Дизайн VRM-модуля (спецификация VRD 12).

Дизайн VRM-модуля (спецификация VRD 12).

Дизайн VRM-модуля соответствующий спецификация VRD 12 (Voltage Regulator Down) использует эксклюзивную технологию All Digital Engine, которая обеспечивает доступ к управлению питанием, по схеме, реализованной средствами цифровых контроллеров, которая способна адекватно и весьма оперативно обрабатывать запросы, эффективно управляя ключевыми параметрами цепей питания наиболее энергоемких компонентов системы (рис. 1).

Рис. 1

Например, GIGABYTE 3D Power - цифровой контроль напряжения, фазы и частоты. Контроль частоты осуществляется средствами цифрового PWM-контроллера IR3567 компании International Rectifier, который позволяет оперативно варьировать частоту ЦП под текущие задачи. Средствами PWM-контроллера пользователю доступен весь диапазон значений частоты.

                Каждый из наиболее значимых компонентов системы - ЦП, графический процессор, VTT-модуль и ОЗУ, - обслуживает персональный цифровой контроллер. Реализованная, например,  на платах GIGABYTE 7-серии функция All Digital Engine, позволяет осуществлять в автоматическом режиме точную компенсацию напряжения, поддерживая на должном уровне ключевые параметры цепей питания. Благодаря фирменной технологии Dual CPU Power обеспечивается согласованная работа двух равноценных секций VRD-модуля, которые работают в тандеме. В отличие от традиционной схемы работы типового VRM-модуля (где все фазы постоянно активны), на платах GIGABYTE оснащенных технологией Dual CPU Power, при низкой нагрузке секции могут работать поочередно, подключая требуемое количество фаз в тех случаях, когда это действительно необходимо. Таким образом, повышается энергоэффективность модуля, возрастает срок службы компонентов на фоне стабильной работы системы. Избыточная надежность уровня рабочей станции теперь доступна платам для настольных систем именно благодаря фирменной технологии Dual CPU Power.

Системные платы GIGABYTE на базе чипсетов Intel Z77 серии уже были спроектированы в полном соответствии с требованиями спецификации Intel VRD 12 (Voltage Regulator Down). Ключевой компонент нового VRD-модуля – сертифицированный контроллер компании Intersil. Идентификация и обмен информацией между ЦП и контроллером осуществляется средствами последовательного (табл. 1) интерфейса SerialVID (Serial Voltage Identification).

Таблица 1. Serial VID Interface (SVID) Signals

Это позволило повысить эффективность процедур управления сигналами и снизить, в конечном счете, энергопотребление.  В соответствии со спецификацией управление напряжением стало цифровым, а не аналоговым. Цифровой преобразователь позволяет в зависимости от нагрузки на узел питания изменять частоту преобразования, что позволяет повысить стабильность и уменьшить электромагнитные излучения системной платы.

Последовательность импульсов от аппаратного PWM-контроллера передается на компоненты VRM-модуля без необходимости их преобразования из аналоговой формы в цифровую и обратно в аналоговую, что позволяет сформировать быстрый отклик системы и оперативно варьировать мощность в условиях различной загрузки ЦП. Полный контроль напряжения ядра ЦП. Отсутствуют ошибки дискретизации сигнала. Последовательность импульсов от аппаратного PWM-контроллера преобразуется незамедлительно в режиме реального времени, минуя процедуру дискретизации сигналов в цифровую форму. Это позволяет избежать риска появления ошибок на этапе дискретизации в особенности в те моменты, когда амплитуда сигнала изменяется очень быстро.

                Для материнской платы GA-Z77X-UD5H уже была заявлена система питания на базе полностью цифровых контроллеров, а также, ее разделение (технология All Digital Power Engine) на 4 подсистемы: питание процессора, VTT, интегрированного графического ядра (iGPU), оперативной памяти.     Непосредственно к процессору имеют отношение первые три. В основе системы питания был использован восьмифазный (6+2) PWM-контроллер IR3567. Основной преобразователь питания процессора был построен по схеме 12+2+1:

  - двенадцать фаз отведено непосредственно ЦП (VCore);

  - две фазы обеспечивают питание встроенной графики (iGPU);

  - одна фаза отведена для CPU VTT.

Контроллер International Rectifier IR3567 обеспечивает шесть фаз для питания процессора и одну для питания встроенной графики. Для напряжения VCore задействуется 6 фаз этого PWM-контроллера с использованием удвоителей IR3598 (роль драйверов/удвоителей фаз выполняют семь микросхем IR3598), оставшиеся две использованы для iGPU.

Сами фазы питания были также основаны на весьма качественной элементной базе: LowRDS(on) мосфеты K03В7 и K0393 производства Renesas Technology, дроссели закрытого типа с ферритовыми наконечниками, полимерные алюминиевые конденсаторы LowESR с пониженным паразитным сопротивлением. В качестве ключевых транзисторов используются по два Renesas RJK0393DPA, и одному Renesas RJK03B7DPA на каждую фазу питания процессора и CPU VTT, а в случае с преобразователем питания встроенного видео применено по одному RJK0393DPA и одному RJK03B7DPA на фазу.

За питание памяти отвечал двухфазный преобразователь на базе International Rectifier IR3570 и драйвера IR3598. IR 3570 также исполнял роль управляющего PWM-контроллера питания оперативной памяти,  само питание памяти было двухфазное. В качестве транзисторов, как и в преобразователе питания процессора, использовали Renesas RJK0393DPA и RJK03B7DPA (по одному на каждую фазу). Так что физически питание было действительно раздельное и имедо весьма качественную схемотехнику.