Hallo zusammen,
ich beschäftige mich gerade interessehalber mit dem Design moderner
Grafikkarten. Insbesondere interessiert mich der Aufbau der HD5870
Lightning von MSI, da diese eine sehr massive Spannungsversorgung hat.
Die Spannungsversorgung ist im Stande, eine 12V Eingangsspannung in eine
1,3V Spannung mit mehr als 500A umzusetzen. Genau dieser Fakt fasziniert
mich und ich möchte nun die Karte genau analysieren.
Ziel soll es sein, die Spannungsversorgung auch ohne Rechner, nur mit
Anschluss der 8pin PCIe Anschlüsse, zum laufen zu bekommen.
Ich bin gerade dabei, die Spannungsversorgung zu analysieren.
Die Karte hat zwei 8pin PCIe Stromstecker.
Der eine versorgt die unteren 8 Phasen, der linke versorgt die
restlichen 4 Phasen + Memory Spannung usw.
Zum Einsatz kommt als Hauptregler ein uP6225 mit uP6282 Slaves. Daran
hängt je ein MFS4937N und MFS4943N MOSFET. Dabei hängt der 4943N an der
12V und der 4937N am GND.
Es ist also ein klassisches Multiphasensystem.
Datenblätter zu Master und Slave Regler findet man nirgens... kann hier
jemand Abhilfe schaffen?
Es gibt nun also vier verschiedene Eingangspannungen:
- +12V vom PCIe Slot (keine Ahnung wozu die gebraucht werden)
- +12V linker 8pin PCIe Anschluss (Phasen)
- +12V rechter 8pin PCIe Anschluss (Phasen)
- +3,3V vo PCIe Slot (Logik VCC Regler)
Die 3,3V scheinen die Versorgungsspannung der Regler zu sein. Sie
versorgt also die Logik.
Nun habe ich die 3,3V extern eingespeist und hatte erwartet, dass sobald
ich die 12V an den PCIe Anschlüssen anschalte, die Stromversorgung eine
Spannung um die 1,3V ausgibt. Aber nix da...
Verbinde ich die 12V vom PCIe Slot mit den 12V an den PCIe Anschlüssen,
rennt mein Labornetzteil bei 4A an die Strombegrenzung. Könnte also
sein, dass der Core zu viel Strom zieht.
Ich werde den Core also mal auslöten und schauen, was dann passiert.
Kennt sich jemand mit dem Design aktueller Grafikkarten aus und kann mir
Hinweise geben, wie die 12V typischerweise verteilt werden und ob es
irgendwelche getrennten Grounds gibt?
Woher bekomme ich die Datenblätter von den uP Reglern?
Denn ohne die werde ich wohl die VSENSE/FB Leitungen nie finden.
Gibt es vielleicht noch etwas zu beachten, damit die Regler auch solo
losspielen und ihre Spannung erzeugen?
Ich wäre für Hilfe sehr dankbar.
MfG Andi
PS: Die Karte ist defekt, bringt kein Bild mehr und der Core ist hin. Im
PCIe Slot bringt die Spannungsversorgung aber noch ihre 1,3V. Nun möchte
ich die Spannnungsversorgung von der Karte extrahieren/abschneiden und
als Netzteil verwenden.
Andreas B. schrieb:> Datenblätter zu Master und Slave Regler findet man nirgens... kann hier> jemand Abhilfe schaffen?
Scheint so, als seien die beiden ICs Sonderanfertigungen für MSI bzw.
Typen mit NDA drauf. Das ist in der Consumer-Branche durchaus nicht
unüblich.
Andreas B. schrieb:> eine 12V Eingangsspannung in eine> 1,3V Spannung mit mehr als 500A umzusetzen
Also 50 A aus der 12V-Schiene + Wirkungsgrad. Glaub ich nicht.
citb
Luk4s K. schrieb:> Scheint so, als seien die beiden ICs Sonderanfertigungen für MSI bzw.> Typen mit NDA drauf. Das ist in der Consumer-Branche durchaus nicht> unüblich.
Das habe ich mir auch so gedacht. Schade, dass es dadurch wesentlich
schwerer wird.
citb schrieb:> Also 50 A aus der 12V-Schiene + Wirkungsgrad. Glaub ich nicht.
Kannst du aber :)
Dieses Design der Karte hat nach meinen Recherchen eine OCP bei 340A,
die man dann mit Modifikationen nochmal anheben kann, oder ganz
deaktivieren. Eine ähnliche Karte (GTX580) habe ich auf 1000A
eingestellt. Die wurden zwar nicht gebraucht, aber ein Netzteil mit 60A
auf der 12V Schiene (Herstellerangaben) hat schlapp gemacht.
Gute PC Netzteile im 1kW-1,5kW Bereich haben oft zwei/oder mehr 12V
Rails. Da kann man dann etwas in Richtung 60A pro Rail ziehen. Die
besseren Netzteile (Corsair TX950/AX1200) haben da schon 95-120A auf
einer 12V Schiene.
Ich habe bei meinen Tests (Overclocking mit Flüssigstickstoff) schon
viele Netzteile in der Hand gehabt und nicht viele haben es
überstanden/ausgehalten. Die 50A auf der 12V Schiene sind also mehr als
realistisch.
Rechenbeispiel:
Eine GTX580 hat bei 731MHz und ca. 1V eine maximale Verlustleistung von
ca. 350W.
Nun kannst du dir ausrechnen was bei 1700MHz und 1,65V rauskommt ;)
Viele Grüße,
Andi :)
@ Andreas B. (loopy83)
>deaktivieren. Eine ähnliche Karte (GTX580) habe ich auf 1000A>eingestellt. Die wurden zwar nicht gebraucht, aber ein Netzteil mit 60A>auf der 12V Schiene (Herstellerangaben) hat schlapp gemacht.
1 KILOAmpere für eine Grafikkarte? Der Wahnsinn!!!
Falk Brunner schrieb:> 1 KILOAmpere für eine Grafikkarte? Der Wahnsinn!!!
Tja - aber angesichts 3 Milliarden (GTX580 / GF110-GPU) hungernder
Transistoren bleiben selbst damit nur "Leckströme" in der Größenordnung
von 0,33 µA für jeden Werktätigen übrig. Vollbeschäftigung
vorrausgesetzt.
;-)
Andreas B. schrieb:> Ich werde den Core also mal auslöten und schauen, was dann passiert.
Hmm, ich könnte mir vorstellen, daß dann gar nicht mehr viel passiert.
Betrachtet man einmal die Stromversorgungskonzepte heutiger CPUs, dann
gibt der Prozessor höchstpersönlich und selbst dem Wandler vor, welche
Versorgungsspannung dem momentanen Betriebszustand angemessen ist.
Entsprechende "Tarifverhandlungen" laufen dort ununterbrochen - 24/7 -
und werden dem Wandler digial übermittelt. Inzwischen wird dabei auch
recht engstufig gefeilscht - moderne CPUs möchten auf wenige Millivolt
genau bei Laune gehalten und zwischen "putzmunter" und "hitzköpfig"
balaciert werden.
MfG
Mit einem Kiloampere bist du nicht mehr am schweißen sondern am
schneiden :D
Zu dem Problem, dass die Wandler nur anspringen, wenn die Karte im Slot
ist:
Um den Energieverbrauch zu reduzieren ist es dem System ja möglich, die
Karte abzuschalten. D.h. es wird eine Kommunikation auf dem Bus
benötigt, der den Chip ein und ausschaltet. Wenn keine Kommunikation
statt findet, wird der Chip einfach inaktiv sein und somit die Wandler
auch nicht anlaufen lassen.
Das ist aber nur eine Vermutung, keine gesicherte Information
Der Wahnsinn was die Dinger an Strom führen können. 1kA, wieviele Layer
hat so ne Karte eigentlich? Ui ui ui, Hut ab vor Leuten, die die Dinger
konstruieren...
Knut
Mike Strangelove schrieb:> Besteht das PCB aus purem Gold
Kupfer ist ein besserer Leiter als Gold. Mir ist auch nicht klar, wie
das geht, 1mOhm und die Spannung ist auf Null.
nene, das geht schon. völlig problemlos! man muss nur den strom hoch
genug "einstellen"
Andreas B. schrieb:> Eine ähnliche Karte (GTX580) habe ich auf 1000A> eingestellt.
Mike Strangelove schrieb:>>strom hoch>>genug "einstellen"> Häh?
Man kann ja messen was beim Chip noch ankommt und wenn man unerwegs 1V
verlust hat dann muss man ebend 1V mehr drauf geben.
aber hier wird es wohl ehr um mV gehen. Der Ram wird auch recht viel
verbraucheen somit muss nicht alles zu einem Punkt
>wenn man unerwegs 1V>verlust hat dann muss man ebend 1V mehr drauf geben.
Ah ja, klar. 1 Volt Verlust mal 1000 A macht ja nur schlappe 1 kW
Verlust in der Leiterbahn. Kein Problem also. lol.
Cool das Ding ist ein "Perpetu Mobile" (schreibt man das so) kurz ge
googeeld max Eingang 188Watt bei 1,3V*500A=650Watt Ausgang.
Und gerade noch fix Geschaut für 1000A brauct man eine querschnitt von
166mm² damit das Kupfer das auf dauer überlebt
Also 500 oder gar 1000A auf ner Grafikkarte, das glaube ich ehr nicht.
Ist wohl 'ne Null zuviel.
100A würde ich noch glauben. Das wären 130W bei 1,3V, das kommt für ne
Gaming Grafikkarte wohl hin.
1000A sicher nicht. Auch wenn du 1000A "einstellst". Karten in der Art
haben eine Leistungsaufnahme von ca 300W (peak). Allerdings nur wenn man
sie mit GPU Testprogrammen wie "FurMark" bearbeitet.
Ist trotzdem beachtlich.
Interessant ist auch die Regelung der VRMs. Die Last (GPU, CPU) zieht
Ströme mit Steilheiten von über 300A/µs. Da ist dann nichts mehr mit PI
oder Type2/3 Kompensation. Nichtlinear Regelkonzepte wie FHC (fast
Hysteretic Control, eine Art zweipunktregler), Störgrößenaufschaltung
des Laststromes, usw kommen da zum Einsatz.
Aber 1000A, niemals. Ohmsche Verluste steigen Stromquadratsch. Bei 300W
und 85% Wirkungsgrad wären das immerhin noch 200A. (maximal, keinesfalls
dauer). 1000A hätte die 25fache Verlustleistung zur Folge...
Euch ist klar, dass es hier um extremes Overclocking geht? Sprich, die
Leistungsangaben, die vom Hersteller angegeben sind, stimmen dann eben
nicht mehr, wenn man die Spannung und den Takt entsprechend hochjagt.
Auch dürfte sich die verbratene Leistung kaum auf die Energiebilanz
hierzulande auswirken, oder wie viele Leite kennt ihr, die beim
PC-spielen immer Stickstoff nachfüllen um diese Extremwerte erreichen zu
können?
Auch wenn ich 1kA schon für fraglich halte, sind hier irgendwelche
üblichen Querschnittsangaben nicht relevant, da diese sich auf Leitungen
unter Normaltemperatur beziehen, nicht auf eine Umgebungstemperatur von
-100°C (oder wie viel auch immer).
Ja, weil eine Ölkühlung viel besser kühlt, als eine mit Kompressor oder
flüssigem Stickstoff ;-)
PeterL schrieb:> wird halt in Richtung PMPO gehen, Hauptsache die Zahlen sind schön groß
Ja natürlich, bei den ganzen Overclocking-Wettbewerben wird geschaut,
wer den größten Stromverbrauch hinbekommt ;-)
>oder wie viele Leite kennt ihr, die beim>PC-spielen immer Stickstoff nachfüllen um diese Extremwerte erreichen zu>können?
Gottseidank niemanden...
>da diese sich auf Leitungen>unter Normaltemperatur beziehen, nicht auf eine Umgebungstemperatur von>-100°C (oder wie viel auch immer).
Kupfer hat dann ca 50% des Widerstandes bei 25°C . . . .
>Ja natürlich, bei den ganzen Overclocking-Wettbewerben wird geschaut,>wer den größten Stromverbrauch hinbekommt ;-)
Man könnte die Transistoren in der CPU auch im Linearbetrieb
betreiben...
Hallo zusammen,
ich habe nicht geschrieben, dass die Karte wirklich 1000A zieht. Ich
habe lediglich die OCP auf 1000A eingestellt, also quasi deaktiviert.
So wie ich die Karten betreibe, verbraucht sie nun mal 500-600W.
Jetzt erst am Wochenende haben wir wieder 1,6V und 1665MHz erreicht bei
-165Grad. Das ich die Karte dabei nicht zum zocken verwende ist eh klar.
Es laufen Benchmarks... Ziel ist es, das schnellste System der Welt in
diesem oder jenen Benchmark zu haben. Ein virtueller Schwanzvergleich...
mehr nicht. Macht aber Spass... wie jedes andere Hobby auch. Teuer,
sinnlos.. aber es macht Spass. Autorennen, Modellbau... alles nichts
anderes.
Die Grafikkarte sieht dann aus wie im Bild.
Also bitte bleibt mir fern mit Herstellerangaben oder Testberichten auf
irgendwelchen Seiten :D
Philipp M. schrieb:> Schau mal hier nach, vielleicht findest du da ein paar Anhaltspunkte:>> http://kingpincooling.com/forum/showthread.php?t=980
Den Link kenne ich selbstverständlich schon. Es gibt auch noch andere
Threads mit Hinweisen, aber keiner speziell zur vorliegenden Karte.
Bastler schrieb:> Also 500 oder gar 1000A auf ner Grafikkarte, das glaube ich ehr nicht.> Ist wohl 'ne Null zuviel.> 100A würde ich noch glauben. Das wären 130W bei 1,3V, das kommt für ne> Gaming Grafikkarte wohl hin.
Wie gesagt. Unter oben genannten Bedingungen sind 500A (OCP auf der
GTX580 Lightning) nicht mehr aussreichend und die Karte schaltet sich in
Momenten großer Last einfach aus. Mit deaktivierter OCP läuft sie genau
an diesen Stellen noch weiter. Messen kann ich das nicht mehr, da muss
ich mich wieder auf die Angaben verlassen.
Fralla schrieb:> 1000A sicher nicht. Auch wenn du 1000A "einstellst". Karten in der Art> haben eine Leistungsaufnahme von ca 300W (peak). Allerdings nur wenn man> sie mit GPU Testprogrammen wie "FurMark" bearbeitet.
Siehe oben :)
Ich hoffe ich konnte alle Zweifel über mein Vorhaben zerstreuen und wir
können nun wieder am eigentlichen Thema arbeiten.
Ich habe die GPU ausgelötet und es scheint nun zu gehen.
Die Leistungsaufnahme war einfach zu viel für mein 12V/4A Labornetzteil.
Ohne GPU zieht die Karte nun ca. 1,3A, was sicher zum Großteil dem VRAM
geschuldet ist.
Ich habe die 12V am PCIe Slot mit dem 12V am PCIe Stecker vom NT kommend
verbunden und einen Linearregler, der 3,3V erzeugt, an den PCIe Slot
gelötet. Damit hat der Regler nun auch seine Logikspannung und kann
arbeiten.
Ohne Datenblatt komme ich aber nun nicht weiter.
Sinn macht es nur, wenn die Spannung einstellbar ist. Also brauche ich
Daten zum Feedback Zweig - wo der sich befindet und wie ich ihn
manipulieren kann.
Ebenso muss ich noch herausfinden, wohin die 12V vom Slot und die 3,3V
vom Slot gehen, damit ich den Spannungsversorgungsteil absägen kann und
er dennoch weiter ohne Slot funktioniert.
Gibt es denn vielleicht ähnliche Regler von uPI die das gleiche Package
haben?
Grüße Andi
lol,
du hast keine ahnung von elektronik oder der dahinterstehenden physik.
man kann nur hoffen, dass 83 nicht dein geburtsjahr ist... sonst ist es
wohl schon zu spät.
Georg A. schrieb:> Intersil hat ISL6225 und ISL62882. Sind die irgendwie ähnlich?
Naja, nur im Prinzip. Bei den Graka-Wandlern ist es wie bei den
CPU-Corereglern. Die kommunizieren mit der dazugehörigen CPU und tun
erstmal ohne die nix.
Datenblätter nur gegen NDA. Hab ich aber auch nicht. Was du analysieren
könntest: 4-5 Bit IO mit der Corespannung der GPU. Dort ein Bitpattern
anlegen und schauen ob/wie sich die Spannung verändert. Schau auch nach
Sense-Leitungen, wenn die nichts bringen dann läuft der Regler nicht
hoch.
Viel Erfolg.
Michael H. schrieb:> lol,> du hast keine ahnung von elektronik oder der dahinterstehenden physik.>> man kann nur hoffen, dass 83 nicht dein geburtsjahr ist... sonst ist es> wohl schon zu spät.
Könntest du mir diese Behauptung bitte genauer erklären?
Habe ich an irgendeiner Stelle Schrott geschrieben?
Meines Wissens nach wird die Standardspannung über VID Pins festgelegt
(VID0-VID7). Die Regler verfügen über ein I2C Interface, mit dem man den
Spannungswert dann per Software ändern kann.
Die eingestellte Spannung wird dann hinter der GPU abgegriffen und über
einen Feedbackzweig zum Regler zurückgeführt. Normalerweise kann man an
dieser Stelle ansetzen und mit einem hochohmigen Poti gegen Masse die
Feedbackspannung manipulieren, so dass der Ausgang höher als der
eingestellte Wert ist. Diesen Ansatz würde ich auch gerne hier
verfolgen, nur leider fehlt mir das Wissen, wo der Feedbackzweig ist.
Ich hoffe, dass ich irgendwie an diese Information kommen kann.
MfG Andi :)
Fralla schrieb:>>oder wie viele Leite kennt ihr, die beim>>PC-spielen immer Stickstoff nachfüllen um diese Extremwerte erreichen zu>>können?> Gottseidank niemanden...
Das war auch sarkastisch. Ich wage zu bezweifeln, dass es so jemanden
gibt.
>>da diese sich auf Leitungen>>unter Normaltemperatur beziehen, nicht auf eine Umgebungstemperatur von>>-100°C (oder wie viel auch immer).> Kupfer hat dann ca 50% des Widerstandes bei 25°C . . . .
Mir ging es nicht um den Widerstand. Lediglich, dass man eine Leitung
bei -100 bis -165° stärker belasten kann, als bei 25. Von der
Temperatur, bei der das Kupfer durchbrennt bzw andere Materialien
Schaden nehmen, ist man dann weiter entfernt. Und besser gekühlt wird
das ganze auch, wenn daneben der flüssige Stickstoff ist.
>>Ja natürlich, bei den ganzen Overclocking-Wettbewerben wird geschaut,>>wer den größten Stromverbrauch hinbekommt ;-)> Man könnte die Transistoren in der CPU auch im Linearbetrieb..
War auch Sarkasmus.
>Und besser gekühlt wird das ganze auch, wenn daneben der flüssige >Stickstoff
ist.
Gibts da keine Probleme mit Kondensation? Die Leistungen daneben werden
wohl auch weit unter 0°C haben. Viele heizen ja den Bereich um den
Prozessor dann wieder auf...
Hallo,
das ganze PCB hat unter 0°C durch die massiven Kupferlayer.
Kondensation ist immer ein Thema, deswegen sieht die Karte auch so aus,
wie oben auf dem Bild zu sehen. Man muss schon ordentlich isolieren und
dafür sorgen, dass das Wasser nicht auf leitende Bauteile kommt.
Grüße Andi
Alles vorher ordentlich reinigen reicht schon aus, um das
Kondenswasserproblem bei Benchmarks, also kurzem Betrieb, zu umgehen.
Kondenswasser ist quasi frei von Ionen und ein extrem schlechter leiter.
Zumal als Eis. Probleme kriegt man erst, wenn das ganze länger läuft und
am Ende zwischendurch mal auftaut. Dann hat man nämlich ganz schnell
mindestens und wenn nichts anderes da ist eine geringe Menge CO2 in der
Suppe, das dissoziiert und somit leitende Ionen ergibt.
Hallo,
mit kurz kann nur irgendwas um die 10min gemeint sein, denn alles
darüber wäre Selbstmord für die Hardware. Freilich kann es gut gehen,
denn Eis/Kondenswasser leitet wirklich kaum, aber wer will das schon bei
einer 400€ Grafikkarte oder einer 1000€ CPU riskieren?
Die 10min reichen gerade mal aus, um die Zieltemperatur zu erreichen. Da
hat man noch keinen Bench gestartet. In diesem Bereich funktioniert es
auch nicht einfach die Spannungen anzuheben, den Takt einzustellen und
den Bench zu starten... da muss man ewig kämpfen und testen, um im
Grenzbereich den Bench stabil zu bekommen. Da bencht man schon gerne mal
5-6h und dann ist die gekühlte Hardware nur noch ein Eisklumpen. Da ist
es dann schon gut, ordentlich isoliert zu haben.
Dazu kommen noch die ständigen Lastwechsel der GPU. Im Leerlauf/beim
booten liegt quasi keine Last an und das PCB friert durch. Im bench
selber heizt die GPU dann und die zuvor eingefrorenen Stellen tauen
wieder auf... das macht mal 2mal und schon hat man überall Wasser. Also
keine besonders gute Ausgangsposition für Weltrekorde :)
Ich habe heute gemessen, dass der Regler mit 5V betrieben wird und nicht
mit 3,3V. Nun muss ich wieder herausfinden, wo die 5V erzeugt werden.
Denn 5V liegen weder am PCIe Slot, noch an den PCIe Steckern an. Sie
müssen also irgendwo auf der Karte erzeugt werden. Wenn das der Fall
ist, muss ich diese Spannung auch noch mit Hilfe eines Linearreglers
seperat erzeugen. Wenn ich Glück habe, liegt der 5V Regler irgendwo in
der Nähe, so dass ich den nach dem Durchschneiden des PCBs, nicht
ersetzen muss.
Vielen Dank!
Andi
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