Почему компьютерные графические карты используют 8-контактный (4 положительного и 4 отрицательного провода) разъем вместо разъема только с одним положительным и отрицательным проводами?

Я всегда удивлялся, почему компьютерные графические карты используют 8-контактный (4 положительных и 4 отрицательных провода) разъем вместо разъема только с одним положительным и отрицательным проводами.

Это позволяет использовать несколько дешевых соединителей и проводов вместо одиночных толстых проводов и более дорогих сильноточных соединителей. Несколько тонких проводов также более гибкие, чем толстые. Несколько контактов на плате облегчают задачу отслеживания высоких токов на печатной плате.

Это не просто управление питанием, это падение напряжения на кабеле, которое необходимо хорошо контролировать.

1. Чтобы обеспечить больший ток, чем одно соединение может надежно обеспечить.
2. Для снижения общего сопротивления и, следовательно, снижения падения напряжения.
3. Для резервирования, поскольку отдельные соединения увеличивают сопротивление из-за окисления, грязи и т. Д. По мере их старения

В соответствии с электромеханическими спецификациями PCIe разъемы питания рассчитаны на питание +12 В, а разъем 2x3 может выдавать 75 Вт или 150 Вт для 2x4. Устройства высокой мощности PCIe (обычно графические процессоры) могут потреблять до 300 Вт через комбинацию разъемов питания PCIe и 25 Вт от краевого разъема.

В главе 3 документа упоминается:

• Напряжение + 12 В, поступающее от стандартного краевого разъема x16, и дополнительные + 12 В, подаваемые через выделенный разъем (ы) вспомогательного питания 2 x 3 и / или 2 x 4, должны рассматриваться как поступающие от независимых отдельных шин питания системы.
• Разные входные потенциалы + 12 В от разных разъемов не должны быть электрически замкнуты ни в одной точке на плате расширения PCI Express 225 Вт / 300 Вт.
• Контакты питания одного разъема вспомогательного питания 2 x 3 или 2 x 4 могут быть закорочены вместе.

Таким образом, для каждого разъема не может быть никакой разницы в соответствии со спецификацией, если бы все провода были соединены в жгуте, хотя разделение его на все контакты разъема Molex было бы дорогостоящим.

Я не знаю, как на самом деле делается проводка в блоках питания, но обычно они делятся на несколько направляющих. Объединение их ближе к точке нагрузки может помочь с некоторым регулированием.

На графическом процессоре обычно есть несколько (10-20) фаз напряжения, которые вместе могут подавать ~ 200 А при 1 В в ядро ​​и память графического процессора. Например, Nvidia Titan V имеет разъемы 2x3 и 2x4 и может вырабатывать до 250 Вт тепла. GamersNexus разобрался с одним из них и посмотрел на схему питания:

Несколько причин, все из-за того, что графические процессоры потребляют много тока.

Графический процессор может потреблять 100 Вт через один из этих разъемов. При 12 вольт это 8 ампер. Сильный ток через провод вызывает падение напряжения с одного конца провода на другой, пропорциональное сопротивлению провода. Это приводит к более низкому напряжению на графическом процессоре и потере мощности в проводе, что приводит к снижению эффективности передачи мощности и большему нагреву корпуса.

Падение напряжения может быть уменьшено двумя основными способами: одним из них является снижение сопротивления проводки, либо путем использования более крупных проводов, либо путем параллельного размещения нескольких проводов. Понижение сопротивления означает меньшее падение напряжения и большую эффективность. Другое решение состоит в том, чтобы добавить дополнительный провод для измерения напряжения, который не проводит ток, чтобы источник питания мог измерять и регулировать напряжение на нагрузке, компенсируя падение напряжения в проводах.

Другой фактор в игре - механические проблемы. Толстые провода менее гибкие, чем тонкие, что приводит к более сложной прокладке кабеля, проблемам с радиусом изгиба и увеличению нагрузки на разъемы и монтажные платы. Использование нескольких штифтов также увеличивает площадь контактной поверхности, уменьшая контактное сопротивление. Параллельные пути тока также обеспечивают некоторый уровень избыточности.

В 8-контактном разъеме питания PCIe используются оба этих решения: три параллельных контакта питания, три параллельных контакта заземления и пара выводов напряжения. Использование трех параллельных выводов питания снижает падение напряжения в кабеле, а также обеспечивает хорошую гибкость, в то время как чувствительные выводы гарантируют, что нагрузка фактически получает 12 вольт.

Ответ более приземленный: разъемы 2x3 и 2x4 доступны во всех системах, поскольку они являются выходом по умолчанию для блока питания. А поскольку они доступны, им не нужны специальные источники питания для выходной мощности 75 или 100 Вт.

Также более низкое энергопотребление может упростить преобразователи на карте GPU, используя меньшие компоненты.