اگر در مدار تنظیم کننده ولتاژ از خازن های الکترولیتی با کیفیت پایین استفاده شود , در مدت زمان کوتاهی خراب و در بعضی موارد باد کرده و یا منفجر می شوند. در اکثر مواقع که یک مادربرد از کار افتاده و معیوب می شود دلیل اصلی به عملکرد نادرست مدار های ولتاژ آن برمیگردد. در نتیجه با داشتن یک مدار تنظیم کننده ولتاژ با کیفیت می توانید مطمئن باشید که برای سال ها یک سیستم پایدار خواهید داشت.

 

تشخیص این مدار بسیار آسان است زیرا تنها مداری است که در مادربرد از چوک ( نوعی سیم پیچ ) استفاده میکند. به دنبال چوک ها بر روی مادربرد بگردید تا مدار تنظیم کننده ولتاژ را بیابید. معمولا این مدار در اطراف سوکت پردازنده است اما چوک های دیگری نیز پیدا خواهید کرد که در سطح مادربرد پخش شده اند، معمولا اطراف اسلات های RAM و اطراف پل جنوبی ( South Bridge ) که ولتاژ مناسب برای این قطعات را فراهم میکنند.

 

_____________________________________________________________

 

آشنایی با قطعات اصلی :

 

اجزاء اصلی یک مدار تنظیم کننده ولتاژ عبارتند از : چوک ( که می تواند از دو جنس ساخته شود ، آهن یا فریت ) ، ترانزیستور و خازن های الکترولیتی ( مادربرد های با کیفیت از خازن های جامد آلومینیومی بهره می برند ، که کارآیی و کیفیت مناسب تری دارند ) .

 

ترازیستورهایی که در مدار تنظیم کننده ولتاژ استفاده می شوند ، تحت فناوری خاصی با نام MOSFET (ترانزيستور اثر ميدان ) ساخته می شوند و معمولا برای سادگی MOSFET نامیده می شوند. بعضی از مادربردها همراه با هیت سینک Passive بر روی این ترانزیستورها و به منظور خنک سازی آنها تولید می شوند ، که این ویژگی بسیار مناسبی در یک مادربرد است .

 

اجزاء مهم دیگری نیز در این مدار وجود دارد ، مخصوصا مدارهای مجتمع ( IC ) . همواره مدار IC ای پیدا خواهید کرد که PWM controller نامیده می شود و در برخی محصولات و در طرح های برتر IC کوچکی با نام MOSFET Driver ( راه انداز MOSFET – در ادامه مطلب آن را MOSFET Driver نام می بریم ) نیز خواهید یافت. در ادامه توضیح خواهیم داد که هر کدام از این IC ها چه وظیفه ای را بر عهده خواهند داشت.

 

نگاه دقیق بر مدار تنظیم کننده ولتاژ اصلی ( شکل 1 )

 

 

مادربردی همراه با خنک کننده Passive بر روی ترانزیستور های مدار تنظیم کننده ولتاژ ( شکل 2 )

 

 

حال بهتر است کمی بیشتر در مورد قطعات بکار رفته در مدار صحبت کنیم.

 

چنانکه اشاره شد ، می توان دو گونه چوک در تنظیم کننده های ولتاژ پیدا کرد : چوک از جنس آهن و یا فریت . چوک ها فریت ، ویژگی های بهتری دارند : اتلاف توان کمتردر مقایسه با چوک های آهنی ( 25% کمتر ، بر اساس اطلاعات منتشر شده از سوی گیگابایت ) ، تداخل مغناطسی کمتر ، و مقاومت بیشتر در برابر زنگ زدگی .

 

تشخیص این چوک ها ساده است : چوک های آهنی معمولا روباز هستند و می توانید درون آن سیمی ضخیم از جنس مس را ببینید ، درحالی که چوک های فریت سربسته هستند و معمولا علامتی که با “R” شروع می شود را بر روی خود دارند . در شکل های 3 و 4 اختلاف بین این دو را ملاحظه می کنید . اگرچه یک استثنا وجود دارد . برخی چوک های فریت ظاهری بزرگ , گرد و روباز دارند که در شکل 5 نشان داده شده است . شناسایی این نوع از چوک های فریت بسیار آسان است . شکل ظاهری آنها دایره ای شکل است. ( به جای مربعی شکل )

 

چوک های آهنی ( شکل 3 )

 

 

چوک های فریت ( شکل 4 )

 

 

نوعی دیگر از چوک های فریت ( شکل 5 )

 

 

در مدار تنظیم کننده ولتاژ به ازای هر فاز ( یا کانال ) یک چوک وجود دارد. نگران نباشید , در ادامه توضیحات کاملتری را ارایه خواهیم داد.

 

اگرچه همه مادربردها از تراتزیستورهای MOSFET در مدار تنظیم کننده ولتاژ استفاده میکنند، اما برخی ترانزیستورها از بقیه مناسب تر می باشند. بهترین ترانزیستورها آنهایی هستند که دارای حداقل مقاومت در سوئیچینگ ( روشن و خاموش شدن ) باشند ( پارامتری که با نام RDS ( on ) شناخته میشود ). این ترانزیستورها حرارت کمتری تولید میکنند ( بنا بر گفته های Gigabyte نسبت به MOSFET های قدیمی 16% حرارت کمتری تولید میکنند ) و از لحاظ ظاهری از ترانزیستورهای مرسوم کوچکتر هستند. یک راه ساده برای تشخیص این دو نوع از یکدیگر بوسیله شمارش ترمینالهای ( پایانه های ترانزیستور ) موجود بر روی آنهاست. ترانزیستورهای قدیمی دارای سه پایه هستند (معمولا پایه وسطی قطع شده است ) در حالیکه ترانزیستورهای با RDS ( on ) پایین دارای 4 پایه یا بیشتر هستند و تمام آنها به مادربرد متصل شده است. میتوانید این تفاوت را با مقایسه شکل 6 و 7 ملاحظه کنید.

 

 

 

مدار تنظیم کننده ولتاژ برای هر فاز یا کانال دو ترانزیستور خواهد داشت. مادربردهای ارزان قیمت به جای استفاده از یک MOSFET Driver در هر فاز، از یک ترانزیستور اضافی در هر فاز برای انجام این وظیفه استفاده میکنند و بنابراین اینگونه مادربرد ها در هر فاز بجای دو ترانزیستور از سه ترانزیستور بهره میبرند. به همین دلیل بهترین راه برای شمارش و شناسایی فازها شمارش تعداد چوکها ( Chokes ) خواهد بود. ( و نه تعداد ترانزیستورها )

 

MOSFET های قدیمی ( شکل 6 )

 

 

MOSFET با RDS ( on ) پایین ( شکل 7 )

 

 

خازنهای استفاده شده در مدار تنظیم کننده ولتاژ میتواند یکی از دو نوع الکترولیتی قدیمی و یا انواع آلومینیومی جامد باشد، که قبلا تفاوت ظاهری میان این دو را در شکل 5 بررسی کرده ایم. خازنهای آلومینیومی جامد بهتر از انواع معمولی هستند چراکه دچار بادکردگی و نشتی نمیشوند.

 

هر خروجی ولتاژ بوسیله یک IC با نام کنترلر PWM کنترل میشود. در هر مادربرد و برای هر سطح ولتاژی از یک کنترلر PWM استفاده می شود ، بعنوان مثال یکی برای CPU، یکی برای حافظه ها، یکی برای چیپست و غیره ( اکثر کنترلرهای PWM میتوانند 2 سطح ولتاژ مستقل را کنترل کنند ). اگر به اطراف سوکت CPU نگاه کنید میتوانید کنترلر PWM را برای ولتاژ CPU پیدا کنید. شکل های 6 و 8 را ملاحظه کنید.

 

کنترلر PWM ( شکل 8 )

 

 

در نهایت یک IC کوچکتر نیز داریم که با نام راه انداز MOSFET شناخته می شود. مدار تنظیم کننده ولتاژ از یک راه انداز MOSFET برای هر فاز استفاده میکند، بنابراین هر IC دو MOSFET را راه اندازی خواهد کرد. مادربردهای ارزان از MOSFET دیگری به جای این IC استفاده میکنند، لذا در مادربردهای که اینگونه طراحی شده اند شما نمیتوانید این IC را پیدا کنید و هر فاز بجای دو ترانزیستور از سه ترانزیستور استفاده میکند.

 

MOSFET Driver ( راه انداز MOSFET ) ( شکل 9 )

 

 

____________________________________________________________________

 

فاز ها :

 

تنظیم کننده ولتاژ دارای چندین مدار تغذیه است که به صورت موازی و به منظور فراهم آوری ولتاژ خروجی مشابه فعالیت می کنند. ( برای مثال ولتاژ خروجی مورد نیاز پردازنده ) این مدار های تغذیه به صورت همزمان کار نمی کنند بلکه ، به صورت غیر هم فاز عمل می کنند و به همین جهت است که از کلمه ” Phase ” یا ” فاز ” برای تشریح هر یک از این مدار ها استفاده می کنیم . بحثی که در اینجا مطرح می شود چگونگی کارکرد این مدار هاست که در ادامه به طور کامل توضیح داده خواهد شد. در ابتدا مقدمه ای بر این موضوع یعنی فاز(Phase) را ارائه خواهیم کرد که از جمله مباحثی است که علاقه مندان حرفه ای سخت افزار و شرکت های سازنده زیاد در مورد آن صحبت می کنند .

 

به سراغ مدار تنظیم کننده ولتاژ پردازنده می رویم . اگر این مدار دارای دو فاز یا کانال باشد ، هر فاز 50% زمان کاری را برای تولید ولتاژ پردازنده به خود اختصاص می دهد. اگر همان مدار با سه فاز ساخته شود ، هر فاز 33.3% زمان کاری و اگر مدار با چهار فاز کار کند ، هر فاز 25% زمان کاری در حال فعالیت است و به همین ترتیب با افزایش تعداد فاز ها زمانی که هر فاز کار می کند کمتر می شود .

 

در اختیار داشتن مدار تنظیم کننده ولتاژ با تعداد فازهای زیاد چندین مزیت خواهد داشت. واضح ترین آن ها این است که ترانزیستور ها بار کاری کمتری خواهند داشت که سبب کاهش دمای ایجاد شده و افزایش طول عمر قطعات مدار می شود . فایده دیگر داشتن فاز های بیشتر این است که معمولا ولتاژ خروجی پایدار تر بوده و میزان پارازیت ( Noise ) آن کاهش می یابد .

 

افزایش فاز ها در مدار تنظیم کننده سبب استفاده از قطعات بیشتر است که در نهایت به گران تر شدن مادربرد می انجامد . از این رو معمولا مادربرد های ارزان قیمت دارای تعداد فاز کمتری نسبت به مادربرد های گران قیمت هستند.

 

همچنین لازم به ذکر است که وقتی تولید کننده ای در مورد مادربردی با 6 فاز صحبت می کند , این تعداد فاز تنها مربوط به مدار تنظیم کننده ولتاژ پردازنده است. بعبارت دیگر در معرفی یک مادربرد از سوی سازنده , معرفی تعداد فاز های مدار تنظیم کننده ولتاژ پردازنده بعنوان یکی از نقاط قوت مادربرد مورد توجه واقع می شود.

 

هر فاز یا کانال ولتاژ دارای یک چوک ( Choke ) ، دو یا سه ترانزیستور ، یک یا چند خازن الکترولیتی و یک IC راه انداز (MOSFET Driver ) می باشد . البته همان طور که در بسیاری از مادربرد های Low-End می بینیم قطعه آخر می تواند با یک ترانزیستور عوض شود .

 

همان گونه که مشاهده می کنید تعداد دقیق قطعات ثابت نیست و تنها قطعه ای که همیشه با تعداد یکسان وجود دارد چوک می باشد . بنابراین بهترین راه برای شمارش تعداد فاز های یک مدار تنظیم کننده ولتاژ , شمارش تعداد چوک های آن است (توجه کنید که چندین استثناء وجود دارد که بعدا توضیح خواهیم داد ) . برای مثال به شکل زیر توجه کنید . این مادربرد دارای 3 فاز می باشد :

 

مادبوردی با سه فاز ( شکل 1 )

 

 

اما نکته قابل توجه این است که در بعضی از مادربرد ها فاز هایی که ولتاژ حافظه یا چیپست را کنترل می کنند در نزدیکی سایر فاز ها قرار گرفته اند. بنابراین اگر شما تنها تعداد چوک های نزدیک سوکت پردازنده را بشمارید دچار اشتباه خواهید شد . حال ما به شما نشان می دهیم که چگونه تعداد دقیق فاز های مربوط به ولتاژ پردازنده را تنها در یک ثانیه تشخیص دهید !

 

مادربردی با چهار فاز ( شکل 2 )

 

 

مسئله دیگری که لازم است بدان توجه کنید ، اشتباه بودن شمارش چوک هایی است که تنها در بالای مادربرد وجود دارد. ( نادیده گرفتن چوک های موجود در کناره ) همان گونه که در تصویر 1 مشاهده کردید چوک هایی مربوط به مدار تنظیم کننده ولتاژ پردازنده می توانند در کنار سوکت پردازنده ( در کناره مادربرد ) قرار گیرند.

 

از آنجایی که تمام چوک هایی که ولتاژ خروجی یکسانی را تولید می کنند خروجی های متصل به هم دارند , لذا تنها چوک هایی که خروجی های متصل بهم دارند باید شمارش شوند . این کار با دنبال کردن خروجی هر چوک در طرف لحیم شده مادربرد ( پشت مادربرد ) امکان پذیر است . همان گونه که مشاهده می کنید چهار چوک در طرف لحیم شده مادربرد به یکدیگر متصل هستند .

 

نحوه صحیح شمارش تعداد چوک ها ( شکل 3 )

 

 

و بعنوان مثال آخر به شما تصویری از یک مادربرد High-End با مدار تنظیم کننده ولتاژ 12 فاز را نشان دهیم . ( این مادربرد دارای یک کولر Passive بوده که برای گرفتن عکس ، از روی مادربرد جدا شده است این شکل )

 

مادربردی با 12 فاز ( شکل 4 )

 

 

حال می دانید که چگونه تعداد درست فاز های تنظیم کننده ولتاژ را تشخیص دهید.

نظرات شما عزیزان: