koyatenn
koyatenn
画質マニアです。また音質マニアでもあります。 質感と立体の表現を好みCRT, 撮像管, 70mmフィルムなどの画を好みます。 普段はTwitterにいます。 LaserDiscを主とした…

マイルーム

koyatenn Room
koyatenn Room
その他 / その他 / オーディオ・シアター兼用ルーム / ~6畳 / 防音なし / スクリーンなし / ~2ch
主にLaserDiscを扱っております。 現在はLaserDiscをファイル化しPC Transportで再生するファイルベースのシステムの研究に注力しているため、その関係の機器が多いです。 …
所有製品
  • TOS(光・角形)デジタルケーブル
    1ST STORAGE AUDIO SMO6
  • USBケーブル
    SUPRA USB 2.0
  • D端子ケーブル
    FURUTECH FVD-77
  • D端子-RCA色差ケーブル
    FURUTECH FVD-73
  • その他ケーブル
    FURUTECH FVS-71

レビュー/コメント

レビュー/コメントはありません

カレンダー

      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31  

最新のレス

日記
製品レビュー/コメント

製品レビュー/コメントへのレスはありません

お気に入り製品

お気に入り製品はありません

日記

VRMの電圧安定度とノイズ -PC Transport

このエントリーをはてなブックマークに追加
2020年07月11日

Rampage Extremeを始めとするASUS ROGシリーズ等オーバークロック用マザーボードで良く見かける多フェーズVRM。
これらには一体どのような特徴があるのでしょうか?
特徴を正しく理解せずにフェーズ数が多い方が良さそうという先入観で製品を選択されている方は意外と多くありませんか?
今回はフェーズ数をキーワードとしてVRMに付いて解説させて頂きます。


1.VRMとは?
非常に初歩的な質問となりますがVRMとは一体なんでしょうか?
VRM = Voltage Regulator Module
日本語に訳すと電圧安定化モジュール、つまり定電圧回路となります。
定電圧回路には殆どの場合、MOS-FETにより構成されたスイッチングレギュレーター回路が用いられます。
マザーボードのVRMといえば一昔前は主にCPUに安定した電源電圧を供給する電源回路を指しましたが、今ではDIMMに安定した電源電圧を供給する電源回路を指す事も増えた様に思います。


2.フェーズ数とは?
VRMを構成している定電圧回路の並列数です。
VRMはCPUの消費電力が大きい場合複数回路を並列に用いる事で電流供給能力を高める事が可能です。


3.多フェーズVRMのメリット
多フェーズVRMのメリットには発熱の低下, 電圧安定度や電力効率の向上等があります。
フェーズ数が増えると1フェーズ辺りにかかる負荷が小さくなり出力電流が小さくなるため発熱が小さくなります。
また急峻な負荷変動に対する対応能力が上がるため負荷変動が大きい場合の電圧変動を小さく抑えやすくなります。


4.多フェーズVRMのデメリット
多フェーズVRMのデメリットは主にノイズの増大です。
VRMに用いられるスイッチングレギュレーターそのものが対策の難しいスパイクノイズを多量に放出するノイズ源です。
フェーズ数が増えれば増える程にその数が増加する訳ですからノイズの総量の増大に繋がってしまいます。

また、1フェーズ辺り2組以上のスイッチングレギュレーターを用いているVRMもあります。
同フェーズ内のスイッチングレギュレーターは同一のPWM波により制御され別フェーズのスイッチングレギュレーターは個別のPWM波で制御されるという違いがあります。
何方の場合でもノイズの総量が増えてしまう事には変わりませんが、特定パターンのノイズを集中的に増やしてしまうかより広範囲にノイズを広げてしまうかの違いがあります。


5.PC Transportでの適切なフェーズ数は?
このようにフェーズ数が増えれば電圧安定度や電力効率こそ向上するもののノイズを増やしてしまうという問題が生じます。
その為過度にフェーズ数の多いVRMを避け必要最低限に止めておく事が重要となります。
また、負荷変動を減らしてしまいVRMに要求される電圧安定度を低くする事で多フェーズVRMの必要性を根本から無くして行く事は改善策として有効です。


6.VRMのノイズ対策
VRMはスイッチングレギュレーターである為、PWM出力したパルス波を平均化する事で任意の電圧の直流を得る回路です。
その為MOS-FETやPWMコントローラー等の他にコンデンサとインダクタを用いた平均化の為の回路を持ちます。
その回路はシンプルなLCパッシブLPFでありノイズフィルターそのものです。
その為、コンデンサやインダクタに低ESRで高周波特性の良いものを用いて適切に設計されている事も非常に重要となります。

VRMのノイズが問題になるのは出力側のみではありません。
入力側にもノイズを撒き散らす回路である為、VRMやCPU用補助電源のノイズ対策に良好なノイズフィルタ回路を用いる事も同容に重要となります。


VRMの電圧安定度とノイズの解説は以上となります。


※この記事の読者の方が行った行為により発生するいかなる事故や損害にも責任をとりません。ノイズフィルターの自作や実装等はあくまでご自身の自己責任で行ってください。

現在私が使用中のVideo用PC Transport Systemでは2CPUで合計4フェーズと比較的小規模なVRMを現在用いており、このシステムでSDTV〜HDTVまでの10bit/4:2:2 非圧縮のファイル記録/再生を行っております。
CPU用補助電源に簡易型ノイズフィルターを自作して用いております。
画質や音質の変化のみでなくPCモニター上での動画再生時にティアリングの発生頻度の明らかな変化が確認出来ました。
この事から私はリアルタイム演算処理ではノイズ対策が演算性能にも影響を及ぼす可能性を感じさせられる事となりました。

※この記事の読者の方が行った行為により発生するいかなる事故や損害にも責任をとりません。ノイズフィルターの自作や実装等はあくまでご自身の自己責任で行ってください。

次回の日記→

←前回の日記

レス一覧

  1. 夜更かししている nightwish_daisuです もう寝ますが・・・

    ASUS ROGといえば私のマザーでもあるので少し。

    ASUSに限りませんが使用するVRMの数は負荷によって動的に決められる制御があるのが近年のトレンドのようです。(昔は制御が無かった)。20年以上前はオーバークロックするのに原発乗っ取り(クロック換装)なんて激しい改造が必要だったり、FSB変更するのにジャンパー抜き差しでしたが、だいぶ前から電圧も周波数も倍率もソフト制御になりました。

    今まで開いたことはありませんでしたが、この機会にVRMの制御の設定画面を開いたらグラフィカルで面白くなっていたので紹介してみます。
    https://www.youtube.com/watch?v=rjFd6TuJO7c
    ※限定公開なのでこのURLを知らない人は見れません。限定。
    ※意図していた訳ではないですがデフォルトでVRMの使用数は最小の様子でした

    お陰様でマザボの設定項目として一つ賢くなりました。
    貴重な情報ありがとうございました m(_ _)m
    おやすみなさいませ

    bynightwish_daisu at2020-07-11 04:08

  2. nightwish_daisuki様
    ごきげんよう。
    私も夜更かししております。

    そうですね。
    ここ13年程前のx38チップセット搭載マザーボードにEPUが搭載されて以降、VRMの制御がが一つのトレンドとなった様な感じがしますね。
    その一世代前の975Xチップセット搭載マザーボードの後期製品からVRMのフェーズ数が目立って増えていましたし、メーカーは低負荷時に効率が低下する事をかなり気にしているのではないかと私は思います。

    原発乗っ取りをした事はありませんが、話では聞いております。
    440BX初期のP2Bシリーズ辺りまではFSB周波数等の設定がジャンパーピンやDIP SWにより設定する仕様でしたね。Pentium IIの動作倍率が固定されたのも同じ頃だった様な気がします。

    動画の方、ありがとうございます。
    BIOSからUEFIに変わって設定画面がグラフィカルになりましたね!
    VRMのスイッチング周波数を弄れるのは意外でした。
    NTSCのカラーサブキャリア周波数と同じ発想でAudio CLKやVideo CLKの周波数とインターリーブになる周波数にスイッチング周波数を固定出来ればスイッチングノイズによる悪影響が目立ちにくくなるかもしれませんね。

    こちらこそいつもありがとうございます。
    VRMのスイッチング周波数を設定可能であるという事、勉強になりました。

    bykoyatenn at2020-07-11 04:45

レスを書く

レスを書くにはログインする必要があります
ログインする