مادربرد ها از قطعات بسیار مهم و حیاتی در دستگاه های الکترونیکی هستند. در این قطعات بخش ها و جزئیات متعددی وجود دارد که عملکرد درست و یکپارچه آن ها برای حفظ عملکرد کلی دستگاه ضرورت دارد. مدار ها و سیم های مرتبط با مادربرد از مهم ترین بخش های آن است. یکی از حساس ترین موارد، مدار VRM در مادربرد ها است.
به این مدار، مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد ها یا مدار تغذیه نیز گفته می شود. اما واقعا این مدار چه نقشی در مادربرد داشته و چرا وجود آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است؟ با ما همراه باشید تا در ادامه بیشتر با با مدار VRM در مادربرد ها آشنا شویم.
مدار VRM چیست؟
همان طور که گفته شد به این مدار، مدار تنظیم کننده ولتاژ گفته می شود. این مدار را به عنوان مدار تغذیه در مادربرد نیز می شناسند. در واقع سیستم برق رسانی مادربرد برای عملکرد خود به این مدار نیاز دارد. در واقع این مدار بین منبع ولتاژ اصلی و سایر قطعات قرار می گیرد.
ولتاژی که از منبع تغذیه اولیه می آید، وارد این مدار شده تا این مدار آن را بعد از تقسیم بندی بین سایر قطعات مرتبط با مادربرد پخش کند. یکی از مهم ترین قطعاتی که ولتاژ مورد نیاز خود را از مدار VRM در مادربرد ها دریافت می کند، سی پی یو است. جالب است بدانیم که این مدار حساس و مهم علاوه بر مادربرد در کارت گرافیک نیز مورد استفاده قرار می گیرد و باید در خصوص تعمیر مدار کارت گرافیک مادربرد به آن توجه کرد.
عملکرد این مدار به صورت DC به DC صورت می گیرد. مدار های VRM در واقع یک رگولاتور سوئیچینگ نیز هستند و به عنوان یک مبدل Buck عمل می کنند. این مبدل ها برای تبدیل جریان های DC به DC در مقدار های پایین استفاده می شوند.
نقش مدار VRM در مادربرد ها چیست؟
همان طور که گفته شد این مدار در مسیر جریان برق ورودی قرار می گیرد. ولتاژی که به سیستم وارد می شود بسیار فراتر از حد توان و نیاز سایر قطعات است. قطعاتی مانند رم، سی پی یو و … به ولتاژ بسیار کم تری برای عملکرد خود نیاز دارند. در واقع در حالی که ولتاژ ورودی 12 ولت است، این قطعات به ولتاژی کم تر در حد 1.1 تا 1.3 ولت نیاز دارند.
در نتیجه با وجود مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد ها، این ولتاژ ورودی به ولتاژ های کم تر مورد نیاز هر قطعه تبدیل می شود. در نتیجه می توان گفت نقش مدار VRM در مادربرد ها انتقال یک جریان پاید و مورد نیاز قطعات مختلف است.
علاوه بر این برای بالا نگه داشتن فرکانس در زمان هایی که فشار کاری زیاد است ( زمان های اورکلاک ) و جریان افزایش می یابد، عملکرد این مدار بسیار حیاتی است. در مواردی مانند تعمیر یا تعویض مادربرد لپ تاپ و کامپیوتر، مدار VRM یکی از بخش های مهمی است که باید عیب یابی و بررسی شود.
اهمیت مدار VRM در مادربرد ها
قطعا اهمیت مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد ها با توجه به نقشی که این قطعه در مادربرد و در رابطه با سایر قطعات ایفا می کند مطرح می شود. در مواردی که کاربران به صورت حرفه ای تری بخواهند از سیستم مورد نظر استفاده کنند، اهمیت نقش این مدار در مادربرد مورد استفاده در سیستم پررنگ تر هم می شود.
خصوصا در مواردی پردازنده مورد استفاده از نوع High End Intel است. چرا که این مدار باید با عملکرد درست خود یک ولتاژ مناسب و پایدار را ارائه دهد تا سیستم دچار مشکل نشود. اهمیت مدار VRM در مادربرد ها در دستیابی به همین ولتاژ مناسب است. با پیشرفت فناوری، این مدار ها روز به روز قوی تر و کارامد تر می شوند.
به نحوی که در گذشته مادربرد ها از سیستم های آنالوگ بهره مند بودند اما امروزه در مادربرد ها از مدار هایی با سیستم دیجیتال استفاده می شود که کارایی بسیار بیشتری نسبت به قبل دارند.
تفاوت سیستم های آنالوگ و سیستم های دیجیتال
برای درک بهتر عملکرد مدار VRM در مادربرد ها، بهتر است نحوه انتقال ولتاژ در مادربرد های جدید و قدیم را با هم مقایسه کنیم. پیش از این برای انتقال و تقسیم ولتاژ در مادربرد های قدیمی، از سیستم های آنالوگ به منظور تصفیه ولتاژ استفاده می شد.
عملکرد این سیستم ها به نسبت عملکرد مدار های تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد های جدید ضعیف تر بود و کارایی قابل قبولی نداشت. در بسیاری از مواقع در اثر افزایش فشار کاری این سیستم کاهش ولتاژ یا V DROOP را تجربه می کرد، چرا که تعداد فاز های مورد استفاده در این سیستم کم بود. اما این نقطه ضعف با ساختاری که مدار های جدید VRM دارند برطرف شده و دیگر در این سیستم ها افت ولتاژ اتفاق نمی افتد.
این مهم هم به لطف ساختار و قطعات مختلف یک مدار VRM است. در واقع در مادربرد های جدید از سیستم های دیجیتالی یا در واقع کنترلر دیجیتالی در مدار های تنظیم کننده ولتاژ استفاده شده است.
قطعات مهم تشکیل دهنده یک مدار VRM
هر مدار VRM در مادربرد های مختلف از یک سری قطعات و بخش های اصلی تشکیل شده که عملکرد آن ها موجب شده تا این مدار به خوبی قادر به تصفیه و انتقال ولتاژ مورد نیاز قطعات مختلف باشد. مهم ترین قطعات تشکیل دهنده مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد ها شامل موارد زیر است:
- MOSFET
- خازن یا Capacitor
- چوک
- مدار مجتمع که به آن PWM Controller نیز گفته می شود. این قطعه نیز نقش کنترلر را دارد و خروجی و ورودی ولتاژ به این مدار را تنظیم می کند
- فاز یا کانال
نقش فاز یا کانال در مدار VRM
فاز یا کانال یکی از مهم ترین و حساس ترین بخش ها در مدار VRM است. در واقع بخش مهمی از عملکرد مدار VRM در مادربرد ها به این بخش مرتبط است. معمولا در اکثر مادربرد های جدید حداقل هر مدار تنظیم کننده ولتاژ دارای سه کانال یا فاز است. این فاز ها به صورت موازی در مدار قرار گرفته اند و خروجی های ولتاژ از مدار هستند. با وجود این کانال ها، ولتاژ خروجی به پردازنده به صورت همزمان وارد نمی شود.
در نتیجه هر یک از این کانال ها در زمان مشخصی ولتاژ را به پردازنده وارد می کنند. در نتیجه بسته به این که مدار چند کاناله باشد، هر یک از این کانال ها مدت زمان به مشخصی را برای ارائه ولتاژ به خود اختصاص می دهد. این امر به کنترل ولتاژ پردازنده کمک زیادی می کند و در واقع مشخص کننده اهمیت مدار تنظیم کننده ولتاژ در مادربرد ها است.
نکته قابل توجه این است که هر چه تعداد این فاز ها در مدار های VRM بیشتر باشد، به دلیل مدت زمان کم تری که هر کانال کار می کند در کل خنک تر است و دوام و کارایی آن بیشتر خواهد بود. این مورد وجه تمایز مادربرد های مختلف است.
