انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۶
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۶
پردازنده هایی با بیش از یک ولتاژ
پردازنده های جدید به بیش از یک ولتاژ نیاز دارند. اگرچه تمامی پردازنده های AMD به کنترل کننده حافظه مجهز هستند، اما از بین آن ها تنها پردازنده های AM3 به ولتاژ جداگانه برای تغذیه این مدار نیاز دارد.
بنابراین در مادربورد های AM3 مدار تنظیم کننده ولتاژ دو نوع ولتاژ مجزا را برای پردازنده تامین می کند، یکی برای هسته اصلی پردازنده موسوم به V Core و دیگری برای کنترل کننده حافظه.
برای همین در مادربورد شکل ۱۵، فاز چهارم مربوط به تغذیه کنترل کننده حافظه بود نه پردازنده (مادربورد مورد نظر از نوع سوکت AM3 بود).
در خانواده پردازنده های Intel، برخی از پردازنده ها مانند LGA1156 و LGA1366 از کنترل کننده حافظه بهره مند هستند. بنابراین در این پردازنده ها مدار تنظیم کننده ولتاژ باید دو ولتاژ متمایز را برای پردازنده تامین نماید، یکی برای هسته پردازنده موسوم به V Core و دیگری برای کنترل کننده حافظه موسوم به VTT.
در مادربورد های سوکت LGA1156 که در آن ها از پرداززنده هایی پشتیبانی می شود که وظیفه پردازش گرافیک را نیز انجام می دهند (برای مثال پردازنده های مبتنی بر چیپ ست های H55 و H57) مدار تنظیم کننده، ولتاژ سومی را برای پردازنده تامین می کند که توسط کنترل کننده گرافیک موسوم به VAXG مورد استفاده قرار می گیرد.
در مادر بورد هایی که مدار تنظیم کننده ولتاژ بیش از یک ولتاژ را برای پردازنده تامین می نماید، شرکت تولید کننده برای نمایش تعداد فاز ها از الگوی x+y+z استفاده می کند که در آن x تعداد فاز های تامین کننده ولتاژ V Core یا ولتاژ هسته پردازنده، y تعداد فاز های تامین کننده ولتاژ کنترل کننده حافظه و z تعداد فاز های تامین کننده ولتاژ کنترل کننده گرافیک است.
برای مثال مادربورد شکل ۱۴ و ۱۵ از ساختار ۳+۱ برخوردار است. در جدول زیر به برخی از مادربورد ها و تعداد ولتاژ مورد نیاز برای پردازنده آن ها اشاره شده است:
| سوکت | تعداد ولتاژ مورد نیاز پردازنده |
| ۷۷۵ ,۷۵۴, ۹۳۹, ۹۴۰, AM2, AM2+ و قدیمی تر | یک |
| AM3, 1156, 1366 | دو |
| ۱۱۵۶ به همراه چیپ ست های H55, H57 , Q57 | سه |
اگرچه در این مقاله تمرکز ما بر روی ولتاژ های مورد نیاز برای پردازنده است، در تمامی مادربورد ها حداقل یک فاز برای تغذیه حافظه و یک فاز برای تغذیه چیپ ست ها وجود دارد.
اگر با دقت بر روی بورد نگاه کنید به راحتی می توانید این مدار ها را شناسایی نمائید (شکل ۱۸) مگر آنکه فاز حافظه در نزدیکی فاز های پردازنده جا نمای شده باشد مانند آنچه در شکل ۱۲ دیدید.
مدار فاز چگونه کار می کند
اگرچه در این مقاله تمرکز ما بر روی ولتاژ های مورد نیاز برای پردازنده است، در تمامی مادربورد ها حداقل یک فاز برای تغذیه حافظه و یک فاز برای تغذیه چیپ ست ها وجود دارد. اگر با دقت بر روی بورد نگاه کنید به راحتی می توانید این مدار ها را شناسایی نمائید (شکل ۱۸) مگر آنکه فاز حافظه، در نزدیکی فاز های پردازنده جا نمایی شده باشند؛ مانند آنچه در شکل ۱۲ دیدید.
مدار تنظیم کننده ولتاژ، ولتاژ +۱۲ ولت موجود در سوکت AT12V یا EPS12V موجود بر روی مادربورد را دریافت کرده و آن را به ولتاژ مورد نیاز قطعاتی که به این مدار متصل هستند تبدیل می کند (قطعاتی مانند پردازنده، حافظه، چیپست و …). این تبدیل توسط یک مبدل DC-DC یا همان SMPS، سیستم سوئیچینگ مشابهی که در منبع تغذیه کامپیوتر وجود دارد صورت می گیرد.
در قلب این مبدل، کنترل کننده PWM وجود دارد. این مدار با ایجاد پالس های مربعی که هر فاز را راه اندازی کرده و چرخه کاری مطابق با ولتاژی که مدار قصد تولید آن را دارد ایجاد می کند.
منظور از چرخه کاری، مدت زمانی است که سیگنالِ ایجاد شده در ماکزیمومِ مقدار خود است. برای مثال، سیگنالی با چرخه کاری ۵۰ درصد، نیمی از وقت خود را در کمترین حالت خود (معمولاً ۰ ولت) می کذراند و ۵۰ درصد الباقی زمان خود را در حداکثر مقدار خود (معمولا +۱۲ ولت برای مدار تنظیم کننده ولتاژ ) سپری می کند.
مقدار خروجی مدار تنظیم کننده ولتاژ توسط پایه های VID کنترل کننده خوانده می شود و آن را با یک کد باینری که مقدار دقیق ولتاژ مورد نیاز پردازنده است مقایسه می نماید.
شاید دوست داشته باشید بخوانید: چگونه اکانت تلگرام را پاک کنیم؟
در بعضی از مادربورد ها امکان تنظیم ولتاژ مورد نیاز پردازنده در BIOS وجود دارد. کاری که BIOS انجام می ده، تغییر کدی است که قرار است PWM از آن به عنوان ملاک ولتاژ مورد نیاز پردازنده استفاده کند.
با تغییر این کد، کنترل کننده PWM ولتاژ مورد نیاز پردازنده را تغییر می دهد. اگر چه در این مقاله ما درباره پردازنده صحبت می کنیم، اما همین تکنولوژی در مورد حافظه و چیپست ها نیز صادق است.
مبدل DC-DC یک سیستم چرخشیِ بسته است. این بدان معناست که PWM به صورت مستمر خروجی مدار تنظیم کننده ولتاژ را چک می کند.
اگر ولتاژ در خروجی این مدار از حد مجاز بالاتر یا پائینتر برود، این مدار خود را اصلاح کرده (با تغییر فرکانس سیگنال های PWM) تا ولتاژ نهایی را به حد مطلوب برساند. این فرایند توسط یک حسگر جریان صورت می گیرد؛ یعنی اگر مصرف جریان افزایش پیدا کند، ولتاژ خروجی کاهش می یابد و بالعکس.
در شکل ۱۷، بلاک دیاگرام یک کنترل کننده PWM که اغلب در مدار تنظیم ولتاژ پردازنده های امروزی یافت می شود به نمایش گذاشته شده است (مدل آن NCP5392).
در این دیاگرام، به راحتی می توانید پین های شناسه ولتاژ (VID0 و VID7)، پین های چرخه بسته (CS یا همان حسگر جریان که در سمت چپ قرار دارد) و پین های خروجی هر فاز (پین های G که در سمت راست قرار دارد) را مشاهده نمائید. همانطور که در این دیاگرام می بینید، این PWM قادر به کنترل حداکثر چهار فاز یا کانال می باشد.
هر فاز از دو ترانزیستور و یک چوک استفاده می کند. کنترل کننده PWM نمی تواند جریان کافی برای روشن کردن و راه اندازی این ترانزیستور ها را فراهم نماید.
بنابراین، یک راه انداز MOSFET برا راه اندازی هر فاز نیاز است. معمولا از یک IC برای این کار استفاده می شود. گاهی اوقات برای صرفه جویی در هزینه های ساخت، در مادربورد های بی کیفیت، از یک ترانزیستور به جای این IC استفاده می شود.
در شکل ۱۸، شماتیک ساده ای از مدار یک فاز در مادر بورد به تصویر کشیده شده است. در این شماتیک مدار CS یا کنترل چرخشی جریان وجود ندارد (برای سادگی). راه انداز MOSFET در این مدار یک IC از نوع NCP5359 است.
راه انداز و ترانزیستور هایش با ولتاژ +۱۲ ولت که از سوکت ATX12V یا EPS12V مادربورد تغذیه می شود (در شکل با عبارت ۱۰ V to 13.2 V و ۴ V to 15 V نشان داده شده است).
در این دیاگرام، دو MOSFET دیده می شود که بالایی در نقش “سمت بالا” و پایینی در نقش “سمت پایین” است.
همچنین خازن ها و چوک هم به چشم می خورند. سیگنال چرخه بسته (loopback که برای ارزیابی خروجی مورد استفاده است) از دو سر چوک گرفته می شود و به پین های CS+ (یا CSP) و CS- (یا CSN) کنترل کننده ارسال می گردد.
پین PWM در راه انداز، به خروجی کنترل کننده PWM متصل است و پین EN یا همان Enable (فعال) به پین همنام خود در کنترل کننده PWM متصل است که وظیفه آن فعال کردن مدار است.
همانطور که در شکل ۱۷ می بینید، برای هر فاز یک خروجی PWM وجود دارد. همانطور که قبلا توضیح داده شد، سیگنال های PWM مربعی شکل هستند که پهنای آن (چرخه وظیفه) بر اساس ولتاژ مورد نیاز شما تغییر می کند (به همین علت این مدار Pulse Width Modulation یا PWM نامگذاری شده است).
با فرض پایداری و یکنواختی ولتاژ خروجی، تمامی سیگنال های PWM چرخه وظیفه یکسانی دارند. برای مثال، اندازه هر مربع در نمودار سیگنال یکسان خواهد بود. در بین این سیگنال ها تاخیری وجود دارد که به آن تغییر فاز می گویند.
برای مثال، در مداری که تنها دو فاز دارد، دو سیگنال PWM آیینه یکدیگر هستند. بنابراین، در زمانی که فاز ۱ روشن است، فاز ۲ خاموش است و برعکس. همین امر باعث می شود که هر فاز در ۵۰ درصد از زمان فعال باشد.
در مداری با چهار فاز، سیگنال های PWM به گونه ای آرایش داده شده اند که فاز های مدار به نهوبت فعال گردند: ابتدا فاز ۱، سپس فاز ۲، ۳ و ۴٫ هنگامی که یک فاز روشن است، سایر فاز ها خاموش هستند.
در این حالت، هر فاز تنها در ۲۵ درصد از زمان فعالیت می کند.
هر چه تعدداد فاز بیشتری داشته باشید، مدت زمان فعالیت و روشن بودن هر فاز کمتر خواهد بود.
همانطور که قبلا توضیح دادم، این امر سبب می شود که هر فاز گرمای کمتری از خود تولید کرده، به ترانزیستور ها فشار کمتری وارد شده و در نتیجه طول عمر مدار و بالتبع آن کل مادربورد افزایش چشمگیری پیدا خواهد کرد.
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۱ : مقدمه
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۲ : آشنایی با قطعات
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۳ : آشنایی با قطعات
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۴ : آشنایی با قطعات
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۵ : فاز (کانال)
انتخاب مادر برد خوب و مناسب – بخش ۶ : پردازنده هایی با بیش از یک ولتاژ
