O que é um VRM em uma placa-mãe e por que ele é importante?

A regulação de energia é crítica quando se trata de proteger sua placa-mãe e seus componentes.

Para a maioria dos entusiastas de PC, escolher a placa-mãe certa envolve considerações importantes, como formato, compatibilidade de CPU, configuração de memória, opções de conectividade e espaço para overclock. No entanto, um componente importante da placa-mãe que muitas vezes passa despercebido, mesmo em uma folha de especificações, é o VRM (módulo regulador de tensão) – um circuito eletrônico responsável por garantir a estabilidade geral do sistema.

Para avaliar a importância deste regulador de comutação subestimado, vamos nos aprofundar no funcionamento de um VRM, nos componentes associados a ele, como diferenciar entre um VRM de alta qualidade e um VRM mal projetado, bem como seu impacto no desempenho da CPU.

Basicamente, o módulo regulador de tensão da placa-mãe (também conhecido como módulo de alimentação do processador) é um conversor buck especializado (DC para DC) que regula e converte tensões para se alinhar aos requisitos específicos da CPU, memória e outros. componentes. Pense nos VRMs como mini fontes de alimentação, semelhantes à unidade principal, que retira 120 ou 240 V CA da tomada elétrica e reduz para uma tensão CC muito mais baixa (12 V/5 V/3,3 V).

Nesse sentido, os VRMs da placa-mãe realizam a mesma operação que a PSU, mas em um nível secundário. Seu objetivo principal é converter os 12 V de entrada dos conectores EPS de 8/4 pinos em uma tensão operacional adequada para CPUs modernas (normalmente na faixa de 1,1-1,5 V).

Além disso, os VRMs são essenciais na transmissão de voltagem limpa e consistente para todos os componentes que consomem muita energia do seu PC, reduzindo a probabilidade de quaisquer picos absurdos ou VDroops. Devido às suas capacidades de conversão constante, os circuitos de regulação de tensão também permitem que múltiplas gerações de CPUs (com tensão de núcleo dinâmica) funcionem de forma ideal em um chipset de placa-mãe compatível.

Embora muitos de nós considerem o VRM uma unidade independente e independente, a sigla representa uma coleção de componentes eletrônicos distintos que cercam o soquete da CPU (LGA ou PGA) e os slots DIMM em nossa placa-mãe. Para os não iniciados, os circuitos de regulação de tensão incorporam uma combinação de interruptores MOSFET que funcionam em conjunto com capacitores, bobinas e controladores PWM para facilitar o processo de faseamento de energia.

Aqui está uma visão geral abrangente de todos os componentes essenciais que constituem os VRMs da placa-mãe.

MOSFETs (transistores de efeito de campo semicondutores de óxido metálico) atuam como portas isoladas que amplificam ou atenuam sinais eletrônicos dentro de um circuito de regulação de tensão. Em termos mais simples, esses semicondutores controlam o fluxo de corrente para a CPU com base nos sinais e valores recebidos do chip controlador PWM.

Um VRM monofásico emprega dois interruptores MOSFET (lado inferior e lado superior) para auxiliar na modulação da tensão média de saída de um circuito, alternando intermitentemente uma tensão de entrada. Como o mecanismo de comutação ocorre centenas de vezes por segundo, os MOSFETs tendem a gerar uma grande quantidade de calor, com temperaturas que podem potencialmente exceder 150°C sob cargas pesadas ou sem resfriamento adequado.

Como resultado, esses semicondutores são frequentemente equipados com dissipadores de calor passivos, ventiladores em miniatura ou blocos de água para mitigar problemas de superaquecimento e melhorar a eficiência operacional.

As bobinas são indutores de formato cúbico que transformam sinais CA de alta frequência em frequências mais baixas ou correntes contínuas dentro de um circuito de regulação de tensão. Apresentando um núcleo magnético em forma de donut com uma bobina isolada enrolada em torno dele, este dispositivo eletrônico tem uma dupla finalidade: armazenamento, filtragem e refinamento de energia e a capacidade de regular o fornecimento de energia em cenários extremos, como overclock ou sobretensão.

Além disso, deve-se observar que cada bobina corresponde a uma fase de alimentação da sua placa-mãe. Quanto maior o número de fases, mais estável será a transmissão de tensão para sua CPU.

Ao contrário das bobinas, os capacitores armazenam energia dentro de um campo elétrico e descarregam rapidamente a corrente acumulada nos circuitos conectados quando necessário. O principal objetivo desses componentes cilíndricos é evitar picos repentinos de tensão e minimizar ondulações em um circuito de regulação de tensão.