Termovízia káblov 12VHPWR: Čo zdroj, to iné zahrievanie

Ľubomír Samák

5 mesiacov ago

Ako testujeme a výsledky

Niečo na zahorenie. Testy zdrojov ATX 3.0 začneme azda najdiskutovanejšou témou, ktorá okolo nich je, teplotami nových káblov so 16-pinovými konektormi PCIe. Prehľad zdrojov dvanástich značiek dobre odpovedá na otázku, s ktorými modelmi si výrobcovia ako poradili. S vysokou prúdovou záťažou môžu byť teplotné rozdiely pomerne výrazné, na puzdrách konektorov aj na izolácii vodičov. Všetko máme zdokumentované IR optikou.

Prácu na zdrojoch v externom testlabe máme za sebou. Ešte chvíľu ale potrvá, kým domeriame akustickú časť. Čakanie na kompletné testy vám teraz skrátime porovnaním zahrievania káblov 12VHPWR.

Zostavu zdrojov, s ktorými sme sa zaoberali, už poznáte. Výsledky týchto meraní sú však kompatibilné aj s inými výkonnostnými variantmi. Naprieč nimi sa používajú obvykle rovnaké káble, a to i v prípadoch, keď sú na nich rôzne značky s hodonou vo wattoch. Zatiaľ čo väčšina zdrojov má vytlačených na puzdre 600 W, tak napríklad Cooler Master GX III Gold 850 alebo i SilverStone DA850R je „iba“ 450 W. To však nepoukazuje na menšiu zaťažiteľnosť kábla, ale len to, že u 850-wattových zdrojov sa vyššia záťaž neodporúča s ohľadom na to, že pri vyťažení maximálnej konštrukčnej zaťažiteľnosti kábla s výkonnými procesormi už môže vplyvom preťaženia dochádzať k nestabilite systému. Z dôvodu, že na 12-voltovej vetve bude dochádzať k preťaženiu.

Takže hoci tu máme konkrétne modely s dvanástimi rôznymi značkami, tak rovnaké závery budú platné aj pre iné výkonnostné varianty zdrojov Asus, BeQuiet!, Cooler Master, Corsair, DeepCool, Enermax, FSP, Gigabyte, Chieftec, MSI, Seasonic či SilverStone. V mnohých prípadoch sú rovnaké káble aj naprieč modelovými radmi. Inými slovami, poznanie, ktoré u konkrétneho výrobcu získame v modelovom rade x bude pravdepodobne porovnateľné s modelovým radom y.

K metodike testov zdrojov onedlho vydáme samostatný článok so všetkými potrebný podrobnosťami, ktoré sú potrebné na kontrolu nad testovacím prostredím. Pre potreby tohto článku bude stačiť iba zopár informácií. Hlavná je tá, že je pre všetky konektory nastavený prúd 53 A, ktoré pri napätí 12,0 V zodpovedá 600 W (teda značke, ktorú obvykle nachádzate v špecifikáciách na puzdre konektorov). Trvalá prúdová zaťaž, pre ktorú by mal byť každý kábel 12VHPWR spôsobilý je až 55 A.

Na dosiahnutie konštantných podmienok používame súpravu záťažového modulu Chroma 63106A, ku ktorému je pripojené PCB s konektorom 12VHPWR. Konektor funguje vo voľnom priestore, mimo skrinku, bez aktívnej cirkulácie vzduchu, ale pri kontrolovanej teplote vzduchu okolia. Tá sa na pozadí pohybuje okolo 19 °C. Termovízne fotky realizujeme po 600 sekundách záťaže. Káble začinajú z „izbovej“ teploty.

Maximálna a priemerná povrchová teplota je zónovo odčítavaná z puzdra konektorov (plastová objímka pre kontakty) a z izolácie vodičov. Teplotné mapy nájdete v druhej kapitole tohto článku. Tretia kapitola je potom zoskupením detailov profilu dutiniek, od ktorých stavby sa zahrievanie káblov odvíja. Formujú totiž prechodový odpor, ktorého výsledkom je „nejaká miera zahrievania“.

Výsledky testov

Všeobecne treba konštatovať, že všetky zdroje sú spôsobilé na prevádzku pri veľmi vysokom prúde, na hrane ich špecifikácií. Napriek tomu sú tu varianty, ktoré možno v tomto smere hodnotiť ako s technicky lepšou či horšou realizáciou.

Najnižšie zahrievanie z testovaných káblov 12VHPWR dosahuje ten na zdroji Chieftec Polaris 3.0. A to či už ide o teploty puzdra konektoru alebo vodičov. Silová časť káblov má vždy (u každého kábla) 16 AWG. S rovnakým konektorom by sa jej zahrievanie príliš nelíšilo. Konektory sú však rôzne a k čím vyššiemu zahrievaniu v nich dochádza, tým horúcejší je i samotný kábel, ktorý sa správa ako pasívny chladič, odvádza teplo.

Po stránke, ktorú v týchto testoch sledujeme, má relatívne najslabší kábel zdroj Asus ROG Strix 850G Aura. Dochádza u neho k najvýraznejšiu zahrievaniu. Iba o trochu nižšiu teplotu má kábel MSI MPG A850G. Odskok týchto zdrojov od zvyšných je pomerne výrazný. Elektrický kontakt tak bude na menšej ploche a u Strix 850G Aura sa zdajú byť tenšie aj steny dutiniek. Tie sa potom rýchlejšie zahrejú. Na podrobnú konštrukčnú analýzu je nevyhnutné konektory rozobrať, aby bola vidieť celá konštrukcia dutiniek, to ale zase za také dôležité nepovažujeme. Pre koncového používateľa je kľúčový výsledok, respektíve namerané hodnoty.

Je evidentné (viditeľné), že výrobcovia zdrojov používajú viac než dva druhy dutiniek. Určitú úlohu na zahrievaní zohráva aj rôzna kvalita pevných spojov (krimpovanie, spájkovanie). Za „teplotne“ veľmi slušné okrem káblu Chieftec Polaris 3.0 možno označiť aj káble SilverStone DA850R Gold, Enermax ERT850EWT, Seasonic Vertex GX-850 či DeepCool PX1000G. SilverStone má druhú najnižšiu maximálnu teplotu konektora a Enermax zase priemernú. Väčší rozdiel medzi najvyššou a priemernou teplotou poukazuje na slabé miesta, ktoré sa zrobustnením kritickej časti dajú potlačiť.

V najlepšom poriadku je aj všetko okolo FSP Hydro G Pro ATX3.0, Gigabyte GP-UD850GM PG5W, Corsair RM850x Shift, Cooler Master GX III Gold 850 či BeQuiet! Dark Power 13. Aj pri 53 A, na ktoré v praxi narážať nebudete (grafické karty RTX 4090 mávajú do 40 A), tu existuje stále rezerva. Tá sa zíde v zostavách s nižším prietokom (nič neobvyklé pre priestory za bočnicou) alebo v prostredí s nadmernou teplotou vzduchu okolia, prípadne pri kombinácii obidvoch týchto faktorov.

Pri zapájaní konektorov 12VHPWR (a nielen tých), samozrejme, vždy dbajte na to, aby zaskočila ich poistka. Tá sa hlási akustickou reakciou a keď je tá tichá, tak to, že ste konektor dotlačili na doraz, ucítene aj hmatovo. Pokiaľ k žiadnemu z týchto javov nedôjde, tak zahrievanie v kritických miestach bude vyššie. Do akej miery záleží od kvality montáže. Čím menšia je kontaktná plocha pinov s dutinkami, tým vyšší je prechodový odpor, v dôsledku ktorého dochádza aj k vyššiemu zahrievaniu. Pri odbornej inštalácii je riziko požiaru minimálne. Hoci na najteplejších kábloch v našich testoch sa už škaredo popálite, pretože nemajú zase až tak ďaleko od 105 °C, do ktorých sú konštruované. Nezabúdajte, že výsledky meraní nižšie prebiehajú pri vyššom prúde, než s akým sa stretnete v praxi.

Doplnok/aktualizácia (12. 12. 2023): Zaregistrovali sme, že sa v externých diskusiách objavujú vyjadrenia k hodnoteniu metódy, ktorú sme použili na analýzu zahrievania kábla s tým, že použitie termočlánkov namiesto termokamerou by bolo vhodnejšie, voči čomu si tejto situácii (meraní kábla) dovolíme namietať. Hoci IR snímanie má svoje nevýhody, keďže charakter sledovaných povrchov nevyžaduje zmenu emisivitného čísla, z termočlánku presnejšie porovnávacie údaje naprieč káblami nedostanete. Naopak, pri použití termočlánkov sa znižuje rozlíšenie a na porovnateľne (oproti IR) objektívne merania najteplejšieho miesta alebo aj priemerného zahrievania, by sa muselo použiť veľmi veľa termočlánkov a výsledok by bol skôr menej relevantný. To napríklad aj preto, že prítomnosť termočlánkov bude vlastnosti kábla meniť absorpciou tepla na svojej vlastnej úrovni. Pri rôznej montáži rôzne, skreslenie by tam mohlo byť iné. Aj z toho dôvodu v tomto prípade považujeme IR snímanie za rozumnejšiu voľbu.

A že je povrchová teplota kábla (z puzdra konektora alebo z izolácie vodičov) menej užitočný údaj ako informácia o zahrievania jadra/živej časti kábla? 6ivé časti sú prirodzene teplejšie, ale za dôležité do praxe považujeme zahrievanie izolácie. Aj číselný údaj s teplotou na kábli hovorí o tom, do akej teploty je spôsobilá použitá izolácia, nie vodič ako taký, ten sa topiť len tak nebude. Bezpečnostné riziká vznikajú poškodením/porušením izolácie. Isteže, udaj o rozdiele teplôt medzi jadrom vodičov a povrchom izolácie by bol prirodzene atraktívny, keďže vnútorná stena izolácie sa bude takisto viac zahrievať a skôr sa dostane na kritickú úroveň. V neposlednom rade je takisto je možné, že pri takomto vnímají problému, ako opisujueme, existujú nejaké odborné medzery. Toto už zachádzame do vecí, ktoré sú mimo našu primárnu špecializáciu. „Experti na všetko“ pre HWCooling nepracujú.