Nếu muốn biết về chất lượng của một bo mạch chủ nào đó, bạn cần nghiên cứu mạch điều khiển điện áp ( VRC – Voltage Regulator Circuit ) , nhận điện thế từ nguồn điện –  +12 V – và chuyển nó thành điện áp mà CPU, bộ nhớ, Chipset và các mạch khác sử dụng . Trong bài báo này chúng ta sẽ tìm hiểu cách nhận biết mạch điện này, cách thức hoạt động, chức năng chính cũng như cách để nhận biết thiết bị chất lượng cao.  

Chất lượng của mạch VRC là một trong những cách tốt nhất để biết được chất lượng tổng thể của bo mạch chủ cũng như tuổi thọ của nó. Một mạch VRC tốt không gây nhiễu hoặc dao động tại đầu ra, cung cấp cho CPU và các thiết bị khác một điện áp ổn định để đảm bảo hoạt động tốt. Mạch VRC kém có thể gây tiếng ồn hoặc sinh ra điện áp không ổn định, gây ra các vấn đề như treo máy, Reset lại hoặc đưa ra màn hình xanh chết chóc trong Windows ( BSoD ) . 

Nếu mạch này sử dụng tụ điện kém, nó sẽ bị rò rỉ, phồng lên hoặc thậm chí phát nổ. Thường thì khi bo mạch chủ hỏng là do mạch VRC làm việc kém . Vì thế một mạch VRC tốt sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định hàng năm trời. 

Việc nhận biết mạch VRC khá dễ dàng bởi nó là mạch duy nhất trên Motherboard  sử dụng cuộn cảm nên chỉ cần tìm được cuộn dây này là bạn sẽ biết được mạch VRC nằm ở đâu. Thường thì mạch này nằm quanh khe cắm CPU, nhưng nếu bạn thấy một vài cuộn cảm ở một số vị trí khác nhau trên Motherboard  thường là gần khe cắm bộ nhớ và gần chip SouthBridge thì đó là do mạch VRC cũng cung cấp điện áp cho cả các bộ phận này . 

Hình 1: Mạch VRC

Trước khi giải thích cụ thể cách làm việc của mạch biến thế, hãy làm quen với các thành phần chính trong bộ phận này. 

Các bộ phận chính

Các thành phần chính của một mạch VRC gồm: cuộn cảm ( Choke - được làm từ sắt hoặc ferit ), Transistor và tụ điện (các Motherboard tốt thường dùng tụ điện bằng nhôm).

Trasistor dùng trong mạch này được sử dụng bằng một công nghệ gọi là MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) và nhiều người dùng từ MOSFET để chỉ các Transistor này (một số loại bo mạch chủ, đặc biệt là của MSI thì sử dụng công nghệ "DrMOS", dùng mạch tích hợp thay vì những Transistor).

Một số Motherboard có sẵn tấm tản nhiệt thụ động nằm trên Transistor để làm mát. Ngoài ra trong mạch còn một số thành phần quan trọng, đặc biệt là mạch tích hợp. Lúc nào cũng có một mạch tích hợp gọi là “mạch điều khiển PWM,- PWM Controller ” và Motherboard tốt còn có thêm “MOSFET driver”.

Hình 2: Mạch VRC nhìn gần. 

Hình 3: Bo mạch chủ với bộ điều nhiêt nhằm trên transistor.   

Tiếp theo chúng ta sẽ nghiên cứu từng bộ phận.

Như đã nói, có hai loại cuộc cảm ( Choke ) dùng trong mạch VRC : sắt hoặc ferit.

Cuộn cảm bằng lõi Ferit tốt hơn bởi chúng thất thoát ít điện hơn so với cuộn cảm lõi sắt  (thấp hơn 25% theo Gigabyte), độ nhiễu điện từ  (EMI)  thấp hơn, và bền hơn .

Rất dễ phân biệt 2 loại này: cuộn cảm lõi Ferit thường “kín” và đánh dấu chữ “R” trên cùng , cuộc cảm lõi sắt thường “mở” và bạn có thể thấy những dây Đồng dày bên trong .

Hình 4 và 5 cho thấy rõ sự khác biệt giữa chúng. Tuy nhiên cũng có một ngoại lệ, đó là loại cuộc cảm Ferit lớn , tròn và “mở” như trong hình 6. Rất dễ nhận biết loại cuộc cảm Ferit này bởi chúng có đầu tròn chứ không vuông. 

Mỗi Phase hoặc kênh sẽ có một cuộn cảm . 

Hình 4: Cuộn cảm lõi Sắt

Hình 5: Cuộn cảm lõi Ferit

Hình 6: Cuộn cảm lõi Ferit.

Mặc dù hầu hết Motherboard  dùng Transistor MOSFET cho mạch VRC, nhưng một số Motherboard khác dùng Transistor lại có chất lượng tốt hơn . Trong đó những Transistor tốt nhất có trở kháng chuyển mạch thấp hơn – một thông số gọi là RDS(on). Các Transistor này tỏa ra ít nhiệt hơn (ít hơn 16% so với MOSFET truyền thống) và tiêu thụ ít điện hơn, tức là hiệu suất cao hơn (nhất là khi CPU và bo mạch chủ cũng sẽ tiêu thụ ít điện hơn). Chúng có kích thước nhỏ hơn Transistor thông thường. Để phân biệt hai loại Transistor này bạn chỉ cần đếm số cực. Transistor truyền thống có 3 chân, trong đó chân ở giữa thường bị cắt, còn transistor có RSD thấp thì có 4 hoặc 5 chân và tất cả đều được hàn vào Motherboard  (xem hình 7 và 8).

Mạch VRC sẽ có hai Transistor trên một “Phase” hoặc “kênh - Channel” , một Transistor gọi là “bên cao” và Transistor còn lại gọi là “bên thấp” . Các bo mạch chủ giá rẻ thường dùng thêm một Transistor với mỗi kênh thay vì dùng một mạch tích hợp Driver MOSFET  mỗi kênh để thực hiện chức năng này, và do đó sẽ có 3 Transistor mỗi kênh ( Phase ) chứ không phải 2. Do đó cách nhận biết tốt nhất là dựa vào số lượng cuộn cảm chứ không phải số lượng Transistor.  

Một số bo mạch chủ, đặc biệt là của MSI dùng công nghệ "DrMOS,” sử dụng một mạch tích hợp thay cho MOSFET “bên cao,” MOSFET “bên thấp” và Driver MOSFET , do đó các bo mạch chủ này có thể có một mạch tích hợp trên mỗi Phase và không có Transistor. 

Hình 7: MOSFET truyền thống.

Hình 8: MOSFET có RDS(on) thấp.

Các Tụ điện dùng trong mạch VRC có thể là loại điện phân truyền thống, hoặc là loại bằng vỏ nhôm, bạn có thể thấy sự khác biệt rõ ràng trong hình 2. Tụ điện bằng nhôm tốt hơn bởi chúng không bị phồng hoặc rò rỉ. Nếu bo mạch chủ của bạn dùng loại Tụ điện bình thường, bạn nên xem hãng sản xuất là gì. Tụ điện sản xuất tại Nhật thường không bị phồng, rò hoặc nổ. 

Mỗi đầu ra điện thế được một mạch tích hợp điều khiển có tên gọi mạch PWM ( Pulsse-width Modulation – điều chế độ rộng xung ) điều khiển. Với mỗi mức điện thế, bo mạch chủ lại có một mạch điều khiển PWM, ví dụ một cho CPU, một cho bộ nhớ, một cho chipset… (hầu hết mạch điều khiển PWM đều có thể điều khiển hai mức điện thế độc lập). Nếu nhìn quanh khe cắm CPU bạn sẽ thấy mạch điều khiển PWM cho điện thế CPU, xem hình 2 và 9. Một số bo mạch chủ có mạch PWM ở tần số cao hơn giúp giảm lượng điện thất thoát (nói cách khác, nó giúp tăng hiệu suất, giảm lượng điện mà bo mạch chủ/CPU tiêu thụ). Nếu bo mạch chủ của bạn có tính năng này thì nhà sản xuất chắc chắn sẽ quảng cáo nó.   

Hình 9: Mạch điều khiển PWM.

Cuối cùng chúng ta có một mạch tích hợp nhỏ hơn gọi là Driver MOSFET. Mạch VRC có một Driver MOSFET đối với mỗi Phase (kênh), vì thế mỗi mạch tích hợp sẽ điều khiển 2 MOSFET. Các bo mạch chủ giá rẻ thường dùng một MOSFET khác thay cho mạch tích hợp này, vì thế bạn sẽ không tìm thấy mạch tích hợp, mà mỗi pha có đến 3 transistor chứ không phải 2 như thường lệ. 

Hình 10: MOSFET driver.

DrMOS trên những Motherboard của MSI