ولتاژ رگولاتور ماژول (VRM) چیست؟

در قسمت دوم از سری آموزش‌های کوتاه، به توضیح VRM می‌پردازیم. قبل از اینکه ادامه بدم، اینو بدونید که ما این سری آموزش‌هارو راه انداختیم تا در مقالات مختلف سایت بنچفا ازشون استفاده کنیم. مثلا اگر در مقاله‌ای صحبت از VRM شد، اونجا لینک این مطلب رو می‌ذاریم تا با خوندنش بتونید آمادگی بیشتری برای فراگرفتن مطلب اصلی پیدا کنید. آخر این پست در قسمت «برچسب‌ها»، برچسب «آموزش های کوتاه» وجود داره که با کلیک روی اون می‌تونید کل آموزش‌های کوتاهی که منتشر کردیم رو بخونید. خب حالا بریم سر اصل مطلب :))

---

ماژول تنظیم کننده ولتاژ (VRM) چیست؟

پردازنده (هم CPU و هم GPU)، قطعه‌ای بسیار حساس به ولتاژه و «معمولا» با ولتاژی در حدود ۱.۱ ولت (حالا یکم بالاتر یا پایینتر) کار می‌کنه، اما ولتاژی که نیاز داره رو باید بصورت دقیق، ثابت و بدون نوسان دریافت کنه و دقت این ولتاژ تا سه رقم اعشاره! مثلا وقتی پردازنده‌ی شما ۱.۱۵۲ ولت نیاز داره، حتما باید همین مقدار بهش برسه.

اما این ولتاژ به چه صورت برای پردازنده فراهم میشه؟ اینجا باید با ولتاژ رگولاتور ماژول یا VRM آشنا بشید که در تصویر بالا جایگاهش رو روی مادربرد مشخص کردم. کیفیت VRM روی دمای پردازنده، طول عمر، کارایی و البته قدرت شما در اورکلاک کردن تاثیر می‌ذاره.

مجموعه‌ای که در این قسمت مادربرد قرار گرفته، وظیفه‌ی فراهم کردن جریان الکتریکی با یک ولتاژ مشخص برای پردازنده رو داره. درواقع بعد از اینکه تشخیص دادید چه چیپست‌هایی با پردازنده شما سازگار هستن، باید تشخیص بدید آیا مادربردی که انتخاب کردید توانایی تغذیه و ایجاد جریان الکتریکی با ولتاژ مورد نیاز پردازنده شمارو داره یانه.

مثلا شما نباید بالارده‌ترین پردازنده نسل ۱۲ اینتل یعنی i9 12900K رو با مادربرد H610 پرایم ایسوس انتخاب کنید. هرچند این پردازنده با این مادربرد از نظر چیپست و نسل سازگاری داره و بوت هم میشه، ولی وقتی پردازنده بره زیر فشار، VRM این مادربرد توانایی تغذیه i9 12900K رو نداره و هم خطر سوختن اجزای VRM هست و هم اینکه پردازنده نتونه قدرت واقعیش رو در پردازش نشون بده (محدود میشه).

---

فاز در VRM

اگر VRM رو به یک رستوران تشبیه کنیم و هسته‌های پردازنده رو به عنوان مشتری‌های اون رستوران، فاز نقش خط تولید رستوران رو بازی میکنه. هرچقدر فازهای بیشتری داشته باشیم، خط تولیدهامون بیشتره و می‌تونیم در واحد زمان غذاهای بیشتری رو آماده کنیم و به مشتری‌هامون تحویل بدیم. اینجوری می‌تونیم به مشتری‌های بیشتری سرویس بدیم و همینطور غذاهاشون رو سریع‌تر آماده کنیم.

در VRM هم دقیقا به همین صورته، اگر شما مشتری‌های زیادی رو به یک رستورانی که کادر کوچکی داره و نمی‌تونه حجم زیادی از سفارشات رو هندل کنه بفرستید، مشتری و رستوران هردو به مشکل می‌خورن. وقتی یک پردازنده i9 12900K با ۱۶ هسته رو در مادربردی که VRM نسبتا ضعیفی داره قرار می‌دید، ماژول‌های تنظیم کننده ولتاژ اون مادربرد در رسوندن غذا (جریان الکتریکی) با کیفیت لازم (ولتاژ لازم) به اون پردازنده کم میارن و این باعث نارضایتی مشتری (کاهش کارایی پردازنده) میشه. فکر می‌کنم الان بهترین توضیحی که میشد از VRM و فازهاش ارائه کرد رو نوشتم. :))

اجزای VRM

به‌صورت کلی، یک VRM از سه قطعه تشکیل شده: پاور استیج (Power Stage)، چوک و خازن. همچنین یک کنترلر هم هست که بهش PWM Controller میگن. پاور استیج خودش ترکیبی از قطعاتی به نام ماسفت (MOSFET) و درایوره (Driver) که کارش تبدیل ولتاژ ۱۲ ولت ورودی برق EPS پاور (همون کابل برقی که بالای مادربرد می‌زنید) به ولتاژ مورد نیاز پردازنده هستش. کار PWM کنترلر هم اینه که ورودی جریان ۱۲ ولت از پاور به پاوراستیج‌هارو کنترل کنه. بیاید بیشتر از این جزئی نشیم و همینجا رهاش کنیم. :))

---

نحوه شمارش تعداد فاز

در مادربردهای جدید، معمولا تعداد فاز با تعداد پاور استیج‌ها برابره. بنابراین برای اینکه بخواید تعداد فاز یک مادربرد رو بدونید دوتا راه وجود داره. اول اینکه خودتون از روی تصویر مادربرد بشمرید و دوم اینکه ببینید خود سازنده مادربرد چی گفته. گاهی اوقات عددی که خودتون بهش می‌رسید و عددی که سازنده‌ی مادربرد نوشته، یکی در میاد، گاهی اوقات یکی در نمیاد و معمولا تعدادی که شمردید بیشتر از عددیه که سازنده گفته.

این اختلاف علل مختلفی میتونه داشته باشه. گاهی اوقات دیده شده که خود برند سازنده داخل سایتش اطلاعات رو اشتباه وارد کرده. یا اینکه نوع طراحی اون مدار به گونه‌ای هست که شمردن تعداد فازش خارج از قائده کلی‌ایه که قراره بهتون توضیح بدم.

همونطور که در تصویر بالا مشاهده کردین، یک سری مکعب بالا، چپ و گاها پایین پردازنده قرار دارن که این مکعب‌ها یکی از اون ۴ عضو مهم VRM یعنی چوک (Choke) هستن. با شمردن تعداد چوک‌ها، می‌تونید به تعداد فاز برسید. با شمردن تعداد پاور استیج‌ها هم میشه، البته این قائده کلی به شرطی صدق میکنه که هر فاز از یک پاور استیج استفاده کنه. (گاهی اوقات مثلا ۴ تا پاور استیج داریم که همه در یک فاز قرار گرفتن)

راه دوم هم اینه که مدل مادربرد رو سرچ کنید و وارد سایت سازنده بشید، معمولا تو صفحه اصلی که مادربرد رو پرزنت کردن، تعداد پاور استیج رو آوردن، ولی تو بخش مشخصات فنی یا همون Specs به ندرت دیدم تعداد رو بزنن!

---

فاز vs پاور استیج

خیلی‌وقت‌ها فاز با پاور استیج اشتباه گرفته میشه. اکثر شرکت‌های سازنده در مشخصاتی که داخل سایتشون وارد می‌کنن، تعداد پاور استیج هارو آوردن نه تعداد فاز، اما همه از اون برای تعداد فاز استفاده می‌کنن (که اکثر اوقات هم درست در میاد). دونستن تعداد فاز نیاز به بررسی و تحلیل‌های دقیق‌تری داره یا اینکه خود سازنده اطلاعات بیشتری در اختیار ما بذاره. اما به‌صورت کلی، همون‌طور که گفتم یک VRM از سه قطعه تشکیل شده، پاور استیج، چوک و خازن. اگر خازن رو حذف کنیم، به ترکیبی از چوک و پاور استیج می‌رسیم که مجموعه این دوتا رو بهش میگن فاز.

حالا اگر طراحی مدار VRM ما طوری باشه که در هر فازش یک پاور استیج و یک چوک قرار داده باشن، با شمردن چوک‌ها یا پاور استیج‌ها، میشه به تعداد فاز رسید. تصویری که براتون قرار دادم به درک بهتر از این مطلب کمک می‌کنه. (درایور، لو-فت و های-فت باهم‌دیگه میشن پاور استیج)

---

آمپریج (Amperage)

مثال رستوران رو که قطعا یادتونه، حالا می‌خوام آمپریج رو در قالب همون مثال توضیح بدم.

ما می‌تونیم یک رستوران با ۳ تا خط تولید داشته باشیم، که خروجیش از یک رستوران با ۹ خط تولید بیشتر باشه. چطوری؟ خب سادست! هر خط تولید رو تقویت می‌کنیم. ابزارهای بهتر و سریع‌تری در اختیار افراد می‌ذاریم. تعداد افراد مشغول در هر خط رو بیشتر می‌کنیم و با این کار قدرتشون رو زیاد می‌کنیم.

آمپریج در VRM هم به همین صورته. هر پاور استیج و هر چوک یک مقدار مشخصی از جریان رو می‌تونه عبور بده، مثلا پاور استیج یک مادربرد پایین رده شاید ۳۰ آمپر عبور بده، درحالی که پاور استیج یک مادربرد پرچم‌دار ۱۱۰ آمپر رو عبور بده. حالا برای اینکه بفهمید قدرت کل پاور استیج‌ها چقدره، کافیه که تعداد پاور استیج رو در آمپریج هرکدومش ضرب کنید. البته آمپریج چوک‌ها هم مهمه ولی شما همین پاور استیج‌هارو محاسبه کنید کافیه.

---

مثال محاسبه آمپریج

برای مثال من این محاسبه رو با دو نمونه واقعی انجام میدم:

✅ مادربرد اول:

• مدل: ASUS Prime H770-PLUS D4
• تعداد پاور استیج: ۸
• آمپریج هر پاور استیج: ۶۹
• مجموع: ۵۵۲=۸*۶۹

✅ مادربرد دوم:

• مدل: ASUS ROG MAXIMUS Z790 HERO
• تعداد پاور استیج: ۲۱
• آمپریج هر پاور استیج: ۹۰
• مجموع: ۱۸۹۰=۲۱*۹۰

خب همونطور که می‌بینید، بین این دو مادربرد دو عامل اختلاف ایجاد کرده. یکی تعداد پاور استیج (Power Stage) و یکی آمپریج هرکدوم. موارد تخصصی و جزئی‌تری هم وجود داره که توضیحش در این مقاله نمی‌گنجه، ولی خب بدونید که مثلا مادربرد دومی یعنی Z790 Hero ایسوس، از یک VRM با فازهایی استفاده می‌کنه که طراحی پاور استیج‌هاش به‌صورت Teamed شده‌اس (Teamed Power Stage Design) که تاخیر VRM رو برای پردازنده های نسل ۱۲ و ۱۳ کاهش میده.

اینجا قطعا این سوال براتون پیش میاد که چطور آمپریج رو بدست آوردیم؟ ایسوس جدیدا تو سری ۷۰۰ به بالا داره تو صفحه اول از هر مادربردی تو سایتش، بخش توضیحات فنی، آمپریج پاور استیج‌هاشو میگه. اما اگر کمپانی سازنده نگفته بود چطور؟ اینجوری باید VRM رو موشکافی کرد و دید که از چه نوع قطعاتی داخلش استفاده شده و با بالا آوردن دیتاشیت (Data Sheet) اون قطعات، به آمپریج رسید. کاری که ما برای H770-PLUS D4 انجام دادیم (چون ایسوس نگفته بود) ولی مادربرد دوم یعنی Z790 Hero توسط خود ایسوس تو صفحه معرفی این مادربرد گفته شده بود که پاور استیج هاش ۹۰ آمپره.

---

هیت سینک و خنک کننده VRM

قطعات تشکیل دهنده VRM با عبور جریان الکتریکی ازشون، گرما تولید می‌کنن. بنابراین با گذاشتن هیت‌سینک روی این قطعات، به دفع گرما از مجموعه کمک شایانی میشه. هرچقدر هیت‌سینک مادربرد بزرگ‌تر و سنگین‌تر باشه، دفع گرمای بهتری داره. البته همه اینها با توجه به قیمت مادربرد و پردازنده‌ای که روش می‌خواید قرار بدید بستگی داره.

مثلا ایسوس نمیاد روی یک مادربرد H610 که مناسب i3 12100 هستش، یک هیت‌سینک بزرگ بذاره، همچنین یک VRM متناسب با همین پردازنده یا نهایتا i5 12400 روش قرار داده. البته، قدرت VRM مادربردها از یک‌جایی به بعد اونقدر قوی میشه که اگر نخواید اورکلاک‌های سنگین انجام بدید، می‌تونید هر پردازنده‌ای رو روی اون مادربرد قرار بدید و ازش استفاده کنید.

تقریبا چیپست‌های B660 اینتل و سری B شرکت AMD ، در سری TUF و خصوصا ROG به بالا، اونقدری VRM شون قوی هست که بتونه از 12900K هم پشتیبانی کنه. اما به جهت فشار نیاوردن به VRM و طول عمر بالاتر، پیشنهاد میشه که لب‌مرزی حرکت نکنید و یکم VRM رو قوی‌تر از نیاز پردازنده انتخاب کنید. مثال رستوران رو به یاد بیارید، اگر مشغله پرسنل رستوران رو زیاد کنید و همه افراد بخوان از تمام توانشون استفاده کنن و فرصت استراحت نداشته باشن، کیفیت کارشون پایین میاد و کاهش کیفیت کار اونها کاهش رضایت مشتری‌هارو به همراه داره :)))

---

رسیدیم به پایان توضیح مختصر و آموزش «کوتاه»!!! از VRM. مبحث VRM انقدر جذاب و البته سنگین و مفصله که یه آموزش کوتاه ازش تا اینجا حدود ۱۷۰۰ کلمه رو پر کرده :))

مرسی که تا پایان این مقاله همراه بنچفا بودید، سوالاتتون رو در بخش کامنت‌ها بپرسید حتما پاسخگو هستیم. ❤️