Rook uit je computer, het is het angstbeeld van iedere beginnende pc-bouwer. In de afgelopen weken werd het een paar keer werkelijkheid bij gebruikers van de nieuwe 12Vhpwr-stekker, die Nvidia gebruikt om aan de hoge energie-eisen van zijn nieuwste generatie videokaarten te voldoen. Dat verloopt dus niet altijd zonder problemen.
De connector is een verdere ontwikkeling van de eerdere stekkers die gemaakt zijn om stroom te leveren aan videokaarten en eventuele andere insteekkaarten. De bekendste varianten daarvan zijn de 6- en 8-pins-PCIe Power Cable Connectors. Die zijn al sinds 2003 respectievelijk 2007 in gebruik. Vaak worden ze PEG-kabels genoemd, omdat videokaarten in de praktijk zo ongeveer de enige PCIe-kaarten zijn die ze gebruiken. PEG staat in dit geval voor PCI Express Graphics. De variant met zes pinnen kan 75W leveren en de versie met acht pinnen verdubbelt dat naar 150W.
Videokaarten hadden tot niet zo lang geleden in de regel echter maar twee van die 'PEG-connectors'. Een snelle rekensom leert dat ze dan via de kabels maximaal 300W aan vermogen konden krijgen, wat nog kon worden uitgebreid met 75W die via het PCIe-slot wordt geleverd. Dat betekent dat met deze 'ouderwetse' kabels en stekkers 'slechts' maximaal 375W aan een videokaart geleverd kon worden.
De laatste generaties videokaarten vragen echter meer dan die 375W aan vermogen. Zo heeft de RTX 3090 Ti van Nvidia uit maart 2022 een tdp van 450W. Overigens zit de tdp van de RTX 3080, de RTX 3080 Ti en de RTX 3090 op 350W, bijna het maximum van de mogelijkheden. Overgeklokte kaarten van derden overschrijden die tdp geregeld, waardoor ook kaarten met die gpu's van extra prik voorzien moesten worden. Nvidia rustte zijn Founders Edition-kaarten daarom uit met een enkele, nieuwe en krachtige voedingsstekker. Omdat voedingen die nieuwe connector nog niet hadden, leverde Nvidia voor zijn FE-kaarten een adapter mee. Dat wordt straks nog belangrijk.
:strip_exif()/i/2005433910.jpeg?f=imagemedium)
Die nieuwe connector werd bekend als 'de 12-pinsconnector' en bestaat uit een Molex Micro-Fit 3.0-stekkercombinatie. Afhankelijk van de daadwerkelijke connectors en kabeldikten die gebruikt worden, kan veel meer vermogen geleverd worden. Volgens geruchten levert de 12-pinsconnector maar liefst 9,5A per pin en volgens de specificaties van fabrikant Molex is dat maximaal 8,5A. Met zes 12V- en zes aardedraden levert dat dus maximaal 684 of 612W op. Let wel, dat is in een ideale situatie, zonder kabelverlies of contactweerstand.
Een interessant detail daarbij is overigens dat de stekkers zelf voor veel lagere vermogens bedoeld zijn. Met twaalf pinnen en wat dikkere draad van 18AWG zijn ze geschikt voor 5,5A per paar, dus pakweg 400W. Als een fabrikant dunne kabeltjes van 20AWG gebruikt, is dat zelfs iets lager: 5A per pin voor 360W totaal. Met de 75W van het slot erbij, en met wat 'wiggle room' was de 12-pinsconnector voldoende voor de 3000-serie. Bovendien omzeilden fabrikanten het hele 12-pinsverhaal grotendeels door gewoon een extra PEG-connector aan hun pcb toe te voegen. Zo maakte het weinig uit of je voeding wel of geen 12-pinsconnector heeft of hoe je je PEG-connectors aan een 12-pinsadapter knoopt. Met drie 8-pins-PEG-connectors plus het slot kan je kaart immers 525W opslokken, voldoende voor zelfs de hoogst overgeklokte 3000-serie RTX-kaarten. Daaraan kleven twee flinke nadelen. Het geeft een kabelwirwar in je behuizing, want drie 8-pinsconnectors vragen evenzoveel kabels met in totaal maar liefst 24 aders. Bovendien nemen die grote connectors veel ruimte op het pcb in beslag, waarvoor ook onderdelen als het koelblok, de ventilators en de shroud weer ruimte moeten maken.
/i/2005433912.png?f=imagenormal)
Dat brengt ons naar 2022 en de introductie van de 4000-serie RTX-kaarten van Nvidia. Net als de Founders Edition-kaarten van de 3000-serie heeft Nvidia ook de 4000-kaarten, tot dusver alleen de RTX 4090 dus, voorzien van een nieuwe connector. Dat is ook voor deze generatie een 12-pinsconnector, maar die heeft dit keer iets extra's. In beginsel lijkt het dezelfde Micro-Fit 3.0-connector met 12 pinnen, maar dan met 4 extra, kleinere pinnen erboven. Deze zestienpinsstekker wordt niet door Molex, maar door fabrikant fabrikant Amphenol gemaakt en heeft dezeflde 3mm-pitch als de Micro-Fit van Molex. De connector is onderdeel van de ATX 3.0-specificatie met kabels en connectors voor PCIe Gen5-kaarten. De nieuwe connector heet de 12Vhpwr-connector, een afkorting voor 12V High Power.
De nieuwe 12Vhpwr-stekker voegt intelligentie toe aan de connector. De vier extra, kleine pinnetjes bovenop zijn namelijk 'sideband'-pinnen. Twee ervan worden gebruikt om vast te stellen hoeveel vermogen initieel naar de kaart moet en hoeveel er maximaal naartoe mag. Deze Sense1 en Sense0 laten de voeding maximaal 600W naar de kaart sturen. De optionele pinnen CARD_PWR_Stable en CARD_CBL_PRES# laten de voeding respectievelijk weten dat de kaart correct functioneert danwel dat de connector goed zit. Dat laatste is overigens verplicht voor Gen5-kaarten.
/i/2005433924.png?f=imagenormal)
De 12Vhpwr-stekker moet dus, volgens de ATX-specificatie, ten minste 600W kunnen leveren. Dat kon de vorige, nauwelijks gebruikte, 12-pinsconnector ook al, dus op het eerste gezicht levert dat geen probleem op. Met ongeveer 8,3A per pin moet dat lukken. Dat is binnen de specificaties van Amphenol: de 'pinnetjes' moeten 9,5A aankunnen volgens specificatie. Dat zou dus allemaal dik in orde moeten zijn, maar de praktijk wijst echter anders uit.
:strip_exif()/i/2005433936.jpeg?f=imagenormal)
Anders dan bij de 'vorige generatie' 12-pinsstekkers wringt de schoen bij de huidige 16-pinsstekkers om twee redenen. Ten eerste zijn de kaarten die de nieuwe connector gebruiken, niet langer beperkt tot de Founders Edition-kaarten van Nvidia zelf. Dat betekent dat alle kaarten van de 4000-serie de stekker gebruiken. In veel gevallen is dat een Nvidia-branded adapter, waar volgens meldingen problemen mee zijn. Ten tweede moeten vrijwel al die kaarten van een adapter gebruikmaken, aangezien er nauwelijks voedingen zijn die standaard met de 12Vhpwr-connector zijn uitgerust. En die adapters lijken de oorzaak van flinke problemen.
AMD en 12Vhpwr
AMD ontwijkt de hele kwestie van afwijkende, nieuwe connectors door gewoon, net als bij vorige generaties, bestaande connectors te gebruiken. Dat betekent dat high-end kaarten gewoon twee of drie 8-pinsstekkers blijven gebruiken om voldoende prik naar de kaart te krijgen. Met de 12Vhpwr-opschudding rond Nvidia's kaarten wilde AMD uiteraard even zijn mediamoment pakken. Het bedrijf bevestigde de 12Vhpwr-connector voor zijn nieuwe generatie kaarten niet te gebruiken. Dat is uiteraard niet iets dat als reactie op Nvidia-kaarten is verzonnen; die keus zal al eerder in de ontwikkelfase van de pcb's zijn gemaakt.
De adapters zijn niet allemaal hetzelfde, maar kunnen door fabrikanten aangepast worden. Ze worden aangesloten op de 8-pins-PEG-connectors van de voeding, maar het aantal connectors en de dikte van de draden kan variëren. Van de 28 kaarten uit de 4000-serie hebben we van 18 kaarten ten minste gedeeltelijk kunnen achterhalen wat voor adapter wordt meegeleverd. Precies de helft daarvan, 9 kaarten dus, wordt geleverd met een 12+4-pinsadapter die door drie 8-pinsstekkers wordt gevoed. De andere 9 adapters hebben vier 8-pinsstekkers om de kaart van prik te voorzien.
Het aantal 8-pinsconnectors is echter niet de enige variabele, ook de kabeldikte hoeft niet altijd hetzelfde te zijn. Dat geldt voor de kabels van de voeding, maar zeker voor de kabels van de adapter zelf, dus tussen de 8-pinsstekkers en de 12+4-pinsstekker. De ene fabrikant gebruikt 18AWG-kabels, ongeveer 0,8 vierkante millimeter in doorsnede, de andere gebruikt dikkere 16AWG-kabels van 1,3mm² doorsnede. Ten minste sommige adapters gebruiken heel dikke 14AWG-kabels, die nog stugger en dikker zijn dan de 18AWG- en 16AWG-kabels. Een dikkere kabel is beter geschikt voor hogere stromen, dus 16AWG-kabels bieden wat meer marge dan 18AWG-kabels en met 14AWG zit je helemaal goed, zou je denken. De stroom loopt echter niet alleen door de kabels, maar ook door de connectors.
Daar komen we eindelijk bij het punt waar de problemen veroorzaakt worden. De kabeldikte en de positie van de stekker op de videokaart, in combinatie met de kwaliteit van de krimpconnectors en hun verbinding met de kabels, leveren in sommige gevallen oververhitting van de stekkercombinatie of zelfs gesmolten danwel verbrande connectors op. Er zijn inmiddels diverse meldingen van gebruikers van wie de adapter is gesmolten. Nvidia heeft de gevallen, en het fenomeen, in onderzoek.
Het lijkt erop dat dit voorkomt als alles precies goed misgaat. De kabel van de adapter moet flink gebogen zijn, zodat de buitenste pinnen van de connector minder goed of geen contact maken. De resterende pinnen moeten dan meer vermogen transporteren, waardoor ze buiten hun specificaties gaan. Dat kan extra warmte opleveren, waardoor de weerstand oploopt en nog meer warmte wordt geproduceerd. Dat is een van de scenario's die tot problemen kunnen leiden.
De adapter van Nvidia die bij de 4090 Founders Edition zat, hebben we in de afgelopen weken veelvuldig en zonder problemen gebruikt. Let wel, de kaart zat in onze testbench met een flauwe bocht in de kabels van de voeding en adapter. Daarnaast hebben we de adapter, in combinatie met de RTX 4090 FE, tijdens een stresstest gebruikt, waarbij we de temperatuur in de gaten hielden met een warmtecamera. Tijdens een uurtje 3DMark-benchmarken in een loop, waarbij het verbruik tussen ongeveer 420 en 450W schommelde, zagen we met de FLIR-camera geen dramatische temperaturen. De adapter bleef ongeveer 48 graden, de kabels iets koeler.
Volgens Igors Lab zit het probleem in het solderen van hele dikke 14AWG-kabels aan de pinnen. Daar is helemaal niet genoeg ruimte voor. Eigenlijk zijn het immers krimpconnectors, waarbij een kabel die van de isolatie is gestript, een stukje ingestoken wordt en met een speciale tang wordt vastgeknepen. Fabrikanten zouden de dikke kabels vastgesoldeerd hebben aan de verbindingsstukjes tussen de pinnen. Die dunne metaalstrips zijn te slap om de krachten te kunnen weerstaan die bij het buigen van de kabel ontstaan. Het gevolg zou zijn dat de kabels inclusief de soldeerverbinding losscheuren. De kabels die nog wel vast blijven zitten, krijgen dan opnieuw te hoge stromen te verwerken en worden te heet. Ook zonder losscheuren zouden de connectors niet deugdelijk zijn. De dunne metaalstrips zijn immers niet bedoeld voor hoge stroomsterkten.
Hoe kun je je nu tegen dit risico wapenen? Aan een dooddoener als 'het zijn maar een handjevol gevallen' heb je niet zoveel. Je zult immers maar een van die gevallen zijn. Wat je wel kunt doen, is voorzichtig met je kabels omgaan. In veel behuizingen zul je een behoorlijk strakke bocht moeten maken met de adapterkabel, omdat de connector op je videokaart in het midden zit en naar de zijkant wijst. Als je je kaart dus gewoon in een slot in je moederbord prikt, zul je een flinke kast moeten hebben om voldoende ruimte te hebben om de bocht met je kabels makkelijk te maken. In de onderstaande tabel zie je hoe breed de kaarten uit de 4000-serie van Nvidia zijn en indien bekend, wat voor adapter is meegeleverd.
Twee effectievere oplossingen zijn het gebruik van een riser of een voeding met 'native' 12+4-pinsstekkers. In het eerste geval kun je zonder je kabels te forceren een flauwe bocht maken met je videokaartvoeding. En in het tweede geval ontloop je het gedoe met ondeugdelijke adapters, of de twijfel daarover, door een geschikte voeding te gebruiken. Enige nadeel aan dat laatste is dat er slechts een handjevol van dat soort voedingen verkrijgbaar is. Bovendien zijn die voedingen bepaald niet goedkoop. Inmiddels zijn echter ook de eerste meldingen gesignaleerd van ATX 3.0-voedingen, mét native 12Vhpwr-connector, die eveneens last van gesmolten stekkers hebben. Een lekker brede behuizing is dus het devies, al dan niet gecombineerd met een riser-adapter of een voeding met native 12+4-pinskabels. Een laatste optie zou een haakse adapter kunnen zijn. Webwinkel CableMod werkt aan dergelijke adapters die het buigen van kabels overbodig moeten maken.
:fill(white):strip_exif()/i/2005393922.jpeg?f=thumbmedium)
:strip_icc():strip_exif()/i/2007272698.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2007216922.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005745654.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005416374.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/u/87978/crop566e036cc3e24_cropped.jpeg?f=community)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005404014.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_exif()/i/2007273470.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2007203528.jpeg?f=fpa)
/i/2006317742.webp?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005362044.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005439622.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005562948.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005459800.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005413978.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005357202.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005413954.jpeg?f=fpa)
/i/2004960868.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2004692156.jpeg?f=fpa)
/u/226258/tweakersavatar.png?f=community){kind=avatar}
/u/157772/crop646e49fe679e7_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/36378/crop5a3f931ecfec0_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/364570/icon.png?f=community){kind=icon}
/u/98401/crop57b85f51b147a.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/78725/train-icon3.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/496922/Balance%252060x60.jpg?f=community){kind=small}
/u/113191/crop5f7af766d9362_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/141198/crop6164051fbcf31.jpg?f=community){kind=small}