Viper16l чем заменить

VIPer: 1) Vertical Intelligent Power enhanced regulator; 2) гадюка

Уже долгое время компания STMicroelectronics выпускает интеллектуальные микросхемы управления преобразователями напряжения. Классическая схема преобразователя AC/DC имеет большое количество дискретных элементов, что приводит к увеличению размеров конечного устройства и затрудняет его последующий ремонт. Одним из способов решения проблемы является использование компактных микросхем с наибольшим количеством интегрированных элементов. Применение силовых транзисторов с вертикальной структурой позволило совместить в одном корпусе не только схему управления транзистором и схему его защиты, но и сам высокочастотный силовой транзистор.

За несколько лет комбинированные микросхемы источников питания серии Viper от компании STMicroelectronics хорошо зарекомендовали себя на рынке. С каждым годом их популярность растет, поскольку идет постоянное обновление и расширение линейки.

Интеграция в одном кристалле ШИМ-контроллера и высоковольтного МДП-транзистора, а также встроенных в микросхему схем защиты от перегрузки по току и перегрева позволяет значительно повысить надежность источников питания, построенных с использованием микросхем семейства VIPer. Уменьшение числа компонентов упрощает процесс конструирования, а также позволяют понизить общую стоимость разработки и производства источников питания.

Область применения микросхем семейства Viper — практически все возможные бытовые источники питания мощностью до 100 Вт: зарядные устройства, источники питания для светодиодных источников света, а также вторичные источники питания для всевозможной бытовой электроники. Именно по этой причине популярность данного типа микросхем постоянно увеличивается

Ранее в журнале Новости Электроники [1] были описаны микросхемы серии Viper17, однако стоит более подробно остановиться на всем семействе микросхем Viper, а также — на новинках от STMicroelectronics.

Основным достоинством микросхем семейства Viper является совмещение силового ключа и системы управления в едином корпусе. Первые представители семейства до сих пор активно используются в преобразовательной технике за счет постоянно снижающейся стоимости и довольного большого функционала.

Например, микросхемы серии VIPer22, рассчитанные на преобразователи мощностью до 20 Вт (в корпусе DIP8) имеют встроенную защиту по току транзистора, а также встроенную защиту от срыва управления при работе на холостой ход.

Структура микросхемы представлена на рис. 1.

Структура микросхемы VIPer22

Рис. 1. Структура микросхемы VIPer22

Как видно из структурной схемы, микросхема имеет систему запуска от высокого потенциала в виде источника тока, подключенного к стоку силового транзистора, схему слежения за напряжением питания, а также защиту от сверхвысоких токов, проходящих через силовой транзистор.

Вывод FB необходим для заведения обратной связи. Однако в данной микросхеме осуществляется параметрический контроль выходного напряжения, поскольку напряжение на входе FB лишь регулирует максимальное значение тока через транзистор.

На рынке микросхемы серии VIPer22 представлены в двух корпусных исполнениях: DIP8 и SO8. Причем максимальная мощность преобразователя, построенного на микросхеме в корпусе DIP8, может достигать 20 Вт.

В большинстве случаев предоставленных функций достаточно для построения источника питания, однако он должен быть спроектирован только по схеме с фиксированной частотой.

Современные нормы по энергосбережению и защите окружающей среды требуют повышения энергоэффективности устройств. Для удовлетворения повышенным нормам было разработано семейство микросхем управления преобразователями VIPerPlus. Они выполнены на основе инновационного MOSFET-транзистора SuperMESH (напряжение пробоя 800 В) и современного ШИМ-контроллера. Их применение в AC/DC-преобразователях является гарантом эффективной и надежной работы. Кроме того, за счет снижения количества внешних компонентов использование микросхем VIPerPlus позволяет снизить себестоимость конечного устройства.

Семейство включает в себя интегральные схемы VIPer15/16/25/27/28, основными достоинствами которых являются:

Возможность построения схем как на топологии с постоянной частотой коммутации, так и квазирезонансных схем,
Минимальное потребление энергии в дежурном режиме,
Минимально возможное количество элементов обвязки,
Комбинированная внутренняя структура (технологический процесс 0,35мкм для системы управления и вертикальная пентодная структура для силового транзистора),
Наличие ШИМ-контроллера с флуктуацией частоты для снижения электромагнитного эмиссионного излучения,
Увеличенное максимальное допустимое напряжение транзистора,
В зависимости от модели, контроллеры могут работать на фиксированных частотах или в квазирезонансном режиме,
Встроенный ограничитель тока с регулируемой контрольной точкой,
Безопасный режим автоматического перезапуска при обнаружении сбоев,
Гистерезисная схема отключения при перегреве.

Как видно из рис. 2, каждая микросхема рассчитана на соответствующую топологию схемы преобразователя, а так же на определенную мощность конечного устройства.

Сводный график представителей семейства VIPerPlus

Рис. 2. Сводный график представителей семейства VIPerPlus

Основные параметры представителей семейства VIPerPlus представлены в табл. 1.

Таблица 1. Основные параметры семейства VIPerPlus

Наименование	Корпус	Сопротивление канала Rds(on), Ом	Максимальное значение тока стока, мА	Максимально допустимое напряжение, В	Напряжение питания, В	Схема применения	Частота, кГц
VIPER15LN	DIP-7	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 150
VIPER15HN	DIP-7	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 225
VIPER15LD	SO16N	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 150
VIPER15HD	SO16N	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 225
VIPER15LDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 150
VIPER15HDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограничена 225
VIPER16LN	DIP-7	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER16HN	DIP-7	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER16LD	SO16N	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER16HD	SO16N	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER16LDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER16HDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23(1)	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER17LN	DIP-7	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER17HN	DIP-7	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER17LD	SO16N	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER17HD	SO16N	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER17LDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER17HDTR	SO16N	24	400	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER25LN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 150 кГц
VIPER25HN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 225 кГц
VIPER25LD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 150 кГц
VIPER25HD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 225 кГц
VIPER25LDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 150 кГц
VIPER25HDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Квазирезонансная	Переменная, ограниченна 225 кГц
VIPER26LN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER26HN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER26LD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER26HD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER26LDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER26HDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER27LN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER27HN	DIP-7	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER27LD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER27HD	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER27LDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER27HDTR	SO16N	7	700	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER28LN	DIP-7	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER28HN	DIP-7	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER28LD	SO16N	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER28HD	SO16N	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115
VIPER28LDTR	SO16N	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	60
VIPER28HDTR	SO16N	7	800	800	8,5…23	Схемы с постоянной частотой коммутации	115

Рассмотрим более подробно свойства микросхемы VIPer25 и пример ее применения. Данная микросхема предназначена для использования в источниках питания, работающих по квазирезонансной схеме. Подобные преобразователи используются в зарядных устройствах для переносных приложений, а также в драйверах светодиодов и в иных источниках питания низкой и средней мощности.

Микросхема выпускается в двух корпусах: SO16 и DIP7. Выводы стока транзистора находятся близко друг к другу. Это сделано специально для увеличения отвода тепла от силового транзистора за счет «залитой» медью области под контактными площадками микросхемы.

Среди особенностей микросхемы VIPer25 можно выделить:

Расширенный диапазон входных напряжений (вплоть до 800В) позволяет использовать их в универсальных источниках питания, которые можно подключить к напряжению любого стандарта (85…265В, 50…60Гц);
Контроллер топологии квазирезонансной схемы;
Потребление в режиме ожидания менее 50мВт;
Ограничение тока силового транзистора;
Ограничение напряжения нагрузки;
Защита от низкого напряжения на входе.

Внутренняя структура микросхемы представлена на рис. 3.

Внутренняя структура микросхемы VIPer25

Рис. 3. Внутренняя структура микросхемы VIPer25

Микросхема VIPer25 включает в себя:

ШИМ-контроллер со слежением за током;
Детектор нуля тока для работы в квазирезонансном режиме;
Схему запуска с функцией плавного пуска;
Встроенный генератор;
Схему ограничения тока;
Схему защиты от низкого напряжения;
Схему автоматического перезапуска;
Схему защиты по температуре.

Основными входами, на которых необходимо заострить внимание, являются:

Vdd- Напряжение питания схемы управления. В начальный момент работы через данный вывод микросхемы идет заряд внешнего конденсатора питания.

ZCD- Многофункциональный вывод.

Полнофункциональная схема подключения микросхемы VIPer25 показана на рис. 4.

Полнофункциональная схема подключения микросхемы VIPer25

Рис. 4. Полнофункциональная схема подключения микросхемы VIPer25

Рассмотрим особенности работы микросхемы.

Высоковольтная часть. Встроенный силовой транзистор способен выдержать напряжение 800 В и имеет сопротивление канала 7 Ом при температуре 25°C. Он имеет SenseFet-структуру, позволяющую измерять ток истока практически без потерь мощности. Драйвер, управляющий транзистором, контролирует ток его затвора. Это гарантирует оптимальное включение силового ключа, а также способствует уменьшению высокочастотных помех. В те моменты, когда силовой транзистор выключен, его затвор подключается к нулевому потенциалу, что предотвращает самопроизвольное включение ключа.

Включение микросхемы. Внутренняя структура содержит в себе запускающий источник тока. Он служит для заряда конденсатора, подключенного к выводу Vdd и для запуска микросхемы. Источник тока включается только если напряжение на стоке транзистора достигло порогового значения Vdrain_start. В случае перезапуска после аварии, ток источника ограничивается значением 0,6 мА для увеличения времени заряда конденсатора.

Когда напряжение Vdd достигает порогового значения (Vddon), начинает переключаться силовой транзистор, а внутренний источник тока работать перестает. Микросхема питается энергией, запасенной в конденсаторе Cvdd, до тех пор, пока не начнет работать схема основного питания (обычно напряжение Vdd берется с дополнительной обмотки трансформатора).

Ограничение выходного тока. VIPer25 — микросхема для построения импульсных источников питания со слежением по току. В случае если ток, зарегистрированный схемой SenseFet, достигает значения Idlim, силовой транзистор выключается. Увеличить значение Idlim с помощью внешних элементов невозможно, однако его можно уменьшить. Для этого необходимо между выходом ZCD и нулевым потенциалом подключить сопротивление. Причем, максимальный ток транзистора прямо пропорционален сопротивлению, подключенному к выводу ZCD.

Более подробно о системе ограничения тока транзистора можно прочитать на сайте STMicroelectronics, а также — в описании к микросхеме Viper25.

В случае работы схемы в квазирезонансном режиме вывод ZCD действует как детектор нулевого тока трансформатора.

Защита от перенапряжения. Микросхема VIPer25 имеет встроенную логику для слежения за выходным напряжением. Сигнал о выходном напряжении микросхема считывает и со входа ZCD в моменты времени, когда силовой транзистор выключен.

Когда силовой транзистор выключен, напряжение на дополнительной обмотке трансформатора пропорционально выходному напряжению.

В случае если напряжение окажется больше порогового значения, микросхема перейдет в режим перезапуска.

Обобщение по выводу ZCV. В общем случае, при подключении всего четырех внешних элементов (рис. 5), микросхема VIPer25 будет выполнять следующие функции:

Ограничение выходного тока в заданном уровне;
Ограничение выходного напряжения;
Уменьшение потерь на силовом ключе за счет обеспечения работы в квазирезонансном режиме.

Полнофункциональное подключение вывода ZCD

Рис. 5. Полнофункциональное подключение вывода ZCD

Обратная связь и защита от перегрузки. Сигнал с вывода FB микросхемы поступает на ШИМ-компаратор, который срабатывает в моменты включения и выключения силового транзистора.

Как видно из структурной схемы VIPer25 (рис 4), параллельно ШИМ-компаратору подключен компаратор OCP (Over Current Protection), который отвечает за обеспечение защиты от перегрузки.

Принцип работы следующий: при увеличении нагрузки напряжение на входе FB увеличивается. Если оно достигает порогового уровня Vfblin, ток стока, ограниченный значением IDlin, начинает заряжать внешний конденсатор Cfb. Если напряжение на нем достигнет определенного порогового уровня, схема защиты выключит микросхему, и она перейдет к режим автоматического перезапуска.

Таким образом, за счет одного внешнего конденсатора можно организовать защиту микросхемы от перегрузки.

Работа преобразователя на холостой ход. В случае если нагрузка уменьшается или отключена вовсе, напряжение на входе обратной связи fb также уменьшается. Если оно достигнет порогового значения Vfbbm, силовой транзистор перестанет включаться, что приведет к увеличению напряжения на входе fb. И после того, как напряжение достигнет определенного порога, транзистор снова включится.

В данном случае получается, что частота включения и выключения преобразователя резко уменьшится и в некоторых случаях может достичь сотен герц. Это приводит к резкому уменьшению потерь.

Выводы по микросхеме VIPer25. Микросхема VIPer25 идеально подходит для построения схем питания мощностью до 20 Вт с входным напряжением 230 В, 50 Гц. Малое количество внешних элементов позволяет выполнить преобразователь в компактном корпусе, а также упростить процесс проектирования, производства и возможного последующего ремонта. Однако микросхема содержит многоуровневую систему защиты от сверхтоков и перенапряжений, что увеличивает ее отказоустойчивость и сильно уменьшает возможный вывод ее из стоя.

Множество предоставленных компанией STMicroelectronics схем применения позволит без дополнительных затрат времени построить работоспособные источники питания на различные выходные напряжения. Например, всевозможные зарядные устройства для переносных устройств, блоки вторичного питания для электроники и т.д.

STMicroelectronics предоставляет детальное описание принципа работы микросхемы, что позволяет при наличии соответствующих навыков довольно свободно использовать ее для всевозможных нестандартных решений.

Инженеры компании STMicroelectronics постоянно работают над микросхемами семейства VIPer. В микросхемах VIPerPlus реализовано большее количество защит и дополнительных функций по сравнению с микросхемами VIPer. Также появилась возможность использовать их в квазирезонансных схемах, что привело к увеличению КПД конечных устройств и уменьшению их габаритов.

Важным преимуществом семейства VIPer по сравнению с контроллерами других производителей является чрезвычайно широкий диапазон рабочего цикла — от 0 до 90%.

Зачастую источники питания, построенные на микросхемах других производителей, требуют небольшой балластной нагрузки, чтобы источник не вышел за пределы регулирования при работе в режиме холостого хода. У VIPer этот недостаток отсутствует. Находясь в режиме холостого хода, они переходят в режим отдельных импульсов тока, позволяющий осуществить регулирование напряжения на нагрузке по значению напряжения на дополнительной обмотке трансформатора.

Нельзя не отметить и улучшенные тепловые характеристики микросхем семейства VIPer. Тепловое сопротивление корпуса Pentawatt достигает 60°C/Вт, а корпуса PowerSO-10 — 50°C/Вт. При этом корпуса очень удобны при применении технологии поверхностного монтажа и могут быть установлены на контактную медную площадку на поверхности печатной платы с широкой подложкой, соединенной со стоком мощного транзистора.

Компания STMicroelectronics предоставляет для разработчиков пакеты автоматизированного расчета параметров источника питания на основе VIPer (VIPerXXX Design Software). При использовании специального программного обеспечения VIPer Software, которое может быть бесплатно предоставлено разработчикам, работа еще более упрощается. Интуитивно понятный интерфейс программы позволяет задать любой из параметров расчета стабилизатора (вплоть до температуры сердечника трансформатора), получить на выходе готовую схему и перечень элементов и посмотреть параметры работы стабилизатора в виде осциллограмм и графиков.

Пример применения VIPer17

На рисунке 6 показан пример реализации сетевого ИП (изолированный обратноходовой AC/DC-преобразователь) мощностью 7 ватт с универсальным входом и выходом 12 В/600 мА.

Пример сетевого источника питания на основе ИС VIPer17L

Рис. 6. Пример сетевого источника питания на основе ИС VIPer17L

Схема выполнена на основе 60 килогерцовой ИС VIPer17L. Здесь предусмотрены несколько резисторов для настройки защит ИП, в т.ч. R2, R4, R5 задают порог блокировки при снижении входного напряжения (данная функция в указанном положении перемычки J3 неактивна), R3 задает порог ограничения тока, а R14 совместно с R3 задает порог срабатывания защиты от перенапряжения. Цепь обратной связи по напряжению выполнена на основе источника опорного напряжения шунтового типа (TL431) и оптопары PC817 (или ее аналога TLP621), что типично для любого изолированного обратноходового преобразователя.

Поддержка проектирования VIPer17

Для ускорения проектирования импульсных ИП на основе ИС VIPer17 компания STMicroelectronics предлагает несколько оценочных наборов, информация о которых представлена в таблице 2.

Таблица 2. Оценочные наборы

Наименование	Используемая ИС	Мощность источника питания, Вт	Стабилизированный выход	Входное переменное напряжение, В	Топология
EVALVIPer17H-6W	VIPer17HN	6	12 В	85…270	Изолированая обратноходовая
EVALVIPer17L-7W	VIPer17LN	7	12 В	85…270	Изолированая обратноходовая
EVALVIP17-SWCHG	VIPer17HN	5	5 В	85…270	Обратноходовая
STEVAL-ILL017V1	VIPer17xN	2	500 мА	176…264	Неизолированая обратноходовая

Каждая из этих опорных разработок демонстрирует примеры реализации нескольких практичных разработок обратноходовых преобразователей с выходным напряжением 5 и 12 В. Одна из опорных разработок (STEVAL-ILL017V1) (рисунок 7) демонстрирует пример реализации источника питания мощной светодиодной нагрузки со стабилизацией на выходе тока, а не напряжения.

Оценочный набор STEVAL-ILL017V1

Рис. 7. Оценочный набор STEVAL-ILL017V1

Также необходимо отметить, что ИС VIPer17 еще не поддерживается доступной на сайте STMicroelectronics версией 2.24 программы для проектирования обратноходовых преобразователей VIPer Switch Mode Power Supply Design.

Вопросы по импульсным источникам питания (ИИП)

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Последние посетители 0 пользователей онлайн

Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Ответов 30,5т
Создана 17 г
Последний ответ 15 чс

Топ авторов темы

Starichok 1 080 постов

Григорий Т. 1 305 постов

VDIJ 1 029 постов

BAFI 1 336 постов

Духовой шкаф Candy, неопознанный ШИМ

Добрый день, уважаемые форумчане! Прошу помочь с электронным таймером духового шкафа Candy, модель FPP 609 X, серийный номер 33700877 13380411, тип духового шкафа MR04. Партномер электронного таймера 42819496 — на всякий случай. Хозяин отдавал этот таймер в ремонт, где из него выпаяли дроссель и не вернули на место=(. А так же кинули перемычку на диод. На плате обнаружен взорванный ШИМ. Помогите пожалуйста определить номер ШИМ . Человек очень просил, потому что новый такой таймер стоит 7000р без доставки, а это очень дорого. Сделать плату будет быстрее и дешевле. Кто поможет мне информацией — я отблагодарю денюжкой на телефон. Заранее спасибо!

Коротко: Прошу помочь определить шифр ШИМ и желательно дроссель. Но главное — ШИМ.

Духовой шкаф Candy Fpp609xl 33700813440008, Опознать ШИМ
Приветствую, уважаемые! Помогите установить взорванный ШИМ. Спасибо .

Духовой шкаф Bosch HBA36T650/13, ШИМ MLX2402B
Нашёлся такой в БП духовки Bosch. Заменить нечем и нет никакой информации по нему. Буду.

духовой шкаф Candy Fvpe 729/6x, ошибка f-80 режим теста
Здравствуйте. Подскажите, может кому попадался такой дефект.Клиенты ремонтировали соседнюю.

Духовой шкаф Kaiser с Logic control, Невключается Духовой шкаф Kaiser
Два раза использовали Духовой шкаф Kaiser .Потом стоял без дела два месяца.Сегодня включили.

Да я не за маркировку платы, а за маркировку стрельнувшего мосфета, как бы там раковина, но основная часть маркировки вроде читаема, сделайте фото остатков маркировки того что там можно увидеть, это же силовая часть, по напряжениям питания (общая, управляющая) и по монтажу, думаю реально вычислить что за элемент.

Добавлено через 8 минут
. но, даже, если вычислить его, скорее всего результата не будет, его не даром так шарахнуло, он визуально на 3-5а, а туда походу ампер 10-20 долбануло, надо смотреть откуда в него ток идет и там сначала копать.

Добавлено через 15 минут
реле не сколько вольт, 24 ?

Добавлено через 8 минут
это же основной бп , импульсный. погуглить схемы аналогов бп на соответсвующее напряжение, если есть познания поймете что за элемент, катушку выдернуть опять же с похожего бп с соответсвующей напругой.

Имеют ли право на жизнь 16-Гбайт комплекты DDR5? Разбираемся на примере памяти Patriot Viper Venom DDR5-5600 2×8 Гбайт

Современные системы с DDR4-памятью лучше комплектовать модулями по 16, а не по 8 Гбайт – этот постулат наверняка уже усвоили все, кто заботится о достижении наилучшей производительности. И дело тут не в том, что установка двух модулей по 16 Гбайт позволяет получить подсистему памяти большего объёма. Такие модули банально быстрее, поскольку в большинстве своём они имеют двухранговую (двухстороннюю) организацию и позволяют контроллеру памяти использовать чередование при обращении к разным рангам. Применение двухранговых модулей даёт довольно весомое преимущество в производительности, которое в играх доходит до 10 %, – соответствующие тесты мы проводили на примере платформы Socket AM4.

Но при переходе к системам с DDR5 простое правило о преимуществах в быстродействии более вместительных модулей придётся пересмотреть, поскольку и 8-, и 16-Гбайт модули DDR5 SDRAM имеют одноранговую (одностороннюю) структуру. Связано это с тем, что все имеющиеся на рынке микросхемы DDR5 обладают ёмкостью 16 Гбит, и для получения модуля объёмом 16 Гбайт достаточно восьми чипов, образовать из которых два ранга невозможно. Двухранговость в таких условиях становится исключительно прерогативой модулей, стоящих на ступеньку выше и имеющих ёмкость 32 Гбайт. Но они для современных потребительских систем малоактуальны как ввиду своей высокой стоимости, так и потому, что для большинства общеупотребительных задач такие объёмы памяти попросту не нужны.

Однако несмотря на то, что и 8-, и 16-Гбайт модули DDR5 SDRAM имеют одну и ту же одноранговую организацию, в Сети можно встретить утверждения, будто планки DDR5 SDRAM объёмом 16 Гбайт всё-таки предпочтительнее вдвое меньших по объёму. Дающие такие советы пользователи продолжают ссылаться на производительность, просто распространяя свой прошлый опыт с DDR4 и на новую память. И отчасти они оказываются правы, однако в случае с DDR5 более высокая производительность 16-Гбайт модулей связана отнюдь не с рангами, а с некоторыми другими особенностями чипов и построенных на них модулей.

Планки DDR5 SDRAM объёмом по 16 Гбайт, составленные из 16-Гбит микросхем, несут на себе по восемь микросхем памяти. В этом случае каждый из таких чипов имеет восьмибитную шину. Но в модулях памяти объёмом 8 Гбайт, где установлено лишь четыре 16-Гбит чипа, ширина их шины должна быть вдвое больше – 16 бит. По этой причине во втором случае чипы памяти получают вдвое меньшее количество банков – 16 вместо 32. А это, как и число рангов, тоже сказывается на скоростных характеристиках – банки обрабатывают операции параллельно, и их меньшее число конвертируется в снижение параллелизма и падение производительности.

Впрочем, в архитектуре DDR5 заложен целый комплекс мер для того, чтобы внутренний параллелизм модулей оказывал как можно меньшее влияние на итоговое быстродействие. В их числе – наличие двух 32-битных субканалов внутри каждого модуля, применение в Alder Lake двух независимых 64-битных контроллеров памяти для каждого канала, а также функция independent bank refresh, позволяющая освежать данные в ячейках памяти не по всему модулю целиком, а побанково. Поэтому в конечном итоге 8-Гбайт модули DDR5 SDRAM могут оказаться совсем не таким плохим выбором, как кажется на первый взгляд. Тем более современные игры и наиболее распространённые приложения пока помещаются в 16 Гбайт памяти и не испытывают в таких конфигурациях особых проблем, связанных с нехваткой оперативной памяти.

Иными словами, ситуация с соотношением производительности подсистем памяти, составленных из пар 8- и 16-Гбайт модулей DDR5, может быть совсем не такой, какой её представляют себе пользователи, а значит, нужно браться за тесты. К счастью, в нашем распоряжении оказался комплект DDR5-памяти 2 × 8 Гбайт компании Patriot, входящий во флагманскую серию Viper Venom. Вообще, в неё входят комплекты DDR5 SDRAM разного объёма с частотой от 5200 до 6200 МГц, но в этот статье пойдёт речь о 16-Гбайт варианте PVV516G560C40K – он рассчитан на работу в режиме DDR5-5600. На его примере мы проанализируем, сильно ли сдерживает производительность систем на базе Alder Lake подсистема памяти, составленная из модулей по 8 Гбайт, и оценим, стоит ли тем, кто планирует переход на новые платформы с поддержкой DDR5 SDRAM, всерьёз рассматривать возможность применения 8-Гбайт планок памяти и 16-Гбайт комплектов.

⇡#Patriot Viper Venom PVV516G560C40K: спецификации

На прилавках магазинов можно встретить DDR5-память компании Patriot двух видов. Первый – это простые модули Signature Line, которые не имеют радиаторов и рассчитаны на работу в режиме DDR5-4800 в полном соответствии с базовыми спецификациями процессоров Alder Lake. Второй – серия Viper Venom, которую можно назвать оверклокерской и геймерской. По крайней мере, входящие в неё комплекты способны работать на куда более высоких частотах, оснащены радиаторами охлаждения и могут иметь RGB-подсветку.

Впрочем, характеристики попавшего к нам на тест комплекта Patriot Viper Venom PVV516G560C40K выглядят довольно средне. И дело не только в ёмкости этого набора, состоящего из двух планок DDR5 SDRAM объёмом по 8 Гбайт, но ещё и в том, что эта память рассчитана на скорость DDR5-5600, которая не слишком котируется у энтузиастов. Более того, комплект PVV516G560C40K не имеет и RGB-подсветки, что, впрочем, некоторые пользователи посчитают не минусом, а плюсом – любителей лаконичного наполнения системных блоков в действительности не так уж и мало.

Полная формальная спецификация комплекта Viper Venom PVV516G560C40K выглядит так:

набор модулей объёмом 16 Гбайт (два модуля по 8 Гбайт);
рабочая частота: DDR5-5600;
тайминги: 40-40-40-76;
рабочее напряжение: 1,25 В;
высокоэффективные алюминиевые теплорассеиватели;
поддержка XMP 3.0;
встроенный термодатчик;
пожизненная гарантия.

Здесь нет никаких сюрпризов – на рынке представлено огромное количество вариантов с точно такими же или похожими характеристиками. При этом главную деталь Patriot оставляет за скобками спецификаций – в комплекте Viper Venom PVV516G560C40K используются чипы DDR5 производства компании Samsung. Это не самый лучший, но и не худший вариант – обычно память на таких чипах демонстрирует умеренный разгонный потенциал, но всё-таки не дотягивает по возможностям до модулей, построенных на чипах SK Hynix.

В XMP рассматриваемого комплекта записано сразу три профиля. Помимо паспортного варианта DDR5-5600 40-40-40-76 с напряжением 1,25 В пользователь может выбрать более медленные режимы DDR5-5200 36-36-36-68 при 1,2 В или DDR5-5000 36-36-36-68 при 1,1 В.

Производительность комплекта Patriot Viper Venom PVV516G560C40K при выборе первого, самого быстрого профиля XMP в системе с процессором Core i9-12900K показана на скриншоте.

На своём сайте Patriot пишет, что модули Viper Venom проходят тестирование на совместимость со всеми распространёнными моделями материнских плат, однако на сайтах производителей плат комплект Viper Venom PVV516G560C40K в числе совместимых не значится. Но это, скорее всего, ничего не значит – на какие-либо проблемы совместимости покупатели DDR5-модулей Patriot не жалуются.

Внешне память Patriot Viper Venom выглядит довольно эффектно. Модули с двух сторон закрыты алюминиевыми теплорассеивателями матового чёрного цвета с серебристыми накладками, на обеих сторонах модулей нанесён красный логотип серии.

Важно подчеркнуть, что радиаторы в случае DDR5 SDRAM – это отнюдь не декоративный элемент, они действительно нужны для отвода тепла. В конструкции этой памяти появился новый элемент с заметным тепловыделением – стабилизатор питания, который преобразует входное напряжение 5 В в необходимые чипам 1,25 В. Поэтому отдельно отметим, что система охлаждения Patriot Viper Venom справляется с возложенной на неё миссией – температура модулей при высокой нагрузке остаётся в допустимых пределах и не превышает 52 градусов (на открытом стенде).

Правда, применённые радиаторы несколько увеличивают высоту модулей – она достигает 44 мм. Таким образом, с некоторыми массивными кулерами данные планки памяти могут иметь проблемы механической совместимости.

Верхний торец системы охлаждения модулей из комплекта PVV516G560C40K венчает чёрная глянцевая пластиковая заглушка – она прикрывает то место, где могла бы находится RGB-подсветка. Но рассматриваемый комплект её не имеет, подсветкой в серии Viper Venom комплектуются исключительно модули объёмом 16 Гбайт.

Сняв радиаторы с модулей , можно ознакомиться с конструкцией последних. Она совершенно не удивляет – в оверклокерский комплект PVV516G560C40K попали точно те же компоненты, которые применяются и в недорогой памяти Signature Line. И в этом нет ничего странного: главная особенность серии Viper Venom – отборные чипы DDR5, а не какие-то схемотехнические изыски. И более того, даже сама печатная плата рассматриваемых планок полностью идентична восьмислойной плате 8-Гбайт модулей Patriot Signature Line PSD58G480041.

В состав 8-Гбайт модуля из комплекта PVV516G560C40K входит четыре 16-Гбит микросхемы Samsung K4RAH165VB-BCQK. Формально эти чипы имеют скорость 4800 МГц и напряжение 1,1 В, но, кроме того, они обладают некоторым интервалом масштабируемости частоты при увеличении напряжения питания, чем и воспользовалась Patriot при выпуске рассматриваемых модулей.

Помимо чипов DDR5 в середине модуля можно увидеть и ещё один ключевой элемент – конвертер питания, основанный на контроллере (PMIC) производства Richtek. Это – типовая схема с максимальными выходными напряжениями VDD и VDDQ 1,435 В.

Таким образом, в конструкции планок PVV516G560C40K с точки зрения схемотехники всё сделано ровно так, как предусмотрено спецификацией комитета JEDEC.

Не без оснований предполагается, что комплекты DDR5-памяти, основанные на чипах Samsung, должны обладать некоторым разгонным потенциалом. Примерным ориентиром для них считается режим DDR5-6000, однако это справедливо в первую очередь для наборов, состоящих из 16-Гбайт модулей. По крайней мере, в случае с рассматриваемой памятью Viper Venom расчёт не оправдался: комплект оказался неспособен стабильно работать на частоте 6000 МГц даже с увеличением напряжений VDD и VDDQ вплоть до 1,4 В.

Поэтому при разгоне нам пришлось ограничиться более простым режимом DDR5-5800 – с ним никаких проблем не возникло даже при более низких напряжениях 1,35 В. И хотя полученный прирост частоты можно назвать незначительным, дополнительный прирост производительности относительно зашитого в профиль XMP режима удалось получить другим путём – настройкой таймингов. Как выяснилось, комплект Viper Venom PVV516G560C40K в режиме DDR5-5800 не только вытягивает первичные тайминги 38-38-38-60, но и позволяет достаточно результативно ужать вторичные тайминги. В конечном итоге полученные экспериментальным путём максимально производительные настройки выглядели следующим образом.

Практические пропускные способности при чтении и записи, по данным AIDA64 Cachemem, при этом улучшились на 23 и 25 % соответственно, а практическая латентность снизилась на 18 %.

Таким образом, запас для улучшения производительности у комплекта Viper Venom PVV516G560C40K наличествует, и энтузиасты при желании смогут вдоволь поэкспериментировать с тонкой настройкой этих планок памяти.

⇡#Описание тестовой системы и методики тестирования

Основная цель тестирования – выявление различий в производительности двухканальных комплектов памяти DDR5 SDRAM, составленных из 8- и 16-Гбайт модулей. Поэтому помимо главного героя этого обзора – набора DDR5-5600 из 8-Гбайт модулей компании Patriot – в тестировании принимает участие и ещё один комплект – пара планок памяти по 16 Гбайт компании G.Skill, также основанный на чипах Samsung. Сопоставление производительности системы на базе Core i9-12900K, оснащённой либо тем, либо другим комплектом памяти, работающим с одними и теми же настройками частоты и таймингов, позволит сделать вывод о величине разрыва в производительности, который дают модули с организацией 1Rx16 (1 ранг, 16-битные чипы) и 1Rx8 (1 ранг, 8-битные чипы).

Чтобы сделать тестирование более содержательным, мы также рассмотрели производительность той же системы в том случае, если она работает с DDR5-памятью с одним модулем объёмом 16 Гбайт в одноканальном режиме (но с двумя реализованными в рамках модуля субканалами).

Все сравнения разных вариантов DDR5 выполнялись на штатной для комплекта Patriot Viper Venom PVV516G560C40K частоте 5600 МГц. Но для полноты картины этот комплект был протестирован и с настройками, полученными в результате разгона, – на частоте 5800 МГц с таймингами 38-38-38-60.

Наконец, в тестах участвовала и система на базе Core i9-12900K с DDR4-3600, которая нужна в качестве некоторой точки отсчёта. В данном случае мы использовали производительный двухканальный комплект с двухранговыми модулями ёмкостью по 16 Гбайт. Его участие во многом обусловлено тем, что стоимость 32-Гбайт набора из модулей DDR4 SDRAM примерно соответствует цене 16-Гбайт набора из модулей DDR5 SDRAM. Иными словами, при поиске лучшей памяти для систем на Alder Lake пользователи в том числе стоят перед выбором «перспективная DDR5 или вдвое больше старой DDR4».

Таким образом, на диаграммах далее будут приведены результаты измерения производительности пяти вариантов подсистемы памяти. Обозначим их следующим образом:

DDR5-5600 2×8GB – комплект памяти Patriot Viper Venom PVV516G560C40K с настройками по XMP;
DDR5-5800 OC 2×8GB – комплект памяти Patriot Viper Venom PVV516G560C40K с описанным выше разгоном;
DDR5-5600 2×16GB – комплект памяти G.Skill Trident Z5 RGB F5-6000U4040E16GX2-TZ5RK на частоте 5600 МГц с настройками таймингов, идентичными настройкам Patriot Viper Venom PVV516G560C40K;
DDR5-5600 1×16GB – то же, что в предыдущем случае, но при использовании одного модуля;
DDR4-3600 2×16GB – комплект памяти Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL с настройками по XMP.

Что касается оборудования, использованного для тестов, то его полный перечень выглядит так:

Процессор: Intel Core i9-12900K (Alder Lake, 8P+8E-ядер + HT, 3,5-5,3/2,4-3,9 ГГц, 30 Мбайт L3).
Процессорный кулер: кастомная СЖО EKWB.
Материнские платы:
- ASUS ROG Strix Z690-F Gaming WiFi (LGA1700, Intel Z690, DDR5);
- ASUS ROG Strix Z690-A Gaming WiFi D4 (LGA1700, Intel Z690, DDR4).
- 2 × 16 Гбайт DDR4-3600 SDRAM, 16-18-18-38 (Crucial Ballistix RGB BL2K16G36C16U4BL);
- 2 × 8 Гбайт DDR5-5600 SDRAM, 40-40-40-76 (Patriot Viper Venom PVV516G560C40K);
- 2 × 16 Гбайт DDR5-6000 SDRAM, 40-40-40-76 (G.Skill Trident Z5 RGB F5-6000U4040E16GX2-TZ5RK).
Процессор в рамках сравнения тестировался с отменёнными искусственными ограничениями по потреблению. Это значит, что пределы PL1/PL2 игнорируются, вместо чего используются предельно возможные частоты в целях получения максимальной производительности.

Тестирование выполнялось в операционной системе Microsoft Windows 11 Pro (21H2) Build 22000.708 c установленными обновлениями и с использованием следующего комплекта драйверов:
- Intel Chipset Driver 10.1.18838.8284;
- Intel SerialIO Driver 30.100.2105.7;
- Intel Management Engine Interface 2124.100.0.1096;
- NVIDIA GeForce 516.40 Driver.
Описание использовавшихся для измерения вычислительной производительности инструментов:

Синтетические бенчмарки:
- AIDA64 Engineer 6.70.6033 – тест Cache and Memory Benchmark.
Приложения:
- 7-zip 22.00 — тестирование скорости архивации. Измеряется время, затрачиваемое архиватором на сжатие директории с различными файлами общим объёмом 4,6 Гбайт. Используется алгоритм LZMA2 и максимальная степень компрессии.
- Adobe Photoshop 2022 23.4.1 — тестирование производительности при обработке графических изображений. Измеряется скорость выполнения тестового скрипта Procyon Photo Editing, моделирующего типичную обработку изображения, сделанного цифровой камерой.
- Adobe Photoshop Lightroom Classic 11.4 — тестирование производительности при пакетной обработке серии изображений в RAW-формате. Измеряется скорость выполнения тестового скрипта Procyon Photo Editing, моделирующего цветокоррекцию и редактирование набора из 130 фото.
- Adobe Premiere Pro 2022 22.4.0 — тестирование производительности при редактировании видео. Измеряется скорость выполнения тестового скрипта Procyon Video Editing, моделирующего подготовку к публикации на YouTube ролика, составленного из 4K-фрагментов, снятых на камеру GoPro.
- Blender 3.2.0 — тестирование скорости финального рендеринга в одном из популярных свободных пакетов для создания трёхмерной графики. Измеряется продолжительность построения финальной модели classroom из Blender Benchmark.
- Handbrake 1.6.0 – тестирование скорости транскодирования 2160p@24FPS AVC-видео с битрейтом около 42 Мбит/с в более продвинутые форматы. Используются программные кодировщики x265 и AV1 (SVT).
- Mathworks Matlab R2021b (9.11.0) — тестирование скорости инженерных и математических расчётов в популярном математическом пакете. Используется стандартный бенчмарк, в который входят матричные и векторные операции, решение дифференциальных и симметричных разреженных линейных систем уравнений, а также построение 2D- и 3D-графиков.
- Microsoft Visual Studio 2022 (17.2.5) — измерение времени компиляции крупного MSVC-проекта — профессионального пакета для создания трёхмерной графики Blender версии 3.3.0 Alpha.
- Topaz Video Enhance AI v2.6.4 — тестирование производительности в основанной на ИИ программе для улучшения детализации видео. В тесте используется исходное видео в разрешении 640×360, которое увеличивается в два раза с использованием модели Artemis High Quality v12.
- V-Ray 5.00 — тестирование производительности работы популярной системы рендеринга при помощи стандартного приложения V-Ray Benchmark Next.
Игры:
- Chernobylite. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra.
- Civilization VI: Gathering Storm. Разрешение 1920 × 1080: DirectX 12, MSAA = 4x, Performance Impact = Ultra, Memory Impact = Ultra.
- Cyberpunk 2077. Разрешение 1920 × 1080: Quick Preset = Ultra.
- Far Cry 6. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Quality = Ultra, HD Textures = On, Anti-Aliasing = TAA.
- Hitman 3. Разрешение 1920 × 1080: Super Sampling = 1.0, Level of Detail = Ultra, Texture Quality = High, Texture Filter = Anisotropic 16x, SSAO = Ultra, Shadow Quality = Ultra, Mirrors Reflection Quality = High, SSR Quality = High, Variable Rate Shading = Quality.
- Marvel’s Guardians of the Galaxy. Разрешение 1920 × 1080: Graphics Preset = Ultra.
- Serious Sam: Siberian Mayhem. Разрешение 1920 × 1080: Direct3D 11, CPU Speed = Ultra, GPU Speed = Ultra, GPU Memory = Ultra.
- Shadow of the Tomb Raider. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Preset = Highest, Anti-Aliasing = TAA.
- The Riftbreaker. Разрешение 1920 × 1080: DirectX12, Texture Quality = High, Raytraced soft shadows = On, Ray traced shadow quality = Ultra, Raytraced ambient occlusion = On.
Во всех игровых тестах в качестве результатов приводится среднее количество кадров в секунду, а также 0,01-квантиль (первая перцентиль) для значений FPS. Использование 0,01-квантиля вместо показателей минимального FPS обусловлено стремлением очистить результаты от случайных всплесков производительности, которые были спровоцированы не связанными напрямую с работой основных компонентов платформы причинами.

⇡#Производительность в синтетических тестах

Измерения практической пропускной способности и латентности в тесте AIDA64 Cache and Memory Benchmark рисуют максимально наглядную картину отличий в производительности разных вариантов подсистемы памяти. Здесь очень хорошо видно, насколько различную производительность в случае DDR5 предлагают конфигурации подсистемы памяти 2 × 8 Гбайт и 2 × 16 Гбайт. Если говорить о скорости чтения и записи, то при использовании модулей меньшего объёма показатели получаются примерно на 15 % ниже. Однако в латентности явных различий не наблюдается, и это позволяет надеяться, что в реальных приложениях вариант 2 × 8 Гбайт будет отставать не так сильно.

Но при этом нужно понимать, что любая DDR5-память, и даже та, которая имеет не самую выгодную организацию с четырьмя чипами на модуль, предлагает существенно более высокие пропускные способности, нежели DDR4 SDRAM.

Кроме того, есть и ещё один аргумент в защиту комплекта Patriot Viper Venom PVV516G560C40K с суммарным объёмом 16 Гбайт – существенный потенциал увеличения его производительности за счёт разгона и настроек таймингов. Потратив некоторое время на подбор оптимальных таймингов, практические скорости чтения, записи и копирования 16-Гбайт комплекта нетрудно довести до показателей комплекта DDR5 вдвое большей ёмкости. А практическая латентность набора Patriot Viper Venom может быть снижена почти до уровня, который выдаёт DDR4-3600 SDRAM.

⇡#Производительность в приложениях

Различные приложения реагируют на параметры подсистемы памяти по-разному. Есть очень чувствительные, такие как архиваторы или компиляторы, а есть и почти безразличные, например рендеринг или перекодирование видео. Но среднестатистическое преимущество конфигурации DDR5-5600 2 × 16 Гбайт перед DDR5-5600 2 × 8 Гбайт не заметить невозможно. Модули DDR5, построенные на восьми чипах, делают систему с процессором Core i9-12900K быстрее, чем в случае применения четырёхчиповых модулей с теми же таймингами, в среднем на 8 %. Максимальный же эффект можно наблюдать в архиваторе 7-zip: там 16-Гбайт модули обеспечивают прибавку к производительности на уровне 32 %.

При этом небольшой разгон и настройки таймингов у комплекта Viper Venom PVV516G560C40K меняют результат на диаметрально противоположный: в большинстве ситуаций память Patriot становится быстрее комплекта DDR5-5600 из модулей по 16 Гбайт. Иными словами, 8-Гбайт модули DDR5 – совсем не приговор, с ними можно получить вполне производительную систему. И больше того, даже если не уделять специального внимания тонкой настройке, конфигурация с DDR5-5600 2 × 8 Гбайт как минимум не медленнее, чем аналогичная платформа с 32 Гбайт двухканальной DDR4-3600.

Попутно будет уместным упомянуть, что встречающиеся в Сети рекомендации приобретать вместо двухканальных комплектов DDR5 из 8-Гбайт модулей одиночные планки по 16 Гбайт, на практике оказываются вредными. С точки зрения производительности одноканальный режим всегда хуже двухканального – это правило верно и для DDR5, где в каждом отдельном модуле реализовано по два 32-битных субканала. Причём разрыв в производительности получается более чем заметный – преимущество варианта 2 × 8 Гбайт в чувствительных приложениях может достигать 20 %.
Похожие публикации: