Load-Balancing am Netzteil

reihner_zu_fall

Komplett-PC-Aufrüster(in)
Wie einige von euch vielleicht wissen scheint es seit NVIDIA´s RTX-40-Serie einige Probleme mit dem Load-Balancing der Grafikkartenstromversorgung zu geben. Das RTX-12VHPWR-Thema interessiert mich in dem Zusammenhang aber gar nicht.
  1. Wie kompleziert ist eine Lastverteilungsschaltung zu realisierten? Also reicht ein einfacher Steuerchip oder müssen da mehrere Komponenten wie Widerstände, Kondensatoren, etc verwendet werden.
  2. Würde so eine Load-Balancing-Schaltung im Natzteil Sinn machen? Immerhin ist dies die Stromquelle in einem PC.
  3. Kann ein ähnliches Problem, also mit unterschiedlicher Lastverteilung je Kabel, auch bei PCI-E- oder den ATX12V-Anschlüssen auftreten?
  4. Sind solche Anschlussprobleme auch in Laptops bekannt?
  5. Wenn "4=nein", wie wird die GPU-Stromversorgung in einem Laptop sicher verwaltet?
 
1.) Völlig unkompliziert und seit Jahrzehnten technischer Standard der für wenige Cent implementierbar ist und bisher wurde. NVidia hats nur eingespart. Folgen sind bekannt.

2.) Nein. Denn das Bauteil das Stom verbraucht muss regeln wenn es weiterlaufen soll. Natürlich kannste auch am Netzteil regeln, das verhindert geschmorte Anschlüsse - und es verhindert auch den stabilen Betrieb der Grafikkarte.

3.) Theoretisch ja wenn kein Balancing verbaut wird. Nur ist das hier weit weniger kritisch da ein PCIe Anschluss mindestens das doppelte der offiziell möglichen Leistung erträgt bevor was schmilzt im Gegensatz zum 12VHPWR der praktisch Null Sicherheitsreserve hat.

4.) Nein. Dafür sind die in mobiler Hardware fließenden Ströme auch viel zu klein.

5.) Die Stromversorgung läuft übers PCB und ich vermute proprietäre Verbindungen zu Akku/Netzteil. Spielt aber wie gesagt keine Rolle weil man in einem Laptop bei weitem keine 500+ Watt in eine Grafikkarte schieben muss/kann.
 
2.) Nein. Denn das Bauteil das Stom verbraucht muss regeln wenn es weiterlaufen soll. Natürlich kannste auch am Netzteil regeln, das verhindert geschmorte Anschlüsse - und es verhindert auch den stabilen Betrieb der Grafikkarte.
Ein Lastausgleich sollte doch, so verstehe ich es zumindest, dafür sorgen das auf alle Kabel eines 12VHWR-Anschlusses immer gleich viel Strom fliest. Also wenn die Grafikkarte insgesamt 12 Ampere braucht/will dann gibt das Netzteil "einfach" 2A+2A+2A+2A+2A+2A oder 3A+3A+3A+3A aus, je nach dem was die Sense-Pins vorgeben. Und so eine "Ich gebe auf allen Leitungen immer gleich viel Strom raus"-Schaltung müsste in einem Netzteil noch funktionieren?

Nur um das klar zu stellen, ich will das Problem nicht auf die Netzteile abwälzen. Ich versuche nur die Zusammenhänge zu verstehen.
Ich muss mich hier jedoch auch für meine Unkenntnis im Fachwissen über Elektrizität entschuldigen. Mein Wissen über Strom beschränkt sich auf:
  • Strom kommt aus der Steckdose.
  • Strom ist gelb.
  • Strom schmeckt "AUA!".
 
Und so eine "Ich gebe auf allen Leitungen immer gleich viel Strom raus"-Schaltung müsste in einem Netzteil noch funktionieren?
Natürlich funktioniert das. Das Problem ist wenn das Netzteil erstens sagt "überall der gleiche Strom" und zweitens "nicht mehr als 10A pro Litze" (weil die Spec das vorgibt) dann schaltet die Grafikkarte halt hart ab wenn sie etwas anfordert (bzw. Der blöde Stecker etwas verursacht) was das Netzteil zum eingreifen zwingt.

Deswegen schrieb ich ja klar kannste das so machen und ja das verhindert schmorende Stecker - aber eine RTX5090 würde unter Last wahrscheinlich alle Nase lang ausgehen.

Das ist (vorsicht Autovergleich...) son bisschen wie die Benzinzufuhr nicht durch die Einspritzmenge am Motor zu regeln sondern die Benzinpumpe im Tank einzubremsen. Das verhindert auch ein "zu viel Benzin" aber die Karre ruckelt dann halt je nach Situation wie Sau.

EDIT: Ich seh grad Roman hat nochn Video dazu gemacht, da geht er auch auf die Thematik Netzteil/Kabel usw. ein.
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Ein Lastausgleich sollte doch, so verstehe ich es zumindest, dafür sorgen das auf alle Kabel eines 12VHWR-Anschlusses immer gleich viel Strom fliest. Also wenn die Grafikkarte insgesamt 12 Ampere braucht/will dann gibt das Netzteil "einfach" 2A+2A+2A+2A+2A+2A oder 3A+3A+3A+3A aus, je nach dem was die Sense-Pins vorgeben. Und so eine "Ich gebe auf allen Leitungen immer gleich viel Strom raus"-Schaltung müsste in einem Netzteil noch funktionieren?

Alki spricht von Schaltungen, die "seit Jahrzehnten" "für wenige Cent" "technischer Standard" sind – und nicht von Load-Balancing. Für einzelne Überwachungsschaltkreise (die in PC-Netzteilen noch nie adernweise verbaut waren) gilt die Aussage "einfach möglich" und "kann keine Lastausgleich durchführen". Für Load-Balancing, nach dem gefragt wurde, gilt "könnte sicherstellen, dass überall der gleiche Strom fließt" und "gibt es nicht". Der zusätzliche Aufwand wäre auch nicht bezahlbar.

Fixe Amperewerte auszugeben ist meinem Wissen nach so gut wie unmöglich. Was man zum Beispiel in Labornetzteilen stattdessen macht, ist eine "Echtzeit"-Regelung der Spannung, so dass die gewünschte Stromstärke resultiert. Das heißt bei einem Kabel mit hohem Widerstand und somit hohem Spannungsabfall speist man eine höhere Spannung ein, damit am Ende die gleiche Stromstärke bei gleicher Abnehmerspannung raus kommt. Um das bei einer Grafikkarte für Load-Balancing zu nutzen, müsste ein Netzteil aber drei Voraussetzungen erfüllen:
1. Es kann die Spannung für jede Ader getrennt regeln. Für einen einzelnen 12V-2x6 (oder zwei 8+2-Pol) bräuchte man also die Technik von sechs Netzteilen (effizienter) oder alternativ müsste man ein 14-V-Netzteil bauen und sechs 14-auf-~12-V-Step-Down-Wandler hinten dranhängen. (Ineffizienter und vom Aufwand her immer noch mit den 5-V- und 3,3-V-Bereichen aus insgesamt drei modernen DC-DC-Netzeilen vergleichbar.)
2. Das Netzteil muss Spannungen in "Echtzeit" nachregeln, also schneller als sich die Last einer GPU ändert. Gegenüber heutigen Netzteilen, die eine fixe Spannung liefern sollen und diese einfach passiv mittels Kondensatoren stabilisieren können, müsste jeder einzelne der genannten Step-Downs in der weit teureren Qualität der besten Mainboard- oder Grafikkartenspannungswandlern ausgeführt werden.
3. Das Netzteil überwacht die Spannung am anderen Ende des Kabels oder kann vor dem Einschalten messen, ob die Adern am Ende tatsächlich in einem Verbraucher enden. Eine vergleichsweise einfache, aber wichtige Anforderung. Sonst würde auf einer nicht angeschlossenen Ader die Spannung so weit angehoben werden, bis doch Strom fließt. Das nennt man dann "nicht so gut" oder "Lichtbogen".

Selbst wenn man diesen gigantischen Aufwand treiben würde, hätte man mit dem Load-Balancing aber nicht das Problem gelöst, sondern nur eine Symptom-Eskalation verhindert. Aktuell führen hohe Widerstände auf einer Ader zu einem höheren Stromfluss und damit einer deutlich höheren Wärmeentwicklung auf einer Ausweichstrecke. Mit Load-Balancing bliebe der Strom auf der beabsichtigen Ader, deren höher Widerstand würde aber ebenfalls für eine leicht erhöhte Wärmeentwicklung sorgen. Besser, aber nicht gut. Sinnvoller wäre es, etwas mehr in hinreichende Qualität zu investieren, um die Unterschiede auf ein verträgliches Maß zu senken. Dieser Weg wurde jahrelang gegangen, nur verschieben sich bei immer höheren Verbräuchen halt die Grenzen für "verträglich". Zusätzlich könnte man die von Alki angesprochene Last-Überwachung flächendeckend in Netzteilen statt nur auf einzelnen Grafikkarten teilweise einführen. Damit wären die Probleme nicht gelöst, mangelnde Qualität würde aber wenigstens elektronisch statt olfaktorisch erkannt.
 
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