آشنایی با ساختار رگلاتور ولتاژ (VRM) مادربردهای سری AORUS Z390 کمپانی گیگابایت

آشنایی با ساختار رگلاتور ولتاژ (VRM) مادربردهای سری AORUS Z390 کمپانی گیگابایت


هنگامی که صحبت از ساختمان یک سخت‌افزار مادربرد و دیگر بخش‌های تشکیل‌دهنده آن به میان می‌آید، مدار تغذیه واحد پردازنده مرکزی یا به عبارتی دیگر رگلاتور ولتاژ به‌مانند اولویتی بسیار حیاتی پررنگ شده و سطح اهمیت بسیار فراوانی را به خود اختصاص می‌دهد. عملکرد صحیح و بی‌عیب و نقص مغز اصلی رایانه شخصی و به دنبال آن کارکرد دیگر قطعات موجود مستقیماً به بخش نامبرده از یک مادربرد گره خورده و لذا کیفیت طراحی و استفاده از المان‌های با کیفیت در توسعه آن در بهبود راندمان و فزونی پتانسیل تدارک اقداماتی همچون اورکلاک و … تأثیرگذار می‌باشد.

رگلاتور ولتاژ

منبع تغذیه واحد پردازنده مرکزی که در زبان انگلیسی در قالب اصطلاح Voltage Regulator Module (به‌اختصار VRM) شناخته می‌شود در حالت کلی ساختاری است که تبدیلات جریان مستقیم به مستقیم یا به عبارتی دیگر DC-DC را به انجام می‌رساند. وجود بخش نامبرده در ساختار یک سخت‌افزار مادربرد بسیار لازم و ضروری به شمار می‌رود، زیرا بسیاری از تراشه‌های پردازشگر رایانه‌ای نظیر پردازنده مرکزی، شتاب‌دهنده گرافیکی، میکروکنترلرها و … در ولتاژهای بالای برق شهر نمی‌توانند به فعالیت پرداخته و اختلاف پتانسیل بسیار پایین‌تری نظیر 12 ولت، 5 ولت و 3.3 ولت را نیازمند می‌باشند، بنابراین نیاز به ساختاری جهت کاهش ولتاژ و فراهم آوردن حجم فراوانی آمپر جهت تدارک عملکرد یک سیستم کامپیوتری بسیار لازم و ضروری محسوب می‌شود.

 رگلاتور ولتاژ

بسیاری از کنتورهای برق نصب شده در منازل ایران از میزان جریان خروجی محدودی برخوردار بوده و توانایی آن‌ها در نوع معمول تک فاز در اغلب اوقات کمتر از 35 آمپر (در مناطق شهری) می‌باشد، این در حالی است که در ساختمان رایانه‌های شخصی، یک تراشه شتاب‌دهنده گرافیکی به‌تنهایی ممکن است به میزان جریانی بیشتر از 35 آمپر برخوردار بوده و لذا این مقدار باید به‌صورت کاملاً ثابت و پایدار برای آن مهیا گردد، اما چگونه؟ (این نکته را در نظر داشته باشید که مقدار 35 آمپر جریان خروجی یک کنتور برق تک فاز توسط دیگر وسایل الکترونیکی موجود در منزل نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد).

در پاسخ باید گفت که بخش بسیار زیادی از فرآیند کاهش میزان اختلاف پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) و افزایش جریان توسط سخت‌افزار منبع تغذیه یا به عبارتی دیگر PSU صورت می‌پذیرد، اما خروجی این قطعه از میزان نویز و اختلالات بسیار فراوانی برخوردار می‌باشد که در صورت عدم روان‌سازی در کسری از ثانیه منجر به بروز آسیب‌های فیزیکی به واحد پردازنده مرکزی و دیگر تراشه‌های ظریف و حساس رایانه شخصی می‌گردد، در این مرحله ساختار رگلاتور ولتاژ پای در میدان عمل گذاشته و با ایفای نقش خود، زیرساخت بسیار روان و پایداری را به دور از هرگونه کاهش یا افزایش ناگهانی ولتاژ یا جریان در اختیار سیستم قرار می‌دهد.

رگلاتور ولتاژ

ساختار مدار تغذیه واحد پردازنده مرکزی در حالت کلی از المان‌هایی همچون سلف، خازن، ترانزیستور، ماسفت و تراشه کنترلرر مدولاسیون پهنای پالس (PWM)، تشکیل شده است که در کنار یکدیگر به فعالیت پرداخته و ثبات جریان و خروجی مورد نیاز پردازشگر مورد نیاز را تأمین می‌نمایند. پردازنده مرکزی در قالب یکی از حساس‌ترین واحدهای موجود در پیکره یک رایانه شخصی به شمار می‌رود که عملکردهای بسیار حیاتی را به خود اختصاص داده است، بنابراین وابستگی آن به دیگر قطعات (در مبحث انرژی مورد نیاز) و وظیفه تأمین نیازمندی آن مستقیماً بر عهده سخت‌افزار مادربرد و بخش VRM آن گذاشته شده است.

خروجی یک رگلاتور ولتاژ باید از روانی منحصر به فرد و ویژه‌ای برخوردار باشد و در تمام طول مدت کارکرد پردازنده مرکزی کاملاً ثابت و پایدار و به دور از هرگونه افزایش یا کاهش ناگهانی دامنه نگاه داشته شود. المان‌های الکتریکی و الکترونیکی تشکیل‌دهنده مدار تغذیه در تغییر پتانسیل آن تأثیر مستقیم داشته و علاوه بر آن تعداد فازهای موجود نیز در بهبود راندمان فرآیندهای اورکلاک و تحت سربارهای شدید پردازشی می‌توانند بسیار مفید واقع شوند؛ بر همین اساس از آنجایی که رگلاتور ولتاژ بخشی از ساختار یک سخت‌افزار مادربرد به شمار رفته و وظیفه طراحی آن برعهده کمپانی سازنده آن می‌باشد، لذا استفاده از طرح‌ها و فناوری‌های ویژه جهت تضمین عملکرد بی‌عیب و نقص واحد پردازنده مرکزی و تمایز محصولات با یکدیگر متوجه کمپانی توسعه‌دهنده سخت‌افزار مادربرد می‌باشد.

کمپانی گیگابایت به‌عنوان یکی از فعالان موجود در صنعت طراحی و توسعه سخت‌افزارهای مادربرد تاکنون محصولات قدرتمندی را در رده‌های مختلف به بازار عرضه داشته و افتخارآفرینی‌ها و رکوردهای چشمگیری را با استفاده از مادربردهای سری AORUS Z390 در حوزه اورکلاک و افزایش فرکانس واحدهای پردازنده مرکزی و تراشه‌های شتاب‌دهنده گرافیکی تحت نام خود به ثبت رسانده است، اما طراحی رگلاتور ولتاژ مادربردهای این کمپانی تا چه میزان در کسب موفقیت‌های اشاره شده دخیل بوده و چگونه درزمینهٔ پشتیبانی از فناوری‌های منحصر به فرد و کیفیت طراحی نسبت به نمونه‌های رقیب خود قدرتمندتر می‌باشند؟

سخت‌افزارهای مادربرد سری AORUS Z390 کمپانی گیگابایت با شعار +Designed for All Core 5 GHZ طراحی شده و ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها حکایت از فرکانس بیشتر از پنج گیگاهرتز در سرتاسر هسته‌های واحدهای پردازنده مرکزی دارند.

یک واحد پردازنده مرکزی به دلیل محدودیت‌های موجود در طراحی داخلی و همچنین ضعف مدار تغذیه مادربرد توانایی لازمه جهت فراهم آوردن حداکثر فرکانس در سرتاسر تمامی هسته‌های موجود در بطن خود را نداشته و این مهم در اغلب اوقات محدود به تعداد یک یا دو هسته اولیه می‌باشد. علاوه بر آن ضعف مدار رگلاتور ولتاژ در انجام فرآیندهای اورکلاک نیز به‌وضوح قابل مشاهده بوده و انعطاف‌پذیری کاربران را بعضاً با کاهش چشمگیری همراه می‌سازند، اما همان‌طور که پیشتر نیز اشاره شد، طراحی بخش VRM و المان‌های به‌کار رفته در آن در بهبود راندمان و فزونی قدرت بسیار تأثیرگذار می‌باشد.

طراحی بخش رگلاتور ولتاژ مادربردهای سری AORUS Z390 کمپانی گیگابایت بر پایه تعداد 12 فاز تمام دیجیتال انجام پذیرفته و تراشه‌های کنترلر مدولاسیون پهنای پالس (PWM) و ماسفت‌های Pow|Rstage صد در صد دیجیتال (ساخته شده توسط کمپانی Infineon Technologies یا به‌اختصار IR) را در ساختار خود جای داده‌اند. ترکیب المان‌های اشاره شده به همراه درگاه 8+8 پین تغذیه واحد پردازنده مرکزی انعطاف‌پذیری بسیار چشمگیری را در مباحث دقت توان فراهم آورده شده برای تشنه‌ترین قطعات تشکیل‌دهنده ساختار یک مادربرد و استخراج حداکثر کارایی از بطن نهمین نسل از واحدهای پردازنده مرکزی اینتل را به ارمغان آورده‌اند. هرکدام از 12 فاز تشکیل‌دهنده رگلاتور ولتاژ مادربردهای سری اشاره شده قادرند تا جریانی برابر با 40 آمپر را با قابلیت اطمینان سیستم‌های سرور، ظرفیت بالا، میزان حرارت تولیدی کمتر و به‌صورت متمایز از یکدیگر برای واحد پردازنده مرکزی فراهم آورند.

افزایش دو برابری فلز مس جای گرفته در بین لایه‌های تشکیل‌دهنده مدار چاپی سخت‌‎افزارهای مادربرد و گسترش سطوح انتقال توان بین بخش‌های مختلف مدار رگلاتور ولتاژ و سوکت واحد پردازنده مرکزی در فراهم آوردن چگالی کافی جهت تحمل بارهای پردازشی بیشتر و جلوگیری از افزایش بیش از اندازه حرارت در نواحی حیاتی پردازنده مرکزی بسیار مثمرالثمر واقع شده‌اند. تدارک این مهم جهت تضمین توانایی مادربرد در فزونی سربارهای پردازشی وارده هنگام انجام فرآیندهای اورکلاک، اجرای بازی‌های رایانه‌ای و … لازم و ضروری به شمار می‌رود.

بخش مدار تغذیه واحد پردازنده مرکزی به دلیل فراهم آوردن حجم بسیار فراوانی جریان و عملیات سویچینگ به تعداد میلیون‌ها بار در ثانیه مستعد تولید حرارت فراوانی بوده و در صورت عدم رفع صحیح بدون شک خطرات جبران‌ناپذیری را سبب می‌گردد. علاوه بر آن گرمای موجود در اطراف ناحیه مدار رگلاتور با عملکرد واحد پردازنده نیز تشدید شده و طراحی سیستم خنک‌کننده ویژه به‌منظور برقراری تهویه و انتقال حرارت به نقاط دیگر بسیار لازم و حیاتی به شمار می‌رود.

سیستم خنک‌کننده طراحی شده برای مادربردهای سری Z390 کمپانی گیگابایت تعادل مناسبی را در فیمابین زیبایی و کارایی به ارمغان آورده و با تشکیل از قطعاتی نظیر سینک‌های جاذب گرما (هیت‌سینک) آرایه مانند، یک هیت پایپ و صفحه‌ای حرارتی 30 درصد گرمای کمتر برای المان‌های الکتریکی ماسفت را فراهم آورده است که نتیجه آن مستقیماً در اجرای بازی‌های رایانه‌ای، اورکلاک و … قابل مشاهده می‌باشد.

ساختار آرایه مانند سینک‌های جاذب گرما با افزایش 300 درصدی سطح مقطع صفحات و پخش نمودن گرما در محیطی بیشتر علاوه بر زیبایی، راندمان فراتری را در عملیات خنک‌سازی نیز به ارمغان آورده است. پدهای حرارتی قرار گرفته در قسمت پشتی قطعات تشکیل‌دهنده ساختار مدار تغذیه واحد پردازنده مرکزی و صفحه حرارتی در انتقال سریع‌تر گرما و پراکندگی آن نیز مفید واقع شده و هیت‌پایپ موجود (با قابلیت تماس مستقیم با المان‌ها و انتقال حرارت از ماسفت‌ها به سمت هیت‌سینک) نیز افزون بر تمامی توضیحات فوق در بهبود بهره‌وری همچنان تأثیرات بیشتری را به خود اختصاص داده است.

همان‌طور که پیشتر نیز اشاره شد، طراحی قدرتمند مدار رگلاتور یک مادربرد در افزایش انعطاف‌پذیری محصولات به‌منظور اورکلاک و فزونی چشمگیر پتانسیل آن تأثیرات فراوانی را به خود اختصاص می‌دهد. سخت‌افزارهای مادربرد سری Z390 کمپانی گیگابایت با شعار +5GHz پای در میدان رقابت گذاشته و تحقق این مهم بدون پشتیبانی از ساختاری توانمند به هیچ عنوان امکان‌پذیر نمی‌باشد.

پست های مرتبط

دیدگاه خود را بنویسید