Un módulo regulador de voltaje ( VRM ), a veces llamado módulo de potencia del procesador ( PPM ), es un convertidor reductor que proporciona al microprocesador y al chipset el voltaje de suministro adecuado, convirtiendo +3,3 V , +5 V o +12 V a voltajes más bajos requeridos por los dispositivos, lo que permite montar dispositivos con diferentes voltajes de suministro en la misma placa base. En los sistemas de computadoras personales (PC), el VRM generalmente está compuesto por dispositivos MOSFET de potencia . [1]
La mayoría de las implementaciones de módulos reguladores de voltaje se sueldan a la placa base . Algunos procesadores, como las CPU Intel Haswell y Ice Lake , cuentan con algunos componentes de regulación de voltaje en el mismo paquete de CPU, lo que reduce el diseño VRM de la placa base; dicho diseño aporta ciertos niveles de simplificación a la regulación de voltaje compleja que involucra numerosos voltajes de suministro de CPU y encendido y apagado dinámico de varias áreas de una CPU. [2] Un regulador de voltaje integrado en el paquete o en la matriz generalmente se conoce como regulador de voltaje completamente integrado ( FIVR ) o simplemente regulador de voltaje integrado ( IVR ).
La mayoría de las CPU modernas requieren menos de 1,5 V , [3] ya que los diseñadores de CPU tienden a utilizar voltajes de núcleo de CPU más bajos ; los voltajes más bajos ayudan a reducir la disipación de energía de la CPU , que a menudo se especifica a través de la potencia de diseño térmico (TDP) que sirve como valor nominal para diseñar sistemas de enfriamiento de CPU. [4]
Algunos reguladores de voltaje proporcionan un voltaje de suministro fijo al procesador, pero la mayoría de ellos detectan el voltaje de suministro requerido por el procesador, actuando básicamente como un regulador ajustable de variación continua. En particular, se supone que los VRM que están soldados a la placa base son los encargados de realizar la detección, según la especificación de Intel .
Las tarjetas de video modernas también usan un VRM debido a los mayores requisitos de potencia y corriente. Estos VRM pueden generar una cantidad significativa de calor [5] y requieren disipadores de calor separados de la GPU. [6]
El microprocesador comunica al VRM la tensión y la corriente de alimentación correctas al iniciarse mediante una serie de bits denominados VID (definición de identificación de tensión). En particular, el VRM proporciona inicialmente una tensión de alimentación estándar a la lógica VID, que es la parte del procesador cuyo único objetivo es enviar después la VID al VRM. Cuando el VRM ha recibido la VID que identifica la tensión de alimentación necesaria, empieza a actuar como regulador de tensión , proporcionando la tensión y la corriente constantes necesarias al procesador. [7]
En lugar de tener una fuente de alimentación que genere un voltaje fijo, la CPU utiliza un pequeño conjunto de señales digitales, las líneas VID, para indicar a un convertidor de potencia integrado el nivel de voltaje deseado. El convertidor reductor de modo conmutado ajusta entonces su salida en consecuencia. La flexibilidad así obtenida permite utilizar la misma fuente de alimentación para CPU con diferentes voltajes de suministro nominales y reducir el consumo de energía durante los períodos de inactividad al reducir el voltaje de suministro. [8]
Por ejemplo, una unidad con VID de 5 bits generaría uno de los 32 (2 5 ) voltajes de salida distintos como máximo. Estos voltajes suelen estar (pero no siempre) espaciados de manera uniforme dentro de un rango determinado. Algunas de las palabras de código pueden reservarse para funciones especiales, como apagar la unidad, por lo que una unidad VID de 5 bits puede tener menos de 32 niveles de voltaje de salida. La forma en que los códigos numéricos se asignan a los voltajes de suministro se especifica normalmente en las tablas proporcionadas por los fabricantes de componentes. Desde 2008, VID viene en variedades de 5, 6 y 8 bits y se aplica principalmente a módulos de potencia que generan entre 0,5 V y 3,5 V.
Los VRM son esenciales para el overclocking . La calidad de un VRM afecta directamente el potencial de overclocking de la placa base. El mismo procesador overclockeado puede mostrar diferencias de rendimiento notables cuando se combina con diferentes VRM. La razón de esto es que se necesita una fuente de alimentación estable para un overclocking exitoso. Cuando un chip se fuerza más allá de su configuración de fábrica, eso aumenta el consumo de energía, por lo que el VRM debe adaptarse a su salida en consecuencia. [9]
La potencia de diseño térmico (TDP) se debe utilizar para los objetivos de diseño de la solución térmica del procesador. La TDP no es la potencia máxima que el procesador puede disipar.
