เป็นที่ทราบกันโดยทั่วไปว่า พาวเวอร์ซัพพลายเป็นอุปกรณ์ที่คอยทำหน้าที่แปลงไฟฟ้ากระแสสลับจากปลั๊กไฟให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง แล้วจ่ายให้กับอุปกรณ์ต่างๆ ในเครื่องพีซี ทั้งการ์ดจอ ฮาร์ดดิสก์และอื่นๆ แต่บางคนก็อาจจะสงสัยว่า เหตุใดอุปกรณ์สำคัญอย่างซีพียูและหน่วยความจำ ซึ่งใช้กระแสไฟที่มีแรงดันเพียง 1 โวลต์เศษฯ จึงทำงานได้อย่างไม่มีปัญหา ทั้งๆ ที่กระแสไฟที่ได้จากพาวเวอร์ซัพพลายนั้นมีแรงดันไฟสูงถึง 12 โวลต์
เหตุที่ซีพียูและหน่วยความจำซึ่งใช้กระแสไฟที่มีแรงดันเพียง 1 โวลต์เศษๆ สามารถทำงานได้อย่างไม่มีปัญหาก็เพราะว่า ทุกๆ เมนบอร์ดจะมีภาคจ่ายไฟหรือส่วนประกอบที่เรียกว่า VRM หรือ Voltage Regulator Module คอยทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้า 12 โวลต์จากพาวเวอร์ซัพพลายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมกับซีพียูก่อน และสิ่งที่เรียกว่าภาคจ่ายไฟนี้ ก็เป็นสิ่งที่มีความสำคัญมากกับการทำงานของซีพียูในปัจจุบัน
หลักการทำงานของ VRM บนเมนบอร์ด
VRM เป็นชุดส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งโดยปกติทั่วไปจะอยู่รอบๆ ซ็อกเก็ตซีพียูบนเมนบอร์ด แต่บางครั้งก็อาจจะมองเห็นได้ยาก เนื่องจากเมนบอร์ดอาจจะมีฮีทซิงค์ระบายความร้อนปิดทับอยู่ ส่วนจะมีจำนวนเท่าใดนั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบของเมนบอร์ดแต่ละรุ่น แต่จะทำงานโดยใช้พื้นฐานหลักการเดียวกันคือ แปลงกระแสไฟ 12 โวลต์จากพาวเวอร์ซัพพลายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมกับการใช้งานของซีพียูและหน่วยความจำ
VRM ที่เป็นเสมือนภาคจ่ายไฟของซีพียูนี้จะทำงานโดยใช้ส่วนประกอบที่สำคัญคือ MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect), Inductor หรือ Chock, คาปาซิสเตอร์ และไดโอด โดยควบคุมการทำงานด้วยชิป PWM (Pulse-Width Modulation) ซึ่งเขียนเป็นวงจรได้ดังภาพด้านล่างนี้ หรือถ้าสนใจทราบรายละเอียดแบบเจาะลึกสามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://en.wikichip.org/wiki/voltage_regulator_module
ภาคจ่ายไฟหลายเฟสหรือ Multi-Phase VRM
ภาพวงจรข้างต้นเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นว่า VRM เฟสหนึ่งแปลงกระแสไฟ 12 โวลต์จากพาวเวอร์ซัพพลายให้เหลือ 1 โวลต์เศษๆ ได้อย่างไร แต่สิ่งที่ต้องทราบไว้ด้วยก็คือ การแปลงไฟของ VRM ซึ่งเป็นภาคจ่ายไฟบนเมนบอร์ดล้วนแต่มีลักษณะที่เป็นแบบ Multi-Phase ทั้งสิ้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้ซีพียูและหน่วยความจำได้รับกระแสไฟที่เหมาะสม ต่อเนื่องตลอดเวลา
VRM ที่เป็นแบบหลายเฟส คือการนำวงจรแปลงไฟข้างต้นมาผสมผสานเข้าด้วยกัน ซึ่งแต่ละเฟสจะสลับกันแปลงไฟในช่วงเวลาสั้นๆ เพื่อให้ได้กระแสไฟที่มีแรงดันคงที่ที่สุด ซึ่งเมนบอร์ดที่มีภาคจ่ายไฟแบบหลายเฟสนี้จะมีการใช้ MOSFET และ Chock จำนวนมากกว่า 1 ชุดเสมอ และนอกจากจะได้กระแสไฟที่นิ่งและต่อเนื่องมากขึ้นแล้วระบบ Multi-Phase นี้ยังช่วยลดระดับการโหลดและความร้อนที่เกิดขึ้นในแต่ละเฟสได้อีกด้วย
จำนวนเฟสและสิ่งที่อยู่เบื้องหลังตัวเลข
จำนวนเฟสของภาคจ่ายไฟบนเมนบอร์ด นอกจากจะระบุเป็นตัวเลขรวมทั้งหมดอย่างเช่น 8, 10 หรือ 12 เฟสแล้วบางครั้งก็ยังอาจจะระบุเป็น 5+3 หรือ 10+2 หรือบางรุ่นก็ยังอาจจะระบุเป็น 16+1+2 โดยตัวเลขแรกหมายถึงจำนวนเฟสของภาคจ่ายไฟซีพียู ส่วนตัวเลขหลังจะเป็นภาคจ่ายไฟหน่วยความจำ ส่วนตัวเลขกลางมักจะเป็นจำนวนภาคจ่ายไฟสำหรับระบบกราฟิกในซีพียู
ตามหลักการแล้ว ยิ่งเมนบอร์ดออกแบบ VRM ให้มีจำนวนเฟสมากเท่าใด ประสิทธิภาพในการจ่ายไฟก็จะยิ่งดีเท่านั้น แต่ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับคุณภาพของส่วนประกอบที่เลือกใช้และการออกแบบวงจร ดังนั้นจึงควรตรวจสอบให้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเมนบอร์ดที่มีจำนวนเฟสมากๆ เพราะบางครั้งอาจเป็นไปได้ว่ามีการใช้เทคนิค Doubler ที่เป็นการเพิ่มจำนวนช่องสัญญาณเข้ามาช่วยเพิ่มจำนวนเฟส ซึ่งวิธีนี้แม้ว่าจะช่วยลดระดับการโหลดที่เกิดขึ้นในแต่ละเฟสได้ แต่ประสิทธิภาพการจ่ายไฟก็ไม่ดีเท่ากับการเพิ่มจำนวนเฟสของภาคจ่ายไฟจริงๆ
กี่เฟสไม่สำคัญเท่ากับคุณภาพของส่วนประกอบ
เป้าหมายสำคัญของ VRM หรือภาคจ่ายไฟของเมนบอร์ดก็คือ การจ่ายกระแสไฟที่สะอาด และมีความแน่นอนให้กับอุปกรณ์ แต่โดยปกติทั่วไปนั้นภาคจ่ายไฟของเมนบอร์ดส่วนใหญ่ก็มักจะได้รับการออกแบบให้มีประสิทธิภาพเพียงพอต่อการทำงานตามมาตรฐานของซีพียูและส่วนประกอบต่างๆ แล้ว แต่เมื่อใดก็ตามที่มีการโอเวอร์คล็อก หรือปรับแต่งการทำงานใดจะต้องให้ความสำคัญกับภาคจ่ายไฟมากขึ้น
แน่นอนว่าจำนวนเฟสของภาคจ่ายไฟเป็นสิ่งที่มีความสำคัญ แต่สิ่งที่สำคัญยิ่งกว่า คือการใช้ส่วนประกอบที่มีคุณภาพและทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ซึ่งก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้ผลิต แต่แน่นอนว่าส่วนประกอบที่มีคุณภาพจำนวนมากก็มักจะมาพร้อมกับราคาที่ทำให้ต้นทุนการผลิตเมนบอร์ดแพงขึ้นเสมอ ไม่ว่าจะเป็น MOSFET, Choke หรือว่าคาปาซิสเตอร์ รวมถึงการออกแบบให้มีฮีทซิงค์ช่วยระบายความร้อน และการใช้ส่วนประกอบที่ทันสมัยกว่าอย่าง Dr.MOS ที่รวมเอาส่วนประกอบสำคัญอย่าง MOSFET (ทั้ง High-Side และ Low-Side) กับ Driver IC ที่ทำหน้าที่จัดการเข้ามารวมไว้ในตัวเดียวกัน
รายละเอียดที่กล่าวไปทั้งหมดนี้ น่าจะพอทำให้คุณเข้าใจหลักการและบทบาทของ VRM ที่อยู่บนเมนบอร์ดได้ไม่ยาก แต่การจะตัดสินว่า VRM ของเมนบอร์ดรุ่นใดรุ่นหนึ่งมีประสิทธิภาพดีพอกับที่ต้องการหรือไม่ เป็นสิ่งที่ผู้ใช้จำเป็นต้องตรวจสอบเพิ่มเติมด้วยตัวเอง