Performa PC: Apa itu VRM pada Motherboard?

Di Googling - Bagi sebagian besar penggemar PC, memilih motherboard yang tepat melibatkan pertimbangan utama seperti faktor bentuk, kompatibilitas CPU, konfigurasi memori, opsi konektivitas, dan ruang overclocking. Namun, satu komponen motherboard utama yang sering luput dari perhatian, bahkan dalam lembar spesifikasi, adalah VRM (modul pengatur tegangan)-sirkuit elektronik yang bertanggung jawab untuk memastikan stabilitas keseluruhan sistem.

Untuk menilai pentingnya pengatur peralihan yang kurang dihargai ini, mari kita selami fungsi VRM, komponen-komponen yang terkait dengannya, cara membedakan antara VRM berkualitas tinggi dengan VRM yang direkayasa dengan buruk, serta dampaknya pada kinerja CPU.

Bagaimana Cara Kerja VRM?

       Pada intinya, modul pengatur tegangan pada motherboard Anda (juga disebut modul daya prosesor) adalah konverter buck khusus (DC ke DC) yang mengatur dan mengubah tegangan agar sesuai dengan persyaratan khusus CPU, memori, dan komponen lainnya. Bayangkan VRM sebagai catu daya mini, mirip dengan unit utama, yang mengambil 120 atau 240V AC dari stopkontak listrik dan menurunkannya ke tegangan DC yang jauh lebih rendah (12V/5V/3.3V).

Dalam hal ini, VRM motherboard menjalankan operasi yang sama seperti PSU, tetapi pada level sekunder. Tujuan utamanya adalah mengubah 12V yang masuk dari konektor EPS 8/4-pin menjadi tegangan operasi yang sesuai untuk CPU modern (biasanya dalam kisaran 1,1-1,5V).

Selain itu, VRM sangat penting dalam mentransmisikan tegangan yang bersih dan konsisten ke setiap komponen yang haus daya di PC Anda, sehingga mengurangi kemungkinan lonjakan atau VDroops yang tidak masuk akal. Berkat kemampuan konversi yang stabil, rangkaian pengaturan tegangan juga memungkinkan beberapa generasi CPU (dengan tegangan inti dinamis) berfungsi secara optimal pada chipset motherboard yang kompatibel .

Komponen VRM

       Sementara banyak dari kita menganggap VRM sebagai unit yang independen dan berdiri sendiri, akronim tersebut merupakan kumpulan komponen elektronik yang berbeda di sekitar soket CPU ( LGA atau PGA ) dan slot DIMM pada motherboard kita. Bagi yang belum tahu, rangkaian pengaturan tegangan menggabungkan kombinasi sakelar MOSFET yang bekerja bersama-sama dengan kapasitor, choke, dan pengontrol PWM untuk memfasilitasi proses pengaturan daya.

Berikut gambaran menyeluruh semua komponen penting yang membentuk VRM motherboard.

1. MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) 

       MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors) berfungsi sebagai gerbang terisolasi yang memperkuat atau melemahkan sinyal elektronik dalam rangkaian pengaturan tegangan. Secara sederhana, semikonduktor ini mengendalikan aliran arus ke CPU berdasarkan sinyal dan nilai yang diterima dari chip pengontrol PWM.

VRM fase tunggal menggunakan dua sakelar MOSFET (sisi rendah dan sisi tinggi) untuk membantu memodulasi tegangan keluaran rata-rata suatu rangkaian dengan mengganti tegangan masukan secara berkala. Karena mekanisme pengalihan terjadi ratusan kali per detik, MOSFET cenderung menghasilkan sejumlah besar panas, dengan suhu yang berpotensi melebihi 150°C di bawah beban berat atau tanpa pendinginan yang memadai.

Akibatnya, semikonduktor ini sering dilengkapi dengan penyerap panas pasif, kipas mini, atau blok air untuk mengurangi masalah panas berlebih dan meningkatkan efisiensi operasional.

2. Chokes

       Chokes adalah induktor berbentuk kubik yang mengubah sinyal AC frekuensi tinggi menjadi frekuensi yang lebih rendah atau arus searah dalam rangkaian pengaturan tegangan. Dilengkapi dengan inti magnetik berbentuk donat dengan kumparan terisolasi yang melilitnya, perangkat elektronik ini memiliki dua tujuan penyimpanan, penyaringan, dan penyempurnaan daya serta kemampuan untuk mengatur pengiriman daya dalam skenario ekstrem seperti overclocking atau overvolting.

Lebih jauh, perlu dicatat bahwa setiap Chokes berhubungan dengan fase daya pada motherboard Anda. Semakin tinggi jumlah fase, semakin stabil transmisi tegangan ke CPU Anda.

3. Capacitors

       Tidak seperti Chokes, Capacitors menyimpan energi dalam medan listrik dan dengan cepat melepaskan arus yang terkumpul ke sirkuit yang terhubung bila diperlukan. Tujuan utama komponen silinder ini adalah untuk mencegah lonjakan tegangan tiba-tiba dan meminimalkan dalam sirkuit pengaturan tegangan.

Dalam konteks VRM motherboard dan fase-fasenya yang terkait, Capacitors, yang berfungsi sebagai unit penyimpanan sementara, mengumpulkan arus listrik yang diterima dari Chokes dan menyalurkan daya yang dibutuhkan ke CPU Anda. Setiap muatan berlebih dari perangkat ini diserap atau dilepaskan melalui ground sirkuit.

4. PWM Controllers

       PWM Controllers (Pulse Width Modulation) atau IC Driver (Integrated Circuits) menghasilkan PWM, yang kemudian disalurkan ke komponen analog inti dari sirkuit pengaturan tegangan- MOSFET dan Chokes. Selain pemantauan, pengontrol multifase ini secara dinamis menyesuaikan pengiriman daya ke CPU, yang memungkinkannya mempertahankan efisiensi puncak selama beban kerja intensif.

Intinya, PWM Controllers memperoleh tegangan referensi CPU Anda (juga disebut VRef dalam BIOS) dan mengukurnya dengan tegangan yang berlaku dari VRM motherboard Anda. Setiap perbedaan antara VRef dan tegangan aktual mendorong perangkat ini untuk mengkalibrasi ulang sinyal, memodulasi tegangan output secara instan.

Komponen inti VRM juga dilengkapi dengan dioda dan resistor, yang melindungi arus listrik yang mengalir ke perangkat ini agar tidak melampaui ambang batas yang ditentukan.

VRM Multi-Fase pada Motherboard

       CPU dan GPU modern memerlukan sistem pengiriman daya yang kuat, yang melampaui kemampuan single-phase VRM. Untuk mencapai prosedur transmisi yang relatif stabil dan efisien, produsen motherboard hampir selalu menggabungkan beberapa konverter buck secara paralel, sehingga menciptakan solusi multiphase VRM.

Sebagai permulaan, pengaturan multiphase VRM yang bertahap membagi beban menjadi beberapa tahap daya terpisah, mendistribusikannya ke area fisik yang lebih luas. Pendekatan manajemen daya yang canggih ini menyediakan CPU dengan tegangan operasi yang bersih dan diatur secara tepat serta mengurangi pembangkitan panas dan tekanan dalam komponen inti.

Saat berbelanja motherboard baru, Anda mungkin akan menemukan terminologi desain daya fase dalam materi pemasarannya, yang menunjukkan alokasi fase ke PCB (printed circuit board) . Spesifikasi ini sering disebut-sebut oleh produsen dalam format "A+B" (8+2) or "X+Y+Z" (16+2+2)-nilai awal sebelum tanda "+" menandakan jumlah fase yang didedikasikan untuk CPU, sedangkan kombinasi setelah tanda plus berkaitan dengan komponen penting lainnya pada motherboard. (RAM, Chipset, iGPU, dll.).

Namun, dalam kasus di mana jumlah fase aktual yang dicadangkan untuk CPU melebihi delapan, seperti yang terlihat dalam sebutan seperti "18+2" atau bahkan lebih tinggi, produsen motherboard cenderung menyertakan perangkat canggih yang disebut pengganda. Sederhananya, pengganda VRM memungkinkan produsen untuk membagi sinyal kontrol untuk satu fase, yang secara efektif menggandakan jumlah fase dari sudut pandang kontrol. Namun, manfaatnya mungkin tidak sepenting fase tambahan yang sebenarnya.

Selain itu, penyertaan pengganda dalam pengaturan VRM 8-fase "True" menghasilkan peningkatan signifikan pada proses pembagian fase daya dengan biaya produksi yang lebih rendah.

Bagaimana Membedakan Konfigurasi VRM Berkualitas Tinggi dan yang Direkayasa?

       Beberapa faktor dalam berperan saat mengevaluasi motherboard berdasarkan kualitas konfigurasi VRM-nya. Bahkan jika Anda tidak berencana untuk melakukan overclock pada CPU, solusi VRM yang dirancang dengan buruk dapat merusak mekanisme penyaluran daya secara signifikan, yang menyebabkan ketidakstabilan sistem, crash, BSOD, dan masalah mencolok lainnya.

Berikut ini cara membedakan antara konfigurasi VRM tingkat atas dan konfigurasi VRM yang jauh dari harapan.

• Phase Power Design: Salah satu metode termudah untuk menentukan kualitas konfigurasi VRM adalah dengan memeriksa secara fisik jumlah total choke yang terlihat pada motherboard Anda. Untuk chipset tingkat pemula seperti AMD A620 , Anda seharusnya dapat menemukan maksimal empat hingga enam fase daya yang tersembunyi di bawah heat sink. Sebaliknya, motherboard kelas menengah atau kelas atas memanfaatkan jumlah fase yang jauh lebih besar untuk menangani komponen yang haus daya.
• Leak-Resistant Capacitors: VRM berkualitas tinggi menggunakan kapasitor solid-state, yang sering dipasarkan sebagai "Japanese Capacitors," "Dark Capacitors.," atau "kapasitor Hi-C." Dibandingkan dengan kapasitor elektrolit, kapasitor solid memiliki tingkat toleransi yang jauh lebih tinggi dan tidak mudah rusak.
• Premium Alloy Chokes:  Kami sarankan untuk berinvestasi pada motherboard yang menggunakan SFC (Super Ferrite Choke) atau Choke Paduan Premium karena mengonsumsi daya lebih sedikit, tahan korosi, dan menghasilkan gangguan elektromagnetik yang lebih rendah.

Tentu saja, memeriksa motherboard sebelum membeli bukanlah hal yang mudah. ​​Namun, Anda selalu dapat memeriksanya dengan saksama saat motherboard tiba, lalu mengirimkannya kembali jika motherboard tersebut tidak sesuai dengan harapan.

VRM Motherboard: Adalah Pahlawan Yang Tidak Dikenal Dalam Computing Modern

       Pada dasarnya, konsep VRM bisa sangat rumit karena melibatkan banyak istilah teknis (MOSFET, chokes, Capasitor, pengontrol PWM, dll.) yang mungkin asing bagi penggemar PC pada umumnya. Meskipun rumit, VRM motherboard berfungsi sebagai tulang punggung untuk transmisi tegangan yang efisien ke CPU dan komponen penting lainnya di PC Anda.