что такое vrm hs fan
CPU Fan, Cha Fan, Sys Fan, Pwr Fan: что это такое на материнской плате. Как правильно организовать охлаждение системного блока
Слишком мало – будет греться, слишком много – будет выть. Как определить, сколько вентиляторов нужно установить в системный блок? И куда их подключать?
Недавно мы разобрались, как правильно подсоединить к материнской плате кнопку питания и спикер. Настала очередь вентиляторов, разъемы которых на схеме материнки обозначаются как Cha Fan, Sys Fan, Pwr Fan, CPU Fan и т. д. Поговорим, для чего они предназначены, чем различаются и как подключаются.
Шифры – это просто
CPU Fan, CPU Opt, Pump Fan
Далеко не каждая «мама» имеет весь набор вышеперечисленных интерфейсов. Но один из них имеет каждая. Это CPU Fan – разъем самого главного вентилятора в компьютере – процессорного.
Разъем CPU Fan на материнской плате всего один, но на многих материнках игрового сегмента встречаются комбинации CPU Fan + Pump Fan или CPU Fan + CPU Opt. Pump Fan и CPU Opt предназначены для вентилятора помпы водяного охлаждения, но могут использоваться и для дополнительной вертушки воздушного процессорного кулера.
CPU Fan, Pump Fan и CPU Opt обычно расположены недалеко от сокета (гнезда для установки процессора) и имеют 4 штырьковых контакта:
На некоторых старых материнских платах CPU Fan имеет 3 контакта:
Скорость вращения кулера, подключенного к трехпиновому разъему, регулируется изменением питающего напряжения.
Современные процессорные кулеры, как правило, оборудованы 4-контактными штепселями, но отдельные бюджетные и старые модели имеют по 3 пина.
Если количество контактов на штепселе вентилятора больше или меньше, чем на разъеме CPU Fan, вы всё равно сможете установить его в компьютер. Для этого просто оставьте четвертый пин свободным, как показано на схеме ниже.
Подключение процессорного кулера к разъему CPU Fan строго обязательно, это контролирует программа аппаратной самодиагностики POST, которая выполняется при включении ПК. Если подсоединить кулер к другому разъему или не подключать совсем, компьютер не запустится.
Sys Fan
Разъемы Sys Fan, которых на материнской плате может быть от 0 до 4-5 штук, предназначены для подключения системы дополнительного обдува внутренних устройств, например, чипсета или жесткого диска.
Контактные группы Sys Fan имеют по 4, а иногда по 3 пина. Кстати, к одной из них можно подсоединить дополнительный вентилятор процессорного кулера, если нет более подходящего разъема.
Скорость вращения вертушек, подключенных к 3-контактным разъемам Sys Fan, как и в случае с 3-контактрыми CPU Fan, управляется изменением уровня напряжения питания. А в некоторых реализациях материнских плат не управляется никак.
Контактные группы Sys Fan зачастую, но не всегда размещаются в срединной части платы недалеко от чипсета. Их использование необязательно.
Cha Fan
Cha (Chassis) Fan предназначены для подключения корпусных вентиляторов. Распиновка их контактных групп идентична Sys Fan, то есть эти разъемы взаимозаменяемы – вертушку на корпусе вполне можно подключить к разъему для кулера чипсета и наоборот.
Условное отличие между Cha Fan и Sys Fan только в расположении – первые чаще размещают на краях материнской платы, обращенных к фронтальной стороне и «потолку» системного блока. А еще в том, что минимум 1 разъем Cha Fan есть на любой материнке.
Pwr Fan
Pwr Fan – относительно редкий разъем, предназначенный для вентилятора блока питания. Подобная реализация БП встречается нечасто, поэтому и надобности в таком подключении, как правило, нет. Впрочем, если блок питания вашего ПК имеет разъем Pwr Fan, а материнская плата не имеет, вы можете подключить его к любой свободной контактной группе Cha Fan.
Необязательные разъемы
AIO Pump – предназначен для подключения насоса водяного охлаждения. Совместим с любыми вентиляторами воздушных систем.
H-AMP Fan – высокоамперный разъем. Предназначен для вентиляторов с повышенным потреблением тока.
W-PUMP+ – контактная группа для устройств повышенной мощности, входящих в состав системы водяного охлаждения. Выдерживает ток до 3 A.
M.2 Fan – предназначен для охлаждения накопителей стандарта M.2.
ASST (Assist) Fan – для подключения добавочных вентиляторов, которыми комплектуются некоторые материнские платы игрового сегмента.
EXT Fan – 5-контактный разъем для подключения дополнительной платы-контроллера, предназначенной для управления работой нескольких корпусных или системных вентиляторов.
Как организовать охлаждение системного блока
Состав системы воздушного охлаждения. Критерии выбора элементов
Знать, какой вентилятор куда подключать, безусловно, важно, но еще важнее разобраться, как их правильно разместить внутри системного блока, дабы обеспечить железному «питомцу» комфортный микроклимат. Перегрева наши электронные друзья ох как не любят, но это не значит, что вам придется тратиться на дорогущую «водянку» или что-то еще покруче. Для организации охлаждения большинства домашних компьютеров вполне достаточно «воздуха».
Итак, типовая воздушная система охлаждения ПК состоит из:
Основные критерии выбора корпусных и системных вентиляторов:
Основные критерии выбора процессорного кулера еще более просты – это совместимость с типом сокета материнской платы и тепловая мощность (TDP). Значение TDP системы охлаждения должно быть не ниже аналогичного параметра процессора, а с учетом возможного разгона – даже выше.
Кроме того, если вы выбираете модель с массивным радиатором, обращайте внимание на габариты последнего. Высокий башенный кулер может мешать закрытию крышки системного блока, а широкий – перекрывать слоты оперативной памяти.
Размещение системы охлаждения в корпусе ПК
Одна часть корпусных вентиляторов системного блока работает на вдув холодного воздуха извне, другая – на выдув нагретого. Для эффективного охлаждения всех внутренних устройств воздушный поток должен быть направлен спереди назад и вверх. Чтобы этого добиться, вертушки следует подключить в следующем порядке:
Для низкопроизводительных компьютеров без дискретной видеокарты и плат расширения в слотах PCI/PCI-e помимо процессорного кулера достаточно одного корпусного вентилятора на задней стенке.
Средне- и высокопроизводительные системы с дискретными видеокартами нуждаются не только в теплоотводе, но и в активном нагнетании холодного воздуха с помощью 1-3 передних вентиляторов.
Установка охладителей на боковую и верхнюю стенки предусмотрена далеко не в каждом корпусе, поскольку для большинства систем это решение не оправдано. Боковой обдув нужен для того, чтобы разгонять горячий воздух, который скапливается в районе плат расширения под габаритной видеокартой. «Потолочный» – для усиления теплоотвода из верхней части корпуса и создания внутри отрицательного давления.
Один и тот же корпусный вентилятор может работать и на выдув, и на вдув. Направление вращения и потока воздуха показаны стрелками на нем. Чтобы изменить направления на противоположные, достаточно перевернуть вентилятор.
Количество, расположение и мощность корпусных охладителей определяют эмпирическим путем, ориентируясь на температурные показатели устройств. Внутри закрытого системного блока, как правило, создается либо отрицательное, либо положительное давление. Тот и другой вариант имеет свое применение.
Организацию охлаждения по второму типу используют чаще.
Как еще улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат
Больше вентиляторов – лучше охлаждение, но и заодно и больше шума. Поэтому стремление довести их количество до максимального оправдано не всегда.
Чтобы улучшить охлаждение компьютера без лишних затрат, следуйте этим несложным правилам:
Перегревается VRM видеокарты — причины и как решить
Содержание
Содержание
Бывают случаи, когда видеокарта сбрасывает драйвер, либо изображение может на короткое время исчезнуть при интенсивной игре. Одной из причин такого поведения может быть перегрев VRM видеокарты. О диагностике и путях решения данной проблемы и поговорим.
Что такое VRM
Прежде чем определить причины и пути решения перегрева VRM (регулятора и преобразователя напряжения) видеокарты, следует рассмотреть устройство самой видеокарты. Близится к концу 2021 год, современные видеокарты состоят из нескольких десятков миллионов транзисторов, потребляют до полу киловатта энергии и имеют очень сложные системы охлаждения.
Но так было не всегда. Чтобы выяснить, из каких ключевых элементов состоит видеокарта и как эти компоненты эволюционировали, для примера возьмем видеокарту Nvidia GeForce 7800 GT, которая появилась в далеком 2005 году. Итак, основные составляющие видеокарты:
В середине 2000-х мощные видеокарты имели как правило один разъем питания, а их TDP были менее 100 Вт. Энергопотребление рассматриваемой в качестве примера Nvidia GeForce 7800 GT равнялось тогда всего 65 Вт.
Теперь разберемся, из каких компонентов состоит VRM видеокарты. Для регулировки и преобразования подаваемого напряжения на видеопроцессор и видеопамять используется регулятор питания напряжения или VRM, который состоит из следующих основных компонентов: МОП-транзисторов (их еще называют мосфетами, MOSFET), катушек индуктивности (дросселей) и конденсаторов. Управляет этими элементами ШИМ или PWM контроллер. Более подробно об этих компонентах и принципах их работы можно прочитать в статье «Как работает VRM на материнской плате и видеокарте компьютера».
VRM видеокарт из середины 2000-х обычно насчитывал 1–3 фазы, где на GPU приходилась одна либо две фазы, и одна фаза приходилась на питание видеопамяти. Так как количество потребляемой энергии таких видеокарт было небольшим по современным меркам, то зона VRM охлаждалась потоком выдуваемого воздуха системой охлаждения видеокарты либо вообще оставалась без активного обдува и каких-либо радиаторов. Ниже на фото Nvidia GeForce 7800 GT с системой охлаждения, где отчетлива видна ничем не прикрытая зона VRM.
А теперь перенесемся в дни сегодняшние. В качестве примера возьмем Asus ROG Strix LC GeForce RTX 3080 Ti OC Edition. Эта современная и производительная видеокарта имеет 12 Гб видеопамяти, 22 фазы питания (18 для GPU и 4 для VRAM), а ее пиковое энергопотребление составляет целых 400 Вт. За 15 лет аппетиты современных видеокарт заметно возросли.
Соответственно, все элементы VRM занимают уже практически половину всей площади PCB. А система охлаждения из воздушной трансформировалась в гибридную.
У современных видеокарт VRM может находиться как справа от GPU, так и слева. Если количество фаз питания видеокарты невозможно разместить на одной из сторон, тогда элементы VRM могут находиться по обе стороны от GPU, как в случае с выше рассматриваемой видеокартой от ASUS.
VRM отвечает за регулирование и преобразование питания видеокарты, и через него проходят токи с силой 50–60 ампер. Соответственно, чем дольше видеокарта занята отрисовкой 3D полигонов, тем выше нагрев цепей питания и всех компонентов VRM, а также видеопроцессора и видеопамяти. MOSFET-транзисторы во время работы выделяют большое количество тепла, поэтому они нуждаются в пассивном охлаждение в виде радиаторов как минимум, а еще лучше, чтобы система охлаждения видеокарты дополнительно обдувала зону VRM.
Как проверить перегрев VRM
Итак, нагрев и перегрев системы VRM видеокарты может стать серьезной проблемой и результатом нестабильной работы видеокарты и даже причиной ее выхода из строя. Чтобы определить, какая температура VRM у вашей видеокарты, следует использовать диагностические утилиты: Aida64, GPU-Z, MSI Afterburner, HWMonitor, SiSoftware Sandra и другие. Как правило, за отображение температуры VRM видеокарты отвечает датчик или датчики GPU VRM1, GPU VRM2 и так далее, в зависимости от того, сколько датчиков предусмотрел производитель вашей видеокарты.
Выше на скриншоте показания двух датчиков VRM на двух установленных видеокартах по данным AIDA 64, а ниже можно увидеть показания температур VRM в GPU-Z:
Если при полной загрузке в 3D температура VRM находится в пределах 50–70 °C, то можно не волноваться — такая температура считается нормальной. Хотя чем ниже, тем лучше естественно. Но, если температурные показания перешагивают за отметку 85 °C и выше, то стоит задуматься и начинать предпринимать какие-то меры.
Как снизить нагрев
А теперь пути решения проблем, если по данным мониторинга, температура VRM вашей видеокарты показывает цифры более 85 °C.
Первое что следует предпринять — почистить систему охлаждения видеокарты от пыли. Возможно, пыль забила пространство между ребрами радиатора и мешает обдуву или продуву радиатора VRM, в зависимости от исполнения системы охлаждения VRM.
Затем нужно разобрать систему охлаждения и проверить плотность прилегания радиатора СО видеокарты и компонентов VRM видеокарты — возможно, высохла термопаста или используемые термопрокладки отслужили свой срок. В таком случае оба термоинтерфейса необходимо будет заменить. При выборе термопрокладок обратите внимание на параметр теплопроводности, измеряемый в Вт/(м·К). Чем больше Ватт отводит приобретаемая термопрокладка, тем лучше.
Если два простых вышеописанных способа не помогли, необходимо прибегнуть к программным методам решения проблемы. Если видеокарта разогнана, необходимо убрать разгон. Если температура VRM не изменилась либо вы не разгоняли видеокарту можно понизить питающее напряжение на GPU и немного сбросить частоты, либо уменьшить значение Power Limit (PL). В результате этих действий уменьшится энергопотребление видеокарты и снизятся температуры. Вариантов, как это сделать, здесь также несколько. Первый — с помощью утилиты MSI Afterburner, второй — изменить этот параметр в BIOS видеокарты, для чего понадобится процедура перепрошивки BIOS.
Если эти три метода не помогли, то остаются два кардинальных. Начнем с первого — это замена системы охлаждения видеокарты. Существуют различные виды и типы охлаждений, от приобретения Full cover водяного охлаждения для видеокарты до использования специальных решений или подручных средств. Ничто вам не мешает закрепить под видеокартой вентилятор и настроить его обдув на зону VRM видеокарты. Все будет зависеть от конструктивных особенностей вашей видеокарты и вашего бюджета.
Последним вариантом может быть даже замена корпуса. Если вы используете старый корпус, либо он недостаточно продуваем, и из-за высокой температуры внутри корпуса происходит нагрев видеокарты и всех компонентов системы, то стоит задуматься о приобретении нового хорошо продуваемого корпуса.
Такое решение вопроса с перегревом VRM вам точно придется по нраву, так как новый корпус со дня покупки будет вас радовать каждый день.
За температурными показателями всех компонентов современных компьютеров пользователю следует пристально следить. Даже если вы приобрели новый компьютер или купили новую видеокарту, установите одну из диагностических утилит и пробежитесь по ее показаниям. Все рабочие температуры всех компонентов системы должны быть в разумных пределах.
Часто пользователи обращают свое внимание только на температуру центрального процессора и графического ядра видеокарты, забывая о VRM видеокарты. Теперь должно быть понятно, как следить за температурными показателями и что делать, если температура VRM видеокарты близка к критической. Лучше диагностировать проблему на ранней стадии, чем обращаться потом в сервис за ремонтом.
Различные виды VRM материнской платы — какие бывают топологии и что выбрать
Содержание
Содержание
Современные процессоры потребляют огромное количество энергии, а у новых поколений наблюдается тенденция к увеличению мощности. Производителям материнских плат приходится все больше наращивать параметры VRM, при этом сохраняя высокое качество питающего напряжения. В модулях регулятора напряжения используют различные топологии и технические ухищрения. Давайте разберем основные виды — оценим их преимущества и недостатки.
VRM является многоканальным импульсным преобразователем — его общая мощность делится равномерно между фазами, благодаря чему снижается нагрузка на каждую из них и облегчается температурный режим. Такая схема дает производителям карт-бланш на увеличение количества фаз, чтобы в конечном счете нарастить результирующую мощность. Подробнее об устройстве модуля регулятора напряжения и работе его функциональных элементов можно узнать в статьях «Из чего состоит VRM» и «Как работает VRM».
Классическая топология
В этой схеме количество фаз питания соответствует количеству каналов управления ШИМ-контроллера.
Каждый канал соединен с драйвером, а каждый драйвер — с парой электронных ключей (мосфетов). Последовательно с нагрузкой (процессором) и конденсатором С к средней точке ключей подключается индуктивность (дроссель) L.
ШИМ-контроллер формирует на выходах импульсы управления, смещенные по времени друг относительно друга (со сдвигом по фазе). В результате фазы питания VRM работают поочередно. Это приводит к кратному увеличению частоты пульсации, равной количеству фаз питания. При высокой частоте сглаживание происходит более эффективно:
Затем импульсы поступают на драйвер, который преобразуют их в два сигнала управления мосфетами. Для исключения сквозных токов (когда один ключ открывается, а второй еще не успел закрыться) сигналы управления формируются с небольшой задержкой (DeadTime). Электронные ключи поочередно подключают вход сглаживающего LC-фильтра к блоку питания или корпусу. На выходе все фазы соединяются в одну точку, где их токи суммируются в результирующий.
Классическая топология применяется в материнских платах, предназначенных для ЦП с умеренным энергопотреблением. Но если использовать качественную элементную базу (хорошие мосфеты с низким сопротивлением канала и быстрым временем переключения), то этот тип VRM подойдет и для высокопроизводительных процессоров.
Рассмотрим на практике. Модуль регулятора напряжения материнской платы GIGABYTE B450 I AORUS PRO состоит из четырех полноценных фаз питания процессора.
А в MSI B450I Gaming Plus AC применяются шесть «настоящих» фаз.
Топология с умножителями фаз питания
Идея заключается в том, что общее количество фаз питания VRM может быть в два, а то и в четыре раза больше количества управляющих каналов ШИМ-контроллера. Это достигается за счет применения умножителей фаз. В качестве примера разберем топологию с удвоителями (даблерами).
Сигнал управления сначала поступает на удвоитель, и только потом — на драйвера двух отдельных фаз питания. Импульсы следуют поочередно, а частота на каждом из выходов будет вдвое меньше частоты на входе.
Получается, что восьмифазный VRM с четырехканальным ШИМ-контроллером, работающим на частоте 800 кГц с удвоителями по всем параметрам соответствует восьмифазному VRM с восьмиканальным контроллером, работающим на частоте 400 кГц без удвоителей.
Из временной диаграммы видно, что в первом случае каждая фаза питания работает вдвое реже, а нагрузка на нее будет ниже. Это позволяет, с одной стороны, сэкономить на радиоэлементах — результирующая мощность та же, как и в случае классической топологии. А с другой стороны, увеличить нагрузку на каждую фазу и получить более высокие выходные параметры.
В материнской плате ASUS ROG STRIX B550-F GAMING используется шестиканальный контроллер, при этом четыре фазы утраиваются, а две — обычные. Суммарно получаем 14 фаз.
Топология с усиленными фазами питания
Существует не совсем честный способ умножения фаз питания VRM, в котором не используются даблеры. К каждому выходу канала ШИМ-контроллера параллельно подключаются два драйвера и две фазы питания — обычно их называют усиленной фазой. Преимущество в том, что из недорогих компонентов и менее производительных фаз простым увеличением их количества можно получить мощный модуль регулятора напряжения.
Некоторые производители реализуют именно такое решение. Например, компания ASUS применила усиленные фазы в материнской плате Z390 Maximus XI Hero.
Из диаграммы видим, что каждая пара цепей питания усиленной фазы работает одновременно, то есть без сдвига. Частота переключения мосфетов вдвое выше, чем в схеме с использованием даблеров. Поэтому эффективность работы модуля регулятора напряжения снизится, если применять мосфеты с невысоким быстродействием.
При выборе материнской платы неправильно считать общее количество фаз питания по количеству дросселей. Маркетологи в спецификациях часто указывают 16, 20 или более фаз, а ШИМ-контроллер оказывается восьмиканальным. На самом деле производители используют умножители или просто усиленные фазы, выдавая каждую линию за полноценную.
Топология 1N2L
Топология включения электронных ключей в этой схеме подразумевает использование в верхнем плече коммутатора одного, а в нижнем — двух параллельно соединенных мосфетов.
Чтобы понять, зачем вообще это нужно, разберем, какие процессы происходят в сглаживающем LC-фильтре.
Во время прямого хода преобразователя ток начинает протекать по цепи: «плюс» источника питания (12 В), открытый мосфет верхнего плеча, индуктивность L (дроссель), конденсатор и далее на «минус» источника питания.
Известно, что ток через индуктивность не может изменяться скачком. Он будет увеличиваться линейно, накапливая энергию в дросселе. Скорость нарастания зависит от напряжения, приложенного к дросселю. Это разница между напряжением источника питания (12 В) и выходной «напругой» сглаживающего фильтра (примерно 1,3 В). Запомним эту величину (10,7 В), она пригодится позже.
Во время обратного хода ток движется от «плюса» дросселя, через конденсатор и открытый мосфет нижнего плеча на «минус» дросселя.
Дроссель отключается от питания и сам становится источником тока. Полярность его ЭДС меняется на противоположную. По мере разряда (при этом энергия используется для питания нагрузки) ток постепенно спадает с дросселя. Величина ЭДС равна сумме выходного напряжения сглаживающего LC-фильтра (1,3 В) и падения напряжения на открытом мосфете нижнего плеча (примерно 1 В). Она составит 2,3 В — это значительно меньше, чем 10,7 В во время прямого хода.
Получается, что нижнее плечо мосфета проводит в открытом состоянии намного больше времени, чем верхнее (при одинаковых токах через них). Поэтому и тепловыделение на нем будет больше. Чтобы снизить потери и увеличить КПД, производители ставят в нижнее плечо два параллельно соединенных мосфета.
Глядя на график зависимости тока дросселя от времени, может показаться, что во время прямого хода количество энергии, накапливаемое дросселем, меньше, чем отдаваемое им во время обратного хода. Но рассматривать эту величину нужно не в аспекте тока, а по мощности, то есть произведению тока на напряжение. Короткому циклу накопления энергии соответствует большее приложенное напряжение. В результате мощность, поглощенная дросселем при заряде, будет равна выделенной им мощности при разряде.
Топология 1N2L применяется, например, в материнской плате GIGABYTE X570 GAMING X. В верхнем плече установлен один мосфет 4C10N с максимальным током 40 А, а в нижнем — два мосфета 4C06N с током до 69 А у каждого.
Даже в классической топологии 1N1L в нижнем плече всегда стоит более мощный мосфет. У платы MSI Z490-A PRO в верхнем плече установлен ключ 4CO29N с максимальным током 46 А, а в нижнем — 4CO29N с током до 78 А.
Топология 2N2L
Из названия понятно, что топология подразумевает использование двух параллельно соединенных мосфетов в обоих плечах.
В предыдущем разделе мы выяснили, что для эффективной работы фазы питания электронный ключ нижнего плеча должен быть мощнее верхнего. Поэтому применение в верхнем плече сразу двух мосфетов косвенно намекает на их плохие технических характеристики: малую мощность и высокое сопротивление канала в открытом состоянии. Такая топология дает производителю возможность сэкономить, используя недорогие компоненты.