Por que as placas gráficas de computador usam um conector de 8 pinos (4 fios positivos e 4 negativos) em vez de um conector com apenas um fio positivo e negativo?

Eu sempre me perguntei por que as placas gráficas de computador usam um conector de 8 pinos (4 fios positivos e 4 negativos) em vez de um conector com apenas um único fio positivo e negativo.

Isso permite o uso de vários conectores e fios baratos, em vez de fios grossos únicos e conectores de alta corrente mais caros. Vários fios finos também são mais flexíveis que os grossos. Vários pinos na placa de circuito facilitam o problema de rastrear altas correntes em uma PCB.

Não se trata apenas de manuseio de energia, é a queda de tensão no cabo que precisa ser bem controlada.

1. Permitir mais corrente do que uma única conexão pode fornecer de maneira confiável.
2. Para menor resistência geral e, portanto, menor queda de tensão.
3. Para redundância, à medida que as conexões individuais aumentam a resistência devido à oxidação, sujeira, etc., à medida que envelhecem.

De acordo com as especificações eletromecânicas do PCIe , os conectores de energia são especificados para fornecer +12 V e um conector 2x3 pode fornecer 75 W ou 150 W para um 2x4. Os dispositivos PCIe de alta potência (GPUs geralmente) podem extrair até 300 W através de uma combinação de conectores de energia PCIe e 25 W do conector de borda.

No capítulo 3 do documento, ele menciona:

• Os + 12V fornecidos pelo conector de borda x16 padrão e os + 12V adicionais fornecidos pelos conectores auxiliares dedicados 2 x 3 e / ou 2 x 4 auxiliares devem ser tratados como provenientes de trilhos de fonte de alimentação independentes do sistema separados.
• Os diferentes potenciais de entrada de + 12V de conectores diferentes não devem ser curto-circulares em nenhum momento da placa de expansão PCI Express 225 W / 300 W.
• Os pinos de alimentação de um único conector de alimentação auxiliar 2 x 3 ou 2 x 4 podem ser colocados em curto juntos.

Portanto, por conector, pode não haver diferença, de acordo com as especificações, se todos os fios foram combinados no chicote, pois seria caro dividi-lo em todos os pinos do conector Molex.

Não sei como a fiação é realmente feita nas fontes de alimentação, mas as fontes geralmente são divididas em alguns trilhos. Combiná-los mais perto do ponto de carga pode ajudar com alguma regulamentação.

Na GPU, geralmente existem várias fases de tensão (10 a 20) que combinadas podem fornecer ~ 200 A @ 1 V no núcleo e na memória da GPU. Como exemplo, a Nvidia Titan V possui um conector 2x3 e 2x4 e pode produzir até 250 W de calor. GamersNexus fez uma redução de um e olhou para o circuito de fornecimento de energia:

Várias razões, todas decorrentes do fato de que as GPUs consomem muita corrente.

Uma GPU pode consumir 100 W através de um desses conectores. A 12 volts, são 8 amperes. A alta corrente através de um fio produzirá uma queda de tensão de uma extremidade ao outro, proporcional à resistência do fio. Isso resulta em uma tensão mais baixa na GPU e perda de energia no fio, resultando em menos eficiência na transferência de energia e mais calor no caso.

A queda de tensão pode ser atenuada de duas maneiras principais: uma é diminuir a resistência da fiação, usando fios maiores ou colocando vários fios em paralelo. Diminuir a resistência significa menos queda de tensão e mais eficiência. Outra solução é adicionar um fio sensor de tensão adicional que não carrega corrente, para que a fonte de alimentação possa detectar e ajustar a tensão na carga, compensando a queda de tensão nos fios.

Outro fator em jogo são as preocupações mecânicas. Os fios grossos são menos flexíveis que os finos, resultando em roteamento de cabos mais difícil, preocupações com o raio de curvatura e aumento da tensão nos conectores e placas de circuito. O uso de pinos múltiplos também aumenta a área da superfície de contato, diminuindo a resistência do contato. Caminhos de corrente paralelos também fornecem algum nível de redundância.

O conector de energia PCIe de 8 pinos usa essas duas soluções: três pinos de energia paralelos, três pinos de terra paralelos e um par de pinos de detecção de tensão. O uso de três pinos de energia paralelos reduz a queda de tensão através do cabo, além de proporcionar boa flexibilidade, enquanto os pinos sensoras garantem que a carga esteja realmente recebendo 12 volts.

A resposta é mais simples: os conectores 2x3 e 2x4 estão disponíveis em "todos" os sistemas, pois são a saída padrão da fonte de alimentação. E, como estão disponíveis, não precisam de fontes de alimentação especiais para ter saídas de 75W ou 100W.

Além disso, a menor potência individual pode simplificar os transformadores na placa GPU, usando componentes menores.