Introdução Se você estiver disposto a aprender mais sobre a qualidade da placa-mãe você voc ê deve estudar profundamente o circuito regulador de tensão, que é encarregado de tomar a tensão fornecida pela fonte de alimentação - ou seja, 12V - e convertê-lo para a tensão adequada exigida pelo CPU, memórias, chipset e outros circuitos. Neste tutorial, vamos apresentar uma viagem a fundo o circuito regulador de tensão da placa-mãe, mostrandolhe como identificar este circuito, como funciona, quais os projetos mais comuns são e como identificar componentes de boa qualidade. A qualidade do circuito regulador de tensão é uma das melhores maneiras de ter uma ideia sobre a qualidade global da placa-mãe e tempo de vida, por diversas razões. Um regulador de tensão bom não terá quaisquer flutuações ou ruídos em suas saídas, fornecendo os componentes da CPU e outro o utro com uma tensão limpa e estável, permitindo que eles funcionem perfeitamente. Um regulador de tensão r uim pode levar a flutuações ou ruídos sobre a tensão que vai levar a falhas, como o computador travar, resetar e apresentar a infame Tela Azul da Morte no Windows. Se este circuito usa baixa qualidade capacitores eletrolíticos que vai vazar, inchar ou até mesmo explodir. Muitas vezes, quando uma placa-mãe morre é este circuito que vai mal. Então, ter uma boa qualidade circuito regulador de tensão vai garantir que você vai ter um sistema estável que vai durar por anos. Reconhecendo este circuito é muito fácil. Uma vez que é o único circuito na placa-mãe que usa bobinas (uma espécie de bobina), localize as bobinas e você vai ter localizado o circuito regulador de tensão. Normalmente este circuito é em torno do soquete do processador, mas você vai encontrar algumas bobinas espalhadas na placa-mãe, geralmente perto os soquetes de memória e perto do chip ponte sul, como eles vão estar fornecendo a tensão direito a esses componentes.
Regulador de Tensão
Antes de explicar exatamente como este circuito funciona, primeiro vamos se familiarizar com os principais componentes encontrados no circuito regulador de tensão.
Os Componentes Os principais componentes de um circuito regulador de tensão são as bobinas já mencionadas (as quais podem ser fabricadas usando dois materiais, ferro ou ferrite), transistores e condensadores electrolíticos. Os transistores usados no circuito regulador de tensão são fabricados sob uma tecnologia chamada MOSFET (Metal Oxide Semiconductor-transistor de efeito de campo) e muitas pessoas os chamam simplesmente de "MOSFET" (algumas placas-mãe, em particular os da MSI baseadas em "DrMOS" a tecnologia, utilizar circuitos integrados, em vez de transistores). Algumas placas-mãe vem com um dissipador de calor passivo em cima desses transistores para refrigerá-los para baixo, que é uma característica desejável. Há outros componentes muito importantes presentes neste circuito, ci rcuitos integrados especialmente. Você sempre vai encontrar um circuito integrado chamado "controlador PWM" e os bons projetos tem um minúsculo chamado "driver MOSFET." Vamos explicar o que fazer depois.
Circuito Regulador da Tensáo Principal
Disipador Passivo nos reguladores.
Inductores de ferro e de ferrite
Agora vamos falar um pouco mais sobre cada componente.
Como mencionado, você pode encontrar dois tipos de bobinas no circuito regulador de tensão: ferro ou ferrite. Bobinas de ferrite são melhores que proporcionam uma menor perda de energia em comparação com bobinas deferro (25% menor, de acordo com a Gigabyte), uma menor interferência eletromagnética (EMI) e ter uma melhor resistência à ferrugem. É fácil distingui-los: bobinas de ferro são geralmente "aberto" e você pode ver um fio de cobre de espessura dentro, enquanto bobinas de ferrite são "fechadas" e normalmente têm uma marcação começando com a letra "R" no topo. Nas Figuras 4 e 5 vamos mostrar-lhe a diferença entre eles. Há uma exceção, porém. Existem bobinas de ferrite, que são grandes, arredondados e aberta, mostrada na Figura . É muito fácil para identificar esse tipo de ferrite do indutor, como é arredondado em vez de quadrado. O circuito regulador de tensão terá um indutor (Bobina) por "fase" ou "canal." Não se preocupe com isso agora, como vamos explicar o que é isso em detalhe mais tarde.
Embora a maioria das placas- mãe utilizam transistores MOSFET no circuito regulador de tensão, alguns transistores são melhores do que outros. Os melhores transistores são os únicos com menor resistência à mudança um parâmetro chamado RDS (on). Esses transistores produzem menos calor (calor 16% menor em comparação ao MOSFET tradicional, de acordo com a Gigabyte) e consumem menos energia para seu próprio funcionamento, o que significa maior eficiência (ou seja, a placa-mãe e processador consome menos energia). Eles são fisicamente mais pequenos do que os transistores tradicionais. Uma maneira fácil de diferenciar os dois é através da contagem do número de terminais disponíveis. Transistores tradicionais têm três pernas, com a perna central normalmente cortado, enquanto que os transistores com baixo RDS (on) têm quatro ou mais pernas e todos eles são soldados à placa. Você pode ver a diferença entre os dois comparando nas Figuras abaixo. O circuito regulador de tensão tem dois transistores por "fase" ou "canal", uma chamada "parte alta" e outra chamada "parte baixa". Placas-mãe mais baratas, em vez de usar um circuito controlador integrado MOSFET por canal usa um transistor extra por canal para executar esta função e, portanto, essas placas-mãe terá três transistores por canal (fase) em vez de dois. Devido a que a melhor maneira de contar e identificar fases é contando o número de bobinas, e não o número de transistores. Algumas placas-mãe, especialmente da MSI com base em sua "DrMOS" tecnologia , irá utilizar um circuito integrado substituindo o "elevado lado" MOSFET, o "baixo lado" MOSFET e o driver MOSFET, e, portanto, em placas-mãe dessas você vai encontrar um integrado circuito por fase e não transistor.
MOSFET Tradicional
Mosfet Com Baixo RDS 1
Os capacitores usados no circuito regulador de voltagem pode ser do tipo tradicional electrolíticos ou sólidos de alumínio. Capacitores sólidos de alumínio são melhores do que os normais, pois não incham ou vazam. Se sua placa-mãe usa caparcitores tradicionais, você deve descobrir seus fabricantes. Capacitores fabricados no Japão têm a tradição de ser imune ao inchaço, vazamento e explosões. Nós já publicamos um tutorial detalhado sobre como identificar capacitores japoneses e você deve lê-lo. Cada saída de tensão é controlado por um circuito integrado chamado controlador PWM. A placa-mãe tem diferentes níveis de tensões para a CPU, um para as memórias, um para o chipset, etc (a maioria dos controladores PWM são capazes de controlar dois níveis de tensão independentes). Se você olhar em volta do soquete do processado você deve ser capaz de localizar o controlador PWM para a tensão CPU. Algumas placas mae trabalham com o circuito PWM funcionando em uma frequência mais alta, o que reduz a perda de energia (em outras palavras, ela aumenta eficiência, isto é, reduz a quantidade de energia consumida pela placa-mãe / CPU).
Controlador PWM
Finalmente temos um pequeno circuito integrado chamado driver MOSFET. O circuito regulador de tensão vai usar um driver MOSFET por fase (canal), de modo que cada circ uito integrado irá conduzir dois MOSFETs. As Placasmãe mais baratas vao usar outro MOSFET no lugar deste circuito integrado, portanto, em placas-mãe que usam este projeto você não vai encontrar este circuito integrado e cada fase terá três transistores, não dois como de costume.
Driver do MOSFET Fases (Canais) O regulador de tensão pode ter vários circuitos de potência trabalhando em paralelo para fornecer a tensão de saída do mesmo - por exemplo a voltagem do núcleo de CPU. Eles, no entanto, não estão a funcionar ao mesmo tempo: eles estão a trabalhar fora- de-fase e daí o nome de "fase" para descrever cada circuito. Vamos explicar em detalhes na próxima página como isso funciona, por isso não se assuste. Queremos apresentar uma introdução a este assunto, já que os fabricantes e entusiastas gostam de discutir o número de "fases" uma placa-mãe tem um monte. Vamos levar a CPU do circuito regulador de tensão. Se este circuito tem duas fases (ou canais), cada fase será operar a 50% do tempo, a fim de gerar a tensão da CPU. Se este mesmo circuito é construído com três fases, cada fase será de trabalho de 33,3% do tempo. Com quatro fases, cada fase será de trabalho de 25% do tempo. Com seis fases, cada fase trabalhará 16,6% do tempo. E assim por diante. Existem várias vantagens em ter um circuito regulador de tensão com mais fases. O mais óbvio é que os transistores ficarão menos carregado, o que proporciona maior vida útil desses componentes e reduz a temperatura de funcionamento. Outra vantagem è a tensão de saída mais estável e também o nível de ruído mais baixo. Adicionando mais fases requer a adição de mais componentes, o que aumenta o custo da placa-mãe: placa-mãe mais baratas têm menos fases, enquanto os mais caros têm mais fases. Também é muito importante esclarecer que quando um fabricante diz que uma placa-mãe tem seis fases de alimentação, ele está se referindo apenas à voltagem da CPU principal (Vcore). Na próxima página, vamos explicar com mais detalhes o que acontece quando o CPU requer mais do que uma tensão. Cada fase de tensão ou canal usa uma bobina, dois ou três transistores (ou um único circuito integrado substituindo esses transistores), um ou mais condensadores eletrolíticos e um circuito integrado controlador MOSFET - este último componente pode ser substituído por um transistor. Como você pode ver, o número exato decomponentes varia. O único componente que está presente na contagem sempre o mesmo é o indutor (Bobina), de modo que a melhor maneira para você saber quantas fases um determinado circuito regulador de tensão tem, é contando a
quantidade de bobinas (preste atenção porque há exceções, vamos explicar a continuacao). Por exemplo, a placamãe na Figura tem três fases.
Fases Mas há uma ressalva. Em algumas placas-mãe a fase que controla a memória ou a tensão chipset está localizada perto das outras fases, fazendo com que você tenha uma contagem fase de errado se você simplesmente contar o número de bobinas localizadas próximo ao soquete do processador. Nós mostramos este caso na Figura: mesmo que o placa mae da foto tem quatro bobinas, é uma placa de três fases, como apenas três das fases são utilizadas para gerar a tensão principal da CPU (Vcore); nesta placa a quarta fase é utilizado para gerar a tensão da memória. Nós vamos ensinar como obter a contagem exata fase em apenas um segundo.
Placa-mãe com três fases, não de quatro, como se poderia pensar. É errado supor que apenas as bobinas perto da extremidade traseira da placa-mãe devem ser contadas, ignorando os indutores localizados no lado da placa: na Figura abaixo você pode ver uma placa-mãe com bobinas localizadas no lado que pertence à voltagem da CPU circuito regulador de ...
Como todas as bobinas que estão produzindo a mesma tensão de saída têm suas saídas conectadas juntas, apenas as bobinas que têm suas saídas conectadas juntas devem ser contabilizadas. Isto pode ser feito seguindo a saída de cada bobina no lado da solda da placa-mãe. Na Figura abaixo mostram o lado de solda, como você pode ver, apenas três bobinas são ligados entre si, a saída do quara bobina está indo para os soquetes de memória (sabemos isso porque esta era uma placa-mãe soquete LGA775, onde a CPU requer apenas uma única tensão; informação detalhada na página seguinte)
Forma correta de contabilizar as fases.
Em algumas placas-mãe que você não pode ver claramente a conexão entre as fases que estamos mostrando na Figura. Neste caso, você tem que ter um multímetro e verificar quais bobinas estão ligadas entre si.
CPUs que requerem mais de uma tensão
As CPUs mais recentes vao exigir mais do que uma tensão. Mesmo que todos os processadores da AMD têm um controlador de memória integrado, só socket AM3 CPUs requerem uma tensão separados para este circuito. Então, em placas-mãe soquete AM3 o circuito regulador de tensão irá gerar duas tensões separadas para a CPU, um para a parte "principal" da CPU ("Vcore") e outra para o controlador de memória integrado. É por isso que nós sabiamos, que a fase extra mostrada nas figuras era para alimentar a CPU controlador de memória integrado: porque era um socket AM3. Com os processadores da Intel, somente soquete LGA1156 e soquete LGA1366 processadores têm um controlador de memória integrado. Então, nessas placas-mãe o circuito regulador de tensão irá gerar duas tensões, uma para a parte "principal" da CPU ("Vcore") e outra para o controlador de memória integrado ("VTT"). Em soquete LGA1156 motherboards suportam CPUs com controlador de vídeo integrado (por exemplo, os baseados em H55 e H57 chipsets) do circuito regulador de tensão irá gerar uma tensão de terceiro para a CPU, a ser utilizado pelo controlador de vídeo integrado ("VAXG"). Embora neste tutorial focado nas tensões requeridas pelo processador central, todas as placas que têm pelo menos uma fase para a alimentação das memórias e uma fase de alimentação para o conjunto de chips. Se você olhar em volta, você será capaz de detectar essas fases (ver Figura 18), a não ser quando a fase de memória é colocado perto das fases da CPU,como aconteceu no exemplo da Figura 12.
Fases do circuito da memoria e do chipset.
Como funciona o circuito regulador de Tensão. O circuito regulador de tensão recebe a tensão de 12volts presente no ATX12V ou conector EPS12V da placamãe e converte-a para a tensão necessária para o componente que o regulador de tensão está ligado ao(CPU, chipset, memória, etc.) Esta conversão é feita usando um conversor DC-DC, também conhecido como modo de comutação da fonte de alimentação (SMPS), o mesmo sistema utilizado no interior do PC da fonte de alimentação principal. O coração deste conversor é o controlador PWM (Pulse Width Modulation). Este circuito gera um sinal de onda quadrada que irá conduzir cada fase, com o ciclo de trabalho deste sinal variando em função da tensão que o circuito quer produzir (ciclo de trabalho é a quantidade de tempo que o sinal permanece em sua maior valor , como por exemplo , um sinal com ciclo de trabalho de 50% irá passar metade do tempo no seu valor mais baixo - geralmente volt zero - e os outros 50% do tempo sobre o seu valor mais elevado - o que significa que 12 V no caso de o circuito regulador de tensão. O valor da tensão de saída do circuito regulador de tensão tem de produzir é lido a partir do "ID de tensão" CPU (VID) os pinos, o que fornece um código binário com a tensão exacta que deve ser fornecido. Algumas placas-mãe permitem mudar manualmente a voltagem da CPU dentro do programa de instalação da placa-mãe. O que a configuração faz é alterar o código que é lido pelo controlador PWM, de modo que o controlador irá mudar a voltagem da CPU de acordo com o que você configurou. Mesmo que nós estamos falando sobre a CPU, a mesma idéia se aplica para a memória e o chipset. O conversor DC-DC é um sistema de loop fechado. Isto significa que o controlador de PWM monitora constantemente as saídas do regulador de tensão. Se a tensão na saída aumenta ou diminui o circuito irá reajustar (alterando a frequência do sinal de PWM), a fim de corrigir a tensão. Isto é feito por meio de um sensor de corrente, uma vez que, quando o consumo de corrente aumenta a tensão de saída tende a diminuir e vice- versa. Na Figura 17, temos o diagrama de blocos de um controlador PWM no rmalmente encontrado no circuito regulador de tensão do processador (NCP5392 da On Semiconductor). Neste diagrama de blocos, pode facilmente identificar os pinos de identificação de voltagem (VID0 através VID7), o s pinos de circuito fechado (CS, pinos de sensor de corrente, situada no lado esquerdo) e as saídas de cada unidade de fase (pinos G, localizada no lado direito ). Como você pode ver, este circuito integrado pode controlar até quatro fases.
CI Controlador PWM
Cada fase utiliza dois transistores e um indutor(Bobina). O controlador PWM não fornece corrente suficiente para mudar esses transistores, um driver MOSFET é necessário para cada fase. Normalmente, este trabalho é feito com um pequeno circuito integrado. Na Figura a continuacao, você pode ver os esquemas básicos de uma fase a partir de uma placa-mãe (a conexão de loopback está faltando neste diagrama). O driver e os transistores MOSFET são alimentados pela tensão de +12 V fornecido no conector ATX12V ou EPS12V (onde está escrito "10 V a 13,2 V" e "4 V a 15 V"). Você pode ver neste diagrama os dois MOSFETs (a de cima é o "lado alto" e um fundo é o "lado de baixo"), o indutor e os capacitores. O sinal de loopback será fornecido pela ligação de dois fios conectados em paralelo ao indutor para o controlador PWM CS + (CSP) e CS-(CSN) pinos. O pino de PWM é ligado na saída de PWM fornecido pelo controlador de PWM e o pino é o pino EN "enable", o qual activa o circuito.
Esquema simplificado do controlador PWM.
Como você pode ver na Figura há uma saída PWM para cada fase. Conforme explicou, o sinal PWM é uma forma de onda quadrada onde sua largura (ciclo de trabalho) muda dependendo da tensão que você quer (é por isso que esta técnica é chamada de modulação de largura de pulso). Assumindo-se que a tensão de saída é estável, todos os sinais PWM terão o mesmo ciclo de trabalho, ou seja, o tamanho de cada "quadrado" sobre o sinal irá ser o mesmo. Estes sinais, no entanto, têm um atraso entre elas. Este atraso é também conhecido como deslocamento de fase. Por exemplo, de um circuito com apenas duas fases, os dois sinais PWM será espelhada. Assim, enquanto a fase 1 é ligada, a fase 2 será desligada e vice-versa. Isto irá garantir que cada uma das fases funcionará de 50% do tempo. Num circuito com quatro fases, os sinais PWM será atrasada de tal modo que as fases serão activados em sequência: a primeira fase 1 é ativada, em seguida, a fase 2, em seguida, a fase 3 e em seguida a fase 4. Enquanto uma fase é ligada a todos os outros são desligados. Neste caso, cada uma das fases de trabalho será de 25% do tempo. As fases mais você tem, menos tempo de cada fase será ligado. Como explicado anteriormente, o que torna cada fase para dissipar menos calor e cada transistor de trabalhar menos, o que proporciona um maior tempo de vida a este componente.
http://www.hardwaresecrets.com/article/Everything-You-Need-to-Know-About-The-Motherboard-VoltageRegulator-Circuit/616/6
