Новая эра VRMостроения

Буквально вчера столкнулся с мат. платой MSI P45 Neo2 (MS-7512 VER:1.1). Был сильно удивлен. Пациент поступил в состоянии "КЗ по 12V линии от доп. разъема питания". Ну, что ж - оперировать, так оперировать. В процессе исследования комплектующих мат. платы было обнаружено, что VRM процессора собран на ISL6336A и 5 элементах с названием R2J20602. Если с ШИМом все понятно - он банален, то элементы меня заинтересовали, т.к. они выглядят весьма интересно и сразу возникло предположение, что они содержат и драйвера, и МОСФЕТы. Догадка подтвердилась при чтении даташита.


Видно, что эти элементы называются DrMOS - сокращение от Driver MOSFET. Прелесть этих "кирпичиков" заключается в том, что они стандартизированы... И соответствуют спецификации Intel аж от 2004 года.
Причины разработки этих элементов понятны: желание производителей увеличить потенциальный выходной ток VRM путем улучшения х-к полевых транзисторов, повышения частот преобразования, что требует более компактного дизайна, и уменьшение площади элементов (занимают меньше места на плате -> экономия за счет текстолита). В общем, круто звучит. На практике все немного хуже, т.к. если раньше мы могли отдельно поменять ШИМ, драйвера и МОСФЕТы, которые стоили относительно дешево, то теперь придется менять DrMOS целиком, а новые они будут стоить ого-го... Подождем - увидим, т.к. пока что это не очень распространенное решение, но в перспективе все производители переползут на них.
В ходе изучения вопроса наткнулся на интересную статью Плюсы и минусы многофазных импульсных регуляторов напряжения питания процессоров. Хотел прооппонировать там, но не нашел где. Поэтому свои мысли выложу тут, благо автор технически грамотен и заслуживает рассмотрения...

Цитата:
Линейные конверторы напряжения на материнских платах сегодня уже не встречаются.

Неправда. Линейные конверторы напряжения на материнских платах сейчас на мат. платах встречаются. Иначе как запитываются такие маломощные элементы как память, звуковой кодек, сетевой чип и пр.? На некоторых платах линейные преобразователи используются для питания мостов...
Цитата:
Однако с ростом мощности (а соответственно, и токов), потребляемой компонентами материнских плат, от линейных преобразователей напряжения были вынуждены отказаться, поскольку возникала проблема их охлаждения.

согласен. Но, ИМХО, отказались не потому что охлаждение такая большая проблема, а потому что много энергии теряется просто так, которая могла использоваться по делу. Действительно, КПД линейного преобразователя низок и зависит от падения напряжения на нем. Импульсный преобразователь имеет КПД ~90%. Формулы расчета и практические результаты можно посмотреть в даташитах на ШИМ-контроллеры.
Цитата:
Понижающий импульсный преобразователь постоянного напряжения для питания процессора часто называют модулем VRM ... или VRD ...

Согласен. Но на мой взгляд, логично называть VRM любой преобразователь, который управляется аналогом VID'ов. С другой стороны, раз автор заявляет существование VRD, то где же VRU (Voltage Regulator Up)? Тем более, что в англоязычной технической лит-ре понижающий и повышающий преобразователи называют buck (step-down) и boost (step-up). Т.е. вопрос с правильной терминологией открыт...
Цитата:
Импульсные регуляторы напряжения питания, применяемые для чипсета, памяти и других микросхем материнских плат, не имеют своего специфического названия, однако по принципу действия они ничем не отличаются от VRD. Разница заключается лишь в количестве фаз питания и выходном напряжении.

Согласен с тем, что принцип действия тот же (а какие еще варианты есть? :)). Не согласен с тем, что разница лишь в количестве фаз и выходном напряжении. Т.е. это не основное. Основное то, что существует множество микросхем ШИМ-контроллеров (подразумеваются Buck Controller'ы, про ЧИМ забудем) для применений в различных ситуациях. И ШИМы преобразователей процессоров имеют в своем составе набор сигналов VID, по которым процессор "заказывает" у преобразователя то напряжение, которое его устроит. У самого простого ШИМа на несколько фаз этих сигналов может и не быть.
И ШИМ-контроллеры преобразователей процессоров соответствуют спецификациям фирм Intel и AMD для определенных линеек процессоров (это как раз и означает какой набор VID'ов какому напряжению соответствует, какие допуски могут быть и пр.). Т.е. реально эти ШИМы "умные" за счет того, что им нужно реализовывать много возможностей (напр., переходы между режимами энергосбережения).
Цитата:
которые характеризуются амплитудой, частотой и скважностью (рис. 1)

в англ. лит-ре используется термин duty cycle. Причем это величина обратная скважности. И автор статьи путает их (ср. формулы).
Цитата:
В качестве электронного ключа импульсных преобразователей напряжения питания компонентов материнских плат всегда используется пара полевых n-канальных МОП-транзисторов (MOSFET-транзисторы),

Оказывается, что не всегда. Во-первых, не обязательно N-канальные - иногда бывает выгоднее ставить P-канальники. Во-вторых, [в случае P4P800-X] вместо MOSFET могут ставить JFET.
Во-вторых, то, что описано выше - это синхронный преобразователь. Существует еще вариант с управляемым и неуправляемым ключом - это и есть "классический" вариант преобразователя на транзисторе и диоде. Сейчас он теряет актуальность, т.к. синхронный конвертер работает эффективнее (потери на транзисторе нижнего плеча сильно меньше, чем на диоде).
Цитата:
Транзисторы этого электронного ключа (иногда он называется силовой ключ) работают таким образом, что один из транзисторов всегда находится в открытом состоянии, а другой — в закрытом.

Это в теории так должно быть. На практике есть три состояния:
- верхний включ открыт, нижний закрыт
- верхний включ закрыт, нижний открыт
- ОБА ключа закрыты
Ситуация, когда оба ключа открыты - аварийная (можно подумать, что при этом произойдет :)). На самом деле надо просто понимать, что переключения мнгновенно не происходят.
Цитата:
Как известно из курса физики

слишком многа букаффф. Над формулами надо думать, сравнивать с данными из даташитов на ШИМки - я пойду лучше кофе попью :)
Цитата:
Внутри PWM-контроллера генерируется референсное напряжение питания

Пишем по-русски или на новоязе /by Оруэлл/? Пишем - "опорное", читаем - "референсное".
Цитата:
В настоящее время технология DrMOS используется только на материнских платах MSI.

полуправда. Потому что не технологией DrMOS единой жив человек. Аналогичные элементы есть у фирм Volterra, Primarion/Infineon и пр. и используются в схемах питания видеокарт и в преобразователях питания серверных компонентов.
Цитата:
Кстати, нелишне будет отметить, что сегодня не производится 12- и тем более 24-канальных PWM-контроллеров, управляющих фазами питания. Максимальное количество каналов в PWM-контроллерах равно шести. Следовательно, когда применяются регуляторы напряжения с количеством фаз более шести, производители вынуждены устанавливать несколько PWM-контроллеров, которые работают синхронно. Напомним, что управляющий PWM-сигнал в каждом канале имеет определенную задержку относительно PWM-сигнала в другом канале, но эти временные смещения сигналов реализуются в пределах одного контроллера. Получается, что при применении, к примеру, двух 6-канальных PWM-контроллеров для организации 12-фазного регулятора напряжения фазы питания, управляемые одним контроллером, попарно объединены с фазами питания, управляемыми другим контроллером. То есть первая фаза питания первого контроллера будет работать синхронно (без временного сдвига) с первой фазой питания второго контроллера. Динамически переключаться фазы будут, скорее всего, тоже попарно. В общем, получается не «честный» 12-фазный регулятор напряжения, а скорее гибридная версия 6-фазного регулятора с двумя каналами в каждой фазе.

невнятно. Лучше было бы привести конкретные примеры реализаций (тычем в сторону фирмы Gigabyte) и конкретных моделей ШИМ-контроллеров, которые умеют так работать. Нафига объединять фазы разных регуляторов не вкурил...

Пока дальше было лень... Потом допишу.

Вот чёта мне кажется, что убить сие "кирпичики" будет несколько тяжелее, нежели обычные ныне связки драйвер-мосфеты.
И это радует.

Если заботит лишь экономическая составляющаяя данных нововведений - так ничто не вечно. Под. Луной.

Георг, Вы жжоте... Идите спать, завтра допишете.

Аватар пользователя Root

Erstmann
Я не жгу. Было интересно поделиться мыслями... Видите - уже какие-то выводы сделали.


Цитата:
Вот чёта мне кажется, что убить сие "кирпичики" будет несколько тяжелее, нежели обычные ныне связки драйвер-мосфеты.

не факт... дело в том, что они требуют более бережного отношения. Имеется в виду - требования по разводке, по тестированию и пр. И не обязательно производители будут их соблюдать. В частности, меня 'порадовало', что Fairchild выпуская эти элементы показывает графики (в сравнении со своими конкурентами) и они не очень 'красивые'...
Самое грустное, что все-таки эти детальки ломаются.... Как показала практика. Причем сделать какой-либо колхоз не представляется возможным - менять только на такое же.

Аццкий ромбовод {:€
Я пока не волшебник - я только учусь! :-P

Дык "колхоз" мы завсегда сумеем - всего-то 12 value выводов - только вот будет некрасиво и неэстетично...

Есть сомнения относительно качества реализации данных "кирпичиков", кстати...

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Разрешённые HTML-теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img>
  • You can use BBCode tags in the text. URLs will automatically be converted to links.

Подробнее о форматировании текста

Антибот - введите цифру.
Ленты новостей