Como todos sabemos, la CPU necesita un disipador de calor para mantenerla a una temperatura segura, pero VRM no ha recibido la atención que merece. El disipador de calor es uno de los componentes de soporte. Su VRM, ya sea de una o varias etapas, puede requerir un disipador de calor para mantenerlo dentro del rango de temperatura de funcionamiento correcto.
En un VRM construido con componentes discretos, si decide utilizar un disipador de calor VRM para regular la temperatura, encontrará algunas dificultades. En VRM ASIC, el diseño del chip en sí determina si se necesita un disipador de calor VRM. Si cualquier tipo de diseño de VRM es razonable, a menos que decida overclockear la GPU, no tendrá que tomar medidas de gestión térmica inadecuadas.
Cuándo usar un radiador VRM
El tema de cuándo usar un enfriador VRM es muy interesante. Esto depende de muchos factores, incluidos los componentes discretos utilizados en la placa de circuito, la conductividad térmica del sustrato de la PCB, si existen otras medidas de enfriamiento activo y si se utiliza un VRM de una o varias etapas. Recordemos rápidamente cómo funciona el VRM y dónde se genera el calor.
El VRM generalmente se implementa como un convertidor reductor, por lo que usa una señal PWM con un ciclo de trabajo bajo para cambiar el MOSFET de potencia. Utilice un condensador grande para ajustar el voltaje de salida entre dos niveles. Un VRM de una etapa contiene dos MOSFET, mientras que un VRM de múltiples etapas contiene dos MOSFET por etapa. Los MOSFET en cada etapa se conmutan continuamente y luego el nivel de regulación en el circuito LC se modula en la salida del VRM.
Si observa un MOSFET de potencia típico, verá una gran almohadilla de metal en la parte posterior del componente. Este es el disipador de calor del MOSFET. He visto a algunos diseñadores conectar disipadores de calor personalizados directamente a estas almohadillas para proporcionar disipación de calor.
Una vez colocado en la placa, el MOSFET de potencia se inclinará hacia abajo, lo que significa que el disipador de calor MOSFET está directamente contra la placa. Por lo general, estas placas se sueldan a almohadillas de cobre disipadoras de calor, de modo que el calor fluya a través de los orificios de disipación de calor hacia la parte posterior de la placa. La mayor parte del calor se acumulará en la almohadilla, y colocar la almohadilla MOSFET contra la placa significa que la placa en sí actúa como un disipador de calor. Si la placa base de la computadora está expuesta y se encuentra el MOSFET VRM, intente encender la computadora y espere a que el sistema se caliente. Verá que la parte posterior de la tabla está muy caliente.
En el ejemplo que se muestra arriba, la superficie superior de cada MOSFET está aislada, por lo que muy poco calor fluye desde la placa de circuito, por lo que no se necesita un disipador de calor adicional sobre estos componentes. Algunos fabricantes todavía agregan disipadores de calor a la superficie de los componentes para la decoración. Algunos VRM modernos están diseñados para que la almohadilla térmica del MOSFET esté en la superficie superior, que se utiliza principalmente para GPU. En estos servidores, un disipador de calor es esencial porque estos VRM no utilizarán la placa base como disipador de calor.
Dónde colocar el disipador de calor VRM adicional
Si realmente necesita un disipador de calor adicional, ¿dónde debe colocarlo? Si la almohadilla MOSFET se coloca contra la placa de circuito y la parte posterior de la placa de circuito alcanza una temperatura inaceptable, debe colocar el disipador de calor en la parte posterior de la placa de circuito. Un método es extender la almohadilla térmica de cobre del MOSFET a la parte posterior de la placa. Durante el montaje, puede colocar una almohadilla térmica u otro material conductor térmico (TIM) directamente sobre el cobre. Luego, conecte el disipador de calor directamente a la almohadilla térmica como se muestra a continuación. Esto eliminará el calor de la parte posterior del tablero y lo disipará en el aire circundante.
Disipador de calor y temperatura VRM de una o varias etapas
Tenga en cuenta que el VRM de varios niveles tiene algunas ventajas aquí, no solo la estabilidad de la fuente de alimentación. En comparación con un VRM de una etapa que funciona a la misma frecuencia, un VRM de varias etapas ya tiene una ondulación más baja en el voltaje de salida. Si desea que un VRM de una etapa proporcione la misma ondulación que un VRM de varias etapas, el VRM de una etapa deberá funcionar a una frecuencia PWM más alta. Esto hará que su VRM de una etapa alcance una temperatura más alta que un VRM de múltiples etapas equivalente con la misma ondulación.
Si realmente necesita enfriar cada etapa de un VRM de múltiples etapas en conjunto, puede usar un disipador de calor compartido en todos los componentes. Esto requiere colocar una almohadilla en cada etapa (en la parte posterior de la placa o en la parte superior del componente) y conectar un disipador de calor más grande entre todas las etapas del VRM. Esto se usa en el VRM de algunas tarjetas gráficas de alto rendimiento. Si overclockea el sistema, definitivamente se recomienda esta característica.
Por último, existen algunos circuitos integrados de controlador VRM digitales y analógicos en el mercado. Algunos de estos circuitos integrados pueden admitir 6 niveles en un VRM de varios niveles para proporcionar un voltaje de salida muy suave. Estos circuitos integrados también generan mucho calor, y la estrategia de instalación del disipador de calor descrita aquí también se aplica a estos circuitos integrados.
Puede resultar difícil crear un diseño con un disipador de calor VRM. Pero cuando utiliza el software de análisis y diseño de PCB correcto, puede diseñar fácilmente el VRM y agregar los disipadores de calor necesarios.
