Что такое Фазы питания на материнской плате: сколько их нужно, на что влияют и где находятся?

Приветствую! Сегодня снова о материнских платах, а точнее об их параметрах, на которые нужно обращать внимание при покупке. О многих из них вы уже знаете, но вот о фазах могли и не слышать, так как ищут информацию о них только те, кто очень заботится о производительности своего ПК, а в особенности процессора. И если вдруг вы поняли, что вам тоже необходимо знать фазы питания на материнской плате — что это, я вам это подробно объясню.

Что такое фазы питания

Найти фазы питания, или «ключи», на материнской плате несложно, это не какие-то маленькие, едва заметные детали. Если вы посмотрите на материнку своего ПК прямо сейчас, то фазы бросятся вам в глаза, ведь они окружают процессор.

По периметру находится ряд подписанных тёмных кубиков, а ближе к процессору будет ряд круглых цилиндров. Вот это всё и есть ключи питания, их много и не волнуйтесь, они все вам действительно нужны.

Зачем нужны и чем важны

Фазами питания называются структуры на материнских платах, через которые блок питания передаёт энергию процессору. Спросите: «А зачем такие сложности, если можно подключаться напрямую?. К сожалению, всё не так просто.

Блок питания подаёт больше напряжения, чем это нужно процессору. Тем более, процессор не потребляет одно и то же количество энергии постоянно, когда-то ему нужно больше, когда-то меньше. Поэтому между процессором и блоком питания должна быть система, которая будет контролировать подачу напряжения на процессор.

Этот контролёр и одновременно преобразователь энергии и называется фазой питания.

Устройство и принцип работы VRM

Ключ — это цепь из 5 элементов. В их числе:

1. Контроллер.
2. Драйвер.
3. MOSFET-транзисторы.
4. Дроссель.
5. Конденсатор.

Работают они в таком порядке и выполняют следующие роли:

1. Сначала идёт контроллер, который определяет, в какой момент и какая фаза будет работать, определяя нужный период и длительность импульса. Обычно он находится вверху справа от драйверов и MOSFET-конденсаторов.
2. Драйверы, стоящие в начале цепи, получают команды от контроллера, закрывая и открывая ключи, чтобы те подавали нужное количество энергии процессору.
3. MOSFET-транзистор — это n-канальный полевой МОП-транзистор. Их много, они выглядят как микросхемы и располагаются во внешнем от тёмных кубиков ряду. Обратите внимание, что в одной фазе такой транзистор не один, есть MOSFET верхнего плеча, а есть — нижнего. Подробнее о них расскажу чуть позже.
   Кстати, MOSFET-транзисторы могут быть объединены с драйвером в одном корпусе. Эта сборка называется DrMOS.
4. Сами тёмные кубики называются дросселями. Пусть вас не смущает их внешний вид, это всё те же катушки индуктивности, которые делают напряжение стабильным. Вместе с конденсаторами, идущими в следующем ряду, они образуют LC-фильтр, который сглаживает пульсации.
5. Вы уже могли догадаться, что конденсаторы — это те самые светлые цилиндры. Они полимерные, поэтому имеют длительный срок службы.

Все ключи падают на процессор одинаковое количество напряжения.

Почему нельзя обойтись одной фазой

Узнав, что такое фазы и на что они влияют, а также посмотрев на их количество, вы могли подумать, что одной было бы достаточно.

На самом деле, это, конечно, не так.

Во-первых, процессор должен получать напряжение потоком, а не импульсами. И одна будет подавать именно импульс, а вот несколько позволят из импульсов, подающихся с кратким временным смещением, сделать поток. Ключ сделан как импульсный преобразователь чтобы энергетические потери при питании CPU были минимальны.

Во-вторых, ключ имеет ограничение по мощности. И немного энергии ещё теряется при нагреве. Поэтому ключей нужно много, чтобы напряжение было подходящим под потребности вашего процессора.

Также не стоит забывать, что ключи распределяют между друг другом нагрузку. А это значит, что температура каждой отдельной фазы снижается пропорционально их количеству. И так как высокие температуры снижают срок службы любого компонента ПК, ключей питания это тоже касается.

Чем отличаются верхний и нижний транзисторы

Выше я говорил, что MOSFET-транзисторы отличаются, есть «верхнего плеча», а есть — «нижнего».

В первую очередь они отличаются размерами, нижнее плечо обычно чуть больше, так как получает большую нагрузку. Именно по этой причине нижних плеч иногда бывает 2.

Транзисторы имеют разный диапазон напряжения, они не одинаковые и по своей роли, но их сочетание позволяет добиться наиболее качественного сигнала.

Я не буду подробно рассказывать, как именно это работает, так как придётся погрузиться в радиоэлектронику, но если очень интересно, вы можете найти много уже готовых хороших и простых объяснений.

Какое количество фаз питания нужно для начального уровня и среднего процессора

О том, сколько нужно фаз, я буду говорить в другой раз. А если вы уже умеете их считать, то смело берите материнку с 4 фазами, если у вас простой процессор и 6–8, если средней мощности.

Например, для Intel Core i3 нужны 4, а Intel Core i3 с разгоном — уже 6–8.

Intel Core i7 без возможности разгона и AMD Ryzen 5 и 7 тоже потребуют 6–8.

Сколько фаз питания нужно мощному процессору

Если у вас мощный процессор, например, AMD Ryzen 9 и круче или Intel Core i9 и круче, то обращайте внимание на материнские фазы с количеством 10 и больше.

Но будьте внимательны, большое количество фаз на материнской плате иногда может оказаться не тем, чем кажется. Подробнее об этом в конце статьи.

Большое количество фаз питания на плате гарантирует высокое качество изделия

Выше я уже упоминал, что ключи питания имеют ограничения мощности, поэтому чем их больше, тем лучше, так как можно достичь подходящей мощности для процессора. Также чем их больше, тем лучше сглаживаются пульсации, это тоже хорошо для CPU. Это предположение о количестве фаз подтверждает и тот факт, что большее количество ключей позволяет им сохранять больший срок службы.

Так что, чем больше ключей, тем лучше для вашего процессора и вообще всей материнской платы. Но чем их больше, тем дороже стоит плата.

Обращу также внимание, что если вы собираетесь заниматься разгонами, количество ключей для вас будет важным показателем. Ведь чем их больше, тем стабильнее напряжение подаётся на процессор, и тем лучше он откликается на разгон.

Обеспечение оптимального температурного режима зоны VRM

Охлаждение VRM — это отдельная история. Есть немало видео и статей, где умельцы придумывают, как охладить VRM. И если вы захотите добиться действительно значительных результатов, изучите этот вопрос подробнее, я много интересного встречал.

Основной вопрос здесь в подходящем виде кулера. Потому что распространённое мнение таково, что зона VRM хорошо охлаждается, только когда используется боксовый кулер, тот самый, что располагается параллельно материнской плате. А вот башенные кулеры нередко дополнительно нагревают VRM, так как направляют на неё тёплый воздух.

Конечно, опытные пользователи скажут, что это не совсем так, и можно добиться хорошего охлаждения VRM и с башенным кулером. И они будут правы. Но если вы не хотите погружаться в это, то не отказывайтесь от боксового кулера в пользу башенного, если думаете, что это будет хорошо не только для процессора, но и для VRM.

Если вы хотите попробовать добиться улучшенного охлаждения, попробуйте поколдовать с радиаторами, потому что их можно менять.

Про жидкостное охлаждение не говорю, так как оно в любом случае справится и с CPU, и с VRM.

Обманчивый маркетинг и дизайн

Под конец я должен обратить ваше внимание на некоторые маркетинговые уловки, которыми пользуются производители материнских плат. Например, вы видите в магазине плату с 10 фазами, а у конкурента — примерно за те же деньги, но с 20. На первый взгляд, выглядит как удивительная удача, но на самом деле, всё не так.

Фишка в технологии сдвоенных фаз, использование которой редко указывают в спецификациях. Сегодня в фазах может быть установлен специальный дублёр. Это устройство делит сигнал на 2 потока, и так на цепочку из драйвера, ключа и фильтра попадает по половине сигнала, а не по целому. Результатом этого становится снижение степени нагрева фазы, а значит увеличение её срока годности. Однако, стабильность работы всей системы из-за такого деления становится несколько хуже.

Я это всё к тому, что если вам предлагают 20-фазную систему по цене 10-фазной, то это скорее 10-фазная и есть, просто со сдвоенными ключами.

Внимательным нужно быть и с параметрами, кажущимися нормальными. Например, указано, что фаз 8. Очень неплохо. Но ведь не все фазы питают именно ядро процессора, они могут пригодиться и, например, для графического ядра. И как узнать, что и куда пойдёт? Смотрите внимательнее в спецификации. Так как та же самая 8 может означать 8 фаз на ядро, а может и 6, где ещё 2 отдаются под что-то другое. Иногда производители так и пишут — 6+2, а иногда объединяют, не видя смысла в уточнениях.

Также перед покупкой рассмотрите зону с радиаторами у VRM. Иногда их стараются сделать стильными, чтобы эффектно смотрелись, особенно если у вас корпус с прозрачными вставками. Но видя такую плату, проверяйте, не сделали ли производители красивые радиаторы, пожертвовав их качеством. Форма может быть красивой, а вот способность пропускать воздух — не очень. Будьте внимательны.

Получился краткий экскурс по фазам материнских плат, так что теперь вы будете более подкованными, зная, для чего нужны фазы питания и как они выглядят. Это поможет вам сделать более точный выбор материнки, если вам нужна хорошая поддержка для мощного процессора. А о других важных мелочах поговорим в другой раз, будет ещё материал о том, сколько должно быть ключей питания, и чтобы всё это не пропустить, подписывайтесь на мои социальные сети. Увидимся!

С уважением, автор блога Андрей Андреев.