Hej alla medlemmar!
I Fredagspanelen, den 25 maj 2012, tog Jonas och Emil upp en fråga beträffande grafikkortens extra strömkontakter, 6-pinnars och 8-pinnarskontakterna.
Jag blev uppmärksammad om detta av min särbos son, som uppskattar Jonas och Emils Fredagspanel/Frågelåda.
Jonas och Emil har inte själva full insyn i detta ämne och nämnde att de tagit in experthjälp för att lösa frågeställningarna. Jag ser också nu att diskussionerna går höga på detta forum om hur det hela verkligen ligger till. Jag blandar mig nu i "leken" och jag försöka förklara hur det hela ligger till och göra det på ett så enkelt sätt som möjligt.
Innan vi börjar måste ni notera att vi måste skilja på "skrivbordsprodukter" och verkligheten. Jag vill också nämna att jag kallar "nollan" i spänningssystemet för "jord" för enkelhetens skuld. "Jord" eller "nollan" i datorsystemet här tillskrivs de svarta ledarna från nätaggregatet och de anslutningspunkter som de berör. Vidare tar jag inget ansvar för det ni själva gör med era produkter efter att ha läst mitt inlägg. Inlägget är enbart ämnat att ge er information om hur verkligheten ser ut och vad "skrivbordsprodukter" kan innebära.
Först tar vi "skrivbordsprodukten", d.v.s. den norm som standardiseringsorganet för ATX-formatet har bestämt.
De har bestämt att PCIe-kontakten för ström skall vara en kontakt som motsvarar den kontakt som företaget Molex tillverkar (som är mycket stora inom området). Det skall vara en 6-polig kontakt av hon och hantyp med tillhörande kontaktstift.
De har också bestämt att denna 6-poliga kontakt skall klara högst 75W utan att ange varför (jag har inte hittat den informationen).
Utöver detta har man angivit att minst två +12V-ledningar skall vara anslutna till kontakten. Minst 2 återledare (jord eller nolla, vad man nu föredrar att kalla det) skall finnas men helst 3 stycken. Detta krävs för att få strömflödet att gå via PCIe-kontakten och inte genom kontakten och moderkortets nolla/jord.
Någon har också bestämt att det får finnas en 8-polig motsvarande kontakt som får klara max 150W. Jag kan inte hitta att denna norm är bestämd av organisationen för ATX-formatet. Enligt uppgift skall kontakten ha 3 stycken +12V-ledare ansluten samt 3 jordledare plus två kontakter som har jordanslutning, dock inte nödvändigtvis till PSUn direkt utan via bygling från någon av de övriga tre jordledarna.
För att kunna få 150W till ett grafikkort som har 6-pinnarskontakter har grafikkortstillverkarna valt att montera på 2 stycken sådana. Allt för att hålla sig till ATX-normen och undgå eventuella problem med garantianspråk. Med 2 stycken 6-poliga kontakter kan man få tillgång till 75+75W = 150W. Utöver detta kan PCI-Expresskontakten på moderkortet leverera ström till grafikkortet.
Så långt "skrivbordsprodukten".
I verkligheten skiljer sig inte de elektriska egenskaperna åt för de två kontakttyperna 6-pol och 8-pol PCIe-ström. Alla elektriska egenskaper är identiska Det är enbart de fysiska egenskaperna som skiljer dem åt. Den 8-poliga kontakten utgörs av en 6-polig kontakt med en liten "hållare" för en 2-polig kontakt. Den 2-poliga kontakten kan fysiskt fästas i den 6-poliga kontakten och därmed skapa en 8-polig kontakt. Det här är också det enda som skiljer den 6-poliga kontakten från den 8-poliga kontakten. De elektriska egenskaperna har inga som helst skillnader.
Enligt Molex hemsida klarar den 6-poliga kontakten av att hantera 6 stycken stift som vardera klarar av att hantera maximalt 9A samt maximalt 600V såväl AC som DC. Notera att det inte innebär att stiften kan hantera 9A samtidigt som man belastar stiften med 600V. Det här är de testspänningar och testströmmar man använt sig av för att kunna ange de maximala värden som kontaktdonen klarar.
Kontaktstiften för den 6-poliga kontakten har identiska specifikationer som själva kontaktdonet, max 9A samt max 600V AC/DC.
Stiftdonen används i den 8-poliga kontakten också, vilket gör att specifikationerna för den blir identisk med den 6-poliga kontakten. Elektriskt finns således ingen som helst skillnad mellan de två kontakttyperna. Det den 8-poliga kontakten klarar, klarar även den 6-poliga kontakten.
För intresserade lägger jag här är en länk till Molex hemsida som visar den 6-poliga kontakten som sitter i kableringen på en PSU:
http://www.molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part=active...
Här är en länk till en av de kontaktstift som används tillsammans med ovanstående kontakt:
http://www.molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part=active...
Här är en länk till Molex hemsida som visar den 6-poliga kontakten som sitter på grafikkorten (beroende på hur den monteras på kortet):
http://www.molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part=active...
http://www.molex.com/molex/products/datasheet.jsp?part=active...
Enligt ATX-specifikationen skall den 6-poliga kontakten ha 2 stycken +12V-ledare ansluten till kontaktdonet. För den 8-poliga kontakten anges att den skall ha 3 stycken +12V-ledare. Att en extra ledare skall innebära att kontakten klarar dubbelt så mycket är inte relevant utan även detta är en "skrivbordsprodukt".
Om vi utgår från den 6-poliga kontakten och dess två ledare blir belastningen per ledare max 75W delat på 2, vilket ger 37,5W. Varje ledare hanterar således 37,5W vardera. En ledare till skulle innebära att den totala belastningen maximalt uppgår till 3 x 37,5W = 112,5W. Det är en bra bit från den specifikation som den 8-poliga kontakten har, nämligen 150W. Det finns ingen rimlighet i att en ledare kan hantera lika mycket som två ledare gör tillsammans.
Vänder vi på steken och räknar ut vad varje ledare hanterar för en 8-polig kontakt får vi fram 150 / 3 = 50W. Överfört på en 6-polig kontakt med två ledare innebär det att den klarar 50 + 50 = 100W.
Självklart utgår jag från att samtliga ledare från PSUn är lika grova, vilket de alltid är.
Återigen uppvisar specifikationerna "regler" om inte håller i verkligheten. Specifikationerna för de båda kontakttyperna har uppkommit genom att någon bestämt vad som skall gälla utan att tänka till hur verkligheten ser ut.
De flesta PSUer idag har tre +12-ledare anslutna till de 6-poliga PCIe-strömkontakterna samt 3 stycken jordledare. Det innebär att de 6-poliga kontakterna klarar minst lika mycket som de 8-poliga kontakterna gör, eftersom även de är utrustade med 3 stycken +12V-ledare.
På nytt ser vi att det inte finns några som helst skillnader, elektriskt, mellan de två kontakttyperna.
Sannolikt klarar kontakterna mer än de specificerade 150W om 3 stycken +12V-ledare samt 3 stycken jordledare är anslutna till kontaktdonet. Vi nöjer oss dock med att låta 150W vara gränsen. Grafikkort som har dubbla 6-poliga kontakter kan således matas med upp till sammanlagt 300W via de två kontakterna, precis som den 8-poliga kontakten tillåter i dubbel upplaga.
Vad är det då som skiljer 8-pinnarskontakten från 6-pinnarskontakten? Inget mer än de två extra stiften som går till nollan. Vad gör då de två extra stiften i 8-pinnarskontakten?
Jo, det jag fått fram är att de tillverkare som gör grafikkort med 8-pinnarskontakt, för att få "tillgång" till 150W per kontaktdon och vill följa de normer som ATX-standarden anger, är att bygga in sensorer som känner av om det sitter en 8-pinnars eller 6-pinnarskontakt på grafikkortet. Genom att lägga de två extrastiften till noll/jord så "öppnar" man också grafikkortets spänningskretsar till att ta emot den spänning/ström som kommer via de 3 gula ledarna i kontaktdonet. Det är också allt! Man kan kalla de två extraanslutningarna för "sense". Orsaken till att man gör så är att ATX-standarden anger att den 6-poliga kontakten skall ha 2 stycken +12V-ledare medan den 8-poliga kontakten skall ha 3 stycken. För att säkerställa att det är en kontakt med 3 stycken ledare måste kortet känna av att det är den 8-poliga kontakten som ansluts. Det här är ett sätt för grafikkortstillverkarna att få "ryggen fri" i händelse av en reklamation. Har du inte anslutit grafikkortet med korrekt kontakttyp gäller inte en eventuell garanti.
Många grafikkortstillverkare bryr sig inte om att bygga in denna "spärrfunktion" eftersom den kräver extra elektronik och sådant kostar pengar. Dessutom florerar övergångskontakter från 6-poligt till 8-poligt på marknaden och det är således lätt att kringgå begränsningen. Således fungerar en 6-pinnars PCIe strömanslutning precis lika bra som en 8-pinnars! Det finns ingen elektrisk skillnad och ingen elektrisk skillnad dem mellan som föranleder att 6-pinnars begränsas till 75W och 8-pinnars till 150W. Enbart de teoretiska ATX-specifikationerna för själva kontaktsystemen sätter gränsen!
Begränsningen för hur mycket kontakterna bör hantera har samband med nätaggregatets kapacitet och grafikkortets krav på energi. Självklart finns det begränsningar i kontaktdonen, vilket jag redan belyst.
Jag tar här upp två exempel som illustration. Först börjar jag med ett prisvärt Corsairaggregat, CX500 V2.
http://www.corsair.com/en/power-supply-units/cx-series-psu/bu...
Denna PSU har en lina på +12V för matning av energi till grafikkort, hårddiskar, moderkort m.m. Denna lina klarar som mest 34A. Det betyder att den som har ett grafikkort med två stycken 6-pinnars PCIe kan använda sig av båda anslutningarna från samma lina utan problem, så längre PSUn klarar strömmen som kortet kräver.
Det skulle fungera med enbart 1 styck 6-pinnars PCIe egentligen om man inte överskrider 150W eller möjligtvis lite mer. Jag har tyvärr inte fått svar från Molex om den maximala belastningen vid spänningen 12V. Exemplet här belyser ett annat litet problem, motståndet i kopparkabeln.
Koppar med dimensionen 0,5 kvadratmillimeter och flertrådig, har ett motstånd på ca. 84 Ohm per 1000 meter. Kablar på PSU brukar ha en längd om ca. 40 till 50 cm för PCIe-kontakten. Det innebär att motståndet i en sådan kabel blir 0,0005 x 84 = 0,042 Ohm, om kabeln är 50cm lång. Med tre kablar i kontakten blir totalt i de tre kablarna motståndet en tredjedel, d.v.s. 0,014 Ohm. Detta gäller om dimensionen på kableringen är 0,5mm2. Det är svårt att få fram den verkliga dimensionen på kableringen för den anges nästan aldrig i specifikationerna för en PSU. Jag utgår därmed från dimensionen 0,5mm2 för att hålla mig på den nedre gränsen av möjligheterna. Sannolikheten att det är 0,75mm2 är mycket större än användning av 0,5mm2 men jag vill ändå hålla mig till den nedre gränsen. Jag har frågat Corsair gällande ovanstående PSU och inväntar fortfarande svar.
Ponera att grafikkortet vill ha totalt 150W vid full belastning innebär det att kortet drar 12,5A (Ohms lag anger att strömmen I = effekten P delat med spänningen U). Spänningsfallet över de tre kablarna blir då 12,5 x (0,042/3) = 0,175V (även här använder jag Ohms lag). Samma regel gäller för de tre jordkablarna, vilket även de ger ett spänningsfall på 0,175V.
Det innebär att grafikkortet inte får 12V utan 11,65V (12 - 0,175 - 0,175). Det kan innebär att grafikkortet kanske inte uppför sig som det borde (tillverkarna har säkerligen tagit hänsyn till detta fenomen vid konstruktionen och gör så att grafikkortet fungerar med en något lägre spänning).
Om vi då ansluter 2 stycken 6-pinnars PCIe får vi sammanlagt 6 stycken +12V-ledare, liksom 6 stycken jordledare, som delar på strömflödet. Om fördelningen sker korrekt så blir det 75W över varje kontakt istället för 150W på en kontakt.
Med Ohms lag räknar vi då ut att strömflödet blir 6,25A (75/12) och spänningsfallet över kablarna blir 0,0875V, vilket är betydligt gynnsammare.
Allt under förutsättning att kablarna håller 0,5 mm2. Är kablarna grövre, som med 0,75mm2-kablar, minskar självklart spänningsfallet. Ytterligare en förutsättning är att de båda PCIe-anslutningarna har egna kableringar till PSUn och inte en gemensam som avslutas med en dubbelkontakt, så kallad y-gren.
Att använda en y-gren på en 6-polig kontakt, för att få 2 stycken 6-poliga kontakter, är inte att rekommendera eftersom kablarna från PSUn inte blir fler. Då är det klart bättre att använda en övergång från 2 stycken 4-poliga kontakter som används till hårddiskar med övergång till en 6-polig kontakt. På så sätt får man totalt 5 stycken +12-ledare och minst 5 jordledare.
Värt att notera att detta gäller för 8-pinnarskontakterna också!
Tar vi ett GXT690, som anges förbruka uppemot 300W vid full belastning får vi ett spänningsfall på 0,175V över samtliga kablar om vi använder 2 stycken 6-pinnars-PCIe.
Om vi istället använder 2 stycken 8-pinnars-PCIe så blir resultatet exakt detsamma!! Ingen som helst skillnad således.
Därmed kan jag påstå att det räcker med två stycken 6-pinnars PCIe-kontakter för att driva grafikkortet. Om Molex hade angivit den maximala strömmen vid spänningen 12V hade det varit möjligt att se om en 6-polig kontakt var tillräcklig eller ej. Nu anger Molex inte sådana värden och det blir svårt att ge besked om så är fallet. Nackdelen med att använda en 6-polig kontaktär att det blir en effektförlust i kablarna och att det är en fördel att använda dubbla kontakter för att minska denna förlust. Dessutom flyttar man över resurserna till grafikkortet, som behöver den.
Tar vi ett annat populärt nätaggregat, OCZ Fatality 500W har vi lite annat att fundera på:
http://www.ocztechnology.com/ocz-550w-fatal1ty-series-power-s...
Detta aggregat har 2 linor för +12V för att mata grafikkort, moderkort, hårddiskar m.m. Båda linorna klarar maximalt 25A dock inte samtidigt. Det bör noteras för många tror att effektuttaget per lina är densamma som den är specificerad för. Skulle vi plocka ut 25A och 12V motsvarar det 300W. Tar vi ut detta på båda linorna plockar vi ut totalt 600W, vilket aggregatet inte klarar då det är maximerat till 500W. Dessutom behöver vi effekt av såväl +3,3V-linan som +5V-linan.
Enskilt klarar varje +12V-lina 25A vilket är en hel del.
Kopplar vi detta aggregat till ett grafikkort är det en fördel om de båda PCIe-kontakterna är anslutna i aggregatet till var sin +12V-lina. Det innebär att vi belastar varje +12V-lina lika mycket och fördelar därmed effektuttaget på de två. Fördelen är att strömflödet i kablarna blir lägre och då också effektförlusten i dem. Dessutom fördelar vi värmeutvecklingen över fler komponenter i PSUn.
De som förespråkar en +12V-lina och anser att det är den bästa lösningen bygger kanske sin uppfattning på antaganden och inte hur en strömförsörjning fungerar. Här råder det en "tro" precis som inom många andra områden. Var och en blir salig på den. Det fungerar dock mycket väl med flera linor också, precis lika bra som med en enkel. Vad man behöver tänka på är att försöka fördela effektuttaget så jämnt som möjligt mellan de olika linorna för att fördela belastning så jämnt som möjligt. Det är enkelt då de flesta tillverkare av PSU ansluter de olika kableringarna till olika +12V-linor. Ytterligare en fördel med flera linor är att anslutningspunkten i PSUn inte blir lika hårt belastad som vid en lina. En lina har samtliga kablar lödda i en punkt medan PSUer med flera linor har lödpunkter på fler ställen. Det blir inte lika mycket värme i kopparbanorna på kretskorten eftersom belastningen blir lägre per lina.
Med OCZ-PSUn ligger begränsningen hos PSUn för vad den kan leverera till varje 6-polig kontakt. Det gäller för övrigt även Corsair ovan, men OCZ har en lägre belastningstålighet per lina då den har 2 stycken, där varje lina är lägre specificerad än Corsairs enda.
Beroende på den verkliga begränsningen hos de 6 och 8-poliga kontakterna kan man belasta dem precis lika mycket. 150W är inga problem så länge de har 3 stycken +12V-ledare och lika många jordledare.
Summerar vi det jag berättat här ser det ur så här:
Det finns inte någon begränsningsskillnad mellan en 6-pinnars och en 8-pinnars PCIe när det gäller att klara av att hantera ström och spänning. Inte på det sätt som ATX-specifikationerna vill göra gällande. Teoretiskt klarar båda kontakttyperna minst 150W vid användning av 3 stycken +12V-anslutningar.
Mekaniskt finns det en skillnad mellan dem och den utgörs enbart av de två extra kontaktstiften som 8-pinnarskontakten är försedd med men som kan delas av.
Jag har försökt få fram varför man i specifikationerna begränsat effekten för 6-pinnarskontakten till 75W men jag hittar ingen förklaring. En möjlig förklaring jag kan tänka mig är att vid en koppling av 2 stycken 4-poliga hårddisk-strömkontakter till en 6-polig kontakt får man med 2 stycken +12V-ledare totalt, från PSUn. Det faller dock lite då motsvarande övergång finns för den 8-poliga kontakten. Å andra sidan är det något som inte ATX-organisationen reglerar och kvarstår gör då, det är en ren skrivbordsprodukt.
För och nackdelar med övergångskontakter?
En kontakt som gör om en 6-pinnars direkt till en 8-pinnars, utan kablering mellan övergången, har den fördelen att det inte uppstår någon extra effektförlust i kableringen. Den enda förlust som uppstår är i själva kontaktdonet.
Nackdelen med en sådan kontakt är att den bygger upp den totala höjden på kontakten. För de grafikkort som har anslutningen på kortet, vänt ut mot sidan av lådan, kan höjden innebär att sidan inte kan monteras på.
En övergång från 6-pinnars till 8-pinnars med kablering mellan donen har den fördelen att den inte bygger extra på den totala kontakthöjden. Nackdelen är att det uppstår en effektförlust i kableringen mellan donen. Ju kortare kableringen är och ju grövre kabel desto lägre förlust. I de flesta fall är förlusten så liten att den är försumbar.
En kabel med 2 stycken 4-poliga hårddiskkontakter till en 6/8-polig kontakt har fördelen att den kan göra att en äldre PSU kan användas till grafikkortet, om PSUn har kraften till det. Fördelen är också att en PSU med enbart en 6/8-polig kontakt då kan få ytterligare en 6/8-polig kontakt. Nackdelen är att man enbart får 2 stycken +12V-ledare från PSUn samt att man får extra kablering och ytterligare kontaktdon.
Den optimala lösningen för att göra om en 6-pinnars till 8-pinnars är att skaffa kontakten med de 2 stiften som en separat enhet. Därefter krimper man eller löder på två kablar från någon av nollorna/jord på 6-pinnarskontakten och ansluter till de två kontakterna i 2-pinnarskontakten. På så sätt får man "nollningen/jordningen" till de två stiften som är extra på 8-pinnarskontakten utan någon extra effektförlust. Förutsättningen är självklart att grafikkortet kräver de två extra kontakterna för att gå igång. Om kortet inte kräver det finns det ingen anledning att ordna med en övergång från 6 till 8-polig kontakt.
Att göra en egen 8-polig kontakt av en 6-polig kontakt är inget jag rekommenderar för en lekman.
ATX-organisationen har skapat specifikationer för kontakter till bl.a. PSUer. Någonstans i denna värld har de lyckats röra ihop det hela en aning. Jag hoppas att jag med min förklaring ovan belyser för er som läser att de elektriska egenskaperna för PCIe-strömkontakter, 6-polig och 8-polig dito, är identiska. Båda kontakttyperna klarar att hantera precis lika mycket effekt oavsett vad specifikationerna anger. Förutsättningen är att båda kontaktdonen är kopplade med lika många ledare till PSUn, bortsett från de två extra hos den 8-poliga kontakten. De två är normalt bara byglade från 2 av de andra jordanslutningarna i kontaktdonet och saknar någon annan betydelse än att jorda två kopplingspunkter på grafikkortet om det kräver detta.
Tillverkarna vill hålla sig fria från skadeanspråk och håller sig därmed till de uppgivna specifikationer som regelverket satt upp.
Med mitt inlägg vill jag bara belysa att det finns skillnader i de verkliga elektriska egenskaperna och de rådande specifikationer, som är mycket underliga, för de två kontakttyperna.
Vänligast
