Ответ на пост «RTX4090 - лучший обогреватель»
На написание поста подтолкнул комментарий.
В "православном восьмипине" питание подают 3 провода из 8, остальное земля. Причём, у 6-pin ровно столько же фаз. А по сертификации разница между ними в два раза - 75 и 150 ватт. Как так, всего два пина добавили, причём даже без напряжения, и мощность в два раза больше? Далее, есть например, дейзи-чейн кабели, где на одном кабеле болтаются два разъёма. К БП они подключаются таким же 8-пиновым разъёмом PCI-E (мб конфигурация ключей может быть другая у разных производителей для защиты от дурака) и тянут ~250-300 ватт спокойно, если не больше. Почему 12HVSFDjsdkjf не должен тянуть 600, имея в два раза больше фаз?
Во-первых потому что клеммы другого стандарта и размера. В привычных разъёмах PCI-e используется стандарт Molex minifit. Новый разъём использует стандарт microfit.
Наглядно разницу в габаритах между micro и mini можно увидеть на фото.
Для разъёма вверху заявлено 600 Вт, а для двух разъёмов внизу в сумме - 300 Вт:
Не менее забавно выглядит суммарное сечение кабелей по сравнению с малюсенькими микроклеммочками. Особенно учитывая что клемма контактирует с пином не по всей площади внутренней поверхности, а только в двух точках. И да, эта страшная пайка - заводское решение..:
Правда официальный производитель новых разъёмов - это уже не Molex, а Amphenol. Немного другая американская компания, но существенных отличий между microfit от Molex и аналогом - "microfit 3.0" от Amphenol нет. 3.0 - это миллиметры, а не версия. Расстояние между контактами у microfit Molex те же 3.0 мм.
Во-вторых "у 6-pin ровно столько же фаз" - не совсем верно. Это сейчас столько же. А раньше было только две линии линии +12 В, а не три.
В-третьих потому что в пересчёте на ток "фаз", точнее не фаз, а линий, тоесть пар силовых проводов и клемм у нового разъёма не больше, а меньше. Посчитаем ток:
"PCI-e 8pin". Передача до 150 Вт. Три пары силовых проводов и два "сенса". У современных видеокарт "сенсы" просто закорочены на землю.
Итого 12,5 ампер на весь разъём и 4,17 А на одну силовую клемму.
[150 Вт / 12 В = 12,5 А; 12,5/3=4,16(6)]
Три таких разъёма, суммарно - 24pin официально допускают передачу лишь 450 Вт мощности.
12VHPWR. Передача до 600 Вт. Шесть пар силовых проводов и 4 вспомогательных провода для того чтобы видеокарта понимала предельные возможности кабеля и блока питания и соответствующим образом снижала потребляемую мощность. Точная распиновка и алгоритм работы пока не раскрываются, есть только неофициальные данные. Amphenol вообще любит темнить.
Итого 50 А на разъём и целых 8,3(3) А на каждую клемму.
Распиновка. Украдено у Igor'sLAB:
Спецификация размеров коннектора на стороне видеокарты. Внимание на размеры пинов - в заводской документации явная опечатка, настоящий размер силового пина около 0,7 мм..:
Таким образом при меньшем физическом размере клемм допустимый предельный ток вырос ровно в два раза!
Физические величины, в частности сопротивление олова, латуни и фосфотистой бронзы, используемых для производства контактов вроде бы не поменялись. Очевидно что такой малогабаритный интерфейс не может надёжно передавать 50 ампер. На самом деле о проблемах с разъёмом было известно заранее.
Сам себя не похвалишь – никто не:
Но ведь "инженеры лучше знают", или выражаясь доступнее:
На тот момент о массовых расплавлениях разъёмов не было известно и пришлось предоставлять датащиты в качестве пруфов. Что ж, заглянем в спецификации Molex.
Для minifit:
https://www.ru.molex.com/molex/search/deepSearch?pQuery=category%3A%22Crimp+Terminals%22%40productname%3A%22Mini-Fit+TPA2%22
и для microfit:
https://www.molex.com/molex/search/deepSearch?pQuery=category%3A%22Crimp+Terminals%22%40productname%3AMicro-Fit*%40-productname%3A%22Micro-Fitspch1%22
Открываем страницу продукта и там датащит по ссылке "Part Details (PDF)".
Продуктов много, однако в общем и целом типичная клемма minifit с оловянным покрытием допускает ток около 13 А. Таким образом разъём PCI-e 8pin (до 4,17 А) имеет почти трёхкратный запас по току. Для электротехники такой запас - нормальная практика.
Microfit 3.0 допускает около 8,5 А. С учётом заявленного рабочего тока до 8,3 А интерфейс 12VHPWR не имеет запаса по току.
Справедливости ради я немного лукавлю. По слухам у Amphenol существуют "High Current" клеммы специфицированные аж до 13 А. Даже если поверить в 13 А, нарисованные Amphenol, всего-лишь полуторакратный запас для электротехники неприлично мал. Впрочем, на сайте Amphenol я таких клемм не нашёл ( https://www.amphenol-cs.com/product-series/micro-power-3-g88... ).
Но ведь лукавят и бренды. Нигде, даже в топовых моделях блоков питания вы не встретите оригинальные клеммы - ни от Molex, ни от Amphenol. Что производители вроде Sea Sonic, что заказчики вроде Be Quiet используют аналоги потому что оригинал molex стоит, пардон, бешенных бабок. А о том что используется в переходниках комплектных с видеокартами не трудно судить по общему качеству изделия и пайке.
После того как стали известны многочисленные случаи отгорания разъёмов нового образца и возник ажиотаж пошли видео от блогеров, в которых они проводили эксперименты и наглядно показывали что разъёмы держат не только номинальные 50 А, но и существенные перегрузки по току (каюсь, ни одно из этих видео я не смотрел).
Начались нападки на пользователей, мол руки у людей кривые: этот кабель не до конца воткнул, а этот слишком сильно согнул его в районе коннектора. А отсутствие запаса по току - это так, совпадение и связи с массовыми оплавлениями не имеет.
Разумеется инженеры Amphenol, Nvidia и производителей блоков питания не идиоты. Но то что имеет место инженерный просчёт - факт. Если бы было иначе, разъёмы... не плавились бы.
Полагаю что это произошло из-за желания производителей блоков питания сократить затраты на кабели поставляемые в комплекте. В кабелях minifit используется очень много меди потому что клеммы mini не допускают обжимку провода сечением ниже чем 16-18 AWG, что явно избыточно и для 4,17 и для 8,3 А. Не говоря о паразитных сенсах в количестве 6 штук на видеокарту с питанием 24pin. Требовался стандарт под клеммы позволяющие использование более тонких проводов и выбор пал на аналогичный microfit допускающий и 20 и 24 AWG. Вот только очень пожадничали с количеством силовых пар - всего-лишь 6 штук.
В таком случае почему разъёмы сгорают не у всех подряд? Потому что это не детерминированный, а стохастический процесс. Ниже мои сугубо обывательские измышления на этот счёт. Это не научный текст, а доморощенная теория от жителя "усть-залупинска".
Привожу в изначальной форме, т. е. в качестве копипаста сообщений ВКонтакте:
Греются непосредственно места контакта клеммы с пином в разъёме карты.
При 8 амперах очень большая плотность тока для такой маленькой площади соприкосновения.
Тепловыделение считается по формуле P=I²×R, где I - ток, R - сопротивление контакта.
Допустим сопротивление контакта 0,05 Ом. При 8 А на этом участке будет выделяться 3,2 ватта тепла. Заявленные в спецификации "0,01-0,02 Ом" - враньё, на практике такого не бывает.
Много это или мало? С одной стороны даже 0,64 Вт (по спецификации) - очень много для таких малых габаритов. Для сравнения, номинальная мощность резисторов на фото - всего-лишь 0,5 Вт:
С другой стороны латунный (медный) пин имеет низкое тепловое сопротивление, тепло легко уходит в плату видеокарты и рассеивается в среду, а тепло клеммы - в жилы провода, но...
Помимо плотности тока следует рассматривать плотность тепловыделения.
При неизменной эффективности теплоотвода чем выше мощность тепловыделения - тем выше температура.
А чем выше температура - тем выше эффективность теплоотведения.
Таким образом система самостабилизируется, температура растёт лишь до некоторого равновесного потолка.
В нашем случае "тепловыделяторами" являются участки непосредственного сопряжения пина и клеммы, слои металла толщиной в несколько молекул, через которые электроны непосредственно переходят из одной детали в другую.
Эти участки имеют объём в тысячные доли кубического миллиметра и отсюда - очень малую эффективность теплоотдачи в металл деталей.
Поэтому даже при ничтожных 0,64 Вт (на практике - больше), точка температурного равновесия может превышать сотню градусов. При этом весь пин и вся клемма целиком не доходят до таких температур, т. к. их точка равновесия гораздо ниже, речь о локальном участке объёма металла.
Когда температура металла превышает некоторую величину, например градусов 150-200, скорость окисления кислородом в воздухе усиленно возрастает.
Распространённые типы материалов контактов - олово, никель, латунь и пр. В случае клемм microfit это почти всегда покрытие оловом.
К сожалению я не нашёл график скорости окисления олова от температуры.
Для наглядности соответствующий график железа:
Для железа эта точка - около 650 градусов. Для олова она тоже должна быть ниже температуры плавления (232 °C).Более адекватное решение - использование старого доброго "православного" minifit, или двух разъёмов 12VHPWR на видеокарту, как, например, у этой EVGA Kingpin 3090Ti:
Оксид олова имеет удельное сопротивление значительно превышающее сопротивление металлического олова.
Чем выше температура локального участка контакта
> тем выше скорость образования оксида;
чем больше молекул чистого металла замещается оксидом
> тем выше сопротивление контакта, выше тепловыделение и выше точка равновесной температуры;
чем выше температура
> тем выше скорость образования оксида [цикл замкнулся].
Таким образом пользователь сидит, спокойно играет, никого не трогает, клеммы потихоньку окисляются и деградируют и в какой-то момент происходит резкий лавинообразный нагрев контактов и выгорание разъёма. Это может произойти через пару часов, может не случиться никогда, в рамках жизненного цикла продукта, или через год.
Решение проблемы - позолоченные клеммы - абсолютно неприменимо для массового рынка ширпотреба в который, увы, превратились компьютерные комплектующие.
В заключение. Красивая картинка:
В идеале клемма должна обхватывать пин по всей длине. А вот как пин устроен на практике. По этим четырём пупурышечкам проходят восемь ампер. На фото позолоченный оригинал Molex (почти полдоллара штука между прочим), а не китайский аналог.
Благодарю Александра C-Cables за некоторые иллюстрации, отличные детали для кабелей и освещение проблемы нового разъёма в Ру сегменте.
