módulo regulador de voltaje

Un módulo regulador de voltaje ( VRM ), a veces llamado módulo de alimentación del procesador ( PPM ), es un convertidor reductor que proporciona al microprocesador y al chipset el voltaje de alimentación 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 alimentación en la misma placa base. En los sistemas de computadoras personales (PC), el VRM suele estar 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 e Ice Lake , presentan algunos componentes de regulación de voltaje en el mismo paquete de CPU, lo que reduce el diseño del VRM de la placa base; este diseño aporta ciertos niveles de simplificación a la compleja regulación de voltaje que involucra numerosos voltajes de alimentación de CPU y el encendido y apagado dinámico de varias áreas de una CPU. ^{[ 2 ]} Un regulador de voltaje integrado en el paquete o en el chip se suele denominar 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 usar voltajes más bajos en el núcleo de la CPU ; los voltajes más bajos ayudan a reducir la disipación de potencia 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 refrigeración de la CPU. ^{[ 4 ]}

Algunos reguladores de voltaje proporcionan un voltaje de alimentación fijo al procesador, pero la mayoría detectan el voltaje de alimentación requerido por el procesador, funcionando esencialmente como un regulador ajustable de variación continua. En particular, según las especificaciones de Intel , los VRM soldados a la placa base son los que deben realizar esta detección.

Las tarjetas de video modernas también utilizan un VRM debido a sus 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 la tensión y la corriente de alimentación correctas al VRM durante el arranque mediante una serie de bits denominados VID (definición de identificación de tensión). En concreto, el VRM proporciona inicialmente una tensión de alimentación estándar a la lógica VID, que es la parte del procesador cuyo único objetivo es enviar posteriormente el VID al VRM. Cuando el VRM recibe el VID que identifica la tensión de alimentación requerida, comienza a funcionar como regulador de tensión , proporcionando al procesador la tensión y la corriente constantes necesarias. ^{[ 7 ]}

En lugar de que una fuente de alimentación 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 conmutado ajusta entonces su salida en consecuencia. La flexibilidad obtenida permite utilizar la misma fuente de alimentación para CPUs con diferentes voltajes de alimentación nominales y reducir el consumo de energía durante los periodos de inactividad disminuyendo el voltaje de alimentación. ^{[ 8 ]}

Por ejemplo, una unidad con VID de 5 bits emitiría como máximo 32 (2⁵ ⁾ voltajes de salida distintos. Estos voltajes suelen estar (pero no siempre) espaciados uniformemente dentro de un rango determinado. Algunas de las palabras de código pueden estar reservadas para funciones especiales, como apagar la unidad; por lo tanto, 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 alimentación se especifica normalmente en 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 emiten entre 0,5 V y 3,5 V.

Los VRM son esenciales para el overclocking . La calidad de un VRM influye directamente en el potencial de overclocking de la placa base. Un mismo procesador con overclocking puede presentar diferencias de rendimiento notables al combinarse con distintos VRM. Esto se debe a que se necesita una fuente de alimentación estable para un overclocking exitoso. Cuando se fuerza un chip más allá de su configuración de fábrica, aumenta el consumo de energía, por lo que el VRM debe ajustar su salida en consecuencia. ^{[ 9 ]}

• Aplicaciones de fuentes de alimentación conmutadas (SMPS)
• Modulación por ancho de pulso

• "Gestión de energía del microprocesador" Archivado el 28/11/2006 en Wayback Machine