти (тип — например SDRAM, DDR, DDR2, её максимальный объем);
Во многих случаях именно параметры и быстродействие северного моста определяют выбор реализованных на материнской плате шин расширения (PCI, PCI Express) системы.
В свою очередь, северный мост соединён с остальной частью материнской платы через согласующий интерфейс и южный мост. Когда технологии производства не позволяют скомпенсировать возросшее, вследствие усложнения внутренней схемы, тепловыделение чипа, современные мощные микросхемы северного моста помимо пассивного охлаждения (радиатора) для своей бесперебойной работы требуют использования индивидуального вентилятора или системы жидкостного охлаждения, что в свою очередь увеличивает энергопотребление всей системы и требует более мощного блока питания.
Минуя северный мост согласно нашей схеме двигаясь на юг на материнской плате расположен южный мост.
Южный мост ( ICH)
Южный мост (от англ. Southbridge) (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH).
Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» (по сравнению со связкой «Центральный процессор-ОЗУ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через Северный мост, который, в отличие от Южного, обычно подключён напрямую к центральному процессору.
Если взять функциональность, то южный мост включает в себя:
- контроллеры шин PCI, PCI Express, SMBus, I2C, LPC, Super I/O;
- PATA (IDE) и SATA контроллеры;
- часы реального времени (Real Time Clock);
- управление питанием (Power management, APM и ACPI);
- энергонезависимую память BIOS (CMOS);
- звуковой контроллер (обычно AC'97 или Intel HDA).
Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire, аудио-кодек и др. Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).
Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать и поддержку шины PCI-X и PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она все таки является неотъемлемой частью современного южного моста. Шина SM используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.
Контроллер прерываний обеспечивает механизм информирования ПО, исполняющегося на ЦПУ, о событиях в периферийных устройствах. IDE интерфейс позволяет «увидеть» системе жёсткие диски. Шина LPC обеспечивает передачу данных и управление SIO (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и флоппи-контроллер) и BIOS ROM (флэш).
APM или ACPI функции позволяют перевести компьютер в «спящий режим» или выключить его.
Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).
Меню настроек Bios.
Северный и южный мосты материнской платы вкупе составляют одно целое устройство управления всей системой так сказать глаза, уши, руки ЦП. Вкупе эти два чипа называются – чипсет.
Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты так можно встретить и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.
Чаще всего чипсет современных материнских плат компьютеров состоит из двух основных микросхем северного и южного моста (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub, SCH):
Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.
Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъёма LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.
Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящих из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура.
В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованны фирмы-производители процессоров. Исходя из этого, ведущими фирмами (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы, специально для производителей материнских плат, так называемые англ. referance-чипсеты. После обкатки на таких чипсетах, выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии (а учитывая глобализацию мировых производителей, кросс-лицензии) выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.
Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86: Intel, NVidia, ATI/AMD: (после перекупки в 2006 году ATi вошла в состав Advanced Micro Devices), Via, SiS
Микропроцессор (ЦП)- является полным механизмом вычисления.
BIOS (Basic Input-Output System) микросхемы основной системы ввода/вывода.
Технология Dual Bios на материнских платах производства Gigabyte. В случае сбоя основного bios его можно восстановить из резервной микросхемы.
Батарейка CMOS. Служит для хранения настроек BIOS и для поддержания системного времени в актуальном состоянии.
Аудиокодек (англ. Audio codec; аудио кодер/декодер) — компьютерная программа или аппаратное средство, предназначенное для кодирования или декодирования аудиоданных.
Сетевой контроллер (Onboard LAN).
Сетевой контроллер (Onboard LAN) представляет собой отдельную микросхему. Как и в случае с аудио кодеком при выходе из строя может сильно греться. Ремонтируется так же заменой или демонтажем.
Иногда, при неисправности внуренней сетевухи или звуковухи компьютер может не стартануть вводя в ступор южник. Можно починить материнскую плату просто отпаяв микросхему и как правило с вероятностью 80% компьютер заводится и тогда отключив в BIOS
сеть и/или звук и вставив внешнюю плату можно пользоваться компьютером без опаски.
Когда речь заходит о материнских платах, разговор практически никогда не обходится без того, сколько фаз питания процессора применено в той или иной модели. Этот параметр не часто указывается в спецификациях на материнскую плату, но непременно фигурирует в обзорах той или иной модели, да и на многочисленных форумах и обсуждениях системных плат и/или чипсетов о питании CPU речь заходит всегда. Иногда упоминание о количестве фаз присутствует в рекламных материалах или на коробке материнской платы. Фазы питания процессора – что это, что они делают, для чего нужны и сколько их вообще надо? Давайте разбираться.
Подключение передней панели к материнской плате
Первым делом, я порекомендую открыть руководство пользователя и поискать схему соединения там. Если нет бумажного, то можете найти его в электронном виде на официальном сайте производителя (как правило, в верхней части сайта переходите на вкладку «Продукты», там находите категорию материнских плат и уже оттуда ищите свою модель).
Прилагаю ссылки на официальные сайты:
Так же, на текстолите самой платы чаще всего написаны подсказки для помощи в подсоединении. На примере ниже отличный показатель правильных подсказок для того, чтобы разобраться как подключить переднюю панель к материнской плате.
Возьмем для примера популярную и актуальную материнскую плату и рассмотрим разъемы подключения на них.
Заключение
Сегодня мы рассмотрели очень важный вопрос, в котором необходимо разобраться для того, чтобы самостоятельно собрать свой персональный компьютер. Я уверен, что смог вам дать нужную базу знаний и у вас не должно более возникнуть проблем с тем, как подключить переднюю панель к материнской плате.
Спасибо, что дочитали статью до конца. Если у вас остались вопросы, то прошу вас пройти в комментарии и оставить их там. Я уверен, что смогу ответить на них, а также помочь вам. Не скромничайте и не стесняйтесь!
А на этой ноте закончим данную статью и попрощаемся вплоть до момента следующей публикации.
Всегда ли фаза действительно фаза
Маркетинг играет большую роль в нашей жизни. Смартфон с камерой на 16 мегапикселей априори считается лучше такого же, но с камерой «всего лишь» на 13 мегапикселей. Ну а если используется 23 мегапикселя – то это уже вообще круть!
Аналогично и с материнскими платами. В описаниях, спецификациях или рекламных материалах на ту или иную модель можно найти гордое упоминание о системе питания, использующей -дцать фаз. А у конкурента схожая по функционалу плата вполне может имеет -дцать и еще 4 фазы. Чтобы не ходить далеко за примером, возьмем плату ASRock X370 Taichi под новехонькие Ryzen. Если обратиться к сайту производителя, то в спецификациях видим упоминание, что используется 16-фазная система питания.
А ведь используемый PWM-контроллер IR35201 – восьмифазный. Получается, производитель платы врет? Нет, ну может, немного лукавит. Дело в том, что дросселей, конденсаторов, электронных ключей и проч. действительно 16. Тонкость в том, что используются устройства, называемые делителями (doublers).
Суть работы этих элементов следует из названия – разделить, распределить сигналы от одного канала PWM-контроллера на две цепочки «драйвер-ключ-фильтр». На выходе очень похоже на две фазы, только управляются они одним сигналом, работают синфазно, никакого смещения между ними для сглаживания пульсаций нет. Тогда зачем они?
Ответ – мощность. Данная плата гарантирует поддержку процессоров с потреблением до 300 Вт! Распределяя нагрузку по такому количеству фаз, удается снизить проходящий через каждую из них ток и, как результат, уменьшить нагрев силовых элементов. Впрочем, если используется действительно мощный CPU, да еще и с разгоном, то для охлаждения просто необходим радиатор. Лучше бы даже с обдувом.
Думаю, все сказанное хорошо проиллюстрирует следующая картинка.
Возможен вариант без использования делителей. В таком случае ставится несколько PWM-контроллеров, которые работают синхронно. Если использовать уже упомянутый восьмифазный IR35201, установив 2 таких на плату, то вполне можно получить на выходе 16 фаз. Почти честных фаз, т. к. временнОго сдвига по всем фазам не будет.
По одной фазе от каждого PWM-контроллера будет работать синхронно, т. е. получим 8 пар (при условии, что используются 2 PWM-контроллера) фаз без временного смещения управляющего сигнала. Строго говоря, сглаживание будет такое же, как и при использовании 8 фаз, но вот мощность будет существенно выше.
А ведь можно найти платы, в которых и по 24 фазы…
Начнем
Первым делом рассмотрим модель материнской платы Gigabyte B450M DS3H с сокетом AM4 для подключения процессоров от компании AMD. Эта материнская плата достаточно популярна для недорогих сборок на Ryzen, а значит пример будет актуален.
Самым распространенным местом для размещения пинов подключения фронтальной панели является самый низ платы. Рассмотрим подключение на данной плате.
- USB 2.0 (на плате два разъема. Если шнур один, то подключайте в любой из них)
- USB 3.0
- Power Led
- HDD Led
- Power SW
- Reset SW
- CI (датчик вскрытия корпуса, не настолько распространен, как остальные)
- Speaker
Самые внимательные из вас уже могли заметить отсутствие разъема HD Audio, но не переживайте. Просто он находится в другой части платы, а именно слева.
Официальная документация говорит нам все то же самое, что я рассказал и вам.
Заметьте, что рядом с названием пина стоит знак + или — . Соблюдайте полярность и подключайте только идентичные знаки. На самих штекерах указаны знаки полярности, а также знак полюса на проводе можно понять по его цвету (красный – плюс, черный – минус).
А теперь давайте для сравнения возьмем похожую, но чуть более дешевую плату от той же компании – Gigabyte B450M S2H.
Данная плата обладает меньшим количеством слотов оперативной памяти, разъемов подключения и в принципе предназначена на чуть более дешевый сегмент. Пины здесь располагаются ближе к середине, давайте рассмотрим их подробнее.
- HD Audio
- USB 2.0 (на плате два разъема. Если шнур один, то подключайте в любой из них)
- Speaker
- Power Led
- Power SW
- HDD Led
- Reset SW
- USB 3.0
Заметьте, что в этой модели отсутствует разъём CI (датчик вскрытия корпуса), который присутствовал в предыдущем примере. Это не большая проблема, так как он, как уже упоминалось, не слишком распространен.
В официальной документации можем увидеть вот такую схему.
Теперь вам будет куда проще ориентироваться в системной документации, когда увидели это на примере, не так ли?
Абсолютно такие же обозначения на текстолите платы и схемы в руководстве пользователя будут выглядеть практически таким же образом будь это хоть китайская плата Killsre X79 для Intel Xeon на LGA2011, хоть старая MSI N1996 K9N для AMD на AM2.
Основные интерфейсы передней панели
Таблица
Как я уже и сказал, на передней панели могут располагаться самое разное количество вспомогательных разъемов и других интерфейсов, которые подключаются на прямую к материнской плате.
Давайте посмотрим на самые распространенные их виды в ПК.
Название | Фото | Назначение |
Power SW\Reset SW | Предназначены для работы кнопок питания и перезагрузки. Power SW – кнопка включения, а Reset SW –перезагрузки. | |
HDD Led | Необходим для работы светового индикатора работы жесткого диска на фронтальной панели корпуса системного блока. На своем компьютере вы можете заметить на фронте мигающую лампочку при включенном ПК. Так вот, это тот самый индикатор. | |
Power Led | Необходим для работы индикатора питания на фронтальной панели. Как правило, он синего цвета и статично горит при включенном питании компьютера. | |
HD Audio | Нужен для подсоединения передней звуковой панели. Обычно она нужна для подключения наушников и использует одну звуковую карту, что и задние порты на материнской плате | |
USB | Обеспечивает работу передних USB 2.0 портов. | |
USB 3.0 | Осуществляет подключение передних USB 3.0 портов. Штекер более увесистый и мощный USB 3.0 нежели его младшая версия выше так как данные порты обладают более высоким стандартом скорости передачи и чтения данных. | |
Speaker | Системный динамик. Данная «пищалка» была распространена раньше и использовалась в качестве основного динамика, но сейчас с ее помощью система сообщает об ошибках при прохождении POST. |
Все эти разъемы являются унифицированным стандартом, и любая материнская плата поддерживает их подключение. Различаться может только расположение разъемов на самой материнской плате, но сам способ подсоединения идентичен.
Чем отличаются верхний и нижний транзисторы
Тут надо прояснить один момент. Нередко можно встретить разные конфигурации цепей VRM. Например, у MSI Z490-A Pro используется по одному транзистору OnSemi 4C029N в верхнем плече и 4C024N в нижнем. У первого максимальный ток равен 46 А, у нижнего - 78 А.
У Gigabyte X570 GAMING X конфигурация несколько иная - верхний транзистор один, ONSemi 4C10N (макс. ток до 40 А), а нижних сразу два, ONSemi 4C06N (макс. ток до 69 А каждый). В последнем случае используется схема 1H2L, т. е один верхний (high) транзистор и два нижних (low).
Зачем такой разброд и шатания? Здесь надо обратить внимание на условия работы этих транзисторов. У верхнего на входе 12 В, а на выходе около 1 В. При заданной мощности ток не особо велик, и составляет, предположим, несколько ампер, ну пусть даже десяток-другой в особо сложных случаях.
А что нижний транзистор? Его диапазон напряжений работы от 1 (примерно) вольта до нуля. При той же мощности токи, которые он должен выдерживать, гораздо выше. Потому и ставят более мощный силовой элемент, или даже пару.
Кстати, если посмотреть на схему силовой сборки, в которую заключены все силовые MOSFET вместе с драйвером, то элемент нижнего плеча изображается более крупным. Теперь понятно почему.
Может быть и такая ситуация, когда для цепей питания ядер процессоров используют схему 1H2L (один верхний транзистор и два нижних), а для питания SoC, графического чипа, используется более простая схема 1H1L, т. е. по одному транзистору в каждом плече.
В случае использования сборок, для ядер может использоваться одна модель силовых элементов, а для SoC другая. Например, на платы ASRock B550 Extreme4 установлены двенадцать Vishay SIC654 и пара Vishay SIC632. Хотя по максимальному току сборки одинаковые, все же сам элемент SIC632 несколько проще.
Встроенная графика не слишком обременительна в плане энергопотребления и до значений в десятки ампер тут дело обычно не доходит. Посему можно использовать меньшее количество элементов или более простые.
Кстати, дискретные элементы в цепях питания процессора используются в моделях материнских плат нижнего ценового диапазона. В материки среднего класса и в топовые модели ставят силовые сборки.
Что такое фазы питания
Чтобы знать, о чем собственно речь, давайте обратимся к фотографии материнской платы, вернее, к части ее, расположенной возле процессорного сокета. Вот типичная картина того, что можно увидеть на любой плате.
Что-то похожее вы сможете найти и на своей. Разница будет только в количестве компонентов, окружающих сокет.
Если рассматривать устройство каждой фазы питания, то можно выделить несколько блоков по своему назначению.
Все обозначения постепенно станут понятны.
Итак, что это такое? Современные блоки питания (БП) выдают напряжения ±12 В, ±5 В и +3.3 В. Однако современным процессорам необходимо гораздо меньше – порядка одного вольта, отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от нагрузки. При этом, если посмотреть на спецификации CPU, мы найдем такой параметр, как «Расчетная мощность» (он же TDP – расчетная тепловая мощность). В данном случае это величина, относящаяся к системе охлаждения, которая должна справляться с такой тепловой мощностью. Данное значение не эквивалентно энергопотреблению процессора, тем более оно меняется в зависимости от нагрузки и нагрева, но весьма близко к нему.
Так, если обратиться к спецификации CPU Intel Core i7-7700, то расчетная мощность составляет 65 Вт. В нашем случае не столь важно, сколько точно потребляет данный процессор. Просто предположим, что его энергопотребление и составляет 65 Вт.
Значит, система питания CPU должна обеспечить подвод такой мощности. Т. к. готового напряжения от блока питания мы не получаем, значит, придется подготовить нужное его значение. Для этого и служит система питания CPU.
Устройство и принцип действия
В качестве исходного напряжения берется +12 В, которое поступает непосредственно от используемого БП. Теперь надо выполнить преобразование, понизив напряжение до нужного значения. Этим занимается VRM (Voltage Regulation Module — модуль регулирования напряжения).
Сам VRM состоит из нескольких частей, это:
- PWM-контроллер (ШИМ-контроллер).
- Драйвер.
- MOSFET-транзисторы.
- Дроссель (индуктивность).
- Конденсатор.
Сейчас часто драйвер и пара MOSFET-транзисторов объединены в один корпус, а не являются дискретными элементами. Сути дела это не меняет. В одном корпусе или в разных - все это перечень компонентов, составляющих фазу питания CPU.
Основным управляющим элементом выступает PWM-контроллер. (Напомню, что аббревиатура PWM расшифровывается как широтно-импульсная модуляция – ШИМ). Он генерирует прямоугольные импульсы с установленной частотой, амплитудой и скважностью. Они подаются на электронный ключ (драйвер).
Скважность импульса определяет уровень выходного напряжения, которая вычисляется как отношение периода к длительности импульса. Таким образом, этот электронный ключ постоянно подключает/отключает входное напряжение, равное +12 В, к этому напряжению подключена нагрузка.
Сам электронный ключ состоит из пары MOSFET-транзисторов (n-канальные полевые МОП-транзисторы) под управлением драйвера. Эти транзисторы попеременно открываются-закрываются таким образом, что при открытии одного второй закрыт. Один из транзисторов своим стоком подключен к шине питания 12 В, второй - истоком к общему проводу. Сигнал от PWM-контроллера поступает на затворы, открывая и закрывая их в соответствии с частотой подаваемых сигналов.
Полученный модулированный сигнал с амплитудой 12 В поступает в LC-фильтр, т. е. через последовательно включенный дроссель (индуктивность) и параллельно подключенный конденсатор, что является нагрузкой. Возникающая ЭДС индукции не позволяет току возрастать мгновенно. В это же время происходит и заряд конденсатора. После закрытия электронного ключа та же ЭДС обеспечивает прежнее направление тока и не допускает резкого его снижения, помогает и разряжающийся конденсатор.
Чтобы не вдаваться в подробности, скажу так: в конечном итоге из импульсного сигнала выделяется постоянная составляющая, и на выходе со сглаживающего LC-фильтра получаем постоянное напряжение нужного значения. Правда, выходное напряжение будет содержать некоторый уровень пульсаций относительно среднего значения.
Для минимизирования пульсаций используют несколько таких цепей, т. е. фаз питания, которые работают таким образом, что подаваемые от PWM-контроллера импульсы в каждую фазу смещены друг относительно друга. Величина этого смещения зависит от количества используемых фаз. Т. е. смещение вычисляется как отношение периода переключения MOSFET-транзисторов к количеству фаз.
Тем самым выходной сигнал с каждого сглаживающего фильтра также смещен по отношению к другому. Также смещены будут и пульсации выходного напряжения. Результирующее напряжение будет иметь уже гораздо меньший уровень пульсаций. И это одно из преимуществ именно многофазных цепей питания – получение более стабильного уровня подаваемого на процессор напряжения.
Почему нельзя обойтись одной фазой
Одну из причин я уже назвал – сглаживание пульсаций выходного напряжения. Есть и еще как минимум одна причина – мощность. Используемые MOSFET-транзисторы, конденсаторы, дроссели имеют предел по максимальному току. Если взять для примера CPU, потребляющий 65 Вт при питающем напряжении в 1 В, ток будет исчисляться несколькими десятками ампер.
Так, используемые элементы могут быть рассчитаны на ток до 30, 40 или более ампер, но, скорее всего, это все равно будет меньше максимального потребления электроэнергии процессором. При этом должна быть возможность установки другого CPU, у которого потребление может оказаться больше, например, 95 Вт.
Для того, чтобы гарантированно обеспечить запас мощности, и используют несколько фаз. Тем самым заодно снижается нагрузка на каждую из них и, соответственно, их нагрев. Это дает возможность использовать большое количество процессоров.
Сколько фаз действительно необходимо? Скажем так, от 4 до 8 в зависимости от процессора и при отсутствии разгона. Этого более чем достаточно. Впрочем, большее их количество не так уж и плохо, особенно при использовании мощных «камней», да еще с разгоном. В разумных пределах, конечно.
Заключение. Фазы питания процессора – что это
«Режим питания нарушать нельзя», говорил один мультяшный персонаж. И это питание должно быть не только качественным, но и подаваться без сбоев. Причем в переложении на компьютерный мир необходимо учитывать изменяющиеся условия, при которых не только потребление процессора изменяется при разных ситуациях, но и он сам может быть заменен более прожорливым.
Система питания CPU, содержащая n-ое количество фаз, обеспечивает надежную его работу. Кстати, все сказанное верно и для видеокарт. Электропитание GPU осуществляется аналогично. А то, что производители стараются запихнуть на свои материнские платы, особенно дорогие, побольше этих фаз… С этим придется смириться. Вряд ли есть реальная необходимость в 24-х фазах, но покупатель всегда ведь ведется на красивые слова и любит большие цифры, конечно, если только это не ценник.
4 - й год работаю удалённо и создаю различные источники дохода. Строю бизнес в интернете и активно инвестирую.
Доброго времени суток всем читателям моего блога! На связи Федор Лыков. Сегодня хотелось бы разобрать актуальный вопрос, а именно «как подключить переднюю панель к материнской плате».
Данным вопросом рано или поздно задается каждый, кто решил самостоятельно собрать себе компьютер в первый раз, потому, считаю, что данная статья будет очень актуальна.
Рекомендую статью для тех, кто не умеет подбирать процессор к материнской плате.
Регулирование выходного напряжения
Современные процессоры требуют разного напряжения питания в процессе работы. Зависит это от нагрузки, и не забудем про разгон, при котором также необходимо изменять напряжение, в данном случае повышать его. Каким образом происходит автоматическая регуляция?
Зная требуемое значение, остается его сравнить с тем, которое подается в нагрузку. Для этого существует цепь обратной связи. Сравнение референсного напряжения и того, которое считано с нагрузки, позволяет определить, требуется ли изменить его уровень. Делается это изменением скважности PWM-импульсов. Таким образом поддерживается оптимальное напряжение питания процессора.
Предназначение передней панели
Если вы хоть раз видели системный блок компьютера, то знаете, что на его фронтальной части располагаются:
- кнопка включения компьютера
- кнопка перезагрузки
- индикаторы работы жесткого диска
- дополнительные USB порты
- порты для звуковых устройств ввода и вывода (наушники и микрофон)
Для их полноценной работы необходимым условием является соединение панели с материнской платой. Разумеется, инженеры компаний-производителей предусмотрели этот момент и на платах размещены специальные разъемы.
Сложности подключения в первую очередь связаны с незнанием назначения тех или иных разъемов и пинов. Сейчас мы и будем разбираться, как правильно подключить панель к материнской плате от различных компаний-производителей.
Предлагаю начать рассмотрение вопроса со взгляда на наиболее распространенные провода от передней панели, которые нам и нужны, чтобы разобраться в вопросе. Приятного чтения!
Читайте также: