Novinky v ATX 3.0 zdrojích (rozbor)
Aktuálně pro vás zpracováváme sérii testů zdrojů, z níž už jste mohli vidět jako první ilustraci termovizní snímky a měření teploty 12pinových (či chcete-li 12+4pinových) kabelů 12VHPWR. V tomto článku se podíváme na to, co vyrobené zdroje podle tohoto standardu nabízejí. Kvalitní zdroje z minulosti mohou sloužit dlouho v několika PC po sobě, kvůli čemu ve specifikaci ATX 3.0 tedy stojí za to, abyste přešli na tuto novinku?
Standard ATX 3.0 byl uveden loni a lze říci, že je do značné míry souputníkem pro novou (respektive aktuální) generaci grafik Nvidie, která se vzhledem k rostoucím TDP highendových modelů a asi také poněkud designérskou snahou o zmenšení rozměrových nároků napájení rozhodla přejít na nový systém napájení nejprve s 12pinovým konektorem, poté upraveným na 12 pinů pro napájení a 4 piny pro signalizaci mezi GPU a zdrojem. Tento konektor se nazývá různě, 12VHPWR, 12pin, 16pin, 12+4pin nebo dokonce také „ATX 3.0“ či PCI Express 5.0 (protože s ním počítá i specifikace tohoto rozhraní).
Není to ale úplně tak, že jde o něco vynuceného Nvidií, tento vývoj standardu počítačových zdrojů reaguje na obecné změny v požadavcích, které na zdroje jsou dnes kladeny. Výhody ATX 3.0 (a v budoucnu 3.1) zdrojů lze tak rozdělit na obecné vlastnosti, které jsou relevantní pro všechna a PC a pak právě na podporu tohoto nového stylu napájení. To je zatím záležitostí grafik Nvidia, zatímco AMD zůstalo u klasického napájení většími osmipinovými konektory. Je ale celkem možné, že pokud se nový styl napájení uchytí, což je asi pravděpodobnější, než že bude zase opuštěn (jako třeba konektory SATA Express nebo VirtualLink), začnou ho jednou používat i konkurenti.
Tudíž důvod pro pořízení zdroje s napájením 12VHPWR / ATX 3.0 nejsou jen grafické karty Nvidia GeForce, ale také potenciální budoucí kompatibilita s next-gen (nebo next-next gen) grafikami Intel Arc a AMD Radeon, které vyjdou třeba v letech 2025–2027.
12+4pinový napájecí konektor pro GPU (12VHPWR, PCIe 5.0…)
Pokud chcete 12pinový (12+4) pinový konektor 12VHPWR pro napájení grafiky, nemusíte nutně mít zdroj ATX 3.0. Často přímo výrobci grafik dodávají adaptéry, které ho „udělají“ ze standardních osmipinů. Případně pokud nechcete mít přechodový odpor navíc, lze pořídit modulární kabel, který vyvede 12pin přímo ze staršího zdroje. ATX 3.0 zdroj by měl být v tomto režimu lépe testovaný a víc pro něj „vyladěný“, ale neznamená to, že starší zdroj nemůže posloužit také.
ATX 3.0 zdroje mají mít 12+4pinový konektor povinně nebo doporučeně, pokud jejich celkový výkon přesahuje 450 W. Maximální příkon, který tento kabel může krmit grafické kartě, je 600 W, takže pro slabší zdroje může být napájení omezeno. K tomu právě slouží čtyři menší signální vodiče, charakteristické pro 12pinový konektor. Používají jednoduché „kódování“ spočívající v tom, zda je vodič uzemněn nebo ne (což lze realizovat i na adaptérech pro starší zdroje „bez inteligence“).
Podle toho, jak jsou tyto vodiče zapojeny, pozná grafická karta, jakou kapacitu je jí zdroj schopen dodat. Může to být 600 W nebo i nižší hodnoty (150 W, 300 W, 450 W), ale na zdrojích pro herní počítače asi prakticky vždy najdete nejvyšší hodnotu. Pokud zdroj signalizuje nižší napájecí schopnost, než karta vyžaduje, měla by se odmítnout spustit a tím předejít poškození. Tyto signální vodiče zároveň slouží i jako „Power OK“ signál pro GPU a naopak jako detekce toho, že je grafika zapojená pro zdroj.
Je dobré dodat, že zatímco maximální přípustná dodávka příkonu v rámci standardu je 600 W, existuje ale ještě separátní maximum pro proud, které je 55 A. To by při 12 V vedlo až k 660 W. Jde patrně o zohlednění možnosti, že v rámci normy může 12V větev mít určité podpětí – 55 A obslouží 600 W příkonu i při 10,91 V (standard připouští odchylku od 12 V v rozsahu +5 % až -8 %). Poznámka: Pro ony nižší „wattáže“ jsou maximální proudy 13,75 A / 27,5 A / 41,25 A.
Starší nebo novější konektor (12V-2×6 / PCIe 5.1)
Tyto signální piny dostaly ještě novou funkci, která je oficiálně součástí připravované revize ATX 3.1 (v paralelně v PCIe 5.1), ale výrobci tyto úpravy mohou již nyní zahrnovat do zdrojů, které oficiálně jsou „jen ATX 3.0“. V původní podobě konektory 12VHPWR vedly k řadě incidentů s GeForce RTX 4090, kdy se přehřívaly a došlo k jejich roztavení či spálení (což typicky poškodí i konektor karty). Má se za to, že to většinou asi vznikalo kvůli špatnému kontaktu vlivem nedostatečného zasunutí (kdy snížení kontaktní plochy zvýšilo odpor a zahřívání), i když těžko vyloučit další příčiny jako výrobní vady, deformace konektoru a anomálie v kontaktu dutinek a pinků způsobené ohnutím kabelu za konektorem. Návrh 12pinového konektoru je subtilnější a má asi menší rezervy a tolerance pro špatné zacházení proti 8pinovým kabelům.
Ono nedostatečné zasunutí coby zdroj problémů bude řešeno změnou podoby konektoru, kdy jsou ony čtyři signální piny o něco zkráceny. Při zasouvání tedy dojde k jejich kontaktu „později“. Tato změna má vést k tomu, že grafika s nedostatečně zasunutým napájecím konektorem nezapne – což je ochrana před poškozením a upozornění uživatele, aby spojení překontroloval. Takto upravené konektory mají oficiálně nový název a již se nenazývají 12VHPWR, ale konektor „12V2x6“. Grafiky by měly jít používat s oběma verzemi konektoru, s tou novější máte jen o něco větší pojistku proti oněm (vzácným, ale přece jen se vyskytujícím) problémům. V nově vyvíjených zdrojích je starší verze konektoru považovaná za zastaralou a výrobci by měli plně přejít na typ 12V2x6.
Nejen pro GPU: ATX 3.0 utahuje požadavky na kvalitu zdroje
Toto tedy byla první, pro GPU (dnešní od Nvidie, potenciálně budoucí od AMD / Intelu) specifická část ATX 3.0. Teď se podíváme na přínosy či změny, které jsou už univerzální. Specifikace ATX 3.0 má striktnější požadavky, takže by teoreticky měl stoupnout standard zdrojů, respektive zvednout se laťka na spodní straně spektra kvality. Dobře navržené a předimenzované zdroje předcházející generaci ATX 3.0 mohou klidně mít podobné parametry, ale minimálně u těch levnějších to tak být nemusí.
Tyto zpřísněné požadavky se týkají zejména schopnosti zdroje vydržet špičkové proudové zátěže, které přesahují běžná maxima příkonu. Tyto špičky mohou často být jen velmi krátké a v průměru se ztratí, ale mohou výrazně převyšovat průměrnou hodnotu proudu. Tímto trpí či přesněj hřeší zejména grafiky, kde někdy napájení hodně osciluje a nominálně 450W GPU může špičkami vylétávat mnohem výš, což pak někdy vede k problémům, které se těžko diagnostikují, i s výkonnými zdroji, u nichž byste problém spočívající v nedostatečném výkonu nečekali. Je pravděpodobné, že v budoucnu budou bohužel s celkovou lačností GPU, ale i CPU, dál růst i amplitudy těchto kratičkých výchylek (i když na druhou stranu by je specifikování ve standardu ATX 3.0 mohlo sekundárně „zregulovat“ a udržet v určitém rámci).
Proudové špičky aneb proč se GPU vypíná, když zdroj „stačí“?
Specifikace ATX 3.0 na to reaguje tak, že zavádí požadavky na zvládání těchto špiček, takže na ně zdroje budou testovány a oněch záhadných problémů u výkonných grafik by mělo ubýt, i například Seasonic uvádí, že by tento standard měl zlepšit kompatibilitu „vybíravých“ GPU (takových, které právě vynikaly vysokými špičkami odběru).
Tyto požadavky v předchozích verzích standardu nestály a schopnost zvládat tyto krátkodobé výchylky nad běžné maximum tedy byla na rozhodnutí výrobce. Zdroje s 12pinovým konektorem musí zvládat překročení maximální spotřeby karty (tedy až těch 600 W) o 20 % po dobu 100 ms, o 60 % po dobu 10 ms, 80 % po dobu 1 ms a 100 % během 100 µs (na takto krátkou dobu tedy může být výchylka až ke 1200 W !). Pro zdroje do 450 W bez 12pinového konektoru pro GPU je náročnost těchto požadavků ale jen zhruba poloviční (+50 % po 100 µs).
ATX 3.0 také zvyšuje požadavky na tzv. rychlost přeběhu (slew rate) při změnách zátěže, opět se to týká 12V větve, která napájí všechny „žravé“ součásti PC. Rychlost by měla být 2,5× až 5× vyšší oproti dřívějším požadavkům.
Další změny v požadavcích
Poměrně zajímavý je požadavek, že zdroje musí být navržené tak, aby zvládly 175 000 cyklů vypnutí a zapnutí. Je to motivováno tzv. režimem Connected Stadby či Modern Standby, nicméně pokud máte pocit, že je konstrukce výrobku v nějakém ohledu robustnější „pro jistotu“, může vás toto trošku hřát. Rovněž za účelem podpory Modern Standby by měl být u zdrojů ATX 3.0 důraz na rychlejší zapínání (čas T1 potřebný pro zapnutí zdroje a čas T3, což je prodleva do dosažení Power OK signálu). Tyto časy by podle specifikací ATX 3.0 měly být uváděny ve specifikacích či na etiketě, takže při koupi zdroje budete mít o tomto chování určitou kvantifikovanou informaci – tedy v porovnání s ostatními ATX 3.0 zdroji.
Specifikace ATX 3.0 by měla být první z této série, která přímo stanovuje určité požadavky na efektivitu zdroje. Ty ale nejsou příliš striktní, jde spíše o jakýsi zcela bazální rámec – 70 % při maximální, 72 % při poloviční a 65 % při nízké (20 %) zátěži. Pokud se orientujete na nákup zdrojů s efektivitou 80+ Gold, měli byste na tom už být automaticky mnohem lépe. Při velmi nízké zátěži (2 % nebo 10 W) nemá efektivita klesnout pod 60 %; ovšem doporučeno je 70 %. Také je doporučená 75% efektivita větve 5V standby pro proudy nad 0,55 A.
Větší tolerance podpětí na 12V větvi (kvůli špičkám)
Zatímco požadavky na efektivitu a odolnost vůči krátkodobým excesům v příkonu hardwaru byly zpřísněny, je i jedna oblast, kde specifikace ATX 3.0 byla poněkud rozvolněna. Zatímco v době ATX 2.x předepisovala norma, že 12V větev musí držet napětí v rozsahu -5 % až +5 %, ATX 3.0 připouští o něco vyšší podpětí (ale ne přepětí) a zvyšuje pro kabely napájející základní desku, periférie a CPU rozsah na 12V +5 %/-7 %. Pro 12V větev v konektoru 12VHPWR či 12V2x6 (případně ve starším 8pinu či 6pinu) je rozsah stanoven na 12V +5 %/-8 % (proto zřejmě 12pinový konektor počítá s proudem 55 A).
Tyto vyšší tolerance mohou působit jako zhoršení standardu, nicméně zvětšená tolerance podpětí je specifikací explicitně zdůvodněná právě potřebou zvládat ona až 100 % špičková překročení trvalého maximálního zatížení. Při takovém skokovém výkyvu proudu typicky může dojít k poklesu napětí. Asi lze proto argumentovat, že pokud zdroj do těchto velkých špiček požadovaných ATX 3.0 nepůjde, tato velká podpětí nebude vykazovat a vše bude při starém.
Specifikace ATX 2.x nepočítala explicitně s hardwarem, který bude tímto způsobem chvilkově překračovat setrvalá maxima odběru (v tom smyslu, že to má přímo specifikacemi pro zdroje a karty PCIe povoleno) a je možné, že předešlé zdroje tedy v této situaci stejně pod 5% toleranci podpětí mohou padat.
Ze stejných důvodů, tedy aby byl větší prostor pro pokles napětí při velkém nárazovém zatížení, také specifikace ATX 3.0 nově uvádí, že zdroje mohou u 12V větve místo na výchozí cílovou hodnotu schválně mířit o trošku výš, na 12,2 V. To právě proto, aby měly větší rezervu pro pokles napětí při náhlém zatížení nebo proudové špičce. Napětí 12,2 V bylo ale i dříve v normě, takže toto není nějaká fundamentální změna, spíše změna v pohledu na věc.
Novější specifikace u zdroje: Úplná nezbytnost sice ne, ale plus ano
Tento článek nemá být nějaká agitka za plošné upgrady zdrojů, z uvedeného je asi jasné, že standard ATX 3.0 není nějaká zcela nová technologie, která by napájení změnila natolik, že novým požadavkům bude zdroj z doby před ATX 3.0 špatně schopen dostát, jako to bylo při příchodu ATX 2.0. Naopak, kvalitní zdroje pravděpodobně často jsou tyto požadavky schopné splnit, i když nemají dotyčnou známku (a pokud nemají kabel 12VHPWR / 12V-2×6, doplníte si ho adaptérem).
Standardizace v rámci specifikace ATX 3.0 ovšem udělá hlavně v onom zvládání špiček větší pořádek a nebudete muset bádat nebo spíš hádat, zda zrovna váš zdroj takový nadčasový je a není to naopak zrovna typ, který takové výkyvy nezvládá, nebo by je třeba zvládl, ale zasahují v nich agresivně ochrany proti přetížení a GPU za tyto proudové špičky trestají.
Minimálně do budoucna tedy má smysl se po ATX 3.0 zdrojích poohlížet, zejména pokud budete nakupovat pro herní počítače. V případě, že si jdete koupit nový zdroj, tak je teď už asi hodně doporučeno brát ATX 3.0, vzhledem k už dost rozsáhlému používání napájení přes 12piny (u všech novějších výkonných modelů grafik GeForce). Pro méně výkonné kancelářské a HTPC stroje s integrovanou naopak asi zatím není nutno toto řešit.
⠀
⠀⠀
Vyměnit zdroj mě donutí asi jen pořádná revize způsobu připojení klasických disků zahrnující napájení vyvedeného z desky jedním kabelem a rozumně navrženým konektorem (určitě ne po vzoru Slimline).