Erklärungsversuch der VRM Problematik
fanatiXalpha schrieb:
Die kubischen Dinger sind doch Spulen mit Kappen, oder nicht?
ja korrekt, die spulen sind die würfel.
die erste zahl bei der phasenanzahl ist die zahl der phasen für die cpu spannungsversorgung. die zahl hinter dem + gibt die anzahl der phasen für peripherie an, also allen anderen krempel wie ram, igpu usw usf.
Redirion schrieb:
8 volle Spulen + 4 halbe Spulen, sind meiner Meinung nach mit 10 vollwertigen vergleichbar. Daher steht ASRock mit "12 Phasen vs 10 Phasen" im Datenvergleich unfairerweise auf dem Papier besser dar.
es gibt keine "halben" spulen.
zunächst mal der grobe aufbau des VRM:
es gibt PWM controller mit 4, 6, 8 und gaaaaaaaaaaaanz selten auch 10 phasen. (+ diverse mischformen wie 6+1, aber der einfachheit halber lassen wir das mal außen vor)
so könnte ein direktes 4+1 design ganz grob schematisch aufgebaut sein:
PWM Controller 6 Phasen
-> Phase 1 -> Mosfet (high side fet / low side fet) -> spule -> kondensator -> CPU
-> Phase 2 -> Mosfet (high side fet / low side fet) -> spule -> kondensator -> CPU
-> Phase 3 -> Mosfet (high side fet / low side fet) -> spule -> kondensator -> CPU
-> Phase 4 -> Mosfet (high side fet / low side fet) -> spule -> kondensator -> CPU
-> Phase 5 -> Mosfet (high side fet / low side fet) -> spule -> kondensator -> Peripherie
-> Phase 6 -> X Unbenutzt
wenn aber 8 phasen controller der größte mainstream chip ist, wie bekommt man dann 12+2 phasen? mit dopplern, das könnte dann so aussehen:
PWM Controller 8 Phasen
-> PWM Phase 1 -> Doppler
-> VRM Phase 1-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 2-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 2 -> Doppler
-> VRM Phase 3-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 4-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 3 -> Doppler
-> VRM Phase 5-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 6-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 4 -> Doppler
-> VRM Phase 7-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 8-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 5 -> Doppler
-> VRM Phase 9-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 10-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 6 -> Doppler
-> VRM Phase 11-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> VRM Phase 12-> Mosfet -> spule -> kondensator -> CPU
-> PWM Phase 7 -> Doppler
-> VRM Phase +1-> Mosfet -> spule -> kondensator -> Peripherie
-> VRM Phase +2-> Mosfet -> spule -> kondensator -> Peripherie
-> PWM Phase 8 -> X Unbenutzt
wer bis hier aufgepasst hat, wird sich fragen, ob in der theorie 6 richtige phasen nicht das selbe sind wie 12 gedoppelte. ja richtig - vom pwm controller aus gibts jedes mal nur 6 phasen.
der vorteil vom mehrphasigen VRM ist in der funktionsweise begründet.
die mosfets sind nämlich nicht alle gleichzeitig aktiv - daher auch der pulse wave modulator chip.
nehmen wir aufbau 1:
phase 1: high side fet aktiv / low side fet inaktiv
phase 2: high side fet inaktiv / low side fet aktiv
mit nur einer phase würde bei voller belastung durch phase 1 zu 100% der zeit der strom fließen, d.h. dauerbelastung.
nun wechseln die mosfets aber reihum durch:
mit zwei phasen ist die belastungszeit nur 1/2
mit vier phasen ist die belastungszeit nur 1/4
usw.usf.
d.h. je mehr phasen vorhanden sind, desto weniger belastung bekommt jeder einzelne mosfet ab, weil die belastungszeit kürzer ist, bis sich der nächste mosfet aktiv schält. gleichzeitig steigt dadurch die ripple frequenz und die ripple amplitude sinkt -> weniger ripple strom. da gibts noch ein paar vor und nachteile, die will ich jetzt aber außen vor lassen.
ABER
weniger belastung auf jedem teil heißt auch für die geizigen boardhersteller günstigere teile, bis einem der krempel um die ohren fliegt.
deshalb kann man pauschal nicht sagen, dass 12 phasen > 6 phasen, ABER weil wir immer mit möglichst billigen komponenten rechnen müssen, ist im zweifel 12x 60% qualität der bauteile > 6x 80% qualität der bauteile, weil die 6 phasen mosfets doppelt so stark belastet werden.
und weil das noch nicht pervers genug ist, kann man bestimmte doppler nochmal doppeln, und so zieht man aus einem 4 phasen pwm chip tolle "16" cpu phasen.
um wirklich feststellen zu können, was das board für ein phasendesign hat, muss der kühlkörper von den mosfets runter (aufbau und anzahl) und der PWM chip gesucht werden - so kann man nachvollziehen, wie die das ganze aufgebaut wurde.
asus hat aber bei vielen boards keine typenbezeichnung auf dem pwm controller (mit absicht zensiert), und so kann man nur sehr schwer herausfinden, was das für ein design im detail ist. pfui asus!
asrock ist auch kein unbeschrieben blatt:
bspw. z77 extreme 4 ist ein "8+4" phasen design. pwm controller ist aber ein 6+1 - phasen müssen immer gleichwertig gedoppelt werden.
das bedeutet 4 phasen sind auf 8 gedoppelt, die 2 übrigen vollen phasen sind gestrichen, ergo
das z77 extreme 4 ist eigentlich ein lumpiges 4 phasen board.
das kann jetzt jeder nochmal für sich selber durchdenken und auf der zunge zergehen lassen.
mosfets sind zu 99% die teile, die in den vrms verrecken (da unterdimensioniert, durch belastung und hitze überpropertional gealtert) - danach sollten billige gealterte kondensatoren kommen. deshalb ist eine ausreichende dimensionierung der anzahl UND der qualität der bauteile sowie deren kühlung ausschlaggebend.
theoretisch sollten die kühlkörper der mosfets auf boards mit weniger phasen/mosfets größer sein, weil die einzelbelastung größer ist - das ist aber nicht der fall. günstigere boards haben WENIGER phasen mit KLEINEREM kühler. zu glauben, dass hier hochwertigere bauteile verwendet wurden, die weniger kühlung brauchen, als bei den dicken boards, ist eigentlich schon recht naiv. deshalb sind die bisher vorgestellten AM4 B chipsatz boards imho nicht für OC geeignet.
jetzt noch zur funktion der spulen und kondensatoren:
der strom, der aus den mosfets rauskommt, sieht etwa so aus:
/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,/,
wir brauchen für die cpu aber:
--------------------
dafür sind die spulen da - die glätten den output der mosfets auf ein verwendbares niveau, deshalb kann man an den spulen abzählen, wie viele pwm outputs / "phasen" vorhanden sind.
ich bin mir nicht sicher, für was die kondensatoren genau da sind, aber die werden entweder eine stützstrom oder auch eine glätt bzw. filterfunktion haben.
jetzt nochmal zum thema "halbe" spulen. es gibt zwei wichtige werte für spulen in einer stromversorgung, und das ist 1. die induktivität in henry und 2. die max. belastung in ampere.
die induktivität einer spule lässt sich durch anzahl der wicklungen und durch kern bzw. mantelmaterial beeinflussen. ferrit bzw. eisenkerne haben eine höhere induktivität bei gleicher wicklung wie eine luftspule (haben aber auch andere nachteile).
je dünner der draht, desto mehr wicklungen sind möglich, desto niedriger die max. belastung, desto günstiger.
eine spule mit 1mm drahtdurchmesser ist eigentlich mit haushaltsüblichen stromstärken nicht zerstörbar, haarfeiner draht könnte bei überbelastung auch mal durchbrennen, aber eine durchgebrannte spule habe ich bisher nur bei extrem überlasteten lautsprechern gesehen (schwingspule). eigentlich kann man davon ausgehen, dass die VRM spulen so gut wie nie das defekte teil in einem VRM sind.
d.h. die "halben" bzw. kleinen spulen sind entweder anders aufgebaut (luft vs ferritkern) oder haben eine andere induktivität oder andere max belastung. das muss man entweder aufbrechen und anschauen oder messen oder aber es sind die selben spulen in einem kleineren gehäuse.
spulenfiepen entsteht durch das schwingen/vibrieren der drähte aneinander, wenn strom (mit einer bestimmten frequenz) fließt. gute spulen sind verbacken oder die gehäuse sind gefüllt, die können garnicht schwingen. günstige spulen fliegen "lose" in den gehäusen herum. wenn dann noch ein ferritkern o.ä. mit im gehäuse ist, können die drähte auch noch gegen den kern oder nicht anliegendes füllmaterial schlagen.
