FAQ по системам питания материнских плат и видеокарт

Q: Какие напряжения на мат. платах используют системы питания с 1 и более фаз?

A: Основные напряжения на материнских платах следующие:

• Напряжение на процессоре – CPU Core Voltage (Vcore, оно же VCC). Возможные варианты – от 4-х реальных фаз до 32-х виртуальных.
• Напряжение на встроенном контроллере памяти в процессоре – CPU_VTT (оно же QPI Voltage) для процессоров Intel или CPU_NB для процессоров AMD. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
• Напряжение на памяти – DRAM Voltage (Vdram, оно же Vddr, Vdimm, Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы.
• Напряжение на северном мосту – IOH Voltage (Vioh) для чипсетов Intel, SPP Voltage (Vspp) для чипсетов NVIDIA, NB Voltage (Vnb) для остальных чипсетов. Обычно 1, 2 или 3 фазы.
• Напряжение на южном мосту – ICH Voltage (Vich) для чипсетов Intel, MCP Voltage (Vmcp) для чипсетов NVIDIA, SB Voltage (Vsb) для остальных чипсетов. Обычно 1 фаза либо LDO.
• Напряжение на Platform Controller Hub (PCH) – PCH Voltage (Vpch) для чипсетов Intel для Socket 1156. Обычно 1 фаза либо LDO.
• Напряжения остальных компонентов (PLL, HT, FSB, коммутаторы линий PCI-E) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.

Q: Какие напряжения на видеокартах используют системы питания с 1 или более фаз?

A: Основные напряжения на видеокартах следующие:

• Напряжение на графическом процессоре – GPU Voltage (Vgpu). Возможные варианты – от 1-й фазы на low-end видеокартах до 16 виртуальных на топовых видеокартах.
• Общее напряжение на видеопамяти (когда Vddq равно Vdd) – memory voltage (Vmem). Обычно 1, 2 или 3 фазы. На простых видеокартах может стоять LDO.
• Раздельные напряжения на видеопамяти (когда Vddq не равно Vdd).  Обычно по одной фазе на Vddq и Vdd.
• Напряжение на контроллере памяти (Vddci) – присутствует только на видеокартах, требующих использования отдельного напряжения для питания контроллера памяти в GPU (все верхние модели ATI Radeon, начиная с X1800/X1900/X1950). Обычно 1 или 2 фазы.
• Напряжения остальных компонентов (PCI-E Voltage, коммутаторы линий PCI-E, микросхемы NVIO, переходные мосты HSI и Rialto) практически никогда не используют что-то более сложное, чем LDO, поэтому их можно не рассматривать.

Q: Какие элементы могут входить в состав системы питания:

A: Вот список основных элементов:

• ШИМ-контроллер (PWM Controller). Основной элемент системы питания. Именно он определяет максимально возможное количество фаз, но не обязательно все они будут использоваться. Один и тот же контроллер может использоваться на разных моделях, но с разным количеством задействованных фаз. В качестве примера приведу 4-фазный Primarion PX3544, который используется на видеокартах GeForce 8800 GT (2 фазы), GeForce 8800 GTS 512 Mb (3 фазы) и GeForce 9800 GTX (все 4 фазы).
• Дроссели (inductors).
• Конденсаторы (capacitors).
• Мосфеты (MOSFETs).
• Драйверы (drivers). Могут быть реализованы как в виде отдельных микросхем, так и интегрированы в контроллер напряжения, в микросхему DrMOS или даже в микросхему для удвоения фаз. Количество драйверов не может быть меньше количества реальных фаз.
• Микросхемы DrMOS. Представляют собой сборку из пары мосфетов (нижний + верхний) и драйвера в одном корпусе. Производятся компаниями Renesas Electronics, Fairchild Semiconductors, Vishay Siliconix и Infineon Technologies . Используются на материнских платах MSI и (с недавних пор — Gigabyte). Так же можно встретить  на некоторых референсых видеокартах NVIDIA и ATI, например на GeForce GTX295 (Single PCB) и Radeon HD4770.
• Удвоители фаз (Phase Doubler) с интегрированными драйверами. Пока мне встречались только Intersil ISL6611A и uPI Semiconductor uP6284, которые из одной фазы делают две, преодолевая, таким образом, ограничение контроллера напряжения на количество максимально поддерживаемых фаз.

Q: Что такое реальные и виртуальные фазы? Какие бывают реализации виртуальных фаз питания?

A: Реальное количество фаз определяет режим работы контроллера напряжения. Фазы можно считать виртуальными, если их больше, чем максимально поддерживаемое используемым контроллером напряжения.

Системы питания по степени «виртуальности» фаз можно поделить на три типа:

1. Традиционного типа, то есть без виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, а также количеству дросселей и пар мосфетов. Тут все честно и прозрачно.

2. Параллельное соединение виртуальных фаз. Количество фаз в контроллере питания равно количеству драйверов, но на каждую реальную фазу приходится увеличенное количество дросселей и мосфетов, соединенных параллельно. Использование параллельного соединения можно отследить прозвонкой затворов у мосфетов между собой. Пример: 24-фазные материнские платы Gigabyte, за исключением GA-X58A-UD9.

3. Виртуальные фазы не соединены параллельно, а управляются каждая своим драйвером. Но реальное количество фаз, поддерживаемое контроллером напряжения, все равно меньше количества драйверов. В этом случае прозвонка затворов у мосфетов уже ничего не покажет. Пример: MSI Big Band XPower, MSI R5870 Lightning, MSI N480GTX Lightning

Q: Что такое LDO?

A: Low-dropout (LDO) regulator – микросхема, понижающая напряжение до нужного уровня, без использования фаз питания. Используется для формирования питающего напряжения на компонентах, не очень требовательных к качеству питания и не потребляющих большой ток. Часто применяется  на материнских платах для питания южных мостов и на видеокартах для напряжения PCI-E Voltage (Vpcie, оно же PEXVDD).

Q: Как правильно определить используемое количество фаз?

A: Для начала, нужно определить к какому напряжению относятся расположенные на плате элементы систем питания. В случае сомнений можно использовать мультиметр для замеров напряжения на дросселях. Запоминаем количество дросселей, относящихся к нужному нам напряжению, исключив из них те, что стоят на входном напряжении (обычно это одна из линий БП – +12V/+5V/+3.3V). Далее недалеко от них находим микросхему контроллера напряжения. По маркировке контроллера определяем производителя и модель. Ищем информацию об этом контроллере. Сначала конечно стоит поискать последнюю версию datasheet  на сайте производителя или хотя бы страницу с кратким описанием, распиновкой и схемой включения. Если не получается найти на нужную нам модель, попробуйте поискать по маркировке без буквенных суффиксов (то есть без «А», «B», «CRZ», «CBZ» и т.п. на конце маркировки). Не всегда различные вариации одного и того же контроллера существенно отличаются между собой. Но нередко для них создается и выкладывается один общий файл с документацией. Также в сети существуют архивы с даташитами, в том числе с теми, что были удалены с сайтов производителей.

После того как узнаем максимальное количество фаз, поддерживаемых контроллером, сравниваем его с количеством дросселей, определенных ранее. Если это количество совпало, значит с большой долей вероятности система питания реализована без виртуальных фаз и количество дросселей равно количеству фаз. Но могут быть и исключения – например, если задействована только половина из возможных фаз контроллера, но при этом на каждую фазу установлено по два дросселя (мне такие варианты пока не встречались, но теоретически они тоже возможны). Если дросселей меньше, чем количество фаз контроллера, это означает, что не все фазы контроллера были задействованы и количество фаз равно количеству дросселей. Если же дросселей больше (в 2 или даже 3 раза), чем поддерживает контроллер напряжения, то тут у нас вариант с виртуальными фазами. В этом случае количество реальных фаз определяется контроллером напряжения, а количество виртуальных фаз — дросселями.

Сложнее всего, когда по контроллеру напряжения нет никакой информации в свободном доступе. В этом случае о его характеристиках остается судить лишь по косвенным признакам. Но даже в этом случае можно попытаться определить количество фаз по количеству драйверов. Необходимо только учитывать, что драйверы существуют как одноканальные (управляют только одной парой мосфетов), так и двухканальные (управляют сразу двумя парами мосфетов). Двухканальных драйверов достаточно вдвое меньше, чем одноканальных, чтобы обеспечить работу такого же количества фаз.

В случае если система питания основана на контроллере производства Intersil или uPI Semiconductor, можно попробовать поикать микросхемы ISL6611A или uP6284, использующиеся для удвоения фаз. Шесть таких микросхем в сочетании с 6-фазным контроллером позволяют получить 12 независимых фаз в системе питания, без использования параллельного соединения.

Q: Какие ошибки допускают авторы обзоров при описании систем питания?

А:

• Вместо того чтобы попытаться самостоятельно разобраться в системе питания, просто копируют информацию из «reviewers guide», из пресс-релизов, с сайта производителя, из других обзоров, не всегда соответствующую действительности.
• Последнее время все чаще можно встретить фразы типа «система питания построена по схеме X+Y» или даже «X+Y+Z». Это приводит к запутыванию читателей.  Сначала они читают обзор видеокарты, где напряжение на GPU приплюсовано к напряжению на памяти, а затем, читая обзор материнской платы, думают, что там к напряжению Vcore тоже приплюсована память, а не напряжение на контроллере памяти встроенном в процессор. Чтобы избежать путаницы, лучше указывать раздельно к каким напряжениям относятся те или иные фазы. Единственный случай, когда уместно указание вида «X+Y» – это когда оба напряжения управляются одним и тем же контроллером (например, в системах питания процессоров AMD на материнских платах под Socket AM3/AM2+).
• Думают, что система питания северного моста обязательно должна быть рядом с северным мостом, а система питания памяти – рядом со слотами памяти и т.д. Это не всегда так. Да, чем короче длина проводников от системы питания до питаемого элемента, тем лучше. Но место на PCB ограничено и при нынешней очень высокой плотности компонентов, не всегда удается размещать все необходимое поблизости. Система питания северного моста может находиться, к примеру, между южным мостом и слотами памяти, а рядом с северным мостом не редко можно встретить систему питания встроенного контроллера памяти в процессоре.
• Не используют мультиметр для проверки своих предположений о принадлежности элементов системы питания к тому или иному напряжению. В некоторых случаях без мультиметра правильно определить количество используемых фаз бывает довольно сложно. Например, когда контролер напряжения поддерживает до 3-х фаз и на плате мы видим 3 дросселя, а при замерах мультиметром выясняется что фаз все-таки две, потому что третий дроссель стоит на входном напряжении (+12V VCC).

Q: Как расшифровать маркировку вида «XX-XX» (AT-8D и т.п.) у контроллеров напряжения производства Richtek?

A: Скачать документ Richtek Marking Information. В нём, по коду продукта (начало маркировки «XX-«) можно определить Part number (RTxxxx) для каждого типа корпуса. А по Part number уже можно найти даташит.

Q: Какие контроллеры напряжения используются на материнских платах и видеокартах? Где скачать документацию к ним? Сколько фаз они поддерживают? Какие контроллеры напряжения поддерживают управление через шину I2C или SMBus (например, для реализации программного вольтмода)?

A: Ответы на все эти вопросы вы найдете в этой таблице:

Производитель	Модель	Фаз	Напряжение	Пример использования	I2C
Volterra	VT1165	6	Vgpu	GeForce 9800GX2 (reference) GeForce GTX295 Dual-PCB (reference) GeForce GTX280 (reference) GeForce GTX260 (reference) Radeon HD3870X2 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference)	+
Volterra	VT1185	10	Vcore	EVGA X58 Classified	+
			Vgpu	Galaxy GeForce GTX 460 (non-reference)
CHiL Semiconductor	CHL8214	4	Vgpu	Radeon HD6850/HD6870 (reference)	+
CHiL Semiconductor	CHL8266		Vgpu	GeForce GTX480 (reference)	+
CHiL Semiconductor	CHL8318	8	Vcore	ASUS Rampage III Extreme ASUS Rampage III Formula	+
Richtek	RT8800A	3	Vmem	EVGA X58 Classified	—
uPI Semiconductor	uP6225	6 (?)	Vgpu	MSI N480GTX Lightning (non-reference) MSI R5870 Lightning (non-reference)	+
uPI Semiconductor	uP6262	3	Vmem	MSI N480GTX Lightning (non-reference)	+
Richtek	RT8805	2	Vgpu	Palit GeForce 7900GS (non-reference)	—
Analog Devices	ADP4100	6	Vgpu	Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference)	—
On Semiconductor	NCP1587E	1	Vmem, Vddci	Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP7706	LDO	Vpcie	Gigabyte GV-R587SO-1GD (non-reference)	—
Remarked by Asus	EPU ASP0902	4	Vcore	ASUS Crosshair IV Formula ASUS M4A88TD-V EVO/USB3 ASUS M4A785TD-V EVO	—
Remarked by Asus	PEM ASP0910	1	CPU_NB	ASUS Crosshair IV Formula ASUS M4A88TD-V EVO/USB3 ASUS M4A785TD-V EVO	—
Remarked by Asus	EPU ASP0905	4	Vgpu	ASUS EAH5750 Formula	—
Intersil	ISL6324A	4+1	Vcore + CPU_NB	Gigabyte GA-890FXA-UD7	+
STMicroelectronics	L6717	4+1	Vcore + CPU_NB	Biostar TA890FXE	+
STMicroelectronics	L6740	4+1	Vcore + CPU_NB	ASUS Crosshair III Formula ASUS M4A79T-Deluxe	+
STMicroelectronics	L6788A	3	Vgpu	Radeon HD4770 (reference) Radeon HD5770 (reference)	+
Volterra	VT238	1	Vddq	GeForce GTX260 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference)	—
Volterra	VT235	1	Vdd	GeForce GTX260 (reference) ASUS EAX3870X2 TOP (non-reference)	—
Intersil	ISL6269	1	Vmem	GeForce 9800GX2 (reference)	—
Analog Devices	ADP3193A	3	Vgpu	GeForce GTX295 Single-PCB (reference)	—
Richtek	RT8841	4	Vgpu	GeForce GTX275 (reference)	—
On Semiconductor	NCP5388	4	Vgpu	Palit GeForce GTS250 (non reference)	—
Anpec Electronics	APW7068	1	Vmem	Palit GeForce GTS250 (non reference)	—
Intersil	ISL6327	6	Vcore	NVIDIA nForce 790i (reference PCB)	—
			Vgpu	GeForce GTX285 (reference PCB)
Intersil	ISL6322G	2	CPU_VTT, Vdram	Gigabyte GA-P55-UD6	+
Intersil	ISL6545	1	Vioh	EVGA X58 Classified	—
			Vpch	Gigabyte GA-P55-UD6
On Semiconductor	NCP5383	2	Vgpu	Palit GeForce 9600GT (non-reference)	—
On Semiconductor	NCP5424	1	Vmem	Palit GeForce 6800GS (non-reference)	—
On Semiconductor	NCP5392	4	Vgpu	Palit GeForce GTX470 (non-reference)
On Semiconductor	NCP5395	4	Vgpu	NVIDIA GeForce GTX460 (reference) NVIDIA GeForce GTS450 (reference)	—
Richtek	RT9214	1	Vgpu	Palit GeForce 6800GS (non-reference)	—
Intersil	ISL6520	1	Vmem	ASUS A7N8X-E Deluxe	—
Intersil	ISL6312	4	CPU_VTT	EVGA X58 Classified	—
STMicroelectronics	L6713A	3	Vgpu	ASUS GeForce 8800GT (non-reference) Axle GeForce 8800GT (non-reference) Galaxy GeForce 8800GS (non-reference)	—
Anpec Electronics	APW7066	1+1	Vdd + Vddq	NVIDIA GeForce 9800GTX (reference)	—
Fairchild	FAN5032	4	Vcore	ASUS P5KC	—
Richtek	RT8802A	5	Vgpu	Palit GeForce (non-reference)	—
Analog Devices	ADP3198	4	Vcore	ASUS P3E3 ASUS P5N-E ASUS P5W64 WS Pro	—
Volterra	VT243	1	Vmem	ATI Radeon HD5870 (reference) ATI Radeon HD5770 (reference)	—
Volterra	VT237	1	Vmem	ATI Radeon HD5970 (reference)	—
			Vddci	ATI Radeon HD5850 (reference)	—
Analog Devices	ADP3186	4	Vcore	ASUS K8N4-E Deluxe	—
Analog Devices	ADP3180	4	Vcore	ASUS P4P800-SE	—
Intersil	ISL6568	2	Vgpu	NVIDIA GeForce 7950GX2 (reference)	—
Anpec Electronics	APW7065	1	Vmem	Palit Radeon HD2600XT Sonic (non-reference)	—
Anpec Electronics	APW7074	1	Vgpu	Chaintech GeForce 7600GS (non-reference)	—
Anpec Electronics	APW7067	1	Vmem	Chaintech GeForce 7600GS (non-reference) GeForce 8600 GTS (reference)	—
Richtek	RT9259	1	Vmem	Palit GeForce GTX470 (non-reference)	—
Richtek	RT9259A	1	Vgpu Vmem	Asus Radeon X1300Pro (non-reference) Palit GeForce 8800GS (non-reference)	—
Anpec Electronics	APW7120	1	Vmem	Asus Radeon X1650XT (non-reference) Asus Radeon HD3650 (non-reference)	—
			Vgpu, Vmem	Asus GeForce 8400GS (non-reference)
Intersil	ISL6534	1+1	Vmem	GeForce 7800GTX (reference)	—
			Vgpu + Vmem	GeForce 6600GT (reference)
Richtek	RT9218	1	Vgpu	XFX GeForce 7600GT (non-reference) MSI GeForce 7300GT (non-reference) MSI GeForce 7300GS (non-reference) ASUS GeForce 7300LE (non-reference)	—
Primarion	PX3544	4	Vgpu	GeForce 8800 GT (reference) GeForce 8800 GTS 512 Mb (reference) GeForce 9800 GTX (reference)	+
Primarion	PX3540	4	Vgpu	GeForce 8800 GTS 320/640 Mb (reference) GeForce 8800 GTX/Ultra (reference)	+
Richtek	RT9232	1	Vgpu	ATI Radeon X800 Pro (reference) MSI Radeon X1600 Pro (non-reference)	—
Richtek	RT9232A	1	Vgpu, Vmem	ATI Radeon X1300 / X1300Pro (reference)	—
Intersil	ISL6563	2	Vgpu	GeForce 7900GT/7900GS/7950GT (reference)	—
Intersil	ISL6549	1	Vmem	GeForce 7900GT/7900GS/7950GT (reference)	—
Intersil	ISL6334A	4	CPU_VTT, Vioh	MSI Eclipse SLI	—
Intersil	ISL6336A	6	Vcore	Gigabyte GA-P55-UD6 / GA-P55A-UD6 MSI Eclipse SLI, MSI X58 Pro	—
Intersil	ISL6314	1	CPU_VTT	MSI X58 Pro	—
Semtech	SC2643VX	5	Vcore	Asus A8N-SLI	—
Champion Microelectronic	CM8562P	LDO	Vbt	Asus A8N-SLI	—
uPI Semiconductor	uP6201	2	Vgpu	Radeon HD 2600XT DDR4 (reference)	—
uPI Semiconductor	uP6101	1	Vmem	Radeon HD 2600XT DDR4 (reference)	—
uPI Semiconductor	uP6204	3	Vgpu	MSI R5770 Hawk (non-reference) MSI R4770 Cyclone (non-reference)	+
uPI Semiconductor	uP6205	2	Vmem	MSI N260GTX Lightning (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP6207	3	Vgpu	Sapphire Radeon HD5770 (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP6208	12	Vgpu	MSI N260GTX Lightning (non-reference) MSI N275GTX Lightning (non-reference)	+
uPI Semiconductor	uP6209	2	Vgpu	Gigabyte Radeon HD5750 (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP6210	2	Vmem	GeForce GTX480 (reference)	—
uPI Semiconductor	uP6213	4	Vgpu	MSI N460 HAWK (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP6206	4	Vgpu	MSI R4890 Cyclone (non-reference) ASUS ENGTS450 DirectCU TOP (non-reference)	—
uPI Semiconductor	uP6212	3	CPU_VTT, Vioh, Vdram	MSI Big Bang XPower	—
uPI Semiconductor	uP6218	8	Vcore	MSI Big Bang XPower MSI P55-GD85	+
Anpec Electronics	APW7165	1	Vmem	Radeon HD6870 (reference) GeForce GTX460 / GTX465 (reference)	—
uPI Semiconductor	uP6122	1	Vddci	Radeon HD6870 (reference)	—

Конечно, этот список далеко не полный …

Автор и Редакция выражает отдельную благодарность TiN за помощь по некоторым вопросам.

 

 

что такое фазы питания и сколько нужно иметь?

Опубликовано 16.04.2019, 13:42   · Комментарии:15

На страницах, посвященных продуктам материнских плат и пользователям онлайн-форумов, часто упоминается VRM материнской платы и количество фаз питания. Будучи технической темой, VRM — не простая тема для обсуждения. Итак, сегодня рассмотрим концепцию VRM и фразы питания как можно проще и понятнее, чтобы можно было легко понять, о чем рассказывает страница продукта материнской платы (и когда это важно).

VRM: важный в роли, но часто забытый

На каждой материнской плате есть цепь рядом с CPU, называемая модулем регулятора напряжения или VRM. Задача VRM состоит в том, чтобы сделать питание от блока питания пригодным для использования процессором и помочь, стабилизировать его. Если бы не VRM, ваш процессор даже не работал бы!

ОЗУ также имеет гораздо меньший, более простой VRM рядом со слотами оперативной памяти. Тем не менее, обычно фокусируется только на VRM процессора. Тяжёлый разгон ОЗУ выполняется немногими, и ОЗУ потребляет меньше энергии, чем ЦП, поэтому его часто игнорируют.

Технический материал: силовые фазы

VRM состоит из отдельных силовых «фаз». Ваша базовая фаза питания состоит из двух транзисторов, дросселя и конденсатора. Транзисторы могут быть или не быть покрыты радиатором, так как они могут сильно нагреваться и быть более чувствительными к температуре. Дроссели на современных материнских платах обычно выглядят как маленькие черные или серые кубики, которые иногда имеют небольшой участок разного цвета посередине. Конденсаторы — другой компонент, обычно маленькие цилиндры в форме, рядом с дросселями.

В VRM есть две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер ЦП, а другой используется другими частями ЦП, например, встроенным графическим процессором. На типичной материнской плате фазы питания, используемые для ядер ЦП (те, которые нас интересуют больше всего), находятся слева от ЦП, в то время как другие находятся над ним, но это не всегда так, особенно для небольших материнских плат.

По мере увеличения количества фаз питания время, в течение которого данная фаза питания «работает», уменьшается. Например, если у вас есть две фазы питания, каждая фаза работает 50% времени. Добавьте третью, и каждая фаза работает только 33% времени, и так далее.

4-фазная система

Если предположить, что используются одни и те же компоненты, то чем больше фаз вы добавите, тем круче будет работать каждая фаза, тем больше мощности сможет выдать VRM и тем стабильнее будет напряжение на процессоре. Чем больше энергии использует ваш процессор, тем горячее работает VRM. Работа кулера увеличивает срок службы VRM и снижает риск перегрева, что может стать проблемой для оверклокеров. Более высокая выходная мощность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению работы процессора. Лучшая стабильность питания ЦП может в ограниченной степени снизить необходимое напряжение для стабильности разгона, повышения температуры ЦП и теоретического срока службы.

Качество фазы

Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов во всем VRM имеет большое значение для рабочих температур и того, какую мощность способен выдержать VRM. Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности напряжения, которое выдает VRM, в то время как температура и способность выходной мощности VRM находятся в воздухе.

Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно лучше. С практической точки зрения, больше этапов, лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше рассмотреть это в каждом конкретном случае.

Обманчивый маркетинг и дизайн

Довольно распространенная конструкция, используемая производителями материнских плат, заключается в удвоении количества компонентов, используемых в каждой фазе питания, без удвоения количества фаз питания. Те, кто не знает лучше, могут предположить, что вы можете подсчитать количество дросселей для подсчета количества фаз питания. Что возможно и более важно, производители материнских плат часто (но не всегда) используют эту конструкцию, одновременно требуя более высокого числа фаз. Хотя количество фаз питания не увеличивается, фактическое качество фаз все еще увеличивается, что значительно повышает выходную мощность VRM, а также рабочие температуры.

Эта практика вводит в заблуждение и не идеальна по сравнению с более актуальными фазами, но она все же помогает. ASUS Z390 Maximus XI Hero и MSI B450M Mortar (Titanium) считаются примерами такого дизайна, хотя и не являются обманчивым маркетингом. Тем не менее, Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX/ac, безусловно, считается примером притязательного подсчета количества фаз с использованием этой конструкции.

Производители материнских плат иногда выходят за рамки маркетинга двухкомпонентных фаз как дополнительные фазы, даже не удваивая все компоненты, но при этом требуют большего числа фаз. Они могут добавить еще один дроссель и, возможно, один транзистор (хотя и более важный, который обрабатывает большую часть мощности), чтобы создать видимость большего количества фаз, но не добавлять отдельные фазы. Это делает любую ложь о подсчете фаз еще более вопиющей и (в ограниченной, но не большой степени) уменьшает реальную выгоду. Gigabyte B450 Aorus M и Aorus Elite, Biostar B450MHC и ASUS TUF Z370-Pro Gaming являются примерами этого дизайна, хотя у них нет претензий по количеству фаз, связанных с ними.

Обе эти тактики учитывались, поэтому лучше не предполагать подсчет фазы питания, основанный на количестве дросселей, которые вы видите на материнской плате, и полностью игнорировать заявки на подсчет фаз от производителей материнских плат. Единственный способ по-настоящему узнать счетчик фаз — это проанализировать фактические компоненты (или, что более доступно, через поиск в Интернете знающего создателя видео или автора, который провел такой анализ на доске или досках, которые вы рассматриваете).

Вывод

В конечном счете, в системах с процессорами последнего поколения беспокойство о VRM будет в основном актуально для тех, кто хочет достичь высоких разгонов, а не для обычных пользователей. До тех пор, пока производитель не укажет определенный процессор TDP как не поддерживаемый, вы можете использовать любой современный процессор на материнской плате с совместимым сокетом и запускать его без разгона и без проблем.

Основанное на доступных в настоящее время материнских платах, маловероятно, что вы столкнетесь с какими-либо существенными неудачами с любой приличной (фактической) четырехфазной материнской платой и четырехъядерным или шестиядерным процессором, а также с шестифазной материнской платой и восьмиъядерной центральный процессор (по крайней мере, до тех пор, пока его охлаждение не будет ужасным, как на ASRock Z390 Pro4). И если вы не пытаетесь побить рекорды разгона или используете процессор с 16+ ядрами, практические преимущества для виртуальных виртуальных машин высшего класса, которые могут иметь более восьми высококачественных фаз питания, невелики. Температура всегда может быть проблемой, но фактические температуры всегда будут варьироваться между пользователями и их оборудованием, в то время как какое-либо влияние на срок службы материнской платы неясно.

Все это говорит о том, что для большинства людей не стоит беспокоиться о VRM. Для нас, обычных пользователей, лучше сосредоточиться в основном на функциях и, возможно, эстетике, которую обеспечивает материнская плата. Но, зная это, вы можете сделать свой выбор более эффективно для ваших нужд.

VRM. Что такое, зачем? Фазы и цепи питания. — PC-01

Зачем нужен VRM?

В современном мире GPU и CPU кристаллы потребляют довольно много энергии, при этом они требуют питание с довольно низким напряжением, что создаёт очень серьезную проблему, связанную с большой силой тока которую передать от блока питания без потерь довольно сложно. Передача больших токов — это вообще значительная проблема и в любых электросетях.

Допустим на электростанциях специально выводят линии высокого напряжения, чтобы передавать большие мощности малыми токами. И уже только вблизи потребителя устанавливаются трансформаторные подстанции понижающие напряжение до бытовых 230 Вольт на фазу, если говорить про российские стандарты.

Именно для того чтобы так это всё работало и не приходилось вести толщенные медные кабели от электростанций и существуют все эти преобразования. По этой же причине мы используем переменный ток. Законы природы подарили нам прекрасное свойство электромагнитных излучений, при котором наведённые ЭДС сильно зависят от того чем они наводятся и на что они наводятся. Поэтому достаточно просто подобрать катушки с нужным числом витков и почти без потери мощности можно трансформировать питание изменяя как нам удобно ток и напряжение. Собственно эти устройства для преобразования переменного тока называются трансформаторами. А нужно нам преобразования чтобы получить нужное питание.

Простейший трансформатор

И тут встаёт вопрос в том, что чипам графики и процессора нужно довольно низкое напряжение — менее полутора вольт. И это создает проблемы. Допустим, видеокарта может потреблять 350 и даже более Ватт. Учитывая, что напряжение питания на чип составляет порядка 1,35 Вольт, то получается, что ток в подводящих кабелях должен быть около 260 Ампер. И для передачи такого тока с малыми потерями на 1 метр от блока питания до видеокарты вам нужно будет хотя бы провод сечением в 120-150 квадратных мм. Это должен быть кабель толщина которого примерно как у большого пальца на руке, плюс изоляция и выходит штуковина в почти два сантиметра диаметром. И это всё из меди. Даже отбрасывая вопросы того какими должны быть клеммы для того чтобы они не плавились встают вопросы гибкости такого кабеля, а также токоподводящие кабели будут в несколько раз дороже тех блоков питания, что сейчас продаются.

В общем проблема точно такая же как и с электростанциями. Поэтому требуются компромиссы при которых часть задач по преобразованию отводится в блок питания, а часть остаётся за материнской платой (более того часть отводится сейчас самим процессорам, которые одно входное напряжение трансформируют в несколько более низких уже внутри себя).

Если нам надо использовать VRM, почему весь блок питания нельзя разместить на материнской плате?

Если представить что все вопросы по трансформации брали бы на себя материнские платы, то это бы вызвало ряд проблем. Во первых питание у нас идёт 230 Вольт переменного напряжения. То есть прямо на материнской плате пришлось бы разводить и часть включающую в себя переменное напряжение. А это тоже проблема, и проблема в наводках. Корпуса блоков питания металлические по двум причинам. Первая — это вопрос пожарной безопасности, то есть в случае возникновения открытого горения внутри блока питания — огню через какое-то время будет нечего жечь, корпус при этом не пропустит огонь наружу и горение прекратиться. А вторая причина — корпус блока питания металлический и заземлён и он экранирует наводки от переменного напряжения. То есть если бы у нас преобразование происходило на материнской плате, то и в динамиках у нас постоянно бы фонили 50 Герц от розетки и было бы намного больше ошибок записи и чтения данных, особенно на устройствах которые либо записывают и читают изначально по аналоговому (например жёские диски), либо имеют много градаций логических уровней, или требуют точных зарядок и разрядок каких-то элементов, то есть это SSD диски, оперативная память и тому подобное. Всё это бы было плохо электромагнитно совместимо с той частью материнской платы которая бы получала переменное напряжение. Вторая проблема — напряжение 230 Вольт достаточно большое, чтобы пробивать через живые ткани человека, поражая электрическим током пользователя который будет недостаточно аккуратен. А это, помимо прочего, и законодательные проблемы. То есть нельзя будет сертифицировать для розничной продажи отдельные комплектующие, можно было бы в таком случае продавать только полностью собранные компьютеры в корпусе без доступа к его содержимому пользователей. И это тоже проблема.

Поэтому такая штука как отдельный блок питания и существует. И она занимается тем чтобы получать из розетки переменное напряжение, а выдавать несколько наиболее потенциально востребованных выходных постоянных напряжений, но достаточно высоких, чтобы токи были не очень большими, и можно было использовать провода адекватных сечений, но при этом напряжение должно быть не настолько высокое,  чтобы пользователя могло ударить током, и чтобы в целом свести возможности случайных замыканий и пробоев к минимуму. И в настоящий момент такое напряжение — это напряжение 12 Вольт. Блок питания выдают и другие напряжения, но для самых требовательных компонентов по мощности используются именно 12 Вольтовые линии, так как обеспечивают наименьшие потери при передаче тока.

А всё остальное — то есть преобразование 12 Вольт в более низкое напряжение — это уже выполняется на материнской плате или на плате видеокарты в непосредственной физической близости к самим кристаллам.

Как преобразовать напряжение в более низкое?

И тут возникает главное НО. Дело в том, что переменный ток трансформировать с малыми потерями в мощности довольно просто. Надо намотать катушки с нужными пропорциями витков и поместить их в общий замкнутый магнитный контур и всё. С постоянным напряжением, выходящим из блока питания, трансформатор будет работать только как кипятильник, ничего преобразовывать он не будет.

И тут на помощь приходит импульсный понижающий преобразователь напряжения. Чаще всего мы все эту область называем как VRM.

А характеризуются VRM возможным преобразуемым током и создаваемыми пульсациями. Но эти цифры никто не указывает, а указывают как правило только число фаз питания или число цепей питания. А максимальный ток вообще производители не указывают, потому что иногда меняют элементы в VRM на получше, если первые версии показали проблемы и выходы из строя или на похуже, если производитель хочет сэкономить в ущерб запасу по передаваемой мощности. И чтобы понять что такое фазы, а что такое цепи или линии питания и в чём разница между цепями и фазами нужно для начала понять общий смысл работы импульсного преобразователя напряжения.

Представьте, что у вас есть питание в 12 Вольт, а вам надо 2 вольта.

Кто хорошо помнит школьный курс физики тот может вспомнить, что можно разбить нагрузками цепь так, что в нужных частях вы получите меньшее напряжение. В таком случае альтернативная ветвь либо должна выполнять какую-то другую полезную работу, либо просто рассеивать мощность в тепло.

Данных вид понижающих преобразователей существует и называется линейным регулятором напряжения и бывают случаи когда применяют именно такой метод, но у нас с вами значительная мощностная нагрузка и нам надо очень сильно снизить напряжение, то есть мы берём малую долю от исходных 12 Вольт. В случае использования линейного преобразователя напряжения КПД такого снижения был бы очень низким. Вдобавок у нас процессор и видеокарта потребляют всегда разное количество мощности, а значит и другая нагрузка должна постоянно меняться чтобы напряжение всегда создавалось правильное. То есть это не будут просто резисторы как на схеме, нужна управляемая нагрузка, которую, как правило, ещё и тоже нельзя перегревать, то есть создаётся много проблем.

Этот метод нам не подходит.

В нашем случае куда лучше подойдёт импульсный преобразователь, чтобы понять общий смысл его работы приведу пример. Допустим если у нас за секунду первую 1/6 времени будет 12 Вольт, а оставшихся ⅚ секунды 0 Вольт, то в среднем у нас будет 2 Вольта, которые нам и надо получить.

С точки зрения математики всё прекрасно, мы получили из 12 Вольт — 2 Вольта с КПД 100%, но с точки зрения техники у нас всё равно 12 Вольт вперемешку с отсутствием питания и работать это не будет. Благо есть методы позволяющие частично решить эту проблему. Существует такое электротехническое решение как LC фильтр применяемый в куче разных мест.

Данная конструкция не даёт происходить любым изменениям очень резко, то есть все переходные процессы становятся заторможенными во времени. В том числе размываются и наши включения/выключения. 

Красный — импульсы до сглаживания, синий — импульсы после сглаживания

И в итоге на выходе мы получаем некое подобие постоянного напряжения и некое подобие относительно высокого КПД. Естественно это не 100%, но куда выше, чем в линейном преобразователе.

Проблема только в том, что мы всё равно не получаем постоянное напряжение как в линейном преобразователе потому что есть пульсации напряжения.

И если супер критично отсутствие этих пульсаций то и применяется линейный преобразователь напряжения. Для процессора эти пульсации тоже критичны. Дело в том, что процессор работает на частотах выше, чем происходит пульсирующее включение питания, а значит в отдельные такты он будет менее стабильным, так как получает недостаточное напряжение для питания, то есть для стабильной работы придется завышать напряжение, так чтобы в моменты падений между импульсами было достаточно стабильности, то есть среднее напряжение должно быть излишним, что ухудшит энергоэффективность работы. Помимо этого — высокие пульсации — это ещё и наводки, то есть помехи при работе.

Но проблема эта не единственная. Есть вторая сложность, которая заключается в том, что процессор потребляет довольно много энергии.

Как работает VRM?

И тут уже стоит перейти к тому как же всё таки происходит генерация этих самых импульсов напряжения, чтобы понять почему высокие токи — это проблема.

В классическом исполнении мы для подачи импульсного питания ставим сборку из двух MOSFETов которые в данном случае чаще называют ключом (по русски мосфетами в данном случае называются МДП транзисторы с изолированным каналом N типа).

Суть таких транзисторов заключается в том, что он состоит из трёх областей кремния с разным лигированием, так что заряды просто так не могут преодолеть центральную часть, то есть центральная часть отталкивает от себя заряды подаваемые в крайние области. То есть по умолчанию он работает как диэлектрик не пропуская ток. Но если чуть-чуть помочь зарядам преодолеть малую область пространства центральной части, то заряд пройдёт. Собственно если подать напряжение на затвор, то есть к электроду у центральной части, то создаваемое электромагнитное поле поможет подровнять в центральной области потенциальную яму, которую не могут преодолеть заряды, и образуется в центральной области переход по которому между крайними частями начинает идти ток, а если с центрального электрода опять убрать заряд, то ток опять перестаёт идти через центральную часть.

И эти переключения режимов могут происходить часто и быстро.

Но сами по себе транзисторы не могут открываться и закрываться, затворами нужно управлять. Для того чтобы это происходило правильно нужен драйвер который и отвечает за управление базой.

Но проблема в том, что в задачи драйвера входит только управление затворами. Он не знает на сколько их надо открывать по времени. Нагрузка, то есть потребление процессором, постоянно меняется, и это проблема, потому что от увеличения нагрузки может происходить просадка напряжения и эти драйверы должны не бездумно включать и выключать течение тока, а делать это на необходимое время. И это необходимое время включения драйверу сообщает контроллер.

Контроллер в режиме реального времени отслеживает состояние питания и быстро корректирует требуемые изменения скважности импульсов, этим требованиям подчиняется драйвер который уже управляет затворами транзисторов.

Но вернёмся к двум ранее высказанным проблемам. Первая — это высокие токи, а вторая — это пульсации.

Начнём с высоких токов.

Дело в том, что геометрические размеры перехода для тока в транзисторах значительно ограничены, то есть у нас получается место с малым сечением проводника в транзисторе, а это значит что в этом месте есть сопротивление и как следствие нагрев. Обычно применяются мосфеты способные передать через себя от 20 до 60 Ампер. С ними есть ещё одна неприятная особенность, что их характеристики зависят от температуры. Кроме того в момент переходного процесса между работой как диэлектрик и проводник — транзистор также является далеко не идеальным проводником, то есть несмотря на то что мы их используем как ключи постоянно закрывая и открывая с высокой частотой — это не самый их любимый режим работы. И эти характеристики портятся от роста температур. То есть при приближении силы тока к заявленным пределам — происходит повышенный нагрев выше 80 градусов, который ещё ухудшает характеристики перехода, отчего нагрев происходит интенсивней, от чего ещё сильнее ухудшаются характеристики от чего нагрев становится ещё выше, от чего характеристики ещё ухудшаются и… вы поняли.

Решается вопрос с недостатком пропускной способности по току довольно просто. Ставится просто несколько цепей питания (не путать с фазами питания, об этом будет чуть позже).

Допустим надо обеспечить пропускание 300 Ампер через VRM, производитель, берёт, допустим, 50 Амперные транзисторные сборки, делит 300 А на 50 А и получает — 6. Именно столько цепей питания потребуется. А если взять 30 Амперные, то надо поставить 10 цепей питания (300/30=10). Ни то ни другое не является худшим или лучшим решением в плане передачи тока. Худшим решением является когда производитель железки заказывает разработку VRM, скажем на 100 Ампер, а маркетологи пишут, что на это можно поставить i9 9900ks и называют плату оверклокерской.

А вот со второй проблемой — пульсациями — всё сложнее.

Если просто так поставить много цепей питания — это не решит вопрос пульсаций ровным счётом никак.

Но и тут есть целых два варианта уменьшения пульсаций.

Первый — более очевидный. Если делать импульсы пропорционально чаще и при этом короче по длине, то будет гораздо короче промежуток времени на котором происходит сглаживание.

И этот метод отлично работает и применяется довольно широко, особенно в оверклокерских материнских платах. Проблема только в том, что режим переключения далеко не самый любимый для транзисторов. То есть при увеличении частоты увеличивается нагрев и падает КПД VRM. Но метод этот всё равно применяется очень активно. Допустим лет 5 назад оверклокерские платы давали возможность делать переключения в лучшем случае по 500 млн раз в секунду, то есть 500 МГц. Сейчас уже вполне себе средние платы имеют частоту 500 МГц, есть множество видеокарт с частотой даже выше. А топовые оверклокерские материнские платы имеют частоту переключений в 1 ГГц. Но это всегда был метод в тупую и вспомогательный. Он работает и очень хорош, но имеет минусы в ухудшении эффективности.

Есть методы и не в тупую. Не в тупую потому что не приносят ухудшений в КПД и в разы снижают пульсации.

В реальности, я напомню, у нас цепей питания не одна, а больше. И это важно не только для того чтобы увеличить максимальный преобразуемый ток.

В теории возможно одновременное управление этими цепями питания, то есть управление таким образом, что все импульсы включения будут совпадать во всех цепях.

Но если промежутки включения в каждой из цепей сместить, равномерно распределив по всему периоду времени, то пульсаций станет меньше, при этом мы не получаем никаких отрицательных эффектов, виртуально частично имитируя более высокую частоту. Цепи питания со смещением импульсов друг относительно друга называются уже не просто цепями питания, они называются фазами питания.

Каждый из драйверов управляется контроллером со смещением.

И тут начинается путаница. дело в том, что иногда число фаз и цепей равны друг другу, а иногда эти числа разные. То есть если все цепи питания разнесены друг относительно друга по фазам срабатывания импульсов, то число фаз и число цепей равно, и каждая цепь имеет уникальную фазу в работе. А если, допустим, есть 4 цепи питания, но две пары из них синфазны, то есть имеют совпадающие фазы, то в таком случае это будет 4 цепи питания, но при этом две фазы питания. С точки зрения первой проблемы — передачи большого тока это будут именно 4 цепи питания и они ничем не хуже, чем такие же цепи, но не синфазные, но с точки зрения уменьшения пульсаций, это будет две фазы.

Теперь разберёмся кто же отвечает за смещение фаз.

И тут не всё просто.

Напомню, что у нас есть контроллер, есть драйвер и пара транзисторов с фильтром.

Задача распределить открытие цепей питания по разным фазам ложится на плечи контроллера. Одна из характеристик контроллеров — это число выходных каналов для управления драйверами. Соответственно если таких каналов 8, то такой контроллер может управлять драйверами так чтобы те обеспечили 8 разных фаз питания. Если 6, то 6 и т.д.

И несколько лет назад — на этом бы рассказ и закончился. То есть контроллер управляет драйверами каждый со своим смещением по фазе, те управляют транзисторами со смещением по фазе и так это и работает. А если цепей питания больше, чем максимально может выдать фаз контроллер, значит часть цепей работает синфазно, то есть, допустим, цепей питания 8, а фаз питания — 4.

Но сейчас — это уже не так. Дело в том, что часть задач по разбитию на фазы взяли на себя драйвера. То есть драйвер может получить от контроллера сигнал со своим смещением по фазе и уже сам драйвер может обслуживать более 1-ой цепи питания, самостоятельно разделяя эти цепи на фазы.

В текущий момент драйвера уже умеют разбивать одну фазу на свои 4 подфазы, но в процессорных VRM используется сейчас либо фазы с чистым управлением от контроллера либо фазы полученные драйверами удвоителями, называемых даблерами, квадреры, то есть драйвера делящие одну фазу на 4 до материнских плат ещё не добрались, а вот в видеокартах они периодически встречаются.

Выводы

Теперь вы уже должны понимать разницу между цепями и фазами. Ну и то что количество цепей и максимальный ток на транзисторах описывает возможный передаваемый ток, а количество фаз описывает как хорошо происходит борьба с пульсациями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Видео на YouTube канале «Этот компьютер»

Устаревание видеокарт NVIDIA vs AMD Radeon

AMD RADEON | Драйвера 2016 vs 2020 | RX 470

Intel, AMD и Nvidia на CES 2020

Уточнение к видео про VRM (про работу даблеров)

Новости канала «Этот компьютер» и важные объявления.

Железные ожидания от 2020 года

InfoCAST #027 | Весь «железный» 2019 год в одном видео

VRM. Что такое, зачем? Фазы и цепи питания.

Архитектура Intel Sunny Cove (Ice Lake)

Микроархитектура Zen2

InfoCAST #026 | threadripper | 1650 super | intel Xe

Влияние пресетов кодирования x.264 и x.265 на качество видео

Как подключить к материнской плате переднюю панель?

Большинство неопытных компьютерных пользователей считают, что подключить переднюю панель корпуса компьютера, на которой находятся кнопки включения и перезагрузки компьютера, а также USB входы и аудио выходы, к материнской плате является сложным и трудно выполнимым занятием.

Но, как часто это бывает, потратив 5 минут на изучение вопроса, все становится понятно и очень даже выполнимо. В данной статье мы рассмотрим последовательность действий, которые необходимо выполнить для успешного и правильного подключения передней панели к к материнской плате, будь это плата фирмы Asus, Gigabyte, Asrock, MSI и других.

Шаг 1 — находим шлейфы, идущие от передней панели к мат. плате

Это те самые шлейфы, которые мы будем подключать к соответствующим разъемам материнской платы. Особенность этих самых шлейфов, по которым их можно найти среди других проводов в корпусе системного блока это надписи на концах их разъемов:

• Power SW (PWRBTN) — Кнопка включения компьютера;
• Reset SW (Reset) — Кнопка перезагрузки;
• HDD LED (IDE LED)(HDLED) — индикатор активности жесткого диска;
• Power LED (PLED) — Индикатор включения компьютера;
• USB1..USBn — Порты USB на передней панели;
• Speaker(SPK) — Системный спикер (динамик);
• AUDIO (Mic, SPK L, SPK R, GND)(AAFP) — Выходы наушников и микрофона на переднюю панель.

Разъемы передней панели системного блока

Для тех, у кого Power LED состоит из 2-ух фишек на 2 и 3 контакта (как на рисунке выше) обоснование следующее: на некоторых материнских платах разъем подключения POWER LED (индикатор включения компьютера) выполнен на 3-ех контактах (средний не используется), а на некоторых на 2-ух. Поэтому в вашем случае нужно использовать либо одну фишку Power Led, либо другую.

Шаг 2 — находим контакты на материнской плате для подключения передней панели

Стоит отметить, что подключение кнопок включения, перезагрузки, индикатора работы жесткого диска и индикатора включения компьютера, а также спикера (F_Panel) это одна группа разъемов (1 на рисунке ниже), подключение передних USB (USB) — другая группа (2 на рисунке ниже) и разъемы наушников с микрофоном (AAFP) — третья (3 на рисунке ниже).

На материнской плате они расположены примерно вот так:

Расположение разъемов на материнской плате для подключения передней панели системного блока

Шаг 3 — Подключаем фишки разъемов передней панели к соответствующим разъемам материнской платы

Далее возможны 2 варианта развития ситуации.

Вариант первый

На вашей материнской плате все контакты подписаны и вы просто одеваете фишки на контакты соблюдая соответствующие названия и полярность. Полярность важна для HDD LED (IDE LED) и Power LED. На плате плюсовой контакт подписан как «+», а на фишке плюсовой контакт это цветной провод (отличный от белого и черного). Либо же если все провода от передней панели черного цвета, то на них «+» тоже будет подписан.

Полярность + и — при подключении PLED и HDLED

Даже если вы перепутаете полярность, то ничего страшного не произойдет. Просто на просто при включении не будет загораться кнопка включения и не будет моргать светодиод активности жесткого диска. В этом случае просто переверните не работающую фишку вверх ногами на контактах мат. платы, чтобы поменять полярность.

Вариант второй

Контакты на материнской плате не подписаны, как на фото ниже.

Контакты подключения передней панели на материнской плате без подписей

В этом случае вам нужно определить модель своей материнской платы, найти ее в интернете и посмотреть документацию по распиновке контактов кнопок, индикаторов, usb и звуковым выходам.

Инструкция со схемой подключения передней панели к материнской плате

Подключение передних аудио выходов и микрофона

особенности соблюдения полярности при подключении передней папнели

Подключение передних USB входов к материнской плате

Подключение передней панель к материнской плате

В этой статье вы узнаете, как подключить переключатель питания, сброса и светодиоды, а также аудио и USB-порты к материнской плате. Прежде чем пытаться соединить их, очень важно знать место, и полярность подключения. Для этого необходимо найти схемы в руководстве по материнской плате, которые подскажут вам точно, где находится каждый набор контактов на материнской плате или воспользоваться информацией в этой статье.

Подключение индикаторов и кнопок питания

Компьютерный корпус имеет кнопки для управления питания которые подключаются к материнской плате, и светодиоды для обозначения деятельности материнской платы. Вы должны подключить эти кнопки и индикаторы к материнской плате с помощью проводов из передней части корпуса показанные на рисунке №1, в разъеме на материнской плате (рис. №2). Надпись на материнской плате возле разъема панели показывает место подключения каждого провода и полярность каждого из них однако надписи с обозначениями присутствуют не всегда на материнской плате.


Найдите в компьютерном корпусе разъемы передней панели (см. рис. 1). Далее находим разъём на материнской плате обычно он находится внизу материнской платы, и подписан надписью PANEL1 или JFP1, он может быть в разном исполнении(см. рис. 2.0, 2.1).

Рис. №1. Разъемы передней панели.Рис № 2.0. Разъем передней панели на материнской плате.Рис № 2.1. Разъем передней панели на материнской плате.

Группа системных кабелей, показанных на картинке №1 имеют два провода, которые имеют цветовую маркировку. Черный или белый провод это земля (GND), а провода других цветов(красный, синий, зелёный, оранжевый) это питание. Подключение осуществляется с лева на право, при подключении Все плюсовые контакты всегда будут находиться слева кроме кнопки reset, однако полярность кнопок неважна так как кнопки при нажатии замыкают контакты.

Просто установите эти провода к разъему с тем же именем на материнской плате соблюдая полярность светодиодов.

Рис № 2.2. Полярность проводов передней панели.

Ниже перечислены возможные сокращенные имена для них, которые будут записаны на самих соединителях.

PWR-SW, PW SW, PW = Кнопка питания (Power Switch)(не требуется полярность).  Элемент управления кнопка питания, которая позволяет включать и выключать компьютер.

PWR-LED, P-LED, MSG = Светодиод питания (Power LED)(требуется полярность). Индикатор показывает когда компьютер включен или находится в режиме ожидания.

RES-SW, R-SW, RES = Переключатель сброса (Reset Switch) (не требуется полярность). Кнопка сброса для перезагрузки компьютера.

HDD-LED, HD = Светодиодный индикатор жесткого диска (Hard Disk Drive LED)(требуется полярность). Этот индикатор мигает при записи и чтении информации с жесткого диска.

SPK, SPKR, SPEAK = Внутренний динамик (Speaker)(требуется полярность), используемый для озвучивания звуковых сигналов, которые вы слышите от компьютера при загрузке.

Рис № 3. Распиновка контактов передней панели на материнской плате

Подключение USB передней панели к материнской плате

Для начала находим разъём USB на материнской плате, обычно он находится внизу материнской платы и подписан надписью F_USB или USB. Так же на каждом проводном разъеме(Рис №4.0) можно прочитать его значение, которое может быть +5V (или VCC или Power), D+, D – и GND.

Рис № 4.0. Полярность USB.

Далее необходимо просто установить каждый из проводов (+5V, D+, D – и GND) в нужное место на материнской плате, как показано на Рис.4.2.

Рис №4.1. Подключение USB 2.0 передней панель к материнской плате.Рис №4.2. Подключение USB 3.0 передней панель к материнской плате.Рис №4.3. Подключение USB 2.0 к материнской плате.

Подключение аудио передней панели к материнской плате

Чтобы использовать эти разъемы, ваша материнская плата должна иметь встроенную звуковую карту (другими словами, встроенный звук). Однако установка не так проста, как кажется, и в сегодняшней колонке мы объясним, как это нужно сделать.

В конце каждого провода имеется небольшой черный разъем, и в этом разъеме мы можем прочитать функцию провода. Вы найдете следующие провода: Mic In (или Mic Data), Ret L, Ret R, L Out (или Ear L), R Out (или Ear R) и два Gnd (или Ground). Если вы внимательно посмотрите, то увидите провода Ret L и L Out подключены друг к другу, то же самое происходит между проводами Ret R и R Out.

Рис №5.0. Подключение аудио к материнской плате.

Вы должны найти место установки таких проводов в вашей материнской плате. Это место обозначается как Audio, External Audio, Ext Audio, Front Audio, F Audio, HD Audio или что-то в этом роде. Это разъем состоит из 9-контактного разъема, и есть два перемычки, которые устанавливают соединение некоторых из этих контактов. Точное положение этого разъема варьируется в зависимости от модели материнской платы.

Рис №5.1. Вид штекера аудио на материнской плате.

Для установки проводов первым шагом является понимание системы нумерации штырей разъема материнской платы. В разъеме есть девять контактов, но разъем считается 10-контактным, потому что один из контактов был удален (контакт 8). Перемычки соединяют контакты 5 и 6 и 9 и 10. Поскольку имеется пространство без штифта (контакт 8), легко обнаружить нумерацию других контактов.

Рис №5.2. Распиновка аудио на материнской плате.

Удалите перемычки. Подключение проводов должно быть выполнено следующим образом: Mic In to pin 1; Gnd — контакты 2 и 3; R Вывести на вывод 5; Ret R для вывода 6; L Вывод на контакт 9, а Ret L — на контакт 10.

ЖелезоКомпьютерНастроикаРаспиновка

Южный мост (компьютер) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. Южный мост. Схематическое расположение южного моста на системной плате Южный мост VIA 8235

Южный мост (англ. Southbridge) — функциональный контроллер, также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH).

Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» (по сравнению со связкой «Центральный процессор-ОЗУ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через северный мост, который, обычно подключён напрямую к центральному процессору компьютера.

Функционально южный мост включает в себя:

Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire и аудиокодек.

Реже южный мост включает в себя поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов, но обычно эти устройства подключаются с помощью другого устройства — Super I/O (контроллера ввода-вывода).

Поддержка шины PCI включает в себя традиционную спецификацию PCI, но может также обеспечивать поддержку шины PCI-X и PCI Express. Хотя поддержка шины ISA используется достаточно редко, она осталась, что интересно, неотъемлемой частью современного южного моста. Шина SM используется для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами). Контроллер DMA позволяет устройствам на шине ISA или LPC получать прямой доступ к оперативной памяти, обходясь без помощи центрального процессора.

Контроллер прерываний обеспечивает механизм информирования ПО, исполняющегося на ЦПУ, о событиях в периферийных устройствах.

IDE-интерфейс позволяет «увидеть» системе жёсткие диски. Шина LPC обеспечивает передачу данных и управление Super I/O (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и НГМД-контроллер) и BIOS ROM (флэш).

APM или ACPI-функции позволяют перевести компьютер в «спящий режим» или выключить его.

Системная память CMOS, поддерживаемая питанием от батареи, позволяет создать ограниченную по объёму область памяти для хранения системных настроек (настроек BIOS).

Известные южные мосты

ALi	AMD	ATi	Compaq	Intel	nVIDIA	ServerWorks	SiS	UMC	VIA
ALi M1523	AMD 755 (Cobra)	ATi IXP 150	Compaq Triflex	Intel 6300ESB (HanceRapids)	nVidia nForce MCP/-D	ServerWorks CSB5	SiS 5513	UMC UM8886F	VIA VT8231
ALi M1533	AMD 756 (Viper)	ATi IXP 200		Intel 82092AA	nVidia nForce MCP-D	ServerWorks CSB6	SiS 5513C		VIA VT8233
ALi M1535/D	AMD 766 (ViperPlus)	ATi IXP 250		Intel 82371AB (PIIX4)	nVidia nForce MCP-T	ServerWorks GC-LE	SiS 5595		VIA VT8233A
ALi M1543	AMD 768 (Opus)	ATi IXP 400		Intel 82371AB/EB/MB (PIIX4)	nVidia nForce2 MCP/-T	ServerWorks OSB4	SiS 961		VIA VT8233C
ALi M1563	AMD 8111	ATi SB300		Intel 82371EB (PIIX4)	nVidia nForce2 MCP2-Gb		SiS 961B		VIA VT8235
				Intel 82371FB (PIIX)	nVidia nForce3		SiS 962		VIA VT8237
				Intel 82371MB (PIIX4)	nVidia nForce3 MCP		SiS 962/L		VIA VT8237
				Intel 82371MX (MPIIX)	nVidia nForce4		SiS 962L		VIA VT82C586
				Intel 82371SB (PIIX3)			SiS 963		VIA VT82C586A
				Intel 82372FB (PIIX4)			SiS 964		VIA VT82C586B
				Intel 82437MX					VIA VT82C596A
				Intel 82440MX					VIA VT82C686
				Intel 82801AA (ICH)					VIA VT82C686A
				Intel 82801AB (ICH0)					VIA VT82C686B
				Intel 82801BA (ICh3)					VIA VT82C693A
				Intel 82801BAM (ICh3)
				Intel 82801BAM (ICh3-M)
				Intel 82801CA (ICh4)
				Intel 82801CAM (ICh4-M)
				Intel 82801DB (ICh5)
				Intel 82801DBM (ICh5-M)
				Intel 82801EB (ICH5)
				Intel 82801EB/ER (ICH5/R)
				Intel 82801ER (ICH5R)
				Intel 82801FB (ICH6)

Семейство ICH[править | править код]

ICH (ICH0), ICh3, ICh3-M, ICh4-M, ICh4-S, ICh5/4R, ICh5-M, ICH5/5R, ICH6/6R, ICH6W, ICH7/7R, ICH7-DH, ICH8-DH, ICH9/9R, ICH9-DH,ICH-10/10R

Другие[править | править код]

MPIIX, MPCI2, MISA2, PIIX, PIIX3, PIIX4, PIIX4E, SIOH, IFB, nForce 410/430, IXP400/IXP450

POST коды для системных плат настольных ПК

Код POST	Описание эксплуатации POST
00 – 0F	Коды отладки: может использоваться, как средство для отладки любым модулем PEIM/диском
10 – 1F	Процессор системы
10	Включение процессора системы (загрузочный процессор)
11	Инициализация кэш-памяти процессора (включая SP)
12	Начало инициализации приложений процессора
13	Инициализация SMM
14	Инициализация сетевого подключения
15	Преждевременный выход при инициализации драйвера платформы
16	Инициализация драйвера SMBUS
17	Вход в исполнимый код SMBUS в режиме чтения/записи
19	Вход в режим программирования тактового генератора CK505
1F	Невосстановимая ошибка процессора
20 – 2F	Память/набор микросхем
21	Инициализация компонентов набора микросхем
22	Чтение SPD через модули памяти DIMM
23	Идентификация модулей памяти DIMM
24	Программирование параметров тактовой частоты с помощью контроллера памяти и модулей DIMM
25	Конфигурирование памяти
26	Оптимизация установок памяти
27	Инициализация памяти, например ECC
28	Тестирование памяти
2F	Системе не удалось обнаружить память или пригодную память
30 – 3F	Восстановление
30	Восстановление после сбоя было запущено по запросу пользователя
31	Восстановление после сбоя было запущено ПО (повреждено флэш-устройство)
34	Загрузка капсулы восстановления
35	Передача управления капсуле восстановления
3F	Невозможно восстановить
50 – 5F	Шины ввода/вывода (PCI, USB, ISA, ATA и т.д)
50	Нумерация шин PCI
51	Передача ресурсов на шину PCI
52	Инициализация контроллера Hot Plug PCI
53 – 57	Зарезервировано для шины PCI
58	Переустановка шины USB
59	Зарезервировано для USB
5A	Переустановка шины PATA/SATA и всех устройств
5B	Зарезервировано для ATA
5C	Переустановка SMBUS
5D	Зарезервировано для SMBUS
5F	Невосстановимая ошибка шины ввода/вывода
60 – 6F	Сейчас нет действительных POST-кодов в диапазоне 60 – 6F. Если POST-код будет отображен в данном диапазоне, это код из диапазона B0 – BF. (На 7-сегментном ЖК-дисплее, символ ‘b’ выглядит как 6). Пример:
70 – 7F	Устройства вывода
70	Переустановка контроллера VGA
71	Отключение контроллера VGA
72	Включение контроллера VGA
78	Переустановка контроллера консоли
79	Отключение контроллера консоли
7A	Включение контроллера консоли
7F	Невосстановимая ошибка устройства вывода
90 – 9F	Устройства ввода
90	Переустановка клавиатуры
91	Отключение клавиатуры
92	Определение присутствия клавиатуры
93	Включение клавиатуры
94	Очистка входного буфера клавиатуры
95	Информация о контроллере клавиатуры – запуск самотестирования (только PS2)
98	Переустановка мыши
99	Disabling mouse
9A	Определение присутствия мыши
9B	Включение мыши
9F	Невосстановимая ошибка устройства ввода (клавиатура или мышь)
B0 – BF	Загрузочные устройства
B0	Переустановка стационарных носителей
B1	Отключение стационарных носителей
B2	Определение присутствия стационарных носителей (обнаружение жесткого диска IDE и т.д.)
B3	Подключение/настройка стационарных носителей
B8	Переустановка съемных носителей
B9	Отключение съемных носителей
BA	Определение присутствия съемных носителей (обнаружение IDE, CD-ROM и т.д.)
BC	Подключение/настройка съемных носителей
BF	Невосстановимая ошибка загрузочного устройства
D0 – DF	Выбор загрузочного устройства
Dy	Перезагрузка через параметр y (y=от 0 до 15)
E0 – FF	Другие коды
E0	Начато распределение PEIM (возникает при первом сообщении EFI_SW_PC_INIT_BEGIN EFI_SW_PEI_PC_HANDOFF_TO_NEXT)
E2	Обнаружена постоянная память
E1, E3	Зарезервировано для PEI/PEIM
E4	Начало фазы DXE
E5	Начало распределения драйверов
E6	Начало соединения драйверов
E7	Ожидание воода данных пользователем
E8	Проверка пароля
E9	Вход в утилиту BIOS Setup
EB	Вызов установленных дополнительных ПЗУ
EF	Загрузка/S3 повторение сбоя
F4	Вход в режим сна
F5	Выход из режима сна
F8	Произошел вызов службы загрузки EFI ExitBootServices ( )
<F9	Была вызвана служба выполнения работы EFI SetVirtualAddressMap ()
FA	Произошел вызов службы прогона EFI ResetSystem ( )
FF	Ошибка процессора