Чому комп’ютерні графічні картки використовують 8-контактний (4 позитивних та 4 негативних дроти) роз'єм замість роз'єму лише з одним позитивним та негативним дротом?

Мені завжди було цікаво, чому на комп’ютерних графічних картках використовується 8-контактний (4 позитивних та 4 негативних дроти) роз'єм замість роз'єму, що має лише один позитивний та негативний провід.

Це дозволяє використовувати кілька дешевих роз'ємів і проводів, замість одинарних товстих проводів і більш дорогих роз'ємів високого струму. Кілька тонких проводів також більш гнучкі, ніж товсті дроти. Кілька штифтів на друкованій платі полегшують проблему відстеження високих струмів на друкованій платі.

Йдеться не лише про керування живленням, це падіння напруги на кабелі, яке потрібно добре контролювати.

1. Щоб забезпечити більше струму, ніж одне з'єднання може надійно забезпечити.
2. Для нижчого загального опору, а отже, і зниження падіння напруги.
3. Для надмірності, оскільки окремі з'єднання збільшують опір через окислення, бруд тощо, у міру старіння.

Відповідно до електромеханічних специфікацій PCIe , роз'єми живлення вказані для подачі +12 В, а роз'єм 2x3 може подавати 75 Вт або 150 Вт за 2x4. Пристрої PCIe високої потужності (як правило, графічні процесори) можуть підтягувати до 300 Вт за допомогою комбінації роз'ємів живлення PCIe та 25 Вт від крайового з'єднувача.

У главі 3 документа зазначено:

• До + 12 В, що надходить із стандартного крайового роз'єму x16, і додаткові + 12 В (-ів), що надходять через спеціальний 2-х та 3-х та / або 2-х 4-х допоміжний роз'єм (-и) живлення, слід розглядати як такі, що надходять із незалежних системних рейок живлення системи.
• Різні + 12 В вхідні потенціали від різних роз'ємів не повинні бути електрично обмежені в будь-якій точці на платі розширення PCI Express 225 Вт / 300 Вт.
• Штифти живлення одного допоміжного роз'єму 2 x 3 або 2 x 4 можуть бути короткими разом.

Отже, за роз'ємом може не бути різниці за специфікацією, якби всі дроти були об'єднані в джгут, думка, що розділити його на всі штирі з'єднувача Molex було б дорого.

Я не знаю, як проводиться електропроводка в джерелах живлення, але запаси зазвичай розбиті на кілька рейок. Поєднання їх ближче до точки навантаження може допомогти певним регулюванням.

На графічному процесорі зазвичай є кілька (10-20) фаз напруги, які в поєднанні можуть подавати ~ 200 A @ 1 V в ядро ​​і пам'ять GPU. Як приклад, Nvidia Titan V має роз'єм 2x3 і 2x4 і може виробляти до 250 Вт тепла. GamersNexus здійснив спробу і подивився на схему подачі електроенергії:

Кілька причин, які випливають з того, що графічні процесори проводять багато сучасних.

Графічний процесор може протягнути 100 Вт через один з цих роз'ємів. На 12 вольт, це 8 ампер. Високий струм через провід призведе до падіння напруги з одного кінця проводу на інший, пропорційний опору проводу. Це призводить до зниження напруги в GPU та втрати потужності в проводі, що призводить до меншої ефективності передачі електроенергії та більше тепла в корпусі.

Падіння напруги можна пом'якшити двома основними способами: один - зменшенням опору електропроводки, або за допомогою великих проводів, або паралельним розміщенням декількох проводів. Зниження опору означає менше падіння напруги та більший ККД. Ще одне рішення полягає в тому, щоб додати додатковий провід для відчуття напруги, який не переносить струм, щоб джерело живлення міг відчувати і регулювати напругу при навантаженні, компенсуючи падіння напруги в провідниках.

Іншим фактором гри є механічні проблеми. Товсті дроти є менш гнучкими, ніж тонкі дроти, що призводить до утруднення прокладки кабелю, проблем із радіусом вигину та збільшення напруги на з'єднувачі та плати. Використання декількох штифтів також збільшує площу контакту, зменшуючи опір контакту. Паралельні параметри струму також забезпечують певний рівень надмірності.

8-контактний роз'єм живлення PCIe використовує обидва ці рішення: три паралельних штифта живлення, три паралельних заземлюючих штифта і пару штифтів напруги. Використання трьох паралельних штифтів живлення знижує падіння напруги через кабель, одночасно забезпечуючи хорошу гнучкість, тоді як штифти почуття гарантують, що навантаження насправді отримує 12 вольт.

Відповідь більш прозаїчна: роз'єми 2x3 та 2x4 доступні в системах "всі", оскільки вони є вихідними за замовчуванням на блоці живлення. А оскільки вони доступні, їм не потрібні спеціальні джерела живлення для виходів 75 Вт або 100 Вт.

Також менша індивідуальна потужність може спростити трансформатори на графічній карті, використовуючи більш дрібні компоненти.