CPU-Stromversorgung.
Auch "VRM" genannt,
Voltage Regulator Module oder Spannungsreglermodul. Mehrere davon bilden die CPU-Stromversorgung.
Das Netzteil liefert 12V an, eine CPU benötigt aber andere Spannungen. Die Spannung, mit der eine CPU arbeitet, liegt in der Regel bei um die 1V.
Da aber die Stromstärke sehr hoch ist, wären die Verluste auf längeren Leitungen zu hoch, deshalb sitzen die entsprechenden Bauteile unmittelbar neben der CPU und nicht z.B. im Netzteil.
Man nennt sie auch Phasen. Warum? Weil sie nur phasenweise, also abwechselnd in Betrieb sind.
Bei einer Phase wäre diese die ganze Zeit in Betrieb. Bei zwei Phasen würden sich beide abwechseln und jede wäre 50% der Zeit in Betrieb. Bei drei Phasen wäre jede 33% der Zeit in Betrieb usw.
Diese werden in einem Mikrosekundentakt durchgeschaltet, meist durch Pulsweitenmodulation gesteuert, realisiert durch einen entsprechenden Controller-Chip auf dem Mainboard.
Die CPU meldet an diesen Controller wie viel Spannung sie gerade haben will. Das ist die "berühmte" VID,
Voltage Identification Definition, die auch von Programmen ausgelesen werden kann.
Tools, die die CPU-Spannung anzeigen, wie CPU-Z und andere, messen nicht wie viel Volt tatsächlich anliegt, sondern lesen aus was die CPU gerade anfordert.
Eine einzelne Phase wäre kaum in der Lage den Strombedarf einer leistungsstarken CPU dauerhaft zu decken und würde schnell massiv überhitzen.
Jede Phase besteht aus
- einer Drosselspule. Das sind die meist großen, quadratischen "Klötzchen" rund um die CPU. Dort drin ist eine Spule, also eine Drahtwicklung vergossen.
Diese Drosselspulen sind auch verantwortlich für das berüchtigte "Spulenfiepen", dass manchmal auftreten kann, häufig bei Grafikkarten, die genauso VRMs besitzen.
- einem (oder mehreren) Kondensator(en). Das sind die kleinen, runden "Hütchen".
- zwei bis vier Transistoren (oder ein IC, in dem diese Transistoren sitzen). Das sind die kleinen, flachen Bauteile, auf denen in der Regel ein Kühlkörper sitzt, weil sich diese im Betrieb erwärmen.
Die Qualität bzw. Art der Transistoren und die Qualität ihrer Kühlung und Ansteuerung entscheidet letztlich wie gut die Spannungsversorgung arbeitet.
Es gab Mainboards, vor allem von AMD, da war es ratsam einen Top-Blow CPU-Kühler zu nutzen, um die Transistoren noch zusätzlich zu kühlen, weil sie sonst zu heiß wurden (über 100°C).
Bei teureren Mainboards sind oft mehr Phasen verbaut, um
- die Lebensdauer und Temperatur im Griff zu halten. Im Betrieb erwärmen sich vor allem die Transistoren.
Je kürzer jede einzelne Phase in Betrieb ist, desto geringer ist die Zeit, in der sich die Bauteile aufheizen würden.
Die Abwärme kann zur besseren Wärmeabfuhr auf einer größeren Fläche verteilt werden und die Belastung pro Bauteil sinkt, was gut ist für die Lebensdauer.
- die Stromversorgung sauberer hinzubekommen. Je mehr Phasen verbaut sind, muss jede einzelne weniger leisten können.
- schnelle Lastwechsel zu ermöglichen, da damit u.a. eine gewisse "Trägheit" der Drosselspulen kompensiert wird.
Und am Ende auch den Kaufpreis zu rechtfertigen, da mehr Phasen hochwertiger aussehen...
Wenige gut aufgebaute Phasen sind besser als viele schlechte.
Hier
Anhang anzeigen 534173
kann man den Aufbau ganz gut erkennen.
Das wären 5 Phasen. Erkennbar an den 5 Spulen (mit dem R60 Aufdruck).
Zwei Kondensatoren je Phase (die silbernen Dinger mit lila Aufdruck).
Und die flachen Bauteile über den Spulen sind die Transistoren.
(Wobei man diese in zwei unterschiedliche, "Highside und Downside", aufteilen müsste, aber das zu erklären würde hier zu weit führen.)
Der Chip rechts unten im Bild ist der Controller für die Ansteuerung.
Dann sind diese Phasen meist aufgeteilt. Denn eine CPU braucht nicht einfach nur eine Stromversorgung und fertig.
Es gibt mindestens den Core-Bereich und den Uncore-Bereich. Beide benötigen eine separate Stromversorgung.
Core-Bereich sind die eigentlichen Rechenkerne. Und der Uncore-Bereich ist alles andere, z.B. der Speichercontroller, diverse Bus-Controller z.B. PCIe usw.
Die integrierte Grafik wird meist auch über 1-2 separate Phasen versorgt. (Diese werden nicht genutzt wenn die integrierte Grafik nicht aktiv oder nicht vorhanden ist.)
Oft sind auch je zwei Phasen parallel geschaltet, so das z.B. immer zwei gleichzeitig arbeiten statt nur einer.
(Hierbei kann man mit oder ohne "Doubler" arbeiten. Beides hat Vor- und Nachteile.)
Nehmen wir ein durchschnittliches Mainboard wie das
Gigabyte X570 Aorus Pro.
Das besitzt 14 Phasen. Der verbaute Controller kann aber nur 8 Phasen verwalten.
Lösung: Für die CPU werden 6 Phasen zur Verfügung gestellt, wobei jede Phase aber doppelt ausgeführt ist. Das macht 12.
Und 2 Phasen sind für die integrierte Grafik der CPU gedacht. Macht insgesamt 14.
Jede der 12 Phasen für die CPU kann max. 40A bereitstellen.
Allerdings sagt man als groben Richtwert das höchstens 50% der theoretischen Maximallast genutzt werden sollte.
12x40A=480A/2=240A. Nehmen wir eine Spannung von 1,3V an, so würde das über 300W entsprechen. Das verbraucht kein Ryzen...
Nehmen wir ein dickes Z490 Mainboard wie das
MSI MEG Z490 Ace.
Das hat 16 Phasen für die CPU (8x2) mit je 90A. Man kann also sagen das diese Stromversorgung sogar über 700A zur Verfügung stellen könnte.
Nehmen wir eine CPU an, die gerade 120W verbraucht bei 1,2V. Das macht 100A, die in dem Moment durch die CPU jagen.
Das die CPU dabei ein wenig warm wird, ist sicher nachvollziehbar...
nur sehe ich zum ersten mal das sowas durchbrennt 
