Extrémní základ pro Sandy Bridge – MSI Big Bang Marshal | Kapitola 8
Seznam kapitol
Nástup procesorů Sandy Bridge krapet zpomalil problém s čipsetem, soukolí se ale opět rozjíždí naplno. Velcí výrobci právě začali dodávat na sklady desky označené "B3" a pořízení této platformy nic nebrání. My si dnes představíme zaručeně nejnabušenější základní desku s paticí LGA 1155, monstrózní model od MSI s dosud neviděnými novinkami.
Na obrázku vidíme napájecí okruhy desky. Červeně je označena kaskáda napájení procesoru. Ta je tvořena 30ti čipy DrMOS. Dvacet čtyři jich napájí jádro CPU, tři pak System Agent a tři paměťový řadič. Žlutě je označeno třífázové napájení pamětí DDR3. Modře pak opět třifáze, která napájí PCH čip. Růžově je zvýrazněn napěťový regulátor procesorové kaskády, zeleně napájecí konektory desky.
30ti fázové napájení celého procesoru
Napájení pro jádro CPU (12 fází) je pak zdvojené, je to hlavně z důvodu znásobení maximálního možného proudu do čipu. Klidně by stačila i polovina čipů (12), maximální proud by byl ale poloviční (450A). MSI ale osadilo celkem 24 čipů ve dvanácti fázích na obou stranách PCB.
Paměti a PCH čip pak napájí trojice mosfetů. S takovýmto napájením si musí vystačit i slabší grafické karty jako celek. Na této desce napájí tento obvod jediný čip nebo paměti, to už je doslova šílené. Ne, že by mi to vadilo, ale je to asi už příliš. U procesoru nebo pamětí je masivní napájení důležité, to člověk pochopí, ale u PCH čipu?
Analogové / digitální napájení
Vysvětlení: Možná se ptáte jaký je vlastně rozdíl mezi digitálním a analogovým napájením. Napájecí obvod je tvořen několika komponenty: PWM kontrolérem, IC členem (IC driver, IC controller) a samotnou výkonovou částí - mosfety, cívkou a kondenzátory. Na prvním místě stojí PWM kontrolér, který je řiditelný a ovládá a hlídá veškeré hodnoty systému, jež obsluhuje. Dnes se používají multi fázové kontroléry, stejně jako u této desky. Tento čip řídí IC členy, které už posílají příkazy přímo do mosfetů. Rozdíl mezi digitálním a analogovým napájením nastává právě v tomto místě. Pokud je IC driver analogový, není možné jej řídit softwarem, ale jeho činnost je pevně daná konfigurací rezistorů v obvodu. Také jeho pracovní frekvence je relativně nízká a nedá se měnit. Další část obvodu (mosfety) pak mohou být v podstatě jakékoliv. U digitálního napájení je právě IC člen nahrazen novým digitálním, jež je většinou integrován v jednom pouzdru s výkonovou částí – mosfety. Nemusí jít vždy o integraci v podobě DrMOS, ale existují i další řešení podobné konstrukce.
Jako první toto řešení nabídl Abit a DFI na svých deskách. PWM kontrolér a IC driver s mosfety (v jednom pouzdru) vyrobila společnost Volterra a dodnes je toto řešení jedno z nejlepších a nejúspornějších digitálních řešení napájení CPU. Ovšem cena tohoto řešení není nízká, a proto vznikají alternativní koncepce. MSI a Gigabyte dali přednost technologii DrMOS, kde se v jednom čipu skrývá dvojice mosfetů a IC člen. Jak už jsem řekl, jde o plně digitální řešení. I tady si můžete vybrat dle výrobce a ceny. A co tedy digitální řešení vlastně nabízí? Frekvence spínání a ovládání prvků je až čtyřikrát vyšší než u analogového obvodu, to znamená, že je možné ovládat a posílat signály do mosfetů plynuleji, a regulovat tak jejich chod lépe. Sníží se také spotřeba, zahřívání a digitální systémy jsou úspornější na potřebný prostor k osazení.
Dnes se tedy na deskách a grafikách setkávám s digitálním řešením od společnosti Volterra, které používá například společnost EVGA. To sestává z jednoho řídícího obvodu (M-Master) a několika integrovaných mosfetů s IC členem (S-Slave). Další technologií je DrMOS použité u MSI a Gigabyte. Ta je většinou sestavena z nějakého PWM kontroléru libovolného výrobce (Intersil, Chil) a řady DrMOS čipů s integrovaným IC členem a mosfety v pouzdru. Za zmínku také stojí řešení od Asus (v minulosti na high-end deskách Foxconn) a jejich DirectFET (Digi+), jež je pokus o hybridní napájení. Výrobce osadil klasický PWM kontrolér Intersil a k němu dal samostatné analogové IC členy a dvojici mosfetů v jednom pouzdru. Výhodou by mělo být paralelní spojení všech IC členů s PWM kontrolérem, takže když jeden zkolabuje, nic se neděje. Samotný IC kontrolér ale odchází poměrně výjimečně, to mosfet shoří dříve a je stejně „vymalováno“. Skloubit analogové a digitální napájení se tedy povedlo spíše marketingově než prakticky. Konkurence (zde DrMOS) je lepší (a dražší) řešení.
PWM kontrolér na desce MSI pochází z produkce společnosti Upi a jde o model uP6208. Je to komplexní, 12fázový kontrolér. K němu je pak připojeno dvanáct zdvojených fází z čipů Renesas.
Na fotografii je vidět DrMOS čip Renesas. Každý v sobě skrývá dva mosfety (Lo a Hi) včetně IC řídícího členu. Gigabyte používá zřejmě levnější řešení od společnosti Vishay, kvalita je ale srovnatelná s používanými čipy společnosti Renesas, které známe z některých starších grafik a desek od MSI.
První obrázek ukazuje charakteristiku čipů od firmy Renesas, dole pak čipy Vishay. Efektivita prvně jmenovaných je o krapítek lepší. Rozdíly ale nejsou nikterak zásadní a při použité spínací frekvenci 250 kHz si budou oba čipy hodně blízko. Při vyšších frekvencích ale může mít DrMOS od Renesas přeci jen lepší efektivitu a méně se zahřívat.
Další fotografie ukazuje dvojici napájecích konektorů procesoru. Pokud se o desky zajímáte, tak víte, že společnost Gigabyte uvedla u několika svých posledních desek tzv. Unlocked Power. To znamená, že to co je váš zdroj schopen dodat do obvodu, tam také projde. Gigabyte se chlubí, že jeho napájecí kaskáda CPU dokáže dodat až 1200 W při určitém napětí a proudu. Společnost MSI maximální proud ale omezila na 900 W, což je maximum, které se nedá dál žádnou úpravou zvýšit. I to je ale dostatečná hodnota.
Poslední obrázek ukazuje už několikrát zmíněný trimr. Pokud chcete změnit nějak jeho hodnotu a tím ovlivnit některou z veličin desky, musíte nejprve spojit dva piny v popředí. Teprve potom je možné trimrem otáčet a sledovat napětí, zdali se mění. Nevím, v jakém rozsahu je možné hodnoty ovlivnit, a zda to k něčemu vůbec bude. Snad ale ano.
Komentáře naleznete na konci poslední kapitoly.
