Tutoriales

¿ Qué son las VRM , CHOKES y sus COMPONENTES ? | Guía completa

Vamos a dar un repaso a los principales componentes que dan forma al sistema de alimentación de una placa base, principalmente del procesador, ya que las tarjetas de ampliación usan sus propios reguladores de voltajes y las memorias, normalmente, requieren menos cuidados, aunque esto también esta cambiando en las ultimas generaciones de placas base. La palabra clave que veremos en este articulo es VRM y os explicaremos al detalle todo lo que necesitas saber.

¿Estás preparado? ¡Comenzamos!

¿ Qué son las VRM ?

VRM
Capacitadores sólidos junto a los Chokes de una placa base Z370. El disipador cubre el sistema VRM con los MosFETs y su controlador.

El VRM es un acrónimo de “Voltage Regulator Module” o “Modulo de regulación de voltaje” y es un componente electrónico que permite regular, con mayor o menor eficiencia, el voltaje que se suministra en un circuito electrónico y en el caso que nos ocupa al procesador y memorias, y en menos medida, otros componentes.

Una placa base recibe alimentación de una fuente ATX que, por estándar y especificaciones, suministran uno o mas railes de potencia con voltajes de 12v, 5v y 3.3v. Antiguamente los procesadores y otros componentes usaban directamente estos voltajes para alimentarse, pero las últimas generaciones han reducido de forma notable su voltaje de entrada a bien de reducir consumos, ser más eficientes térmicamente y requerir, por tanto, menos disipación.

Actualmente es fácil ver procesadores que trabajan con voltajes por debajo del voltio en reposo y poco por encima de los 1.2v cuando están desarrollando todo su potencial. Actualmente todas las placas suministran 12v hacia el procesador, con conectores dedicados, y de ahí se regula hasta los requisitos funcionales de la CPU.

Una buena regulación de voltaje (tensión) es indispensable para dar estabilidad al funcionamiento del procesador consumiendo la energía adecuada en cada momento. Es importante para el overclocking porque menos tensión (vdroop) de la necesaria significa un funcionamiento inestable y mas voltaje del necesario puede producir una generación de calor inasumible por el sistema de refrigeración y, por tanto, inestabilidad o fallos catastróficos que, por suerte, normalmente están protegidos los procesadores modernos (hasta cierto punto).

Algunos procesadores modernos optaron por pasar el control de VRM al interior del encapsulado del procesador, para tener un modelo mas eficiente y que fuera el propio procesador el encargado del trabajo, los procesadores Haswell trabajaban de este modo, denominándose iVRM (Integrated VRM), pero modelos posteriores de Intel han dejado de lado este tipo de diseño confiando en el modelo tradicional de VRM externo en la placa base. Los modelos Skylake y posteriores han retornado al modelo externo.

Cuantas más fases de VRM, mejor

Muchas veces hablamos del numero de fases que alimentan al procesador de nuestra placa base de tal modo que siempre se da a entender que cuanta más fases de alimentación, más fases de corrección, mejor es la calidad de la señal eléctrica que llega al procesador. Esto es ciertamente así y la razón es sencilla y se suele explicar diciendo que la alimentación que llega al procesador llega más limpia.

El EVGA EPOWER V es un buen ejemplo de sistema VRM externo y masivo, con 12 + 2 fases orientado a ofrecer una linea aun mas limpia a tarjetas gráficas de alta gama donde se busquen grandes niveles de overclocking

Cuando convertimos corriente alterna (que como sabéis tiene una forma de onda senoidal (generalmente porque hay otros tipos, con un pico y un valle, un periodo, etc.), hacia corriente continua, que es la que usa nuestro procesador, siempre queda parte de esa onda remanente de la conversión. Cuantas más fases de alimentación más eliminaremos esos picos de onda y más estable será la alimentación, que tendrá una señal más plana, que llega al procesador.

Te recomendamos que le eches un vistazo a nuestra guía de las mejores placas bases del mercado

También limitaremos y reduciremos pérdidas de voltaje en la línea de alimentación que son tanto o mas peligrosas a la hora de mantener la estabilidad del funcionamiento de nuestro procesador.

Los cómplices en cualquier sistema VRM

Un sistema de regulación de voltaje (VRM) requiere de varios elementos importantes, sobre todo almacenes donde la energía se acumule antes de pasar el filtro que supone el propio regulador de voltaje. Esta tarea la realizan los capacitadores, que son esos pequeños almacenes de los que se sirven los MosFETs que con las compuertas que dejan pasar el voltaje adecuado a demanda del cliente, en este caso el procesador.

Un VRM se compone de estos elementos:

  • MosFETs
  • Conductor IC
  • Capacitadores
  • Chokes o Choques

Hemos hablado de que el procesador le dice al sistema de MosFETs que voltaje quiere en cada momento, puesto que ahora los voltajes pueden ser variables, y para ello requiere de un controlador que le diga al MosFET que voltaje tiene que dejar pasar. Eso lo hace el “Driver IC” o “Conductor IC”.

Muchos fabricantes han concentrado controladores IC con los propios MosFETs en soluciones denominadas como VRM digital o VRM de alta eficiencia ya que la concentración permite aumentar el numero de fases, la eficiencia, y como es lógico, el calor desprendido en estos elementos, que como es lógico, son bastante sensibles al calor, aunque también, dependiendo de la calidad, muy preparados para trabajar a temperaturas elevadas.

Los chokes son otros componentes electrónicos básicos en cualquier sistema VRM. Este tipo de elementos sirven precisamente para convertir señales de corriente alterna en corriente continua. Se compone de una espiral que recorre un núcleo imantado y aunque son conductores de ambos tipos de corrientes su reactancia hace que el paso de corriente alterna se reduzca de forma notable. De la calidad de estos depende en buena medida la calidad de una placa base para el overclocking.

que son las VRM
En esta placa base Aorus de Gigabyte con chipset X470 podemos contar 8 chockes de núcleo aleado que forman 8 fases de alimentación. Los componentes principales del VRM, los MosFETs y sus controladores digitales están bajo los disipadores de aluminio conectados por un heatpipe.

Por cada fase que vemos en una placa podemos contar un choke, de hecho, es el elemento mas visible en este tipo de montajes, y muchas veces los confundimos con los propios MosFETs, pero estos, sin lugar a duda, serán los que están ocultos debajo del disipador que suelen montar todas las placas base para sus sistemas de alimentación de procesador. La clave de la estabilidad esta en ellos, y en la calidad de todos los componentes que tienen alrededor, incluso en el numero de capas del PCB, así que nada se puede dejar al azar.

Tipos de VRM

Todos los fabricantes actuales han pasado a sistemas de VRM digitales, frente a los viejos sistemas analógicos o sistemas integrados en procesador, en las últimas generaciones y también han concentrado sus controladores en chips de control como el EPU de ASUS o en integrados sumando MosFETs y controlador como es el caso de Gigabyte. El caso es reducir espacio, aumentar eficiencia, y añadir mas fases cuando la placa tenga un objetivo claro para el overclocking.

que es VRM en una tarjeta gráfica
Las tarjetas gráficas, sobre todo las de gama alta, usan también complejos sistemas de alimentación VRM digital. Aquí vemos 8 fases con MosFETS a la derecha (IC integrado) y los capacitadores a la izquierda en una Nvidia Geforce GTX 1080Ti.

Los capacitadores sólidos, los capacitadores japoneses, los componentes de clase militar….todas estas mejoras que hemos visto llegar a las placas base se han ido replicando también a subsistemas como las tarjetas de sonido integrados donde incluso se usan elementos VRM específicamente diseñados para este tipo de funcionalidad.

Todo en busca de reducir esos picos que restan de la alimentación de corriente alterna sobre todo aquellos que puedan reducir el voltaje (vdroop) sobre lo que el procesador pide o sobre lo que nosotros hemos configurado a nuestra placa base para que suministre al procesador.

En cualquier caso, es importante mantenerlos disipados porque son elementos que se calientan mucho y de forma súbita. Cualquier conversión de energía tiene perdida en forma de calor y este tipo de elementos lo hace de una forma realmente rápida ya que tiene que adaptarse a los bruscos cambios de frecuencia de los procesadores modernos.

TE RECOMENDAMOS
Mejores procesadores del mercado (Octubre 2018)

Por ello muchos overclockers, incluso los que ya solo buscamos frecuencias medias fácilmente sostenibles, buscan que el procesador no cambie de frecuencia, aunque el consumo general sea mayor. y mantener a los VRM en unas temperaturas estables y controladas y donde se mantengan los voltajes perfectamente estabilizados.

¿Qué significa cuando nuestra placa dice que tiene 8 + 2 fases de alimentación?

Puede ser 4+1, 8+2, 6+2, 16+1…hay tantas combinaciones como el fabricante quiera o pueda instalar en sus placas base. Mas suele ser mejor pero como habéis visto también la calidad de los componentes es importante.

Eran tiempos locos y Zotac lanzo una placa base con chipset Z68 para socket LGA1155 con 24 fases + 2 fases para RAM. La ZT-Z68 Crown Edition. Tenia controlador digital, capacitadores supersólidos, chokes de núcleo superferritico, etc. Lo más de lo más.

La primera cifra son las fases de alimentación del procesador y la segunda suele referirse a los bancos de memoria de la placa base, 1 o 2 en las placas más complejas, aunque también puede referirse a la alimentación de algunos buses que tienen algunos procesadores, procesadores que ya no están en el mercado ya que ahora este tipo de buses se integran en el propio procesador.

La importancia de una buena fuente de alimentación

Hemos hablado de la calidad de los componentes de la placa, en que se componen los VRM de una placa base, como podemos saber cuantos tiene nuestra placa base, los tipos que hay y como funciona cada elemento e incluso de lo importante que es su disipación.

Pero tanto o mas importante es que la fuente que suministra esa línea de 12v a nuestra placa base, al sistema de VRM integrado en ella, sea estable es tanto o más importante que el montaje que pueda tener nuestra placa base. Un voltaje estable de 12v, en corriente continua, con un “ripple” o picos reducidos hace que nuestro sistema de VRM tenga menos estrés a la hora de estabilizar el voltaje que requiere nuestro procesador. Por eso los diseños de fuente con montajes DC-DC (con sus propios VRM) son tan valorados por los usuarios expertos y por eso es tan importante invertir en una buena fuente de alimentación.

Cuanta más eficiencia en la fuente menos estrés en la misma, menos calor a disipar, menos vdroop en la propia línea de la fuente y menos necesidad de corrección en nuestra placa base. Todo suma para conseguir una estabilidad perfecta que mejorara las posibilidades de overclocking y/o la vida útil de nuestro ordenador.

Palabras finales y conclusión de nuestra guía sobre VRM

El resultado de un buen overclocking está en la calidad de la alimentación que podamos proporcionar al procesador, sobre todo evitando caídas de voltaje (vdroop), pero tanto o mas en la calidad de la disipación que podamos aplicar al procesador. Cuanto mas refrigeración mas voltaje podremos, y cuanto mas voltaje mas refrigeración necesitaremos puesto que aumentaremos la transformación de energía en calor.

La refrigeración tendremos que aplicarla también al sistema de alimentación del procesador, al sistema VRM, puesto que son elementos delicados con cambios bruscos de temperatura y a mas voltaje, menos eficiencia y mas energía transformada en calor. Es un difícil equilibrio que tendremos que saber manejar pero que los fabricantes de placas han ido haciendo cada vez más fácil sobre todo en niveles de overclocking moderado usando sistemas VRM mas capaces, de mayor calidad, con mas fases y con perfiles de bios preconfigurados en sus laboratorios para procesadores con capacidad de overclocking por multiplicador.

D.Romero

"Cacharreando" profesionalmente desde hace mas de 20 años, amante del hardware y profesional del desarrollo. Me apasiona cualquier cosa relacionada con la informática, en todos sus ámbitos.
Los datos de carácter personal que nos facilite mediante este formulario quedarán registrados en un fichero de Miguel Ángel Navas Carrera, con la finalidad de gestionar los comentarios que realizas en este blog. La legitimación se realiza a través del consentimiento del interesado. Si no se acepta no podrás comentar en este blog. Puedes consultar Política de privacidad. Puede ejercitar los derechos de acceso, rectificación, cancelación y oposición en info@profesionalreview.com
Botón volver arriba