Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Итак, приведенный выше вариант обладает всеми недостатками многокомпонентных решений. Некоторые из них перечислены ниже.

В качестве примера можно привести большую площадь на печатной плате, занимаемую перечисленными элементами по сравнению с однокомпонентными вариантами.

А еще реализация многокомпонентных решений обходится обычно дороже однокомпонентных решений из-за большей совокупной стоимости элементов, большей трудоемкости, и, как было отмечено ранее, большей площади печатной платы.

К этому можно добавить, что  многокомпонентные решения, как правило, по показателям надежности уступают однокомпонентным решениям. 

Микросхема Power Stage (официальное название IR3550), предлагаемая в Ultra Durable 5, — это однокомпонентное решение в составе MOSFET-драйвера, одного P-канального и двух (иногда одного) N-канального МОП-транзисторов.

Для изготовления Power Stage разработаны и внедрены высокотехнологичные производственные процессы, обеспечивающие высокие параметры характеристик указанных микросхем.

Микросхемы PowIRstage выпускаются вместе с полностью оптимизированным драйвером МС. В отличие от других производителей компонентов, практикующих применение для полевых транзисторов драйверов сторонних производителей, компания International Rectifier гарантирует полную совместимость оптимизированного драйвера и транзисторов, размещенных на одной подложке (схема Driver + MOSFET).

Созданные на основе данной микросхемы новые решения энергопитания обеспечивают максимальную энергоэффективность, устойчивую работа под нагрузкой до 60 А, всесторонний мониторинг и комфортный микроклимат в системном блоке.

Необходимо добавить, что данная микросхема стала очередным нововведением технологии Ultra Durable пятой версии.

Остается только привести основные компоненты Ultra Durable 5:

• Твердотельные конденсаторы,
• Дроссели с ферритовыми сердечниками, 
• МОП-транзисторы с Lower RDS,
• 70-мкм медные слои печатной платы,
• Защита печатной платы от влажности,
• Микросхемы PowIRstage.

В качестве примеров материнских плат с Ultra Durable 5 можно привести несколько современных моделей материнских плат Gigabyte, ориентированных на использование процессоров Intel Core второго и третьего поколений и созданных на основе соответствующих чипсетов.

Примеры и важнейшие параметры ряда материнских плат с Ultra Durable 5 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 5 
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Увеличение толщины печатных проводников в материнских платах обеспечило улучшение ряда их свойств, например, следующих важных характеристик:

• существенное снижение температуры,
• повышение энергоэффективности,
• улучшение стабильности работы.

Как следствие, это положительно повлияло на работу всей системы компьютера. Особенно благотворно это сказалось при работе комплектующих в жестких условиях оверклокинга (от англ. overclocking — работа компьютерных компонентов на повышенных тактовых частотах).

Действительно, увеличение толщины токопроводящих слоев уменьшило потери на передачу токов высоких уровней, достигающих иногда десятков ампер.

Как известно, передачи по печатным проводникам импульсных сигналов, которые характеризуются большими значениями передаваемого электрического тока, сопровождаются значительными перепадами напряжений из-за конечной проводимости проводников.

Остается добавить, что значительные перепады напряжений негативно сказываются на стабильности работы элементов материнской платы и компьютерных комплектующих.

Кроме того, при таких передачах выделяется немало тепла, которого тем больше, чем выше сопротивление проводников. И чем больше сопротивление проводников, тем больше энергии тратится впустую.

В результате приходится увеличивать число и мощность преобразователей, а также источника питания таких цепей. А это все повышает цену компьютера и стоимость его эксплуатации.

Дополнительное улучшение в материнских платах обеспечивает увеличение и толщины слоя заземления. Это не только улучшает энергопитание, но и позволяет улучшить экранировку высокочастотных цепей, что улучшает электромагнитную совместимость элементов.

В дополнение к перечисленному, удвоенная толщина слоев меди обеспечивает более эффективное охлаждение критических участков материнской платы, в том числе от процессора и расположенных рядом с ним компонентов.

Все это позволяет без нарушения надежности значительно повысить частоту работы элементов, что характерно для режимов разгона.

Еще одним улучшением является совершенствование изоляционного материала, используемого в производстве печатных плат. В результате конструкторы повысили  защиту от влажности, что еще больше увеличило устойчивость, надежность и ресурс материнских плат.  

Учитывая дальнейшее повышение тактовых частот, что требует адекватного повышения энергопитания, конструкторы усовершенствовали и элементы преобразователей, интегрированных в архитектуру материнских плат.

Все указанные наработки конструкторы Gigabyte воплотили в своих изделиях, присвоив своей разработке очередной порядковый номер Ultra Durable: технология Ultra Durable 5.

О преимуществах и достоинствах Ultra Durable 5 —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 3 
      

Евгений Рудометов 
 

Значительная часть технологий, внедряемых производителями материнских плат, направлена на повышение основных параметров выпускаемых ими изделий. К таким изделиям относятся:

• устойчивость,
• надежность,
• ресурс работы. 

Одной из таких перспективных разработок является технология Ultra Durable компании Gigabyte.

Со времени первого варианта Ultra Durable в архитектуре и производстве материнских плат произошли большие изменения.

Например, конструкторы отказались от традиционных для тех изделий обычных оксидных конденсаторов. Они заменили их эквивалентными моделями с твердым электролитом, надежность которых достигает 50 000 часов.

А еще конденсаторы с твердым электролитом обладают крайне низкими электрическими потерями. Это улучшает их работу в качестве фильтров.

Кроме того, низкие потери при работе конденсаторов уменьшают их теплообразование, что не только продлевает их ресурс, но и улучшает температурный режим электронных схем и снижает расход энергии.

Остается добавить, что качественные конденсаторы повышают устойчивость и надежность работы электронных схем, в составе которых используются такие элементы.

В дальнейшем конструкторы Gigabyte дополнили качественные конденсаторы с твердым диэлектриком дросселями с ферритовыми сердечниками и специальными мощными транзисторами, которые теперь стали частью локальных источников питания, интегрированных в архитектуру материнских плат.  

Необходимо отметить, что ранее в составе схем преобразователей использовались дроссели со стальными сердечниками. Однако с повышением рабочих частот, что связано с использованием современных высокопроизводительных компонентов, традиционные стальные дроссели стали плохо справляться со своими функциями.

Замена их на ферритовые дроссели обеспечила уменьшение потерь энергии и уменьшение электромагнитного излучения. Это упростило разработку компактных вариантов дизайна и увеличило надежность компьютерных систем.

Использование же специальных мощных полевых транзисторов (англ. metal-oxide-semiconductor field effect transistor, MOSFET — МОП, металл-оксид-полупроводник ), обладающих низким сопротивлением в открытом состоянии (Low RDS(on)), дополнительно уменьшила потери. Использование таких транзисторов в цепях питания позволяет повысить уровень энергосбережения, уменьшить требования к системам охлаждения транзисторов, уменьшить локальные нагревы материнской платы.

В дальнейшем модификации подверглась и сама топология печатной платы. В частности, конструкторы удвоили толщину слоя меди в слоях питания и заземления.

О улучшении характеристик материнских плат благодаря удвоению толщины слоя меди в проводниках питания и заземления —  в следующей части  данной статьи.
    

>>    Часть 2