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• Elvio Pereyra

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Todo lo que necesitas saber sobre la placa base del regulador de voltaje del circuito Introducción: Si usted está dispuesto a aprender más acerca de la calidad de la placa base debe estudiar profundamente el circuito regulador de voltaje, que es el encargado de tomar la tensión suministrada por la fuente de alimentación - es decir, 12 V - y convertirla en la tensión adecuada requerida por la CPU, recuerdos, chipset y otros circuitos presentes. En este tutorial vamos a presentar un viaje en profundidad dentro del circuito regulador de voltaje placa base, que le muestra cómo identificar este circuito, cómo funciona, cuáles son los proyectos más comunes son y cómo identificar los componentes de buena calidad. La calidad del circuito regulador de tensión es una de las mejores maneras de tener una idea de la calidad de la placa base general y vida útil por varias razones. Un buen regulador de voltaje no tendrá fluctuaciones o ruido en sus salidas, proporcionando la CPU y otros componentes con un voltaje limpio y estable, que les permite trabajar perfectamente. Un regulador de voltaje mala puede conducir a fluctuaciones o ruido en la tensión que conduzcan a un mal funcionamiento, como la computadora se estrella, reactivación, y la presentación de la infame pantalla azul de la muerte en Windows. Si este circuito utiliza condensadores electrolíticos de baja calidad que se fuga, se hinchan o incluso explotar. Con frecuencia, cuando una placa madre muere es este circuito que va mal. Así que tener un circuito regulador de voltaje de buena calidad se asegurará de que va a tener un sistema estable que va a durar años. Reconociendo este circuito es bastante fácil. Dado que es el único circuito en la placa base que utiliza bobinas (una especie de espiral), localizar las bobinas y se le han situado el circuito regulador de voltaje. Por lo general, este circuito es alrededor del zócalo de la CPU, pero usted encontrará algunos estranguladores propagan en la placa base, por lo general cerca de los zócalos de memoria y cerca del chip puente sur, ya que estarán proporcionando la tensión de derecho de estos componentes.

Figura 1: circuito regulador de voltaje. Antes de explicar exactamente cómo funciona este circuito, primero vamos a conseguir que familiarizarse con los principales componentes que se encuentran en el circuito regulador de voltaje.

Encuentro de los Componentes: Los principales componentes de un circuito regulador de voltaje son los chokes ya mencionadas (que pueden ser fabricados utilizando dos materiales, hierro o ferrita), transistores y condensadores electrolíticos (buenas placas base proporcionarán condensadores sólidos, que son mejores). Los transistores utilizados en el circuito regulador de tensión se fabrican bajo una tecnología llamada MOSFET (Metal-Óxido de efecto de campo Semiconductor Transistor) y muchas personas los llaman simplemente "MOSFET" (algunas placas base, en particular, los de MSI basados en la tecnología "DrMOS", utilizar circuitos integrados en lugar de transistores). Algunas placas base vienen con un disipador térmico pasivo en la parte superior de estos transistores para enfriarlos, que es una característica deseable. Hay otros componentes muy importantes presentes en este circuito, los circuitos integrados especialmente. Usted siempre encontrará un circuito integrado llamado "controlador PWM" y en buenas diseña un minúsculo uno llamado "controlador MOSFET." Vamos a explicar lo que hacen después.

Figura 2: Un primer plano en el circuito principal regulador de voltaje.

Figura 3: Placa madre con disipador pasivo en la parte superior de los transistores. Ahora vamos a hablar un poco más sobre cada componente.

Como se ha mencionado, se pueden encontrar dos tipos de bobinas en el circuito regulador de voltaje: hierro o ferrita. Bobinas de ferrita son mejores, ya que proporcionan una pérdida de potencia menor en comparación con bobinas de hierro (25% más bajos, según Gigabyte), una menor interferencia electromagnética (EMI) y tienen una mejor resistencia a la roya. Es fácil distinguirlos: bobinas de hierro suelen ser "abiertos" y se puede ver un hilo de cobre de espesor en el interior, mientras que las estrangulaciones de ferrita son "cerrado" y por lo general tienen una marca a partir de la letra "R" en la parte superior. En las figuras 4 y 5 te mostramos la diferencia entre ellos. Hay una excepción, sin embargo. Hay chokes de ferrita que son grandes, redondeada y abierta, que se muestra en la Figura 6. Es muy fácil de identificar este tipo de choke de ferrita, como está redondeado en vez de cuadrado. El circuito regulador de tensión tendrá un estrangulador por "fase" o "canal". No te preocupes por eso ahora lo vamos a explicar de qué se trata en detalle más adelante.

Figura 4: estrangulador de Hierro.

Figura 5: estrangulador ferrita.

Figura 6: Ferrita Choke.

Encuentro de los Componentes (Continuación) Aunque la mayoría de placas base utilizan transistores MOSFET en la sección de regulador de voltaje, algunos transistores son mejores que otros. Los mejores transistores son los que tienen la resistencia de conmutación más bajo - un parámetro llamado RDS (on). Estos transistores producen menos calor (16% menos de calor en comparación con MOSFET tradicional, de acuerdo con Gigabyte) y consumen menos energía para su propio funcionamiento, lo que significa una mayor eficiencia (es decir, la placa base y CPU se consumen menos energía). Ellos son físicamente más pequeños que los transistores tradicionales. Una manera fácil de diferenciar los dos es contando el número de terminales disponibles. Transistores tradicionales tienen tres patas, con la pata central suele cortar, mientras que los transistores con RDS bajas (en) tienen cuatro o más patas y todos ellos están soldadas a la placa base. Usted puede ver la diferencia entre ambos mediante la comparación de las figuras 7 y 8. El circuito regulador de tensión tendrá dos transistores por "fase" o "canal", uno llamado "lado alto" y el otro llamado "lado bajo". Placas base más baratas en lugar de utilizar circuito integrado un controlador MOSFET por canal utiliza un transistor extra por canal para realizar esta función y por lo tanto este tipo de placas base tendrán tres transistores por canal (fase) en lugar de dos. Debido a que la mejor manera de contar e identificar las fases es contando el número de chokes, no el número de transistores.

Figura 7: MOSFET tradicional.

Figura 8: MOSFET con bajo RDS (on). Los condensadores utilizados en el circuito regulador de voltaje pueden ser del tipo electrolítico tradicional o los de aluminio sólido, y que ya han demostrado la diferencia física entre ellos en la Figura 2. Los condensadores de aluminio sólidos son mejores que los normales, ya que no se hinchan o fugas. Si la placa base utiliza tapones regulares, usted debe descubrir sus fabricantes. Los condensadores fabricados en Japón tienen la tradición de ser inmunes a la hinchazón, fugas y explosiones. Ya hemos publicado un tutorial detallado sobre cómo identificar las tapas japonesas y usted debe leerlo. Cada salida de voltaje es controlado por un circuito integrado llamado el controlador PWM. La placa base tendrá uno de este por nivel de tensión, es decir, uno para la CPU, uno para las memorias, una para el conjunto de chips, etc (la mayoría de los controladores PWM son capaces de controlar dos niveles de tensión independientes). Si usted mira alrededor del zócalo de la CPU que debe ser capaz de encontrar el controlador PWM para el voltaje de la CPU, consulte las figuras 2 y placas base 9.Informaciones tener el circuito PWM funcionando a una frecuencia más alta, lo que reduce la pérdida de potencia (en otras palabras, aumenta eficiencia, es decir, disminuye la cantidad de energía consumida por la placa base / CPU). El fabricante anunciará claramente esta función si su placa base tiene.

Figura 9: controlador PWM.

Por último tenemos un circuito integrado más pequeño llamado controlador MOSFET. El circuito regulador de voltaje utilizará un conductor MOSFET por fase (canal), por lo que cada circuito integrado impulsará dos MOSFETs. Placas base baratas usarán otro MOSFET en el lugar de este circuito integrado, por lo que en las placas base que utilizan este diseño que usted no encontrará este circuito integrado y cada fase tendrán tres transistores, no dos, como de costumbre.

Figura 10: controlador MOSFET.

Fases (Canales) El regulador de tensión puede tener varios circuitos de potencia que trabajan en paralelo para proporcionar la misma tensión de salida - decir que el voltaje del núcleo de la CPU. Ellos, sin embargo, no están funcionando al mismo tiempo: que están trabajando fuera de fase y, por tanto, la "fase" nombre para describir cada circuito. Vamos a explicar en detalle en la página siguiente cómo funciona esto, así que no te asustes. Queremos presentar una introducción a este tema, ya que los fabricantes y entusiastas como para discutir el número de "fases" una placa base tiene un montón. Tomemos el circuito regulador de voltaje de la CPU. Si este circuito tiene dos fases (o canales), cada fase estará operando 50% del tiempo con el fin de generar el voltaje de la CPU. Si este mismo circuito se construye con tres fases, cada fase será de trabajo 33.3% de las veces. Con cuatro fases, cada fase estará trabajando 25% del tiempo. Con seis fases, cada fase estará trabajando 16,6% del tiempo. Etcétera. Hay varias ventajas en que tiene un circuito regulador de voltaje con más fases. La más obvia es que los transistores estarán trabajando menos cargado, que proporciona una mayor vida útil de estos componentes y una temperatura de funcionamiento más baja. Otra ventaja es que los más fases que tiene normalmente la tensión de salida es más estable y también el nivel de ruido es menor. La adición de más fases requieren la adición de más componentes, que aumentan el coste de la placa madre: placa base más barato tendrá menos fases, mientras que los más caros tendrán más fases. También es muy importante aclarar que cuando un fabricante dice que una placa base tiene seis fases de potencia, se refiere únicamente a la tensión de la CPU (Vcore). En la página siguiente se explicará con más detalle lo que sucede cuando la CPU requiere más de una tensión.

Cada fase de voltaje o canal utiliza uno estrangulador, dos o tres transistores (o un solo circuito integrado sustitución de estos transistores), uno o más condensadores electrolíticos y un circuito integrado controlador MOSFET - este último componente puede ser reemplazado por un transistor, como que es el caso de las placas base de gama baja. Como se puede ver, el número exacto de los componentes puede variar. El único componente que está presente siempre con la misma cuenta es la estrangulación, por lo que la mejor manera para que usted pueda saber cuántas fases de un circuito regulador de voltaje dado cuenta es contando el número de bobinas (prestar atención, porque hay excepciones; vamos a explicar ellos siguiente). Por ejemplo, la placa base en la Figura 11 (la misma tabla se muestra antes en las Figuras 1 y 2) tiene tres fases.

Figura 11: Fases. Pero hay una advertencia. En algunas placas base la fase que controla la memoria o el voltaje de chipset está situado cerca de las otras fases, por lo que le permite tener un conteo de fase mal si simplemente contar el número de bobinas presentes cerca del zócalo de la CPU. Mostramos este caso en la Figura 12: a pesar de que la placa base retratado tiene cuatro inductancias, es una placa base de tres fases, ya que sólo tres de las fases se utilizan para generar la CPU principal voltaje (Vcore); en esta placa base la cuarta fase se utiliza para generar el voltaje de la memoria. Le enseñaremos cómo obtener el conteo de fase exacta en tan sólo un segundo.

Figura 12: Placa madre con tres fases, no cuatro como se podía suponer. Es un error suponer que sólo se ahoga cerca de la parte trasera de la placa base debe ser contado, ignorando bobinas situadas en el lado de la junta: en la figura 11 se puede ver una placa base con un estrangulamiento situado en el lado que pertenece a la tensión de la CPU circuito regulador... Puesto que todas las bobinas que están produciendo la misma tensión de salida tienen sus salidas conectadas entre sí, sólo se ahoga que tienen sus salidas conectadas entre sí se deben contar. Esto se puede hacer siguiendo cada salida del estrangulador en el lado de la soldadura de la placa base. En la figura 13 se muestra el lado de la soldadura de la placa base se muestra en la Figura 12. Como se puede ver, sólo tres bobinas están conectadas entre sí, la salida de la cuarta estrangulador va abajo a los zócalos de memoria (lo sabemos porque se trataba de una toma de corriente placa LGA775, donde la CPU sólo requiere una única tensión; información detallada se dará en la siguiente página).

Figura 13: Forma correcta de contar estrangulaciones.

En algunas placas base que no puede ver claramente la conexión entre fases como estamos demostrando en la Figura 13. En este caso, usted tiene que conseguir un multímetro y compruebe que las estrangulaciones están conectados entre sí. Puede, pero su multímetro en su escala de continuidad (si tiene uno - por lo general a pitar cuando las sondas están "en corto", que indica que hay conexión) o la escala de resistencia (que se muestran cero ohmios cuando hay una conexión). En las Figuras 14 y 15 se muestra otra placa base con cuatro bobinas en las conexiones de las bobinas no está claro como en la placa base de la figura 13. Con un multímetro descubrimos que tres de las bobinas estaban conectados entre sí, por lo tanto se trataba de una "tres placa fase de". El cuarto estrangulador estaba dando de comer algo más (el controlador de memoria integrada de la CPU, como explicaremos en la siguiente página).

Figura 14: Estos dos bobinas están conectadas entre sí.

Figura 15: Estos dos bobinas no están conectados entre sí.

CPUs que requieren más de una tensión CPUs más nuevos requerirán más de una tensión. A pesar de que todas las CPUs de AMD tienen un controlador de memoria integrado, sólo CPUs AM3 zócalo requerir una tensión separada para este circuito. Así que el socket AM3 placas madres el circuito regulador de voltaje generará dos tensiones separadas para la CPU, una para la parte "principal" de la CPU ("Vcore") y otro para el controlador de memoria integrado. Es por eso que sabíamos, en la figura 15, que la fase extra era para alimentar el controlador de memoria integrado CPU: porque era un tablero de socket AM3. En las CPUs Intel, CPU LGA1366 única LGA1156 socket y socket tienen un controlador de memoria integrado. Así que en estas placas base el circuito regulador de voltaje generará dos tensiones, uno para la parte "principal" de la CPU ("Vcore") y otro para el controlador de memoria integrado ("VTT"). En las placas base LGA1156 zócalo de apoyo CPUs con controlador de vídeo integrado (por ejemplo, los basados en H55 y H57 chipsets) el circuito regulador de voltaje generará un tercer voltaje para el CPU, para ser utilizado por el controlador de vídeo integrado ("VAXG"). En las placas base, donde el circuito regulador de voltaje proporciona más de un voltaje a la CPU, el fabricante se refieren a ella como "x + y" o "x + y + z", donde "x" es el número de fases para el CPU principal tensión ("Vcore"), "y" es el número de fases para la controladora de memoria integrada de la CPU y "z" es el número de fases para la controladora de vídeo integrada de la CPU. La placa base se muestra en las figuras 14 y 15 tenía una configuración de "3 + 1", por ejemplo. A continuación resumimos qué tipo de tarjeta madre alimenta el zócalo de la CPU con más de una tensión.

Socket

Los voltajes de la CPU

754, 939, 940, AM2, AM2 +, 775 años y más AM3, 1156, 1366 1156 con H55, H57 y Q57 chipsets

Uno Dos Tres

Aunque en este tutorial nos hemos centrado en las tensiones requeridas por la CPU, todas las placas base tendrán al menos una fase para la alimentación de los recuerdos y una fase para la alimentación del chipset. Si usted mira alrededor de usted será capaz de detectar estas fases (ver Figura 18), salvo cuando la fase de memoria se coloca cerca de las fases de la CPU, como sucedió en el ejemplo de la figura 12.

Figura 16: memoria y chipset fases.

Cómo funciona El circuito regulador de tensión recibe la tensión de 12 V presente en el conector ATX12V o EPS12V encontrado en la placa base y la convierte en el voltaje requerido por el componente de que el regulador de tensión está conectado a (CPU, memoria, chipset, etc). Esta conversión se realiza mediante un convertidor DC-DC, también conocido como fuente de alimentación de modo de conmutación (SMPS), el mismo sistema utilizado dentro de la fuente de alimentación principal PC. El corazón de este convertidor es el PWM (Pulse Width Modulation) controlador. Este circuito genera una señal de onda cuadrada que impulsará cada fase, con el ciclo de trabajo de esta señal que varía dependiendo de la tensión que el circuito quiere producir (ciclo de trabajo es la cantidad de tiempo que la señal permanece en su valor más alto, por ejemplo , una señal con ciclo de trabajo del 50% gastará la mitad del tiempo en su valor más bajo - generalmente cero voltios - y el otro 50% del tiempo en su valor más alto - que significa 12 V en el caso del circuito regulador de voltaje. El valor de la tensión de salida del circuito regulador de tensión debe producir se lee de la CPU "ID de tensión" (VID) pasadores, que proporcionan un código binario con el voltaje exacto que debe suministrarse. Algunas placas base permiten cambiar manualmente el voltaje de la CPU dentro del programa de instalación de la placa base. Lo que la configuración que hace es cambiar el código que es leído por el controlador PWM, por lo que el controlador cambiará el voltaje de la CPU de acuerdo a lo que haya configurado. A pesar de que estamos hablando de la CPU, la misma idea se aplica para la memoria y el chipset. El convertidor DC-DC es un sistema de bucle cerrado. Esto significa que el controlador PWM supervisa constantemente las salidas del regulador de voltaje. Si el voltaje en la salida aumenta o disminuye el circuito se reajustará en sí (el cambio de la frecuencia de la señal PWM) con el fin de corregir la tensión. Esto se hace a través de un sensor de corriente, ya que cuando el consumo de corriente aumenta el voltaje de salida tiende a disminuir y viceversa. En la Figura 17 tenemos el diagrama de bloques de un controlador PWM encuentra generalmente en el circuito regulador de voltaje de la CPU (NCP5392 de On Semiconductor). En este diagrama de bloques se puede identificar fácilmente los pines de identificación de voltaje (VID0 través VID7), los pasadores de bucle (CS, pasadores actuales del sensor, situado en la parte izquierda) y las salidas de conducir cada fase (pines G, ubicado en el lado derecho). Como puede ver, este circuito integrado puede controlar hasta cuatro fases.

Figura 17: controlador PWM. Cada fase utiliza dos transistores y un estrangulador. El controlador PWM no proporciona suficiente corriente para cambiar estos transistores, por lo que se requiere un controlador MOSFET para cada fase. Por lo general, este controlador se realiza con un pequeño circuito integrado. En otras para reducir los costos, algunos fabricantes utilizan un controlador discreto usando un transistor adicional sobre las mismas placas base de gama baja. En la figura 18, se puede ver los esquemas básicos de una fase a partir de una placa base (la conexión de bucle invertido no se encuentra en este diagrama) conducido por un conductor NCP5359 MOSFET. El conductor y los transistores MOSFET serán alimentados por la tensión de 12 V suministrado en el conector ATX12V o EPS12V (donde está escrito "10 V a 13,2 V" y "4 V a 15 V"). Se puede ver en este diagrama los dos MOSFETs (el de arriba es la "parte alta" y la de abajo

es la "parte baja"), el estrangulador y los condensadores. La señal de bucle de retorno será proporcionado por la vinculación de dos cables conectados en paralelo con el estrangulador al controlador PWM CS + (CSP) y CS (CSN) alfileres. El pasador de PWM está conectada a la salida PWM proporcionada por el controlador PWM y la EN pin es el pin "enable", que activa el circuito.

Figura 18: esquema simplificado de fase.

Como se puede ver en la figura 17, hay una salida PWM para cada fase. Como se ha explicado, la señal PWM es una forma de onda cuadrada donde su anchura (ciclo de trabajo) cambia dependiendo de la tensión que desee (es por eso que esta técnica se llama pulso modulación de ancho). Suponiendo que la tensión de salida es estable, todas las señales PWM tendrán el mismo ciclo de trabajo, es decir, el tamaño de cada "cuadrado" en la señal será la misma. Estas señales, sin embargo, tienen un retardo entre ellos. Este retraso también se conoce como desplazamiento de fase. Por ejemplo, en un circuito con sólo dos fases, se reflejan las dos señales PWM. Así, mientras que la fase 1 está activada, la fase 2 se desactivará y viceversa. Esto asegurará que cada fase trabajará 50% del tiempo. En un circuito con cuatro fases, las señales PWM se retrasarán de tal manera que las fases se activarán en secuencia: primera fase 1 se activa, a continuación, la fase 2, entonces la fase 3 y luego la fase 4. Mientras que una fase se enciende todos los demás están apagados. En este caso, cada fase estará trabajando 25% del tiempo. Los más fases que tiene, menos tiempo cada fase se encenderán. Como se explicó anteriormente, esto hace que cada fase para disipar menos calor y cada transistor a trabajar menos, lo que proporciona una mayor vida útil de este componente.