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. , permitiendo 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 están soldadas 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; un diseño de este tipo aporta ciertos niveles de simplificación a una 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 el troquel generalmente se denomina regulador de voltaje totalmente 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 mediante 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 detecta el voltaje de suministro requerido del procesador, actuando esencialmente como un regulador ajustable continuamente variable. En particular, se supone que los VRM que están soldados a la placa base realizan la detección, según la especificación de Intel .
Las tarjetas de video modernas también usan un VRM debido a 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 el voltaje de suministro correcto al VRM en el inicio a través de una serie de bits llamados VID (definición de identificación de voltaje). En particular, el VRM inicialmente proporciona un voltaje de suministro estándar a la lógica VID, que es la parte del procesador cuyo único objetivo es luego enviar el VID al VRM. Cuando el VRM ha recibido el VID que identifica el voltaje de suministro requerido, comienza a actuar como un regulador de voltaje , proporcionando el suministro de voltaje constante requerido al procesador.
En lugar de que una unidad de fuente de alimentación genere un voltaje fijo, la CPU utiliza un pequeño conjunto de señales digitales, las líneas VID, para indicarle a un convertidor de potencia integrado el nivel de voltaje deseado. El convertidor reductor de modo conmutado ajusta su salida en consecuencia. La flexibilidad así obtenida permite utilizar la misma unidad de fuente de alimentación para CPU con diferentes voltajes de suministro nominales y reducir el consumo de energía durante los períodos de inactividad reduciendo el voltaje de suministro. [7]
Por ejemplo, una unidad con VID de 5 bits generaría uno de como máximo 32 (2 5 ) voltajes de salida distintos. Estos voltajes suelen (pero no siempre) estar espaciados uniformemente 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 generalmente se especifica 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 con salida entre 0,5 V y 3,5 V.
Los VRM son fundamentales para el overclocking . La calidad de un VRM afecta directamente el potencial de overclocking de la placa base. El mismo procesador overclockeado puede presentar diferencias de rendimiento notables cuando se combina con diferentes VRM. La razón de esto es que se necesita una fuente de alimentación constante para un overclocking exitoso. Cuando un chip supera su configuración de fábrica, aumenta el consumo de energía, por lo que el VRM debe igualar su salida en consecuencia. [8]
Se debe utilizar potencia de diseño térmico (TDP) para los objetivos de diseño de soluciones térmicas del procesador. El TDP no es la potencia máxima que puede disipar el procesador.
