EVGA Epower Gen 5: Zusatz-PCB für Grafikkarten bietet 680 Ampere
Über das offizielle EVGA-Forum hat der bei EVGA unter Vertrag stehende Extrem-Übertakter TiN das Epower-Board Gen 5 angekündigt. Extrem-Übertakter können damit die Stromversorgung einer Grafikkarte ersetzen, um vorwiegend höhere Spannungen auf eine GPU geben zu können. Die neue Version kommt mit zahlreichen Verbesserungen daher.
Über drei Jahre ist das Epower 2.0 nun schon alt. Eigentlich handelte es sich bereits um die vierte Version, die drei vorherigen wurden jedoch nur, wenn überhaupt, an Extrem-Übertakter verteilt und nicht zum Verkauf angeboten. Der bei EVGA angestellte Extrem-Übertakter TiN hat über das offizielle Forum nun die fünfte Variante des Epower-Boards vorgestellt, die erneut zusammen mit Kingpin und natürlich dem Hersteller entwickelte wurde und ab dem vierten Quartal zum Verkauf angeboten werden soll.
Grundsätzlich ist das Eboard dazu da, die Spannungsversorgung einer Grafikkarte zu ersetzen - in den meisten Fällen, damit höhere stabile Spannungswerte erreicht werden. Dazu wird die Zusatzplatine üblicherweise hinter den Spulen verlötet. Das Eboard Gen 5 hat die drei 6-Pin-Stromstecker von der Gen 4 geerbt - beim Übertakten mit Flüssigstickstoff werden die PCI-Express-Spezifikationen um ein Vielfaches überschritten, es können also mehr als 225 Watt fließen. Weiterhin stehen für die GPU 14 Phasen zur Verfügung, die nun für insgesamt 600 statt 400 Ampere spezifiziert sind und im Minimum 0,6 statt 0,8 Volt abkönnen (maximal 2 V). Darüber hinaus wird nun auch die Spannungsversorgung für den Grafikspeicher mit drei Wandlern ersetzt, die auf insgesamt 80 Ampere spezifiziert sind.
Über LED-Anzeigen und ein Bedienfeld können grundlegende Einstellungen jetzt direkt über das Eboard Gen 5 vorgenommen werden. Das PCB ist kompatibel zum Evbot, einer externen Steuerung für die Spannungen, etc. Weitere Zusatzgeräte können über den neuen USB-Typ-C-Port angeschlossen werden. Quasi obligatorisch sind die zwei 3-Pin-Anschlüsse für Lüfter und zahlreiche Spannungsmesspunkte.
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Da dürfte man laut Norm bei frei verlegten Kabeln rund 80A (bei 30°C Umgebung, bei nur 20°C schon das 1,12-fache...) durchschieben was rund einem Kilowatt entspricht bei 12V. Die PCIe-Specs die da nur 225W erlauben würden sind da SEHR konservativ.
Das Board kann 680A bei 2V liefern, entsprechend 1360W - durch die Buchsen müssten unter Vollast rund 113 A fließen. Das ist zwar oberhalb dem offiziell erlaubten für den verwendeten Querschnitt aber unter kontrollierten Bedingungen die da immer herrschen sicherlich noch absolut kein Problem. Da ward maximal vielleicht ein Kabel auf Dauer mal handwarm.
Für die 600+A rauszuschieben werden dann auch keine Kabel sondern Strombänder verwendet, hier ist zunehmend die Oberfläche des Leiters entscheidend und nicht mehr allzusehr der Querschnitt.
Auch wird in der VDE die Temperaturdiffernz nur vereinfacht behandelt, da diese bei der freien Konvektion auch letztlich einen Einfluss auf den Wärmewiderstand nimmt.
Nehmen wir mal im Beispiel weiterhin freie Konfektion bei einem schwarzen PTFE isolierten Kabel bei 320°C bei 30°C Umgebungstemperatur im Vergleich zu einem schwarzen PVC isolierten Kabel bei 70°C. (Als Emisionsgrad nehmne ich 0,9 für beide Kunststoffe an, als Isolationsdicke nehme ich 0,353mm an. Den Wärmewiderstand des jeweiligen Iolationsmaterials vernachlässige ich.) Außerdem gehe ich von perfektem Gleichstrom aus, da ansonsten noch andere Dinge wie der Skineffekt und weitere Effekte berücksichtugt werden müsssten. Außerdem ignoriere ich die tatsache, das die Leiter bei Aderleitungen für erhöhte Temperaturen z.B.: vernickelt sind.
* für AWG Kabel gibt es eigentlich keine VDE Vorschriften, da diese sich auf metrische Querschnitte4 beziehen, aber seis an dieser Stelle mal egal, da es entsprechende ähnlich gelagerten Vorschriften gibt.
Eine Googlesuche Strombelastbarkeit Kabel - Google-Suche fördert eine Strombelastbarkeit von 20 A zu tage, was (in Verbindung mit manchen Quellen die bis zu 19 A bei 1,0 mm^2 angeben auch noch recht vorsichtig sein dürfte). Bei entsprechender Verlegung der Kabel (ausreichender Abstand in alle Richtungen um das Kabel, z.B. durch Abstandhalter) können angrenzende kabel vernachlässigt werden. (Da 3 * 3 Aderleitungen hier den Strom parallel führen, wären wir hier schon bei 180A Stromtragfähigkeit unter optimalen bedingungen innerhalb der Norm). Zurück zum Rechenbeispiel: Kupfer hat einen elektrischen Widerstand von 0,01786 Ohm pro meter bei einem Querschnitt von 1 mm^2 bei 20°C. Der lineare Temperaturkoeffizient beträgt 0,00393 K^-1 und der quadratische Temperaturkoeffizient beträgt 0,0000006 K^-2. Daraus folgt, das der Leiterwiderstand bei 70°C auf das 1,198 - fache von 20°C ansteigt (1,1965 - fache ohne den quadratischen Temperaturkoeffizienten). Bei 320°C erhöht sich der Leiterwiderstand entsprechend auf das 2,233 - fache (2,179 - fache ohne den quadratischen Temperaturkoeffizienten) Daraus folgt, das das PVC isolierte Kabel einen elektrischen Widerstand bei 70°C von 0,016333 Ohm je Meter aufweist, während das PTFE isolierte Kabel einen elektrischen Widerstand bei 320°C von 0,030448 Ohm je Meteraufweist. Bei den 20A die über das kabel fließen können entwickelt sich nun also eine Verlustleistung von 6,5332 W je Meter bei dem PVC Kabel. Davon entfallen 0,553157 W auf die Strahlung und 5,980043 W auf die Konvektion. Bei 320°C steigt der Strahlungsanteil auf 11,771252 W an. Der Wärmewiderstand des Kabels beträgt bei Einemtemperaturunterschied von 40 K also rund 6,688915 K/W. Bei 320°C steigt aber der Temperaturunterschied auf 290 K an, wodurch der Wärmewidersatand auf etwa das 0,609418 - fache absinkt. Also besitzt das Kabel bei einem Temperaturunterschied von 290 K nur noch einen Wärmewiderstand von 4,076345 K/W. Daraus folgt, das der Konverktionsanteil bei 320°C 78,501693 W beträgt. Die kombinierte Verlustleistung für das PTFE isolierte Kabel beträgt also bei 320°C beträgt also 90,272945 W. Mittels dem elektrischen Widerstand lässt sich nun über die Verlustleistung die dazugehörige Stromstärke berechnen --> 54,450193 A. Also rund 50A für einen einzellnen schwarzen PTFE isolierten AWG 16 Leiter im Kurzzeitbetrieb. (Sicherheitszugabe für den Wärmewiderstand des Isolationsmaterials usw.) Damit wären wir rechnerisch für die 9 parallelen Leiter bei 450 A. Praktisch dürfte aber da bereits eher z.B.: bei 300A Schluss sein, da sich ja die Leiter ja trotzdem beeinflussen.
Ach ja, PTFE schmilz bei 327°C, also sollte es auch bei 320°C noch nicht vom Leiter tropfen. Für Glasseide isolierte Leitungen wäre noch mehr drin (in der feuchtigkeitsresistenten Ausführung mit Kaptonschicht würden dauerhaft 400°C gehen, ohne feuchtigkeitsschutz 650°C
Und außerdem kann man die Kabel ja auch noch aktiv kühlen. (Überschlagsmäßig würde da dann bis zu der 6 - fachen Abwärmemenge möglich werden, aber da muss dann auch der Wärmewiderstand des isolationsmaterials berücksichtigt werden.)
Ah okay
Nach der VDE Norm darf überhaupt nix warm werden
3x6-pin sind 9 Masseadern. Gute Kabel benutzen 16 AWG was 1,31 mm^2 Querschnitt pro Ader sind, also eine Gesamtquerschnittsfläche von knapp 12 mm^2.
Da dürfte man laut Norm bei frei verlegten Kabeln rund 80A (bei 30°C Umgebung, bei nur 20°C schon das 1,12-fache...) durchschieben was rund einem Kilowatt entspricht bei 12V. Die PCIe-Specs die da nur 225W erlauben würden sind da SEHR konservativ.
Das Board kann 680A bei 2V liefern, entsprechend 1360W - durch die Buchsen müssten unter Vollast rund 113 A fließen. Das ist zwar oberhalb dem offiziell erlaubten für den verwendeten Querschnitt aber unter kontrollierten Bedingungen die da immer herrschen sicherlich noch absolut kein Problem. Da ward maximal vielleicht ein Kabel auf Dauer mal handwarm.
Für die 600+A rauszuschieben werden dann auch keine Kabel sondern Strombänder verwendet, hier ist zunehmend die Oberfläche des Leiters entscheidend und nicht mehr allzusehr der Querschnitt.
Sind 9x wieviel mm² für den Fluss?
Nichtmal 16mm^2 Kupfer schaffen mehr als 200A