技嘉&華碩X570暫態響應和紋波測試

開頭先介紹一下什麼是暫態響應(Transient response)和紋波(ripple)，以便於理解影片內容

如下圖分析，當負載從 0A 瞬變到 11A 時(稱之為"負載瞬變)，由於電源(主機板中就是 VRM)響應速度有限，實際的電壓會存在一個過衝——回調的過程。在這個過程中電壓的變化幅度通常要高過 Sensor 所顯示的電壓變動幅度，而暫態響應就是測量 vpk1 和 vpk2 兩個上下衝(Over/Undershoot)電壓幅值。至於紋波是電壓本身存在像水波紋一樣的波動，兩者都是越小越好


圖片來源 Intel FPGA 官方頻道

以下分別以 Z390 Master 和 M11H 當範例，可以觀察到 M11H 紋波幅度大，但比較沒有過衝問題；Z390 Master 紋波小，雖然可以觀察到過衝效應但幅值並不高

Z390 Master


M11H

圖片來源 overclock


回到正題，這次要分享的是 Buildzoid 測量技嘉和華碩 X570 暫態響應和紋波所得到的資料，平台如下：

Transient response and ripple testing using 16-Core ES

ASUS Crosshair VIII Formula
ASUS TUF GAMING X570-PLUS
GIGABYTE X570 AORUS XTREME [LLC: Ultra Xtreme, Turbo
GIGABYTE X570 AORUS PRO
X570 I AORUS PRO [mini-ITX]



個人觀察重點：

1.左半部 192k 是測暫態響應；右邊 VIN SFFT 是紋波的數據

2.LLC 等級越高，電壓擺盪率越大

3.Xtreme Ultra，C8F Level5 反而掉最小電壓，Buildzoid 建議開 Turbo/Level3 會是比較平衡的選項

4.將 Xtreme 電感換成較高的 300nh，並與 150nh 互相比較(市售版為 150nh)，發現降低電感可以獲得更好的暫態響應，但紋波更大，反之亦然

5.C8F 雖然電感值較高，但因為採用並聯方案，所以實際電感值是 choke 值的 1/2

6.理論上相數越多紋波越小，但華碩"很聰明地"在 C8F 的輸入端多加了兩顆電容，除了 LLC Low/Level1 明顯 C8F 比較差之外，與 Xtreme 兩者在各項數據中差別不大，顯然華碩的 VRM 設計比技嘉更划算(節省成本下達到近似效果)

7.因為 Layout 較緊密以及使用 SMD 電容等原因，如果只考慮延遲和紋波表現，X570 I AORUS PRO 無疑是200~300美元最佳主機板(擁有較好的暫態響應，紋波只輸12相的 X570 AORUS PRO 一點點)

8.眾所周知華碩這代是採用 Power Stage 並聯架構，在講 TUF 前先解釋 4×3 並聯的優缺點，關於這點可以參考 Buildzoid 對於 X570-F 的分析影片，這邊簡單列舉：



a.因為三顆 MOS 並聯的關係，代表每個時間單位內最少也有三路同時運行，空載時能耗較差

b.相數越多，代表每相得到的休息時間越長，熱效率越高(最大供電能力不變，但 4×3 會比 12 相還熱)，當然這可以透過許多方式改善，例如用更厚實的散熱片，降低開關頻率(FSW)等等

c.同樣的 Layout 下，相數越多紋波越小，但 TUF 用 4×3 本身就已經處於劣勢了，好像還為了溫度表現降低開關頻率(沒記錯的話預設是 300KHz，SIC639 最高能到 1.5mhz)。提高開關頻率除了能降低紋波(不過從 C8F 的數據中，似乎幫助有限)還能讓超頻穩定性更好(有時候 CPU 某個頻率無法穩住，燒機時藍屏，提高 FSW 或許能解決)

於是能看到，TUF 的暫態響應似乎沒太大優勢，但紋波表現卻相當糟糕，許多人只看板層和溫度來判斷主機板的好壞，只能說魔鬼藏在細節中。當然 C8F 在架構上也有同樣缺點，然而因為其為 7×2 加上輸入端有更多的電容，所以能跟 Xtreme 打得平分秋色

9.如果主機板高達十六相，則因為高相位的紋波優勢可以使用更低的每相電感和 FSW，讓效率提高；反之低相位的主機板也可以透過外部的電容和電感來優化，沒有誰比較好 但似乎不適用華碩低階主機板