Разъёмы питания CPU

Питание CPU поступает от устройства, называемого Voltage Regulator Module (VRM), который имеется в большинстве материнских плат. Данное устройство обеспечивает питанием процессор (как правило, через контакты на сокете процессора) и производит самокалибровку, чтобы подавать на процессор надлежащее напряжение. Конструкция модуля VRM позволяет ему питаться как от входящего напряжения +5 В, так и от напряжения +12 В.

Долгие годы использовался только +5 В, но, начиная с 2000 года, большинство VRM перешли на +12 В из-за более низких требований для работы с таким напряжением на входе. Кроме того, другие компоненты ПК также могут использовать напряжение +5 В, поступающий через общий контакт на гнезде материнской платы, в то время как на линию +12 В "повешены" только дисковые накопители (во всяком случае, так было до 2000 года). Использует ли VRM на вашей плате напряжение +5 В или +12 В, зависит от конкретной модели платы и конструкции регулятора напряжения. Многие современные VRM устроены таким образом, чтобы принимать на входе напряжения от +4 В до +26 В, так что конечную конфигурацию определяет уже производитель материнской платы.

Например, как-то в наши руки попала материнская плата FIC (First International Computer) SD-11, оснащённая регулятором напряжения Semtech SC1144ABCSW. Данная плата использует напряжение +5 В, преобразуя его в более низкое в соответствии с потребностями CPU. В большинстве материнских плат используются VRM двух производителей - Semtech либо Linear Technology. Вы можете посетить сайты данных компаний и более подробно изучить спецификации их чипов.

Материнская плата, о которой идёт речь, использовала процессор Athlon 1 ГГц Model 2 в версии со щелевым слотом (Slot A) и по спецификации требовала питания 65 Вт при номинальном напряжении 1,8 В. 65 Вт при напряжении 1,8 В соответствуют току 36,1 А. При использовании VRM со входящим напряжением +5 В мощности 65 Вт соответствует сила тока всего 13 А. Но такой расклад получается лишь при условии 100% КПД регулятора напряжения, что невозможно. Обычно же эффективность VRM составляет около 80%, таким образом, для обеспечения работы процессора вместе с регулятором напряжения сила тока должна быть примерно равна 16,25 А.

Если учесть, что другие потребители энергии на материнской плате также используют линию +5 В - помните, что карты ISA или PCI также используют это напряжение - можно убедиться, насколько легко можно перегрузить линии +5 В на блоке питания.

Хотя большинство конструктивных решений VRM на материнских платах унаследовано от процессоров Pentium III и Athlon/Duron, использующих регуляторы +5 В, большинство современных систем используют VRM, рассчитанные на напряжение +12 В. Связано это с тем, что более высокие напряжения снижают уровень тока. Мы можем убедиться в этом на примере AMD Athlon 1 ГГц, о которым уже упоминали выше:

Уровень тока в зависимости от входящего напряжения

Мощность Напряжение Сила тока Сила тока в ампера с учётом КПД регулятора напряжения 80%

65 Вт 1.8 В 36.1 А -

65 Вт 3.3 В 19.7 А 24.6 А

65 Вт 5.0 В 13.0 А 16.3 А

65 Вт 12.0 В 5.4 А 6.8 А

Как можно видеть, использование линии +12 В для питания чипа требует ток силой всего 5,4 А или же 6,8 А, с учетом эффективности VRM.

Таким образом, подключив модуль VRM на материнской плате к линии питания +12 В, мы могли бы извлечь немало пользы. Но, как вы уже знаете, спецификация ATX 2.03 предполагает лишь одну линию +12 В, которая передаётся через основной кабель питания материнской платы. Даже проживший недолгую жизнь вспомогательный 6-контактный коннектор был лишён контакта с напряжением +12 В, так что он не смог бы нам помочь. Ток силой более 8 А по одному проводу 18-го калибра от линии +12 В на блоке питания - это весьма действенный способ расплавить контакты разъёма ATX, которые по спецификации рассчитаны на ток не выше 6 А при использовании стандартных контактов Molex. Таким образом, требовалось принципиально иное решение.

Platform Compatibility Guide (PCG)

Процессор напрямую управляет силой тока, проходящей через контакт +12 В. Современные материнские платы разработаны таким образом, чтобы обеспечить поддержку как можно большего количества процессоров, однако, цепи VRM некоторых платах могут не обеспечивать достаточного питания для всех процессоров, которые могут быть установлены в сокет на материнской плате. Чтобы исключить потенциальные проблемы с совместимостью, которые могут привести к нестабильной работе ПК или даже выходу из строя отдельных компонентов, компания Intel разработала стандарт питания, называющийся Platform Compatibility Guide (PCG). PCG упоминается на большинстве боксовых процессоров Intel и материнских платах, выпускавшихся с 2004 по 2009 год. Он создавался для сборщиков ПК и системных интеграторов, чтобы донести до них информацию о том, какие требования предъявляет процессор к питанию, а также соответствует ли данным требованиям материнская плата.

PCG представляет собой двузначное либо трёхзначное обозначение (например, 05А), где первые две цифры означают год, когда был представлен продукт, а дополнительная третья буква соответствует сегменту рынка. Маркировки PCG, включающие третий знак А, соответствуют процессорам и материнским платам, относящимся к low-end решениям (требуют меньше энергии), в то время как буква B относится к процессорам и материнским платам, относящимся к сегменту high-end рынка (требуют больше энергии).

Материнские платы, которые поддерживают процессоры high-end класса, по умолчанию, также могут работать и с менее производительными процессорами, но не наоборот. Например, вы можете установить процессор с PCG маркировкой 05A в материнскую плату, имеющую маркировку 05B, но если вы попробуете установить процессор 05B в плату, имеющую маркировку 05A, то вполне можете столкнуться с нестабильной работы системы или иными, более тяжёлыми последствиями. Иными словами, всегда есть возможность установить менее производительный процессор в дорогую материнскую плату, но не наоборот.

Рекомендации к уровню питания по линии +12 В в соответствии с маркировкой Intel Platform Compatibility Guide (PCG)

Код PCG Год Сегмент рынка Потребление энергии CPU Постоянный ток по линии +12 В Пиковая сила тока по линии +12 В

04A 2004 Low-end 84 Вт 13 A 16.5 A

04B 2004 High-end 115 Вт 13 A 16.5 A

05A 2005 Low-end 95 Вт 13 A 16.5 A

05B 2005 High-end 130 Вт 16 A 19 A

06 2006 Все 65 Вт 8 A 13 A

08 2008 High-end 130 Вт 16 A 19 A

09A 2009 Low-end 65 Вт 8 A 13 A

09B 2009 High-end 95 Вт 13 A 16.5 A

Блок питания должен быть способен выдерживать пиковую нагрузку, как минимум, в течение 10 мс.

Блок питания, который соответствует требуемому минимуму по линии +12 В, может обеспечить стабильную работу системы.

4-контактный разъём питания процессора +12 В

Чтобы увеличить ток по линии +12 В, Intel создала новую спецификацию БП ATX12V. Это привело к появлению третьего разъёма питания, который получил название ATX +12 В и использовался для подведения дополнительного напряжения +12 В к материнской плате. Данный 4-контактный разъём питания является стандартным для всех материнских плат, соответствующих спецификации ATX12V, и содержит контакты Molex Mini-Fit Jr. с вилками типа "мама". Согласно спецификации, разъём соответствует стандарту Molex 39-01-2040, тип конектора - Molex 5556. Это тот же самый тип контактов, что используется в основном разъёме питания материнской платы ATX.

Данный разъём имеет два контакта +12 В, каждый из которых рассчитан на ток до 8 А (либо до 11 А при использовании контактов HCS). Это обеспечивает силу тока 16 А дополнительно к контакту на материнской плате, а в сумме оба разъёма обеспечивают ток до 22 А по линии +12 В. Расположение контактов данного разъёма изображено на следующей схеме:

ания процессора, фронтальный вид и компоновка контактов

Назначение контактов на разъёме +12 В представлено на следующей таблице:

4-контактный разъём +12 В для питания CPU

Контакт Сигнал Цвет Контакт Сигнал Цвет

3 +12 V Жёлтый 1 Gnd Чёрный

4 +12 V Жёлтый 2 Gnd Чёрный

Используя стандартные контакты Molex, каждый контакт в разъёме +12 В может проводить ток силой до 8 А, 11 А с контактами HCS, либо до 12 А с контактами Plus HCS. Даже при том, что в данном разъёме используются те же самые контакты, что и в основном, ток по этому разъёму может достигать более высоких значений, так как используется меньшее количество контактов. Умножив количество контактов на напряжение, можно определить предельную мощность тока по данному разъёму:

Максимальная мощность тока по четырёхконтактному разъёму +12 В

Напряжение Количество контактов При использовании стандартных контактов При использовании контактов HCS При использовании контактов Plus HCS

+12 В 2 192 Вт 264 Вт 288 Вт

Стандартные контакты Molex рассчитаны на ток 8 А.

Контакты Molex HCS рассчитаны на ток 11 А.

Контакты Molex Plus HCS рассчитаны на ток 12 А.

Все значения указаны для связки 4-6 контактов Mini-Fit Jr. при использовании проводов 18-го калибра и стандартной температуре.

Таким образом, в случае использования стандартных контактов мощность может достигать 192 Вт, что, в большинстве случаев, достаточно даже для современных производительных CPU. Потребление большей мощности может привести к перегреву и оплавлению контактов, поэтому в случае использования более "прожорливых" моделей процессоров вилка +12 В для питания процессора должна включать контакты Molex HCS либо Plus HCS.

20-контактный основной разъём питания и коннектор питания процессора +12 В вместе обеспечивают максимальный уровень мощности тока 443 Вт (при использовании стандартных контактов). Важно заметить, что добавление разъёма +12 В позволяет задействовать полную мощность блока питания на 500 Вт, не рискуя столкнуться с перегревом или оплавлением контактов.

Переходник на разъём +12 В питания процессора

Если блок питания не имеет стандартного разъёма +12 В для питания процессора, а на материнской плате предусмотрено соответствующее гнездо, существует простой выход из проблемы - использовать переходник. С какими нюансами мы может столкнуться в таком случае?

Переходник подключается к разъёму для периферийных устройств, который имеется почти во всех БП. Проблема в данном случае заключается в том, что разъём для периферийных устройств имеет всего один контакт +12 В, а 4-контактный разъём питания CPU - два таких контакта. Таким образом, если переходник предполагает использование всего одного разъёма для периферийных устройств, используя его для обеспечения напряжения сразу на двух контактах разъёма +12 В для процессора, то мы в этом случае видим серьёзное несоответствие между требованиями к силе тока. Поскольку контакты на разъёме для периферийных устройств рассчитаны на ток только в 11 А, нагрузка, превышающая это значение, может привести к перегреву и оплавлению контактов на этом разъёме. Но 11 А - это ниже пиковых значений тока, на которые должны быть рассчитаны контакты разъёма в соответствии с рекомендациями Intel PCG. Это означает, что подобные переходники не соответствуют последним стандартам.

Мы произвели следующие расчёты: учитывая эффективность VRM на уровне 80%, для среднего по нынешним меркам процессора, потребляющего 105 Вт, уровень тока составит примерно 11 А, что является максимумам для периферийного разъёма питания. Многие современные процессоры имеют TDP свыше 105 Вт. Но мы бы не рекомендовали пользоваться переходниками, которые используют только один разъём для периферийных устройств, с процессорами, имеющими TDP свыше 75 Вт. Пример такого переходника приведён на следующем рисунке:

Переходник на разъём питания CPU +12 В с разъёма для питания периферийных устройств

8-контактный разъём питания процессора +12 V

В материнских платах high-end класса часто используется несколько VRM для питания процессора. Чтобы распределить нагрузку между дополнительными регуляторами напряжения, такие платы оснащены двумя гнёздами для 4-контактного разъёма +12 В, но физически они объединены в один 8-контактный коннектор, как показано на рисунке ниже. Данный тип разъёма был впервые представлен в спецификации EPS12V версии 1.6, вышедшей в 2000 году. Хотя изначально данная спецификация была ориентирована на файл-серверы, увеличившиеся запросы к питанию некоторых высокопроизводительных процессоров для настольных ПК привели к тому, что этот 8-контактный разъём появился в мире ПК.

Вопросы совместимости

Обратная и прямая совместимость

Коль скоро вы дочитали наш материал до этого места, несомненно, у вас должны появиться некоторые вопросы. Например, что произойдёт, если вы купите новый блок питания, оснащённый основным 24-контактным разъёмом для материнской платы, а ваша материнская плата имеет гнездо для 20-контактного кабеля? Или наоборот, что будет, если вы купите материнскую плату с гнездом под 24-контактный разъём, а блок питания оснащён 20-контактным разъёмом? Ответы на эти вопросы вызывают, по меньшей мере, удивление.

Подключение нового 24-контактного разъёма к гнезду на материнской плате, рассчитанному на использование 20-контактного разъёма

Вполне понятно, что прямая и обратная совместимость достигается за счёт того, что первые 20 контактов на новом 24-контактном разъёме совпадают с контактами на 20-контактной вилке. Теоретически, единственная проблема с совместимостью может иметь место в том случае, если вы пытаетесь установить 24-контактный коннектор в гнездо для 20-контактного, рядом с которым распаяны какие-либо другие гнёзда или есть выступающие детали, которые препятствуют установке вилки 24-контактного конектора со смещением.

А что насчёт обратной ситуации, если у вас имеется плата с гнездом под 24-контактный разъём, а блок питания имеет старый 20-контактный коннектор? В этом случае четыре контакта на гнезде материнской платы остаются свободными. Но будет ли корректно работать плата, к которой не подключены дополнительные четыре контакта? Так как дополнительные четыре контакта всего лишь дополняют имеющиеся контакты на старом разъёме, плата должна работать как положено, за исключением ситуации, если плата потребляет много энергии - в этом случае, использование старого 20-контактного коннектора может привести к перегреву и оплавлению контактов.

Некоторые материнские платы, которые продавались в период с 2004 по 2010 год, имеющие 24-контактный разъём питания, также оснащались дополнительным гнездом, в которое для получения дополнительного питания устанавливается разъём для периферийных устройств (как правило, под таковыми подразумеваются жёсткие диски). В таком случае, подключив 20-контактный разъём питания от старого блока питания, можно не переживать относительного того, что контакты на основном разъёме оплавятся. В документации от таких плат данное гнездо, как правило, упоминается как дополнительный разъём питания. Некоторые платы оснащены как обычным разъёмом для периферийных устройств, так и SATA-коннектором.

Если вы подключите к гнезду для 24-контактного разъёма 24-контактный разъём, то потребность в использовании альтернативных разъёмов, вероятно, не возникнет. Но если вы подключите 20-контактный разъём в гнездо для 24-контактного на материнской плате и данная плата оснащена гнёздами для разъёма питания периферийных устройств, данной возможностью следует воспользоваться. Достаточно просто подключить разъём от БП к соответствующему гнезду на материнской плате. Большинство БП имеют достаточное количество стандартных разъемов для периферийных устройств либо SATA-коннекторов питания. Использование 20-контактного основного разъёма питания и альтернативного дополнительного питания через гнездо для периферийных устройств позволит сохранить достаточный уровень тока для питания материнской платы и карт PCI-E, обеспечив дополнительную мощность в 75 Вт.

Здесь необходимо добавить, что при подключении разъёмов питания следует проявить осторожность и проверить, что разъём подключён правильно.

Основной разъём питания, разъём +12 В и коннектор питания графических карт PCI-E оснащены вилками Molex Mini-Fit Jr., в которых используются специальные ключи для исключения неверного подключения к гнезду на материнской плате. Эти ключи разработаны таким образом, что вы попросту не сможете вставить вилку в гнездо "вверх ногами" или сместив положение контактов.

Проблема в том, что в некоторых дешёвых блоках питания используются упрощённая версия разъёмов, не соответствующая оригинальным высококачественным стандартам Molex, и защёлки на вилках могут фиксироваться даже при неправильном подключении. Другая же проблема состоит в том, что при применении грубой силы в процессе подключения разъёма к гнезду даже качественные вилки могут вас подвести. При подключении 20-контактного разъёма к гнезду, рассчитанному на 24-контактный коннектор, либо в обратном случае, ключи на разъёмах также могут не точно совпасть, и в этом случае следует проявить особенную осторожность, прежде чем включать компьютер.

Поиск по сайту: