منبع تغذیه و طراحی حرارتی مدار RTX 5090 مبتنی بر یک ساختار رگولاتور ولتاژ (VRM) چند فاز فرکانسبالا است که وظیفه کاهش ولتاژ ورودی ۱۲ ولت مستقیم به ولتاژ کاری هسته پردازنده گرافیکی (کمتر از ۱.۱ ولت) را بر عهده دارد. پایداری جریان الکتریکی در این کارت پرچمدار از طریق چیدمان ۲+۲۸ فاز مجهز به ماسفتهای پیشرفته DrMOS با تحمل جریان نامی ۱۱۰ آمپر به ازای هر فاز تأمین میشود. این پیکربندی مهندسی تضمین میکند که جهشهای ناگهانی توان (Transient Load Spikes) تا محدوده ۶۰۰ وات بدون افت ولتاژ بحرانی و تحریک سیستمهای محافظتی (مانند OCP) مدیریت شوند.
سیستم کولینگ و طراحی مدار حرارتی این پردازنده گرافیکی به گونهای بهینهسازی شده است که دمای نقطه اتصال (Junction Temperature) ماسفتهای الکترونیکی تحت لود مداوم، فراتر از ۸۵ درجه سلسیوس نرود. این رفتار حرارتی ایمن مانع از وقوع پدیده کاهش فرکانس ناشی از حرارت (Thermal Throttling) در فرکانسهای کاری پایدار هسته میگردد. همچنین بهرهگیری از کانکتور اصلاحشده ۱۲ ولتی نسل جدید (12V-2×6) با افزایش عمق پینهای هادی جریان و بهبود مقاومت تماسی، ریسک افزایش دمای موضعی در اتصالات تغذیه را به صفر نزدیک کرده است.
مدار رگولاتور ولتاژ یا VRM کارت گرافیک RTX 5090 یک منبع تغذیه سوییچینگ با راندمان بالا است که با استفاده از تکنولوژی فازهای چندگانه موازی (Multi-Phase Buck Converter) پیادهسازی شده است. در این ساختار، یک تراشه کنترلکننده PWM مدرن به عنوان هسته فرماندهی عمل میکند. این کنترلکننده با فرستادن سیگنالهای مدولاسیون پهنای پالس به درایورهای ماسفت، زمان قطع و وصل جریان در هر فاز را با دقت نانو ثانیه تنظیم مینماید.
تخصیص فازها در این کارت به صورت ۲+۲۸ فاز فعال پیادهسازی شده است که در آن ۲۸ فاز به صورت اختصاصی وظیفه تامین تغذیه ولتاژ هسته پردازنده گرافیکی (Vcore) را بر عهده دارند و ۲ فاز مجزا پایداری ولتاژ تراشههای حافظه با پهنای باند حافظه بالا (VRAM Bandwidth) را پوشش میدهند. خرد کردن جریان ورودی به ۲۸ فاز موازی، علاوه بر کاهش جریان عبوری سهمیه هر فاز، فرکانس ریپل ولتاژ خروجی را افزایش داده و در نتیجه خروجی ولتاژی با کمترین میزان نویز و پایداری میلیولتی تولید میکند. سوییچینگ سریع ماسفتها (MOSFET Switching) در این فرکانس بالا، نیازمند استفاده از سلفهای آلیاژی پیشرفته با هسته فریت با اتلاف پسماند ناچیز است.
یکی از چالشهای اساسی در اسمبل و مهندسی ایستگاههای کاری رندرینگ، مدیریت رفتارهای متغیر بار گرافیکی یا ترانزینتهای توان است. کارت گرافیک RTX 5090 تحت بار محاسباتی سنگین در نرمافزارهای موتور رندر فیزیکی مانند Chaos V-Ray یا SideFX Houdini، رفتاری به شدت نوسانی از خود نشان میدهد. این جهشهای ناگهانی توان (Transient Load Spikes) میتوانند در کسری از میلیثانیه جریان مصرفی کارت را به شدت افزایش دهند.
برای مهار این ترانزینتها، منبع تغذیه و طراحی حرارتی مدار RTX 5090 به یک بانک خازنی عظیم در بخش فیلتر خروجی مجهز شده است. استفاده از خازنهای پلیمری جامد با مقاومت سری معادل (ESR) فوقالعاده پایین، به مدار اجازه میدهد تا در لحظه وقوع ترانزینتهای بار، جریان مورد نیاز را به سرعت تخلیه کرده و از افت ناگهانی ولتاژ (Voltage Sag) جلوگیری کند.
اگر ولتاژ خروجی مدار تغذیه در حین جهشهای توان بیش از ۵٪ افت کند، پایداری محاسباتی متوقف شده و سیستم دچار خطای سیستمی یا ریست ناگهانی میگردد. تستهای فیزیکی آزمایشگاه R&D مازستا نشان میدهد که پیکربندی جدید مدار تغذیه در فازهای ۱۱۰ آمپری، نوسان ولتاژ ورودی در Transient Spikes را به کمتر از ۲.۵٪ محدود کرده است.
بازدهی انرژی ماسفتها همواره با تولید حرارت داخلی همراه است. در کارت گرافیک RTX 5090 از آیسیهای یکپارچه DrMOS استفاده شده است که درایور کنترل و ماسفتهای High-side و Low-side را درون یک پکیج سیلیکونی واحد ترکیب میکنند. این ساختار تلفات پارازیتی ناشی از مسیرهای مسی روی PCB را به شدت کاهش میدهد. با این حال، تحت لودهای طولانیمدت، پایش حرارتی دمای داخلی سیلیکون یا دمای نقطه اتصال (Junction Temperature) اهمیت حیاتی دارد.
پدیده کاهش فرکانس ناشی از حرارت (Thermal Throttling) زمانی آغاز میشود که دمای نقطه اتصال ماسفتها از آستانه مجاز کیفی (معمولاً ۱۰۵ درجه سلسیوس) عبور کند. برای جلوگیری از این چالش:
با افزایش توان طراحی حرارتی (TDP) کارتهای پرچمدار به محدوده ۴۵۰ الی ۵۰۰ وات، اتصالات فیزیکی ورود توان اهمیت مضاعفی یافتهاند. در نسلهای قبلی، کانکتورهای 12VHPWR با چالشهای حرارتی و ذوبشدگی مواجه بودند. در منبع تغذیه و طراحی حرارتی مدار RTX 5090، استاندارد اصلاحشده اتصالات الکترونیکی موسوم به 12V-2×6 به صورت بومی پیادهسازی شده است.
این استاندارد جدید چندین بهبود فیزیکی ساختاری را ارائه میدهد:
جهت ارائه بنچمارک و مرجع مهندسی دقیق، مقایسه زیر بر اساس ارزیابیهای فیزیکی آزمایشگاههای مرجع قطعات الکترونیک تدوین شده است:
| پارامتر فنی (Engineering Parameter) | کارت گرافیک RTX 5090 (نسل جدید) | کارت گرافیک RTX 4090 (نسل قبل) | تاثیر در عملکرد و پایداری سیستم |
| تعداد فازهای مدار رگولاتور (VRM Phases) | ۲+۲۸ فاز فعال دیجیتال | ۳+۲۴ فاز فعال دیجیتال | توزیع یکنواخت جریان و کاهش نویز Ripple ولتاژ خروجی |
| آمپراژ نامی ماسفتها (DrMOS Rating) | ۱۱۰ آمپر به ازای هر فاز | ۹۵ آمپر به ازای هر فاز | افزایش ظرفیت جریاندهی و پایداری الکترونیکی تحت بار سنگین |
| استاندارد کانکتور تغذیه (Power Connector) | کانکتور اصلاحشده 12V-2×6 | کانکتور اولیه 12VHPWR | ایمنی ۱۰۰ درصد در اتصال فیزیکی و مهار دمای موضعی کانکتور |
| ظرفیت مهار Transient Spikes | تا ۶۲۰ وات برای ۱۰ میلیثانیه | تا ۵۵۰ وات برای ۱۰ میلیثانیه | پایداری مطلق در رندرهای داینامیک موتور Houdini و آنریل انجین |
| میانگین Junction Temperature ماسفتها | ۷۸ درجه سلسیوس تحت حداکثر لود | ۸۴ درجه سلسیوس تحت حداکثر لود | فاصله ایمنی عالی از آستانه Thermal Throttling مدار تغذیه |
| پهنای باند تئوری حافظه (VRAM Bandwidth) | حداکثر ۱.۷TB/s (تکنولوژی GDDR7) | حداکثر ۱.۰TB/s (تکنولوژی GDDR6X) | رفع کامل گلوگاه انتقال دیتای فریمبافر در شبیهسازیهای حجیم |
خیر. با توجه به ماهیت نوسانی جهشهای ناگهانی توان (Transient Load Spikes) در کارتهای پرچمدار معماری جدید، مبدلهای غیر استاندارد مقاومت تماسی را افزایش داده و ریسک ذوب کانکتور را بالا میبرند. استفاده از پاورهای استاندارد با استاندارد بومی Intel ATX 3.1 و کابل مستقیم پین اصلاحشده 12V-2×6 برای حفظ پایداری الکترونیکی الزامی است.
هنگامی که دمای سیلیکون اصلی پردازنده گرافیکی (GPU Temp) بالا میرود، فرکانس هسته کاهش مییابد؛ اما اگر دمای فازهای منبع تغذیه و طراحی حرارتی مدار RTX 5090 (دمای نقطه اتصال یا Junction Temperature ماسفتها) از محدودیتهای ایمنی بگذرد، کنترلکننده PWM فرکانس سوییچینگ را به شدت پایین میآورد یا سیستم برای جلوگیری از ذوب فیزیکی قطعات، بلافاصله خاموش (Hard Shut Down) میشود.
سرعت فوقالعاده حافظههای جدید فرکانس پالس داده را به شدت افزایش میدهد. تغییرات مداوم و دسترسیهای موازی به حافظه، لود الکتریکی دینامیکی روی کنترلر تغذیه رم اعمال میکند. استفاده از ۲ فاز اختصاصی فیلتر شده با خازنهای دقیق تانتالیوم در فازهای فرعی RTX 5090 پایداری تغذیه خروجی کنترلر VRAM را تضمین میکند.
