Przegrzewanie się VRM karty graficznej - przyczyny i rozwiązania

Zdarzają się przypadki, że karta graficzna resetuje sterownik lub obraz może zniknąć na krótki czas podczas intensywnej gry. Jedną z przyczyn takiego stanu rzeczy może być przegrzewanie się VRM karty graficznej. Oto jak zdiagnozować i rozwiązać ten problem.

Co to jest VRM?

Zanim określimy przyczyny i rozwiązania problemu przegrzewania się VRM (regulator napięcia i konwerter) karty graficznej, powinniśmy najpierw przyjrzeć się konstrukcji samej karty graficznej. Gdy zbliżamy się do końca 2021 roku, nowoczesne karty graficzne składają się z kilkudziesięciu milionów tranzystorów, pobierają do pół kilowata mocy i mają bardzo skomplikowane systemy chłodzenia.

Ale nie zawsze tak było. Aby dowiedzieć się, jakie są kluczowe elementy karty graficznej i jak te komponenty ewoluowały, weźmy jako przykład kartę graficzną Nvidia GeForce 7800 GT, która pojawiła się w 2005 roku. Tak więc, główne komponenty karty graficznej:

• Procesor graficzny (GPU)
• Układ pamięci (VRAM)
• System i układy zasilania GPU i VRAM (VRM)
• Złącze interfejsu płyty głównej (PCI-Express)
• Złącze(a) zasilania
• Złącze(-a) interfejsu dla monitora(-ów)
• Złącze(a) interfejsu do/od innych źródeł (opcjonalne)
• Złącze dla kart wideo SLI lub CrossFire (opcjonalne)
• System chłodzenia karty graficznej

W połowie lat 2000, wysokowydajne karty graficzne posiadały zazwyczaj jedno złącze zasilania i TDP poniżej 100W. Pobór mocy przykładowej karty Nvidia GeForce 7800 GT wyniósł tylko 65 W.

Teraz zrozumiemy, jakie elementy składają się na VRM karty graficznej. Do regulacji i konwersji napięcia dostarczanego do procesora wideo i pamięci wideo służy regulator napięcia, czyli VRM, który składa się z następujących głównych elementów: MOSFET-y, cewki indukcyjne (dławiki) i kondensatory. Elementy te są sterowane przez PWM lub kontroler PWM. Więcej informacji na temat tych komponentów i sposobu ich działania można znaleźć w części Sposób działania układu VRM na płycie głównej i karcie graficznej komputera.

Układy VRM dla kart graficznych z połowy lat 2000 miały zazwyczaj 1-3 fazy, gdzie procesor graficzny miał jedną lub dwie fazy, a jedna faza była dedykowana do zasilania pamięci wideo. Ponieważ pobór mocy takich kart graficznych nie był wysoki jak na dzisiejsze standardy, obszar VRM był albo chłodzony poprzez wydmuchiwanie powietrza z systemu chłodzenia karty graficznej, albo pozostawiony bez aktywnego przepływu powietrza i bez jakichkolwiek radiatorów. Poniżej zdjęcie Nvidia GeForce 7800 GT z układem chłodzenia, na którym wyraźnie widać odsłonięty obszar VRM.

A teraz przejdźmy do dni dzisiejszych. Za przykład niech posłuży karta Asus ROG Strix LC GeForce RTX 3080 Ti OC Edition. Ta nowoczesna i wydajna karta graficzna posiada 12GB pamięci wideo, 22 fazy zasilania (18 dla GPU i 4 dla VRAM), a jej szczytowy pobór mocy wynosi aż 400W. W ciągu 15 lat apetyt na nowoczesne karty graficzne zauważalnie wzrósł.

W związku z tym wszystkie elementy VRM zajmują już prawie połowę powierzchni płytki drukowanej. A układ chłodzenia został przekształcony z powietrznego na hybrydowy.

W nowoczesnych kartach graficznych VRM może być umieszczony albo po prawej stronie GPU, albo po jego lewej stronie. Jeśli nie jest możliwe umieszczenie tylu faz zasilania karty graficznej na jednej stronie, elementy VRM mogą być umieszczone po obu stronach GPU, jak to ma miejsce w przypadku omawianej powyżej karty graficznej firmy ASUS.

VRM jest odpowiedzialny za regulację i konwersję mocy do karty graficznej i przenosi prądy o natężeniu 50-60 amperów. Tak więc im dłużej karta graficzna renderuje trójwymiarowe wielokąty, tym większe jest nagrzewanie się obwodu zasilającego i wszystkich komponentów VRM, a także procesora wideo i pamięci wideo. Tranzystory MOSFET podczas pracy generują dużo ciepła, więc wymagają pasywnego chłodzenia w postaci radiatorów jako minimum, a jeszcze lepiej system chłodzenia karty graficznej powinien dodatkowo chłodzić obszar VRM.

Jak sprawdzić czy VRM jest przegrzany?

Tak więc, ciepło i przegrzanie systemu VRM Twojej karty graficznej może być poważnym problemem i może prowadzić do niestabilności karty graficznej, a nawet jej awarii. Aby dowiedzieć się, jaka jest temperatura VRM Twojej karty graficznej, powinieneś użyć narzędzi diagnostycznych: Aida64, GPU-Z, MSI Afterburner, HWMonitor, SiSoftware Sandra i innych. Z reguły czujnik lub czujniki karty graficznej VRM są odpowiedzialne za VRM1, GPU VRM2 i tak dalej, w zależności od tego, ile czujników przewidział producent karty graficznej.

Powyższy zrzut ekranu pokazuje odczyty dwóch czujników VRM na dwóch kartach graficznych zainstalowanych zgodnie z AIDA 64, a poniżej można zobaczyć odczyty temperatury VRM w GPU-Z:

Jeśli temperatura VRM mieści się w przedziale 50-70°C przy pełnym obciążeniu w 3D, to nie musisz się martwić - taka temperatura jest uważana za normalną. Im niżej, tym lepiej, oczywiście. Jeśli jednak temperatura przekroczy 85°C lub więcej, należy zastanowić się dwa razy i zacząć działać.

Należy tu jednak poczynić małą dygresję. Maksymalna dopuszczalna temperatura pracy elementów zasilających VRM może wynosić 100, a nawet w niektórych przypadkach 110°C , jednak zdrowy rozsądek podpowiada, że karta graficzna będzie pracować w takich temperaturach, ale jej żywotność zostanie znacznie skrócona. Dlatego nie należy kierować się takimi liczbami, nawet jeśli są one uważane za warunkowo dopuszczalne.

Jak obniżyć temperaturę

Teraz rozwiązania, jeśli monitorowanie VRM pokazuje, że Twoja karta graficzna ma ponad 85°C. Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić, jest zajęcie się problemem.

Pierwszą rzeczą, którą należy zrobić jest oczyszczenie systemu chłodzenia karty graficznej z kurzu. Możliwe, że kurz blokuje przestrzeń pomiędzy żeberkami radiatora i utrudnia chłodzenie lub przedmuchiwanie radiatora VRM, w zależności od konstrukcji systemu chłodzenia VRM.

Następnie należy zdemontować układ chłodzenia i sprawdzić szczelność radiatora VRM karty graficznej oraz elementów VRM - być może pasta termiczna wyschła lub zużyte uszczelki termiczne osiągnęły swoją żywotność. W takim przypadku konieczna będzie wymiana obu interfejsów termicznych. Przy wyborze podkładek termicznych należy zwrócić uwagę na wartość przewodności cieplnej mierzonej w W/(m-K). Im więcej watów rozprasza interfejs termiczny, który ma zostać zakupiony, tym lepiej.

Jeśli dwie proste metody opisane powyżej nie pomogą, będziesz musiał uciec się do metod opartych na oprogramowaniu, aby rozwiązać problem. Jeśli karta graficzna jest podkręcona, podkręcanie powinno zostać usunięte. Jeśli temperatura VRM nie uległa zmianie lub nie podkręcałeś karty graficznej, możesz obniżyć napięcie zasilania GPU i lekko zresetować częstotliwości lub zmniejszyć wartość Power Limit (PL). Zmniejszy to pobór mocy przez kartę graficzną i obniży jej temperaturę. Istnieje również kilka opcji, aby to zrobić. Pierwszym z nich byłoby użycie narzędzia MSI Afterburner, drugim zaś modyfikacja tego parametru w BIOSie karty graficznej, co wymagałoby procedury flashowania BIOSu.

Jeśli te trzy metody nie pomogły, pozostają dwie kardynalne. Zacznijmy od pierwszej z nich, czyli zmiany systemu chłodzenia karty graficznej. Istnieją różne rodzaje i typy chłodzenia, od zakupu pełnej pokrywy chłodzenia wodnego dla karty graficznej do użycia specjalnych rozwiązań lub improwizowanych środków. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby zamontować wentylator pod kartą graficzną i dostosować jego przepływ powietrza do obszaru VRM karty graficznej. Będzie to zależało od konstrukcji Twojej karty graficznej i Twojego budżetu.

Ostatnią opcją może być nawet wymiana obudowy. Jeżeli używasz starej obudowy lub jest ona niedostatecznie wentylowana, a wysoka temperatura wewnątrz obudowy powoduje nagrzewanie się karty graficznej i wszystkich komponentów systemu, powinieneś rozważyć zakup nowej, dobrze wentylowanej obudowy.

Z pewnością spodoba Ci się to rozwiązanie problemu przegrzewania się VRM, ponieważ Twoja nowa obudowa będzie cieszyć Cię każdego dnia od momentu zakupu.

Temperatura wszystkich podzespołów w nowoczesnych komputerach powinna być ściśle monitorowana przez użytkownika. Nawet jeśli kupiłeś nowy komputer lub nową kartę graficzną, zainstaluj jedno z narzędzi diagnostycznych i spójrz na odczyty. Wszystkie temperatury robocze wszystkich elementów systemu powinny mieścić się w rozsądnych granicach.

Często użytkownicy zwracają uwagę tylko na temperaturę procesora i rdzenia graficznego karty graficznej, zapominając o VRM karty graficznej. Do tej pory powinno być jasne, jak obserwować odczyty temperatury i co zrobić, jeśli temperatura VRM karty graficznej jest bliska krytycznej. Lepiej jest zdiagnozować problem wcześnie, niż później wzywać do naprawy.