Pourquoi les cartes graphiques d'ordinateur utilisent-elles un connecteur à 8 broches (4 fils positifs et 4 fils négatifs) au lieu d'un connecteur avec un seul fil positif et négatif?

Je me suis toujours demandé pourquoi les cartes graphiques d'ordinateur utilisent un connecteur à 8 broches (4 fils positifs et 4 fils négatifs) au lieu d'un connecteur avec un seul fil positif et négatif.

Cela permet d'utiliser plusieurs connecteurs et fils bon marché, au lieu de fils épais simples et de connecteurs à courant élevé plus chers. Plusieurs fils fins sont également plus flexibles que les fils épais. Plusieurs broches sur la carte de circuit imprimé soulagent le problème du suivi des courants élevés sur un PCB.

Ce n'est pas seulement une question de puissance, c'est la chute de tension sur le câble qui doit être bien contrôlée.

1. Pour permettre plus de courant qu'une seule connexion peut fournir de manière fiable.
2. Pour une résistance globale plus faible, et donc une baisse de tension plus faible.
3. Pour la redondance lorsque les connexions individuelles augmentent en résistance en raison de l'oxydation, de la saleté, etc., à mesure qu'elles vieillissent.

Selon les spécifications électromécaniques PCIe , les connecteurs d'alimentation sont spécifiés pour fournir +12 V, et un connecteur 2x3 peut fournir 75 W, ou 150 W pour un 2x4. Les périphériques PCIe haute puissance (GPU en général) peuvent tirer jusqu'à 300 W via une combinaison de connecteurs d'alimentation PCIe et de 25 W à partir du connecteur de bord.

Au chapitre 3 du document, il mentionne:

• Le + 12V fourni par le connecteur de bord standard x16 et les + 12V supplémentaires fournis via le ou les connecteurs d'alimentation auxiliaire dédiés 2 x 3 et / ou 2 x 4 doivent être traités comme provenant de rails d'alimentation indépendants du système séparé.
• Les différents potentiels d'entrée +12 V de différents connecteurs ne doivent en aucun cas être court-circuités électriquement sur une carte d'extension PCI Express 225 W / 300 W.
• Les broches d'alimentation d'un seul connecteur d'alimentation auxiliaire 2 x 3 ou 2 x 4 peuvent être court-circuitées ensemble.

Donc, par connecteur, il peut n'y avoir aucune différence selon les spécifications si tous les fils ont été combinés dans le faisceau, pensant que le diviser en toutes les broches du connecteur Molex serait coûteux.

Je ne sais pas comment le câblage est réellement fait dans les alimentations, mais les alimentations sont généralement divisées en quelques rails. Les combiner plus près du point de charge pourrait aider à une certaine régulation.

Sur le GPU, il y a généralement plusieurs (10-20) phases de tension qui, combinées, peuvent fournir environ 200 A à 1 V dans le cœur et la mémoire du GPU. À titre d'exemple, le Nvidia Titan V possède un connecteur 2x3 et 2x4 et peut produire jusqu'à 250 W de chaleur. GamersNexus en a fait un démontage et a examiné les circuits de distribution d'énergie:

Plusieurs raisons, toutes dues au fait que les GPU consomment beaucoup de courant.

Un GPU peut tirer 100 W via l'un de ces connecteurs. À 12 volts, c'est 8 ampères. Un courant élevé à travers un fil produira une chute de tension d'une extrémité du fil à l'autre, proportionnelle à la résistance du fil. Cela se traduit par une tension plus faible au niveau du GPU et une perte de puissance dans le fil, ce qui se traduit par moins d'efficacité dans le transfert de puissance et plus de chaleur dans le boîtier.

La chute de tension peut être atténuée de deux manières principales: l'une consiste à réduire la résistance du câblage, soit en utilisant des fils plus gros, soit en plaçant plusieurs fils en parallèle. L'abaissement de la résistance signifie moins de chute de tension et plus d'efficacité. Une autre solution consiste à ajouter un fil de détection de tension supplémentaire qui ne transporte pas de courant afin que l'alimentation électrique puisse détecter et ajuster la tension à la charge, compensant la chute de tension dans les fils.

Un autre facteur en jeu est les problèmes mécaniques. Les fils épais sont moins flexibles que les fils minces, ce qui entraîne un routage des câbles plus difficile, des problèmes de rayon de courbure et une contrainte accrue sur les connecteurs et les cartes de circuits imprimés. L'utilisation de plusieurs broches augmente également la surface de contact et diminue la résistance de contact. Les chemins de courant parallèles fournissent également un certain niveau de redondance.

Le connecteur d'alimentation PCIe à 8 broches utilise ces deux solutions: trois broches d'alimentation parallèles, trois broches de terre parallèles et une paire de broches de détection de tension. L'utilisation de trois broches d'alimentation parallèles réduit la chute de tension à travers le câble tout en offrant une bonne flexibilité tandis que les broches de détection garantissent que la charge reçoit réellement 12 volts.

La réponse est plus banale, les connecteurs 2x3 et 2x4 sont disponibles dans "tous" les systèmes car ils sont la sortie par défaut sur l'alimentation. Et comme ils sont disponibles, ils n'ont pas besoin d'alimentations spéciales pour avoir des sorties 75W ou 100W.

De plus, la puissance individuelle inférieure peut simplifier les transformateurs sur la carte GPU, en utilisant des composants plus petits.