Изложенная в статье информация является субъективной и не призывает к каким-либо действиям. Любые модификации схемы видеокарт, совершаемые пользователем, должны совершаться с четким пониманием возможных последствий.

Для улучшения стабильности работы компьютера и продления жизни видеокарт стоит обращать внимание на температуру, при которой они эксплуатируются. Работа при слишком высокой температуре не только уменьшает время их безотказной работы, но и снижает возможности разгона, так как в чипах включаются встроенные механизмы защиты от перегрева (throttling), автоматически понижающие частоту/вольтаж при превышении заданного порога.

Основное влияние на нагрев видеокарт оказывают ядро (GPU), память (VRAM) и электронные элементы фаз питания. Снизить температуру видеокарты можно, уменьшая вольтаж на чипах GPU и VRAM. Это можно делать исходя из «индивидуальных» особенностей каждого набора микросхем.

Производители при сборке устройств программируют работу контроллеров преобразователей питания таким образом, чтобы сохранялась стабильность во всех режимах работы, как под нагрузкой, так и в режиме простоя. Для этого немного «задирают» вверх значения вольтажа, что гарантированно обеспечивает работоспособность. При этом обычно не учитывается реальный разгонный потенциал использующихся микросхем, который может меняться от партии к партии. Иногда производители сами неверно устанавливают допустимые напряжения на чипах, что становится причиной массовых отказов (как это было с видеокартами Nvidia RTX3060 Ti с памятью Hynix с цифрами 005 в конце маркировки).

Проблемные чипы GDDR6-памяти H56G32CS4D X005 производства Hynix, часто выходящие из строя при работе на максимально допустимом вольтаже/высокой температуре:

Таким образом, при наличии определенных знаний и умений, на каждой видеокарте можно подобрать такие значения вольтажа и частот GPU/VRAM, при которых либо достигается максимальный разгон, либо обеспечивается максимальное охлаждение компонентов в заданном режиме при сохранении стабильности.

Для этих целей можно использовать программные средства (например, nvidia-inspector, MSI Afterburner, ohgodatool и другие программы), которые управляют работой ШИМ-контроллеров системы питания.

В некоторых случаях это сделать невозможно, так как на видеокарте устновлены такие контроллеры, которые не могут управляться пользователем либо отстутствует соответствующее программное обеспечение.

Ищущий обрящет…

При желании, изменить режим работы нужной подсистемы питания можно, модернизировав саму ее схему — осуществить аппаратный вольтмод.

Для специалиста это сделать не так уж сложно, нужно только внимательно изучить особенности конкретного изделия, понять принцип его работы и внести соответствующие своим интересам изменения. Естественно, после такого вмешательства теряется гарантия, поэтому все подобные работы производятся на свой страх и риск.

Как модернизировать работу системы питания видеокарты (сделать вольтмод)?

В каждом конкретном случае последовательность действий по проведению voltmod индивидуальна и зависит от схемотехники изделия и наличия нужных деталей (а также оборудования и знаний).

При аппаратной модернизации системы питания GPU, кардинально не затрагивающей схему устройства, производится изменение режима работы ШИМ-контроллера, управляющего работй силовых ключей фаз питания ядра и/или памяти. При этом обычно изменяется часть схемы, отвечающая за обратную связь (FB) или работу с шунтами/сенсорами (Vsense) контроллера модернизируемого узла, например, питания VRAM (вольтаж FBVDD) или питания GPU (NVVDD):

Обычно за режим работы контроллера системы питания отвечают резистивные делители. Изменяя значения их сопротивлений, можно менять диапазон напряжений на выходе системы питания в нужную сторону (увеличивать для экстремального разгона или снижать для снижения нагрева/повышения стабильности). На модернизируемой видеокарте нужно найти ШИМ-контроллер, управляющий работой фаз питания, которые нужно «выдрессировать» в нужном направлении (GPU или VRAM).

Обычно они находятся вблизи дросселей и драйверов силовых транзисторов питаемого чипа:

Затем в интернете нужно найти datasheet на соответствующий контроллер, в котором разобраться с назначением его контактов и режимом работы цепи контроля выходного напряжения (раздел Voltage Feedback).

Кроме того, нужно изучить допустимые номиналы напряжений, которые должны обеспечиваться на GPU/микросхемах VRAM согласно их документации.

Особое внимание нужно обращать на контакт, отвечающий за работу цепи обратной связи (как правило, это пин FB). Кроме того, изменить режим работы устройства можно с помощью изменения алгоритма работы цепей защиты (OCP/OVP), регулировкой частоты работы ШИМ-контроллера.

Улучшить стабильность и взять новую частоту может помочь добавление в цепи питания дополнительных фильтрующих конденсаторов (часто производители экономят, устанавливая только электролитические сглаживающие конденсаторы, без параллельно включенных керамических). Включение керамического конденсатора параллельно электролиту облегчает режим его работы, снижает ESR, уменьшает ВЧ шумы, что, в конечном итоге расширяет допустимые отклонения питающего напряжения от номинала.

Для модернизации нужно измерить сопротивление на PIN обратной связи/Sense относительно GND и подобрать потенциометр с точной регулировкой сопротивления (многооборотный) номиналом больше того, что установлен на плате (либо в соответствии с информацией из datasheet контроллера). Если потенциометр будет подключаться параллельно уже установленному резистору на плате, то его номинал должен быть больше штатного сопротивления в 20-25 раз (это позволит не сильно повлиять на начальные параметры работы схемы). Перед включением устройства с параллельно подключенным дополнительным резистором FB, нужно выкрутить его сопротивление на максимум.

Иногда достаточно подпаять подстроечный резистор параллельно исходному (в этом случаеподстроечником можно будет уменьшать его сопротивление). К потенциометру нужно подпаять провода и, при желании, для отслеживания разницы в работе устройства с вольтмодом и без него, выключатель. Проводники, идущие к потенциометру, должны иметь хороший контакт и не болтаться. Для этого желательно изолировать место соединения термоусадкой, а также закрепить весь узел термоклеем.

Кроме того,к точке, в которой будет регулироваться вольтаж, желательно подпаять точный вольтметр, отображающий значения вольтажа с тремя-четырьмя знаками после запятой, например, 3 Wire DC 0-33.000V Digital Voltmeter (5-Digits bit High Precision Voltage Meter Tester Red/Blue/Green):

Его можно запитать от разъема дополнительного питания +12VDC видеокарты. Это впоследствии облегчит настройку и поможет не повредить видеокарту, случайно замкнув щупами мультиметра что-нибудь на плате при измерениях.

Затем нужно подпаять подстроечный резистор в цепь обратной связи ШИМ-контроллера вместо исходного, после чего внимательно проверить сделанные в схеме изменения.

Убедившись, что внесенные изменения верны и не создали КЗ, можно приступать к тестированию работы видеокарты с различными номиналами сопротивления обратной связи. На этом этапе нужно быть особенно внимательным, постоянно отслеживать вольтаж и температуру задействованных в работе микросхем (с этой целью под рукой желательно иметь тепловизор).

При тестировании работы устройства не следует слишком быстро изменять сопротивление обратной связи, делать изменения маленькими шажками, на каждом из которых отслеживать температурный режим и стабильность. Например, при вольтмоде VRAM стоит изменять напряжение питания чипов с шагом не более 10 мВ.

Типовая схема включения контроллера NCP5230, использующегося на видеокартах Nvidia GTX 1060 (например, у модели GV-N1060G1 Gaming производства Gigabyte) для питания VRAM:

Выходное напряжение этого контроллера задается резистором RVFB1 в цепи обратной связи, подключенной к выводу 9 микросхемы:

Напряжение обратной связи с фаз питания в пределах 0.8-5вольт подается на вывод FB микросхемы через делитель. При работе схемы контроллер пытается удерживать его равным 0.8 вольт:

На видеокарте может использоваться более сложная схема. Например на видеокарте Nvidia Gigabyte GV-N1060G1 Gaming для питания памяти формируется напряжение FBVDD, при этом используется схема коммутации сигнала GPIO8_FBVDD_SEL транзистором Q701, а также резистивный делитель по линии PS_FBVDD_SENSE:

Подстройку напряжения FBVDD (1.35V или 1.55V для микросхем Samsung K4G1325FC-HC28) в этой схеме можно осуществлять резистором R751 (штатный номинал 4.75K).

В соответствии с datasheet на микросхемы GDDR5-памяти производства Samsung питающее напряжение может иметь разные допуски в пределах плюс-минус 0.045V:

Таким образом, с помощью изменения сопротивления резистора FB можно совершенно безопасно варьировать номинал максимального вольтажа FBVDD в пределах от 1.455 до 1.545V.