Меню

4 или 8 фаз питания



Разница между 4-pin и 8-pin подключением питания ЦП.

У многих пользователей возникает путаница и непонимание, где нужно подключать дополнительное усиленное питание процессора, а где в нем нет смысла. К тому же, почти все современные платы оборудованы 8-pin подключением, что вводит в дополнительное заблуждение.

Что такое ATX12V и 18 AWG.

ATX12V — это стандарт блока питания, который имеет вспомогательный разъем для питания процессора 12 V, который так же называется «P4 power connection».

Регламентирует:

  • Минимальную силу тока по линиям 12 V.
  • Толщину сечения проводов.
  • Допустимые отклонения от 12 V, 5 V и 3,3 V.
  • Разновидности и количество разъемов.
  • Минимальный КПД.

Имеет розетку типа MOLEX 39-01-2040 и провода стандарта 18 AWG.

18 AWG (американский калибр проводов) — стандарт проводов, имеющий толщину поперечного сечения 1,02 мм, площадь поперечного сечения 0,82 мм² и удельное сопротивление 0,0210 Ом/м. Допустимой токовой нагрузкой считается от 10 до 16 А в зависимости от температуры.

Так как мы помним из курса физики, что:

P (мощность) = U (напряжение) x I (сила тока)

То делаем расчет: 12 х 10 (возьмем допустимую нагрузку при 60°С) = 120 (Вт) — мощность, которую один кабель стандарта 18 AWG может передать по линии 12 V для процессора.

Но так как в конфигурации ATX12V «P4 power connection» два несущих провода 12 V, то умножаем число 120 на 2 и получаем 240 (Вт).

Но это примерное число, и по спецификации разъема 4-pin максимальная передаваемая мощность составляет 192W при стандартных розетках. Т.е. «узким местом» тут являются не провода, а собственно коннектор. При использовании HCS и Plus HCS контактов передаваемая мощность может составлять и 288 Вт.

Зачем нужен EPS12V.

Разумеется, производители материнских плат не дураки, и не просто так прибегают к использованию EPS12V (8-ми контактного вспомогательного разъема питания процессора). Ведь току предстоит пройти не только через провода, но и через дорожки на текстолите. А они могут пропустить через себя меньший ток, чем провод стандарта 18 AWG и коннекторы.

ВАЖНО! Не все производители блоков питания добросовестные и используют именно стандарт 18 AWG, который регламентирован для питания процессора стандартом ATX12V. Некоторые производители ради удешевления производства могут использовать провод меньшего сечения, а так же контактные группы худшего качества.

Что использовать в итоге?

Если в материнской плате производитель предусмотрел 8-pin подключение, то вовсе не обязательно задействовать именно весь разъем. 4-pin подключение совместимо с 8-pin, и ключи расположены таким образом, что иначе подключить просто не получится. Ошибиться крайне сложно. Но тут нужно руководствоваться тем, какой процессор стоит в вашей системе. Если его потребление в пике не превышает 120 Вт (с запасом), то можно использовать 4-pin подключение, и ничего у вас не сгорит. Но много зависит от качества самих разъемов и проводов. Повторюсь, не все производители добросовестные!

Еще хотелось бы отметить, что подключение 8-pin процессора и видеокарты НЕСОВМЕСТИМЫ! И даже не пытайтесь «заколхозить» питание от ЦПУ к ГПУ или наоборот. Помимо разных ключей, они имеют и разные конфигурации разъемов. В противном случае у вас есть реальный шанс, что все на самом деле сгорит. Если вам так важно задействовать все 8 пин, а блок питания имеет только четырехконтактный разъем, то вы можете воспользоваться переходником, но в таком случае слабым звеном могут стать именно провода на блоке питания, так что будьте осторожными.

Надеюсь, статья была хоть чуточку полезной.

Источник

xTechx.ru

Новости Высоких Технологий

Фазы питания — количество, практическая польза от количества. Фазы питания для процессора на материнской плате — сколько нужно?

Фазы питания процессора (processor power phase)- количественная характеристика, указывающая число питающих фаз на материнской плате, предназначенных для процессора (это также затрагивает и видеокарты, но в том случае печатная плата – не материнская).

Зачем?

Теоретически, чем больше количество фаз, тем меньше нагрузка на каждую из фаз, меньше нагрев и стабильнее питание в бросках нагрузки, а также выше долговечность. То есть для разгона процессора, большое количество фаз – просто необходимо. Ведь нагрузка на фазы значительно увеличивается и требуется высокая стабильность для достижения максимальных результатов.

Как определить визуально количество фаз?

Количество фаз питания процессора или видеокарты, можно определить по надписи на коробке изделия или печатной плате, либо по количеству дросселей (катушки индуктивности) на плате.

Дроссели выглядят как обмотанные вокруг феррита или просто медные провода, скрученные в катушки, имеющие довольно толстое сечение. Чаще они бывают запакованы в небольшие коробочки в виде прямоугольного параллелепипеда для уменьшения количества потерь, помех и ЭМИ. Две или одна из этих коробочек, должны находиться немного в стороне – это фазы для питания оперативной памяти, их считать не нужно. Катушки стоят либо группами, либо вместе.

Читайте также:  Дополнительное питание детям до трех лет

Подвох

Не всегда количество дросселей и слова на коробке отображают реально количество настоящих фаз. Бывает, что производитель использует удвоители и формирует половину виртуальных фаз (в лучшем случае).

Чтобы с точностью определить количество фаз, нужно взглянуть на характеристики VRM модуля и ШИМ -контроллёра. Фазы виртуальные, в лучшем случае обеспечивают 30% тех характеристик, что дают настоящие. Часто бывает так, что фаз питания к примеру 24, но на самом деле настоящих 12 или 6, но с использованием удвоителей и утроителей. То есть их можно считать как «улучшенные» 12 или 6 фаз, но не 24.

Какое количество фаз питания на МП можно считать оптимальным?

Подразделение по производству материнских плат Intel утверждает, что для работы 4-х ядерного процессора без разгона достаточно 4-х фаз. Также по их словам, правильно спроектированные 4 фазы питания с качественными компонентами, часто выигрывают по стабильности питания, у неправильно спроектированных 16-ти фаз питания. Для разогнанного многоядерного процессора, вполне достаточно 8-ми полноценных фаз питания процессора, либо 16 фаз, в которых используется метод деления на 2, получая 8 полноценных улучшенных фаз. Также следует, что по количеству выходов из строя, многофазные схемы в лидерах из-за сложности конструкции и большому количеству используемых компонентов.

Технологии переключения фаз

(power phase switching)


Данные технологии, построенные на специальных контроллёрах, измеряют какое количество питания требуется процессору в данный момент, и включают или отключают блоки с фазами. Это позволяет увеличить долговечность работы оборудования, уменьшить энергопотребление и ЭМИ. Очень часто реализована LED индикация включенных фаз на материнской плате и даже степень нагрузки на них (как на изображении выше).

Источник

Поговорим о фазах питания процессора

Когда речь заходит о материнских платах, разговор практически никогда не обходится без того, сколько фаз питания процессора применено в той или иной модели. Этот параметр не часто указывается в спецификациях на материнскую плату, но непременно фигурирует в обзорах той или иной модели, да и на многочисленных форумах и обсуждениях системных плат и/или чипсетов о питании CPU речь заходит всегда. Иногда упоминание о количестве фаз присутствует в рекламных материалах или на коробке материнской платы. Фазы питания процессора – что это, что они делают, для чего нужны и сколько их вообще надо? Давайте разбираться.

Что такое фазы питания

Чтобы знать, о чем собственно речь, давайте обратимся к фотографии материнской платы, вернее, к части ее, расположенной возле процессорного сокета. Вот типичная картина того, что можно увидеть на любой плате.

Что-то похожее вы сможете найти и на своей. Разница будет только в количестве компонентов, окружающих сокет.

Если рассматривать устройство каждой фазы питания, то можно выделить несколько блоков по своему назначению.

Все обозначения постепенно станут понятны.

Итак, что это такое? Современные блоки питания (БП) выдают напряжения ±12 В, ±5 В и ± 3.3 В. Однако современным процессорам необходимо гораздо меньше – порядка одного вольта, отклоняясь в ту или иную сторону в зависимости от нагрузки. При этом, если посмотреть на спецификации CPU, мы найдем такой параметр, как «Расчетная мощность» (он же TDP – расчетная тепловая мощность). В данном случае это величина, относящаяся к системе охлаждения, которая должна справляться с такой тепловой мощностью. Данное значение не эквивалентно энергопотреблению процессора, тем более оно меняется в зависимости от нагрузки и нагрева, но весьма близко к нему.

Так, если обратиться к спецификации CPU Intel Core i7-7700, то расчетная мощность составляет 65 Вт. В нашем случае не столь важно, сколько точно потребляет данный процессор. Просто предположим, что его энергопотребление и составляет 65 Вт.

Значит, система питания CPU должна обеспечить подвод такой мощности. Т. к. готового напряжения от блока питания мы не получаем, значит, придется подготовить нужное его значение. Для этого и служит система питания CPU.

Устройство и принцип действия

В качестве исходного напряжения берется +12 В, которое поступает непосредственно от используемого БП. Теперь надо выполнить преобразование, понизив напряжение до нужного значения. Этим занимается VRM (Voltage Regulation Module — модуль регулирования напряжения).

Сам VRM состоит из нескольких частей, это:

  • PWM-контроллер (ШИМ-контроллер).
  • Драйвер.
  • MOSFET-транзисторы.
  • Дроссель (индуктивность).
  • Конденсатор.

Сейчас часто драйвер и пара MOSFET-транзисторов объединены в один корпус, а не являются дискретными элементами. Сути дела это не меняет. В одном корпусе или в разных — все это перечень компонентов, составляющих фазу питания CPU.

Основным управляющим элементом выступает PWM-контроллер. (Напомню, что аббревиатура PWM расшифровывается как широтно-импульсная модуляция – ШИМ). Он генерирует прямоугольные импульсы с установленной частотой, амплитудой и скважностью. Они подаются на электронный ключ (драйвер).

Читайте также:  Белорусское детское питание ассортимент

Скважность импульса определяет уровень выходного напряжения, которая вычисляется как отношение периода к длительности импульса. Таким образом, этот электронный ключ постоянно подключает/отключает входное напряжение, равное +12 В, к этому напряжению подключена нагрузка.

Сам электронный ключ состоит из пары MOSFET-транзисторов (n-канальные полевые МОП-транзисторы) под управлением драйвера. Эти транзисторы попеременно открываются-закрываются таким образом, что при открытии одного второй закрыт. Один из транзисторов своим стоком подключен к шине питания 12 В, второй — истоком к общему проводу. Сигнал от PWM-контроллера поступает на затворы, открывая и закрывая их в соответствии с частотой подаваемых сигналов.

Полученный модулированный сигнал с амплитудой 12 В поступает в LC-фильтр, т. е. через последовательно включенный дроссель (индуктивность) и параллельно подключенный конденсатор, что является нагрузкой. Возникающая ЭДС индукции не позволяет току возрастать мгновенно. В это же время происходит и заряд конденсатора. После закрытия электронного ключа та же ЭДС обеспечивает прежнее направление тока и не допускает резкого его снижения, помогает и разряжающийся конденсатор.

Чтобы не вдаваться в подробности, скажу так: в конечном итоге из импульсного сигнала выделяется постоянная составляющая, и на выходе со сглаживающего LC-фильтра получаем постоянное напряжение нужного значения. Правда, выходное напряжение будет содержать некоторый уровень пульсаций относительно среднего значения.

Для минимизирования пульсаций используют несколько таких цепей, т. е. фаз питания, которые работают таким образом, что подаваемые от PWM-контроллера импульсы в каждую фазу смещены друг относительно друга. Величина этого смещения зависит от количества используемых фаз. Т. е. смещение вычисляется как отношение периода переключения MOSFET-транзисторов к количеству фаз.

Тем самым выходной сигнал с каждого сглаживающего фильтра также смещен по отношению к другому. Также смещены будут и пульсации выходного напряжения. Результирующее напряжение будет иметь уже гораздо меньший уровень пульсаций. И это одно из преимуществ именно многофазных цепей питания – получение более стабильного уровня подаваемого на процессор напряжения.

Регулирование выходного напряжения

Современные процессоры требуют разного напряжения питания в процессе работы. Зависит это от нагрузки, и не забудем про разгон, при котором также необходимо изменять напряжение, в данном случае повышать его. Каким образом происходит автоматическая регуляция?

PWM-контроллер получает требуемое значение напряжения, считывая специальный 8-битный сигнал VID (Voltage Identifier), который может задавать до 256 уровней напряжения.

Зная требуемое значение, остается его сравнить с тем, которое подается в нагрузку. Для этого существует цепь обратной связи. Сравнение референсного напряжения и того, которое считано с нагрузки, позволяет определить, требуется ли изменить его уровень. Делается это изменением скважности PWM-импульсов. Таким образом поддерживается оптимальное напряжение питания процессора.

Почему нельзя обойтись одной фазой

Одну из причин я уже назвал – сглаживание пульсаций выходного напряжения. Есть и еще как минимум одна причина – мощность. Используемые MOSFET-транзисторы, конденсаторы, дроссели имеют предел по максимальному току. Если взять для примера CPU, потребляющий 65 Вт при питающем напряжении в 1 В, ток будет исчисляться несколькими десятками ампер.

Так, используемые элементы могут быть рассчитаны на ток до 30, 40 или более ампер, но, скорее всего, это все равно будет меньше максимального потребления электроэнергии процессором. При этом должна быть возможность установки другого CPU, у которого потребление может оказаться больше, например, 95 Вт.

Для того, чтобы гарантированно обеспечить запас мощности, и используют несколько фаз. Тем самым заодно снижается нагрузка на каждую из них и, соответственно, их нагрев. Это дает возможность использовать большое количество процессоров.

Сколько фаз действительно необходимо? Скажем так, от 4 до 8 в зависимости от процессора и при отсутствии разгона. Этого более чем достаточно. Впрочем, большее их количество не так уж и плохо, особенно при использовании мощных «камней», да еще с разгоном. В разумных пределах, конечно.

Чем отличаются верхний и нижний транзисторы

Тут надо прояснить один момент. Нередко можно встретить разные конфигурации цепей VRM. Например, у MSI Z490-A Pro используется по одному транзистору OnSemi 4C029N в верхнем плече и 4C024N в нижнем. У первого максимальный ток равен 46 А, у нижнего — 78 А.

У Gigabyte X570 GAMING X конфигурация несколько иная — верхний транзистор один, ONSemi 4C10N (макс. ток до 40 А), а нижних сразу два, ONSemi 4C06N (макс. ток до 69 А каждый). В последнем случае используется схема 1H2L, т. е один верхний (high) транзистор и два нижних (low).

Зачем такой разброд и шатания? Здесь надо обратить внимание на условия работы этих транзисторов. У верхнего на входе 12 В, а на выходе около 1 В. При заданной мощности ток не особо велик, и составляет, предположим, несколько ампер, ну пусть даже десяток-другой в особо сложных случаях.

А что нижний транзистор? Его диапазон напряжений работы от 1 (примерно) вольта до нуля. При той же мощности токи, которые он должен выдерживать, гораздо выше. Потому и ставят более мощный силовой элемент, или даже пару.

Читайте также:  Готовое питание при гастрите

Кстати, если посмотреть на схему силовой сборки, в которую заключены все силовые MOSFET вместе с драйвером, то элемент нижнего плеча изображается более крупным. Теперь понятно почему.

Может быть и такая ситуация, когда для цепей питания ядер процессоров используют схему 1H2L (один верхний транзистор и два нижних), а для питания SoC, графического чипа, используется более простая схема 1H1L, т. е. по одному транзистору в каждом плече.

В случае использования сборок, для ядер может использоваться одна модель силовых элементов, а для SoC другая. Например, на платы ASRock B550 Extreme4 установлены двенадцать Vishay SIC654 и пара Vishay SIC632. Хотя по максимальному току сборки одинаковые, все же сам элемент SIC632 несколько проще.

Встроенная графика не слишком обременительна в плане энергопотребления и до значений в десятки ампер тут дело обычно не доходит. Посему можно использовать меньшее количество элементов или более простые.

Кстати, дискретные элементы в цепях питания процессора используются в моделях материнских плат нижнего ценового диапазона. В материки среднего класса и в топовые модели ставят силовые сборки.

Всегда ли фаза действительно фаза

Маркетинг играет большую роль в нашей жизни. Смартфон с камерой на 16 мегапикселей априори считается лучше такого же, но с камерой «всего лишь» на 13 мегапикселей. Ну а если используется 23 мегапикселя – то это уже вообще круть!

Аналогично и с материнскими платами. В описаниях, спецификациях или рекламных материалах на ту или иную модель можно найти гордое упоминание о системе питания, использующей -дцать фаз. А у конкурента схожая по функционалу плата вполне может имеет -дцать и еще 4 фазы. Чтобы не ходить далеко за примером, возьмем плату ASRock X370 Taichi под новехонькие Ryzen. Если обратиться к сайту производителя, то в спецификациях видим упоминание, что используется 16-фазная система питания.

А ведь используемый PWM-контроллер IR35201 – восьмифазный. Получается, производитель платы врет? Нет, ну может, немного лукавит. Дело в том, что дросселей, конденсаторов, электронных ключей и проч. действительно 16. Тонкость в том, что используются устройства, называемые делителями (doublers).

Суть работы этих элементов следует из названия – разделить, распределить сигналы от одного канала PWM-контроллера на две цепочки «драйвер-ключ-фильтр». На выходе очень похоже на две фазы, только управляются они одним сигналом, работают синфазно, никакого смещения между ними для сглаживания пульсаций нет. Тогда зачем они?

Ответ – мощность. Данная плата гарантирует поддержку процессоров с потреблением до 300 Вт! Распределяя нагрузку по такому количеству фаз, удается снизить проходящий через каждую из них ток и, как результат, уменьшить нагрев силовых элементов. Впрочем, если используется действительно мощный CPU, да еще и с разгоном, то для охлаждения просто необходим радиатор. Лучше бы даже с обдувом.

В итоге, на самом деле это не 16-фазная система питания, а 8-фазная по 2 канала в каждой. Кстати, используемые на упомянутой материнской плате дроссели рассчитаны на ток до 60 А.

Думаю, все сказанное хорошо проиллюстрирует следующая картинка.

Возможен вариант без использования делителей. В таком случае ставится несколько PWM-контроллеров, которые работают синхронно. Если использовать уже упомянутый восьмифазный IR35201, установив 2 таких на плату, то вполне можно получить на выходе 16 фаз. Почти честных фаз, т. к. временнОго сдвига по всем фазам не будет.

По одной фазе от каждого PWM-контроллера будет работать синхронно, т. е. получим 8 пар (при условии, что используются 2 PWM-контроллера) фаз без временного смещения управляющего сигнала. Строго говоря, сглаживание будет такое же, как и при использовании 8 фаз, но вот мощность будет существенно выше.

А ведь можно найти платы, в которых и по 24 фазы…

Заключение. Фазы питания процессора – что это

«Режим питания нарушать нельзя», говорил один мультяшный персонаж. И это питание должно быть не только качественным, но и подаваться без сбоев. Причем в переложении на компьютерный мир необходимо учитывать изменяющиеся условия, при которых не только потребление процессора изменяется при разных ситуациях, но и он сам может быть заменен более прожорливым.

Система питания CPU, содержащая n-ое количество фаз, обеспечивает надежную его работу. Кстати, все сказанное верно и для видеокарт. Электропитание GPU осуществляется аналогично. А то, что производители стараются запихнуть на свои материнские платы, особенно дорогие, побольше этих фаз… С этим придется смириться. Вряд ли есть реальная необходимость в 24-х фазах, но покупатель всегда ведь ведется на красивые слова и любит большие цифры, конечно, если только это не ценник.

Источник