Mengapa kartu grafis komputer menggunakan konektor 8 pin (4 kabel positif dan 4 negatif) alih-alih konektor hanya dengan kabel positif dan negatif tunggal?

Saya selalu bertanya-tanya mengapa kartu grafis komputer menggunakan konektor 8 pin (4 kabel positif dan 4 negatif) daripada konektor dengan hanya satu kabel positif dan negatif.

Ini memungkinkan beberapa konektor dan kabel murah digunakan, sebagai ganti kabel tebal tunggal dan konektor arus tinggi yang lebih mahal. Beberapa kabel tipis juga lebih fleksibel daripada kabel tebal. Beberapa pin pada papan sirkuit memudahkan masalah pelacakan arus tinggi pada PCB.

Ini bukan hanya tentang penanganan daya, ini adalah penurunan tegangan pada kabel yang perlu dikontrol dengan baik.

1. Untuk memungkinkan arus lebih dari satu koneksi dapat andal menyediakan.
2. Untuk resistansi keseluruhan yang lebih rendah, dan oleh karena itu penurunan tegangan lebih rendah.
3. Untuk redundansi karena koneksi individu meningkatkan resistensi karena oksidasi, kotoran, dll, seiring bertambahnya usia.

Menurut Spesifikasi Elektromekanis PCIe , konektor daya ditentukan untuk menghasilkan +12 V, dan konektor 2x3 dapat menghasilkan 75 W, atau 150 W untuk 2x4. Perangkat PCIe daya tinggi (umumnya GPU) dapat menarik hingga 300 W melalui kombinasi konektor daya PCIe dan 25 W dari konektor tepi.

Dalam bab 3 dokumen tersebut, disebutkan:

• + 12V dikirim dari konektor tepi x16 standar dan + 12V tambahan yang dikirimkan melalui konektor daya bantu 2 x 3 dan / atau 2 x 4 khusus harus diperlakukan sebagai berasal dari rel catu daya sistem terpisah yang terpisah.
• Potensi input + 12V yang berbeda dari konektor yang berbeda tidak boleh disingkat secara listrik pada titik apa pun pada kartu tambahan PCI Express 225 W / 300 W.
• Pin daya dari konektor daya tambahan 2 x 3 atau 2 x 4 dapat disingkat menjadi satu.

Jadi per-konektor mungkin tidak ada perbedaan menurut spesifikasi jika semua kabel digabungkan dalam harness, pikir membaginya ke semua pin konektor Molex akan mahal.

Saya tidak tahu bagaimana pengkabelan sebenarnya dilakukan dalam catu daya, tetapi persediaan umumnya dibagi menjadi beberapa rel. Menggabungkan mereka lebih dekat ke titik muatan mungkin membantu dengan beberapa regulasi.

Pada GPU biasanya ada beberapa fase (10-20) tegangan yang digabungkan dapat memberikan ~ 200 A @ 1 V ke dalam inti dan memori GPU. Sebagai contoh, Nvidia Titan V memiliki konektor 2x3 dan 2x4 dan dapat menghasilkan panas hingga 250 W. GamersNexus melakukan teardown satu dan melihat sirkuit pengiriman daya:

Beberapa alasan, semuanya berasal dari kenyataan bahwa GPU menarik banyak arus.

GPU mungkin menarik 100 W melalui salah satu konektor itu. Pada 12 volt, itu 8 amp. Arus tinggi melalui kawat akan menghasilkan penurunan tegangan dari satu ujung kawat ke ujung lainnya, sebanding dengan resistansi kawat. Ini menghasilkan tegangan yang lebih rendah pada GPU dan kehilangan daya pada kabel, menghasilkan efisiensi transfer daya yang lebih rendah dan lebih banyak panas pada casing.

Penurunan tegangan dapat dikurangi dengan dua cara utama: satu adalah dengan menurunkan resistansi kabel, baik dengan menggunakan kabel yang lebih besar atau dengan menempatkan beberapa kabel secara paralel. Menurunkan resistansi berarti penurunan tegangan yang lebih sedikit dan efisiensi yang lebih besar. Solusi lain adalah dengan menambahkan kabel sensor tegangan tambahan yang tidak membawa arus sehingga catu daya dapat merasakan dan menyesuaikan tegangan pada beban, mengkompensasi penurunan tegangan pada kabel.

Faktor lain yang berperan adalah masalah mekanis. Kabel tebal kurang fleksibel daripada kabel tipis, menghasilkan rute kabel yang lebih sulit, kekhawatiran radius tikungan, dan peningkatan tekanan pada konektor dan papan sirkuit. Menggunakan banyak pin juga meningkatkan area permukaan kontak, mengurangi resistensi kontak. Jalur arus paralel juga menyediakan beberapa tingkat redundansi.

Konektor daya PCIe 8 pin menggunakan kedua solusi ini: tiga pin daya paralel, tiga pin ground paralel, dan sepasang pin indra tegangan. Menggunakan tiga pin daya paralel menurunkan penurunan tegangan melalui kabel dan juga memberikan fleksibilitas yang baik sementara pin indera memastikan bahwa beban sebenarnya menerima 12 volt.

Jawabannya lebih biasa, konektor 2x3 dan 2x4 tersedia di sistem "semua" karena merupakan output default pada catu daya. Dan ketika tersedia, mereka tidak memerlukan catu daya khusus untuk memiliki output 75W atau 100W.

Juga daya individu yang lebih rendah mungkin menyederhanakan transformator pada kartu GPU, menggunakan komponen yang lebih kecil.