¿Qué es un VRM en una placa base y por qué es importante?

La regulación de energía es fundamental cuando se trata de proteger su placa base y sus componentes.

Para la mayoría de los entusiastas de las PC, elegir la placa base adecuada implica consideraciones clave como el factor de forma, la compatibilidad de la CPU, la configuración de la memoria, las opciones de conectividad y el margen de overclocking. Sin embargo, un componente importante de la placa base que a menudo pasa desapercibido, incluso en una hoja de especificaciones, es su VRM (módulo regulador de voltaje), un circuito electrónico responsable de garantizar la estabilidad general de un sistema.

Para evaluar la importancia de este regulador de conmutación subestimado, profundicemos en el funcionamiento de un VRM, los componentes asociados con él, cómo diferenciar entre un VRM de alta calidad y un VRM mal diseñado, así como su impacto en el rendimiento de la CPU.

En esencia, el módulo regulador de voltaje de su placa base (también conocido como módulo de potencia del procesador) es un convertidor reductor especializado (CC a CC) que regula y convierte voltajes para alinearse con los requisitos específicos de la CPU, la memoria y otros. componentes. Piense en los VRM como mini fuentes de alimentación, similares a la unidad principal, que toma 120 o 240 V CA del tomacorriente y los reduce a un voltaje CC mucho más bajo (12 V/5 V/3,3 V).

En este sentido, los VRM de la placa base realizan la misma operación que la PSU, pero a un nivel secundario. Su objetivo principal es convertir los 12 V entrantes de los conectores EPS de 8/4 pines en un voltaje de funcionamiento adecuado para las CPU modernas (normalmente en el rango de 1,1-1,5 V).

Además, los VRM son fundamentales para transmitir voltaje limpio y constante a cada componente que consume mucha energía en su PC, lo que reduce la probabilidad de sobretensiones absurdas o VDroops. Debido a sus capacidades de conversión constante, los circuitos de regulación de voltaje también permiten que múltiples generaciones de CPU (con voltaje de núcleo dinámico) funcionen de manera óptima en un chipset de placa base compatible.

Si bien muchos de nosotros consideramos el VRM como una unidad independiente y autónoma, el acrónimo representa una colección de componentes electrónicos distintos que rodean el zócalo de la CPU (LGA o PGA) y las ranuras DIMM de nuestra placa base. Para aquellos no iniciados, los circuitos de regulación de voltaje incorporan una combinación de interruptores MOSFET que funcionan en conjunto con capacitores, bobinas de choque y controladores PWM para facilitar el proceso de puesta en fase de energía.

A continuación se ofrece una descripción general completa de todos los componentes esenciales que constituyen los VRM de la placa base.

Los MOSFET (transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico) actúan como puertas aisladas que amplifican o atenúan señales electrónicas dentro de un circuito de regulación de voltaje. En términos más simples, estos semiconductores controlan el flujo de corriente hacia la CPU en función de las señales y valores recibidos del chip controlador PWM.

Un VRM monofásico emplea dos interruptores MOSFET (lado bajo y lado alto) para ayudar a modular el voltaje de salida promedio de un circuito alternando intermitentemente un voltaje de entrada. Dado que el mecanismo de conmutación ocurre cientos de veces por segundo, los MOSFET tienden a generar una gran cantidad de calor, con temperaturas que potencialmente pueden exceder los 150 °C bajo cargas pesadas o sin una refrigeración adecuada.

Como resultado, estos semiconductores suelen estar equipados con disipadores de calor pasivos, ventiladores en miniatura o bloques de agua para mitigar los problemas de sobrecalentamiento y mejorar la eficiencia operativa.

Los choques son inductores de forma cúbica que transforman señales de CA de alta frecuencia en frecuencias más bajas o corrientes directas dentro de un circuito de regulación de voltaje. Con un núcleo magnético en forma de rosquilla con una bobina aislada enrollada a su alrededor, este dispositivo electrónico tiene un doble propósito: almacenamiento, filtración y refinamiento de energía y la capacidad de regular la entrega de energía en escenarios extremos como overclocking o sobrevoltaje.

Además, cabe señalar que cada estrangulador corresponde a una fase de alimentación de su placa base. Cuanto mayor sea el número de fases, más estable será la transmisión de voltaje a su CPU.

A diferencia de los estranguladores, los condensadores almacenan energía dentro de un campo eléctrico y descargan rápidamente la corriente acumulada en los circuitos conectados cuando es necesario. El objetivo principal de estos componentes cilíndricos es evitar picos repentinos de voltaje y minimizar las ondulaciones en un circuito de regulación de voltaje.

En el contexto de los VRM de la placa base y sus fases correspondientes, los condensadores, que funcionan como unidades de almacenamiento temporal, acumulan la corriente eléctrica recibida de los chokes y entregan la energía necesaria a su CPU. Cualquier exceso de carga de estos dispositivos se absorbe o libera a través de la tierra del circuito.

Los controladores PWM (modulación de ancho de pulso) o controladores IC (circuitos integrados) generan pulsos PWM, que posteriormente se canalizan hacia los componentes analógicos centrales de un circuito de regulación de voltaje: MOSFET y bobinas de choque. Además de la supervisión, estos controladores multifásicos ajustan dinámicamente la entrega de energía a la CPU, lo que le permite mantener la máxima eficiencia durante cargas de trabajo intensivas.

En esencia, el controlador PWM adquiere el voltaje de referencia de su CPU (también conocido como VRef en el BIOS) y lo mide con el voltaje predominante del VRM de su placa base. Cualquier diferencia entre VRef y el voltaje real hace que este dispositivo recalibre las señales, modulando el voltaje de salida instantáneamente.

Los componentes principales de un VRM también se complementan con diodos y resistencias, que protegen contra la corriente eléctrica que fluye hacia estos dispositivos y no supera los umbrales especificados.

Las CPU y GPU modernas requieren un sistema de suministro de energía robusto, que va más allá de las meras capacidades de un VRM monofásico. Para lograr un procedimiento de transmisión relativamente estable y eficiente, los fabricantes de placas base casi siempre incorporan múltiples convertidores reductores en paralelo, creando una solución VRM multifase.

Para empezar, la disposición escalonada de una configuración VRM multifase divide la carga en etapas de potencia separadas, distribuyéndola en un área física más amplia. Este sofisticado enfoque de administración de energía proporciona a la CPU un voltaje operativo limpio y regulado con precisión y reduce la generación de calor y el estrés dentro de los componentes centrales.

Al comprar una placa base nueva, probablemente encontrará la terminología de diseño de potencia de fase en su material de marketing, que indica la asignación de fases a la PCB (placa de circuito impreso). Los fabricantes suelen promocionar esta especificación en formato "A+B" (8+2) o "X+Y+Z" (16+2+2): el valor inicial que precede al signo "+" significa el número de fases. dedicado a la CPU, mientras que la combinación que sigue al signo más pertenece a otros componentes críticos de una placa base. (RAM, chipset, iGPU, etc.).

Sin embargo, en los casos en los que el número real de fases reservadas para la CPU supera las ocho, como se ve en designaciones como "18+2" o incluso superiores, los fabricantes de placas base tienden a incluir un dispositivo mejorado llamado duplicador. En pocas palabras, los duplicadores VRM permiten a los fabricantes dividir las señales de control para una fase, duplicando efectivamente el número de fases desde el punto de vista del control. Sin embargo, es posible que los beneficios no sean tan significativos como las verdaderas fases adicionales.

Además, la inclusión de duplicadores dentro de una configuración VRM "verdadera" de 8 fases produce mejoras significativas en el proceso de puesta en fase de energía a un menor costo de fabricación.

Varios factores entran en juego al evaluar las placas base en función de la calidad de sus configuraciones VRM. Incluso si no planea overclockear su CPU, una solución VRM mal diseñada puede arruinar el mecanismo de suministro de energía por un margen considerable, provocando inestabilidad del sistema, fallas, BSOD y otros problemas evidentes.

A continuación se explica cómo diferenciar entre una configuración VRM de primer nivel y una que no cumple con las expectativas.

Por supuesto, inspeccionar una placa base antes de comprarla no es fácil. Sin embargo, siempre puedes echarle un buen vistazo cuando llegue y luego devolverlo si no está a la altura.

Básicamente, el concepto de VRM puede ser bastante complejo, ya que implica una gran cantidad de jerga técnica (MOSFET, bobinas de choque, condensadores, controladores PWM, etc.) que pueden resultar desconocidas para el entusiasta medio de las PC. A pesar de tales complejidades, los VRM de la placa base sirven como columna vertebral para una transmisión eficiente de voltaje a la CPU y otros componentes esenciales de su PC.

Koushik es un entusiasta de la tecnología que se especializa en escribir sobre hardware informático en MUO. Después de obtener una maestría en Estudios Cinematográficos, Koushik se dio cuenta de que le interesaba más analizar y explicar las complejidades de los componentes de hardware que la forma cinematográfica. Con más de 2 años de experiencia como escritor profesional, la intención principal de Koushik es informar a sus lectores sobre la últimas tendencias en CPU, GPU y arquitectura de memoria. También tiene un gran interés en los videojuegos y le encanta discutir la singularidad y prevalencia de dicho medio. Cuando no está trabajando, a menudo lo encontrará absorto viendo películas de la era de transición.