Warum verwenden Computergrafikkarten einen 8-poligen Stecker (4 positive und 4 negative Kabel) anstelle eines Steckers mit nur einem positiven und negativen Kabel?

Ich habe mich immer gefragt, warum Computergrafikkarten einen 8-poligen Anschluss (4 positive und 4 negative Drähte) anstelle eines Anschlusses mit nur einem positiven und negativen Draht verwenden.

Dies ermöglicht die Verwendung mehrerer billiger Verbinder und Drähte anstelle einzelner dicker Drähte und teurerer Hochstromverbinder. Mehrere dünne Drähte sind auch flexibler als dicke Drähte. Mehrere Stifte auf der Leiterplatte erleichtern das Verfolgen hoher Ströme auf einer Leiterplatte.

Es geht nicht nur um Power Handling, sondern auch um den Spannungsabfall am Kabel, der gut kontrolliert werden muss.

1. Mehr Strom zuzulassen als eine einzige Verbindung zuverlässig bereitstellen kann.
2. Für geringeren Gesamtwiderstand und damit geringeren Spannungsabfall.
3. Für Redundanz, da einzelne Verbindungen aufgrund von Oxidation, Schmutz usw. mit zunehmendem Alter an Widerstand zunehmen.

Gemäß den elektromechanischen PCIe-Spezifikationen sind Stromanschlüsse für eine Spannung von +12 V spezifiziert und ein 2x3-Anschluss kann eine Leistung von 75 W oder eine Leistung von 150 W für einen 2x4-Anschluss liefern. Hochleistungs-PCIe-Geräte (GPUs im Allgemeinen) können bis zu 300 W über eine Kombination aus PCIe-Stromanschlüssen und 25 W über den Edge-Anschluss beziehen.

In Kapitel 3 des Dokuments wird Folgendes erwähnt:

• Die +12 V, die vom Standard-x16-Randstecker geliefert werden, und die zusätzlichen +12 V, die über die dedizierten 2 x 3- und / oder 2 x 4-Hilfsstromanschlüsse geliefert werden, müssen so behandelt werden, als kämen sie von unabhängigen separaten Stromversorgungsschienen des Systems.
• Die unterschiedlichen +12 V-Eingangspotentiale von verschiedenen Anschlüssen dürfen an keiner Stelle einer PCI Express 225 W / 300 W-Zusatzkarte elektrisch kurzgeschlossen werden.
• Die Stromanschlüsse eines einzelnen 2 x 3 oder 2 x 4 Hilfsstromanschlusses können kurzgeschlossen werden.

Daher kann es laut Spezifikation keinen Unterschied pro Stecker geben , wenn alle Drähte im Kabelbaum zusammengefasst wären. Eine Aufteilung auf alle Stifte des Molex-Steckers wäre daher kostspielig.

Ich weiß nicht, wie die Verkabelung in den Netzteilen tatsächlich erfolgt, aber die Netzteile sind in der Regel in einige Schienen aufgeteilt. Wenn Sie sie näher am Lastpunkt kombinieren, kann dies bei bestimmten Vorschriften hilfreich sein.

Auf der GPU gibt es normalerweise mehrere (10-20) Spannungsphasen, die zusammen ~ 200 A bei 1 V in den GPU-Kern und den Speicher liefern können. Der Nvidia Titan V verfügt beispielsweise über einen 2x3- und 2x4-Anschluss und kann bis zu 250 W Wärme erzeugen. GamersNexus hat einen abgerissen und sich die Stromversorgungsschaltung angesehen:

Mehrere Gründe, die alle auf die Tatsache zurückzuführen sind, dass GPUs viel Strom verbrauchen.

Eine GPU verbraucht möglicherweise 100 W über einen dieser Anschlüsse. Bei 12 Volt sind das 8 Ampere. Hoher Strom durch einen Draht erzeugt einen Spannungsabfall von einem Ende des Drahtes zum anderen, proportional zum Widerstand des Drahtes. Dies führt zu einer niedrigeren Spannung an der GPU und einem Leistungsverlust im Kabel, was zu einer geringeren Effizienz bei der Leistungsübertragung und zu mehr Wärme im Gehäuse führt.

Der Spannungsabfall kann auf zwei Arten verringert werden: Zum einen durch Verringern des Widerstands der Verdrahtung, entweder durch Verwenden größerer Drähte oder durch Parallelschalten mehrerer Drähte. Eine Verringerung des Widerstands bedeutet einen geringeren Spannungsabfall und einen höheren Wirkungsgrad. Eine andere Lösung besteht darin, ein zusätzliches Spannungserfassungskabel hinzuzufügen, das keinen Strom führt, damit das Netzteil die Spannung an der Last erfassen und anpassen kann, um den Spannungsabfall in den Kabeln auszugleichen.

Ein weiterer Faktor im Spiel sind mechanische Probleme. Dicke Drähte sind weniger flexibel als dünne Drähte, was die Kabelführung erschwert, den Biegeradius beeinträchtigt und die Belastung von Steckverbindern und Leiterplatten erhöht. Durch die Verwendung mehrerer Stifte wird auch die Kontaktfläche vergrößert und der Kontaktwiderstand verringert. Parallele Strompfade bieten auch ein gewisses Maß an Redundanz.

Der 8-polige PCIe-Stromanschluss verwendet beide Lösungen: drei parallele Stromanschlüsse, drei parallele Erdungsanschlüsse und ein Paar Spannungserfassungsstifte. Die Verwendung von drei parallelen Stromanschlüssen verringert den Spannungsabfall durch das Kabel und bietet gleichzeitig eine gute Flexibilität, während die Erfassungsstifte sicherstellen, dass die Last tatsächlich 12 Volt empfängt.

Die Antwort ist profaner: Die 2x3- und 2x4-Anschlüsse sind in "allen" Systemen verfügbar, da sie der Standardausgang des Netzteils sind. Und da sie verfügbar sind, benötigen sie keine speziellen Netzteile für eine Leistung von 75 W oder 100 W.

Auch die geringere individuelle Leistung kann die Transformatoren auf der GPU-Karte unter Verwendung kleinerer Komponenten vereinfachen.