Kelistrikan yang stabil adalah hal yang sangat penting bagi perangkat elektronik, khususnya komputer yang tentu berisi berbagai macam komponen elektronik yang presisi dan membutuhkan kestabilan tinggi. Kita pasti mengenal istilah stavolt atau stabilizer yang biasa berbentuk kotak merah yang digunakan untuk menstabilkan arus listrik pada peralatan di rumah. Sedangkan pada komputer, proses perubahan dan pengaturan listrik ini dilakukan oleh unit yang disebut PSU atau Power Supply Unit. PSU bertugas merubah listrik AC 220v yang disupply oleh PLN menjadi listrik DC dengan berbagai tegangan (biasanya 3,3V , 5V dan 12V) yang dibutuhkan berbagai komponen dalam komputer.Akan tetapi, masalahnya, komponen penting komputer seperti processor dan graphic card memerlukan daya besar tetapi dengan voltase kecil. Processor AMD FX modern misalnya, menggunakan range tegangan kerja antara 0,8v hingga 1,2v tergantung beban dan frekuensi kerja yang sedang digunakan. Maka untuk merubah tegangan listrik dari 12V yang disediakan PSU menjadi tegangan kerja prosessor, dibutuhkanlah DC-to-DC Converter, atau bisa diebut dengan “Buck Converter”
VRM (Voltage Regulator Module) atau ada beberapa yang menyebut dengan istilah Processor Power Module (PPM) adalah gabungan dari beberapa komponen elektronika yang bertugas merubah tegangan 5V dan 12V dari PSU menjadi tegangan yang dibutuhkan prosessor, vga, chipset dan ram untuk bekerja dengan optimal. Selain menurunkan tegangan, VRM ini juga menjalankan fungsi regulasi tegangan. Regulasi tegangan ini memastikan didapatkan nilai tegangan listrik yang selalu stabil dan tepat terlepas dari beban yang sedang diberikan. Hal ini sangat penting untuk memastikan kestabilan sistem terutama jika tiba-tiba prosessor diberikan beban yang memerlukan load besar mencapai maksimum kapasitasnya sehingga tidak terjadi penurunan tegangan (Voltage drop) yang dapat mengganggu kestabilan atau bahkan merusak komponen-komponen yang terhubung dengan rail voltase yang diberikan.
Table of Contents
Komponen penyusun VRM
- MOSFET : Metal Oxide Semicondutor Field Effect Transistor atau disingkat MOSFET adalah komponen aktif berupa transistor khusus yang bertugas mengkonversi tegangan 12V dari PSU menjadi tegangan yang dibutuhkan. Komponen MOSFET ini adalah komponen VRM yang paling bekerja keras dan menghasilkan panas yang paling banyak akibat dari tugas konversi yang dilakukannya. Banyak motherboard yang memiliki kerusakan pada VRM terjadi karena komponen MOSFET yang rusak, baik akibat overload karena pembagian tugas kurang akibat jumlah mosfet yang kurang banyak, overheat, atau kualitas yang memang kurang baik.
- Filtering melalui Kapasitor dan Choke : Kapasitor dan Choke pada VRM bertugas melakukan filtering sinyal-sinyal yang tidak diinginkan pada jalur distribusi tegangan listrik serta sebagai penstabil tegangan yang dikeluarkan dari VRM. Pada VRM, dibutuhkan kapasitor yang berkualitas baik karena komponen ini seringkali mendapat beban kerja yang berat. Tidak jarang ditemui kapasitor electrolytic yang bocor atau menggembung akibat tidak kuat menahan beban kerja yang dilakukan VRM, oleh sebab itu kebanyakan motherboard berkualitas menggunakan solid capacitor berbahan dasar polimer yang berkualitas untuk menghindari hal ini.
- PWM Control IC. Seluruh kerja VRM diatur dari sinyal PWM ( Pulse-Width-Modulation) yang dikeluarkan oleh ic khusus yang secara spesifik mengatur kerja VRM dan melakukan monitoring atau sensing tegangan pada input dan output VRM. IC ini akan secara aktif melakukan koreksi tegangan dengan mengirimkan sinyal dengan panjang pulse yang berbeda-beda disesuaikan dengan kondisi kelistrikan dan beban kerja komponen yang ditenagai VRM.
Distribusi tenaga pada VRM
Pada prosessor modern dibutuhkan tenaga yang besar untuk mengoperasikannya. Misalnya pada prosessor AMD FX 8320 yang saya gunakan sehari-hari, memiliki TDP (Thermal Design Power) sebesar 125 Watt. Jika menggunakan satu VRM untuk mentenagai prosessor tersebut, tentu tidak akan bertahan lama sebuah MOSFET harus mensuply arus sebesar 125 Ampere (dengan asumsi voltase yang diminta prosessor adalah pas 1 volt). Mungkin hanya butuh beberapa detik untuk MOSFET tersebut kepanasan, menyala merah lalu terbakar. Oleh sebab itu, dalam satu motherboard biasanya terdapat beberapa VRM dengan berbagai konfigurasi. Misalnya pada motherboard yang saya gunakan, MSI 970A-G43, terdapat konfigurasi VRM 4+1 dimana 4 VRM bertugas memberikan tenaga listrik pada prosessor, dan 1 VRM bertugas memberikan tenaga pada komponen lainnya seperti chipset. Hal ini dilakukan untuk menjaga beban kerja VRM tetap rendah sekaligus menjaga keawetan serta kestabilan keluaran dari VRM. Jika di analogikan, mungkin seperti memindahkan air dari satu lokasi ke lokasi yang lain. Akan lebih ringan dan mudah jika menggunakan ember yang tidak terlalu besar tetapi dibawa beberapa orang dibandingkan jika harus di bawa oleh satu orang dengan ember yang sangat besar sekali.
Pengaruh VRM terhadap Overclocking, dan pengaruh Overclocking terhadap VRM
Overclocking kini menjadi hal yang sudah wajar dan sering di lakukan, bahkan beberapa motherboard menyediakan fitur overclock otomatis yang dapat digunakan bagi pengguna komputer yang belum mahir untuk dapat mendapat sedikit lebih dari kemampuan prosessor komputer mereka. Proses overclocking dilakukan dengan menjalankan frekuensi prosessor di atas frekuensi kerja normalnya, baik melalui perubahan multiplier, speed FSB, dan sebagainya. Perubahan frekuensi kerja prosessor ini menyebabkan prosessor meminta daya listrik yang lebih banyak kepada VRM, mengharuskan komponen VRM untuk bekerja lebih keras, dan menghasilkan panas yang lebih tinggi juga.
Saya memiliki prosessor dengan TDP xxx Watt. Apakah selalu menggunakan daya sebesar itu?
TDP dapat dianggap seperti angka maksimum penggunaan daya oleh prosessor, sama seperti listrik rumah misal 1300 watt, bukan berarti setiap saat kita menggunakan 1300 watt, tetapi daya maksimum yang dapat diberikan sebelum sekringnya jepret adalah 1300 watt. Prosessor menggunakan daya listrik berubah-rubah sesuai frekuensi dan beban kerja yang sedang di lakukan. Pada kondisi idle, atau tidak melakukan apa-apa, prosessor dapat menurunkan frekuensi kerja dan voltase yang dibutuhkan sehingga penggunaan daya yang dibutuhkan menjadi kecil, dan begitu ada beban kerja tinggi, prosessor akan menaikkan kembali tegangan kerja dan frekuensi kerja sehingga daya yang dibutuhkan meningkat. Perubahan perubahan tegangan ini dilakukan oleh VRM atas permintaan dari prosessor, sehingga VRM selalu dapat menyediakan tegangan yang tepat sesuai kebutuhan.
Pada beberapa VRM yang tidak terlalu bagus, begitu prosessor meminta daya lebih, VRM yang berkualitas buruk seringkali tidak dapat memenuhi permintaan prosessor, menyebabkan turunnya tegangan listrik ke prosessor (biasa disebut vDrop) dan dapat menyebakan komputer tidak stabil atau bahkan hang. Jika di analogikan, mungkin seperti kelistrikan mobil yang akinya sudah tidak terlalu bagus. Jika sedang berjalan malam hari menggunakan lampu besar, begitu kita menyalakan AC, Audio System dan berbagai peralatan yang memerlukan listrik besar, lampu besar di mobil menjadi redup karena tegangan listrik yang seharusnya di atas 12V drop menjadi di bawah 11 volt akibat aki dan dinamo alternator yang tidak kuat menyediakan arus listrik yang dibutuhkan peralatan-peralatan tersebut.
Konektor Power pada Motherboard
Dalam motherboard terdapat 2 konektor yang terhubung dengan PSU. Pertama biasanya di sebelah kanan board, berupa konektor 20 atau 24 pin yang bertugas memberi tenaga listrik untuk komponen-komponen motherboard seperti USB Controller, PCI Slot, Internal Audio, dll. Lalu yang kedua adalah konektor 4 atau 8 pin yang terdapat dekat dengan prosessor, biasanya sebelah atas agak kiri. Konektor ini disebut CPU Power Connector dan terhubung dengan VRM yang bertugas memberikan daya listrik secara eksklusif untuk prosessor. Banyak board yang menyediakan konektor 8 pin pada konektor ini, tetapi jika kita menggunakan PSU dengan kabel yang hanya menyediakan 4 pin, tetap dapat digunakan dengan mengisi 4 pin di sebelah kiri, walau tidak akan sebagus dengan menggunakan kabel yang 8 pin yang mampu mengalirkan arus lebih besar.
Mendinginkan VRM
VRM, khususnya yang bertugas memberikan daya listrik pada processor tentu menghasilkan panas yang sangat besar. Bagaimana tidak, Mengkonversi tegangan dari 12V menjadi tegangan prosessor sekitar 1,2 volt sambil memberikan tegangan tersebut dengan stabil dalam arus yang besar pasti menghasilkan banyak sekali panas. VRM memiliki efisiensi yang dipengaruhi oleh temperatur. Semakin tinggi temperatur VRM akan menghasilkan efisiensi konversi yang rendah, dan tentu panas yang tinggi tersebut dapat memperpendek umur kerja komponen ini. Biasanya pada board-board yang bagus, komponen VRM khususnya bagian MOSFET dilindungi dengan heatsink. Pada board yang tidak menggunakan heatsink pada VRMnya, pendinginan menggunakan angin dari sisa angin yang ditiup kipas CPU ke bawah dan belok melewati VRM, oleh karena itu jika menggunakan HSF prosessor yang tidak standar, harus juga diperhatikan kondisi udara yang melewati VRM ini. Untuk mendinginkan VRM, langkah pertama yang bisa dilahkukan adalah dengan mengecek apakah VRM sudah dilengkapi dengan heatsink. Jika belum, dapat ditambahkan heatsink yang di pasang di atas MOSFET. Lalu periksa kondisi airflow yang melaluinya, dan jika perlu tambahkan kipas yang dapat membantu mendinginkan VRM. Terakhir, dan hal ini juga penting untuk kelangsungan hidup komponen-komponen komputer lainnya, adalah dengan mengecek airflow casing sudah baik atau belum. Jangan sampai airflow casing tidak ditata dengan baik yang menyebabkan walaupun kipas banyak dan sudah berputar kencang, tetapi udara panas terperangkap di dalam dan tidak bisa keluar.
Perlindungan terhadap overload
Pada beberapa merek dan tipe motherboard memiliki perlindungan terhadap VRM overload dan overheat. Perlindungan ini dicapai dengan cara menurunkan tegangan dan frekuensi kerja prosessor untuk mencapai pengantaran arus yang lebih rendah seperti yang biasa di lakukan motherboard merek ASUS, atau bahkan sampai mematikan seluruh sistem ketika terjadi kondisi overload ataupun overheat seperti yang bisa ditemukan di beberapa board merek ASRock dan Gigabyte. Namun perlindungan seperti ini tidak ada pada semua motherboard, dan akan lebih baik jika kita berasumsi motherboard yang kita gunakan tidak ada proteksinya jadi kita lebih berhati-hati dalam mengatur tegangan prosessor serta memperhatikan panas yang dikeluarkan dari komponen ini.
Demikian artikel singkat kali ini mengenai regulasi daya pada motherboard komputer melalui VRM, semoga dapat memberi manfaat bagi para pembaca.
penjelasannya keren bro, thanks ya
thanks penjelasannya.
thank you bro, lagi belajar dasar u/ benerin vga matot nih tanpa background elektro semoga nyala