Сколько фаз питания нужно мощному процессору - основы правильного выбора материнской платы

Материнская плата и процессор – это не только выбор совместимого сокета

Выбирая комплектующие для нового компьютера, в первую очередь, часто рассматривают характеристики процессора, видеокарты и оперативной памяти, совершенно не уделяя должного внимания материнской плате, за исключением выбора совместимого сокета для процессора и ОЗУ. Но выбор материнской платы немного сложнее чем кажется на первый взгляд, а связанно это с фазами питания, которые при неправильном выборе, в лучшем случае будут занижать производительность процессора, а в худшем и вовсе способны вывести из строя материнскую плату по причине перегруза, а в следствии и перегрева элементной базы с дальнейшими неприятными последствиями.

Что такое VRM

VRM он же Voltage Regulator Module является самым энергоёмким элементом материнской платы, с его помощью производится формирование питания для процессора, а это между прочим не малые мощности. К примеру, топовый процессор в лице Intel Core i9-12900k способен потреблять до 240 Вт, что на минуту, в перерасчёте на амперы составит около 195 единиц потребляемого тока. А беря в учёт динамически изменяющийся перепад напряжения в зависимости от нагрузки на процессор, можно сделать вывод, что составные части VRM должны быть выполнены на высшем уровне для того, чтобы обеспечить качественное и самое главное стабильное питание процессора.

Функционально VRM призвана оптимизировать выдаваемое блоком питания напряжение 12В до низковольтного стабильного питания процессора. В состав модуля регулировки напряжения входят ШИМ-контроллер, драйверы, мосфеты и сглаживающие фильтры.

Составные части VRM – чем обусловлена необходимость в увеличенном количестве фаз питания

В связи с тем, что конструкционные особенности одной фазы питания не позволяют обеспечивать полноценность работы даже слабого процессора, производителям материнских плат приходится увеличивать их количество для достижения нужного суммарного напряжения и мощностей.

Классическая фаза питания представлена на материнской плате в виде драйвера мосфетов нижнего и верхнего плеча, а также сглаживающего LC-фильтра который состоит из конденсатора и дросселя.

Располагаются данные элементы практически впритык к разъёму процессора. Потребность близкого расположения элементной базы VRM к процессору связанна с необходимостью укорочения токопроводящих дорожек, так как слишком длинный путь будет увеличивать сопротивление и тепловые потери, что недопустимо, так как уменьшит напряжение на процессоре.

• Дроссели – выполнены в виде корпуса кубической формы, под которым скрывается медная обмотка, изолированная компаундом.
• Конденсаторы – имеют вид цилиндров и располагаются в непосредственной близости с дросселями.
• Мосфеты – это мощные низковольтные электронные ключи, выполненные в виде прямоугольных микросхем.
• Драйверы – функциональные контроллеры для управления парой мосфетов. Они синхронизируют поступающие сигналы ШИМ-контроллера или даблера с необходимым напряжением.
• DrMOS – большинство современных материнских плат вместо отдельных драйверов и мосфетов используют DrMOS контроллеры, в которых всё совмещено в одном компактном корпусе.

Почему для мощного процессора не подходит дешёвая материнская плата?

Как упоминалось выше мощный процессор потребляет внушительное количество энергии, что соответственно будет давать повышенную нагрузку на фазы питания материнской платы. А что из себя представляет бюджетная материнская плата? Охарактеризовать ответ на данный вопрос можно, одним словом, «экономия». Для того чтобы снизить конечную стоимость продукта в бюджетных решениях экономят буквально на всём, начиная от составных частей VRM и заканчивая схемами защиты от перегрева. На практике, если схема защиты от перегрева вдруг перестанет функционировать, а мощный процессор продолжит выполнять тяжёлую работу на «дешёвом» VRM это приведёт к перегреву мосфетов, которые в свою очередь начнут «пробивать», создавая короткое замыкание, что зачастую приводит к двум не очень приятным сценариям:

• Пробитие нижнего плеча – такое развитие событий более благоприятно для комплектующих системы так как питание процессора «закоротит» на корпус.
• Пробитие верхнего плеча – данный сценарий принесёт намного больше проблем, так как всё не преобразованное напряжение с блока питания, а это напоминаем 12В, напрямую пройдёт на процессор, что в 99% приведёт к его незапланированной поломке.

Какое количество фаз питания нужно процессору?

Всё зависит от качества элементной базы VRM материнской платы и потребления процессора под максимальной нагрузкой. Качественные мосфеты в большинстве случаев способны обеспечивать работу в режиме 45 А, тогда как бюджетные решения имеют выдаваемый ток со значением практически в половину меньше 25 А. Для подсчёта максимально возможного тока материнской платы нужно умножить выдаваемый ток одного мосфета на количество всех имеющихся фаз, исходя из этого и можно будет узнать «потянет» ли материнская плата процессор. К слову, узнавать о максимальном токе мосфетов, как всегда, придётся при помощи интернет обзоров, так как производители не считают нужным указывать такую информацию.

К примеру, возьмём всё тот же Intel Core i9-12900k, с заявленным потреблением в 241 Вт, где при штатном напряжении в 1,35 В, потребление составит 179 А (241 Вт / 1,35 В = 179 А). Исходя из этого на материнской плате с дешёвой элементной базой VRM, способной выдавать по 25 А, понадобится минимум 8 (лучше 10) полноценных фаз питания. Внимание! В режиме максимального ручного разгона потребление процессоров будет больше штатных значений, поэтому если стоит цель разгонять процессор самостоятельно, узнавайте более точные значения.

Также не стоит пренебрегать охлаждающими радиаторами на цепях питания, так как мощные процессоры способны разогревать компоненты данного модуля свыше 100 градусов, что явно не отразится положительным образом на долговечности работы материнской платы.