Новые стандарты питания видеокарт 12VHPWR/12V-2×6: технический анализ проблем безопасности

Основы электрического питания современных видеокарт

В современных высокопроизводительных видеокартах
применяются мощные разъёмы питания, способные передавать до 600 Вт
электрической энергии

.
Для понимания возникших проблем необходимо рассмотреть принципы
распределения токовых нагрузок в многопроводных системах питания.

При напряжении 12 В и мощности 600 Вт общий ток
составляет 50 А. В разъёме 12VHPWR этот ток должен равномерно
распределяться между шестью проводниками, что теоретически даёт по 8,33 А
на каждый провод

. Однако на практике такое равномерное распределение не достигается из-за различий в сопротивлениях проводников.

Проблема балансировки токов

Традиционный подход. В конструкциях
предыдущих поколений видеокарт, например EVGA RTX 3090 Ti, применялась
система индивидуального контроля тока через шунтирующие резисторы на
каждой линии питания

. Контроллер мог балансировать токи между каналами и предотвращать опасные перегрузки.

Современный подход NVIDIA. В картах RTX
4090 и 5090 Founders Edition все шесть проводов 12В и земляных проводов
соединяются в единую токовую шину непосредственно после разъёма

. Такое решение исключает возможность контроля и балансировки токов на стороне видеокарты.

Анализ коэффициентов безопасности

Старые разъёмы 8-pin PCIe имели коэффициент безопасности 1,92, то есть могли выдерживать нагрузку почти в два раза превышающую номинальную

.

Новые разъёмы 12VHPWR/12V-2×6 имеют
коэффициент безопасности всего 1,1 - при номинальной мощности 600 Вт
максимальная допустимая нагрузка составляет лишь 660 Вт

.

Влияние производственных допусков

Даже незначительные различия в контактном сопротивлении
приводят к существенной неравномерности токораспределения при высоких
суммарных нагрузках

. Факторы, влияющие на сопротивление:

• Производственные допуски проводников
• Обрыв отдельных жил в многожильных проводах
• Допуски разъёмных соединений
• Износ контактов при многократном подключении/отключении
• Смещение контактных выводов

Практические последствия

Зафиксированы случаи перегрева разъёмов RTX 5090 с температурами до 150°C в точке подключения к блоку питания

.
Видеокарта, основываясь на сигналах управляющих выводов, может
потреблять 575+ Вт через единственный провод сечением 16 AWG при
необходимости

.

Стандарты ATX 3.0 и ATX 3.1

ATX 3.1 вводит разъём 12V-2×6 с улучшенной конструкцией контактов - более длинными токоведущими и укороченными управляющими выводами

.
Однако это лишь снижает вероятность неполного подключения разъёма, не
решая фундаментальных проблем токобалансировки и недостаточных
коэффициентов безопасности.

Заключение

Современная реализация систем питания
высокопроизводительных видеокарт демонстрирует отступление от
основополагающих принципов электробезопасности. Устранение системы
балансировки токов, применявшейся в предыдущих поколениях, в сочетании с
критически низкими коэффициентами безопасности создаёт предпосылки для
аварийных ситуаций при нормальных производственных допусках и
естественном старении компонентов.

Инженерное сообщество справедливо отмечает, что 16-контактные кабели просто недостаточно надёжны для потребительского использования

.
Система функционирует при идеальных условиях, но катастрофически
отказывает при обычных инженерных допусках и эффектах старения.