CORSAIR ThermalProtect – Teknisk oversigt

Hvis dit 12V-2x6-kabel bliver for varmt – typisk fordi stikket ikke er sat helt i GPU'en – registrerer ThermalProtect det og får GPU'en til at sænke hastigheden, inden noget bliver overophedet. Det sker via en lille termisk afbryder, der er indbygget i kabelkammen, 30 mm fra GPU-stikket. Der kræves ingen software, ingen firmwareopdateringer og ingen særlige krav til strømforsyningen ud over, at den skal have en standard 12V-2x6-port.

Det var en kort opsummering. Hvis du vil forstå, hvorfor problemet opstår, hvordan løsningen rent fysisk fungerer, og hvad der sker trin for trin, når systemet går i baglås, så læs videre.

I årevis har det været nødvendigt at tilslutte to, og nogle gange tre, 8-polede PCIe-kabler for at forsyne en high-end GPU med strøm. Elektrisk set fungerede det fint – ved at fordele strømbelastningen på flere stik undgår man, at et enkelt stik bliver overbelastet. Men rent praktisk var det et rod. Flere kabler betød mere rod, dårligere luftgennemstrømning og flere ting, der skulle føres og administreres inde i kabinettet.

PCI-SIG, den brancheorganisation, der fastlægger PCIe-standarderne, løste dette problem med 12VHPWR: et stik med høj tæthed, der er godkendt til op til 600 W via 12 strømstikben. Et enkelt kabel til GPU'en – enkelt og nemt. På papiret en klar forbedring.

Så begyndte rapporterne at strømme ind. Et lille, men ikke til at overse antal 12VHPWR-stik brændte – plasten smeltede, stikkene blev svidte, og i nogle tilfælde tog de GPU-strømstikkene med i faldet.

Problemet skyldes en konstruktionstolerance i det oprindelige 12VHPWR-stik, som gør det muligt for følerbenene at komme i kontakt, før strømbenene er sat helt på plads, hvilket betyder, at systemet kan starte op, selvom stikket kun er delvist sat i. Det betyder, at et kabel, der ser ud til at være sat i og registreres af GPU'en som værende tilsluttet, stadig kan have strømben, der kun sidder delvist i deres stik. Delvis kontakt betyder højere modstand ved hver pin. Højere modstand under den strøm, disse kabler fører (vi taler om 50 ampere på tværs af stikket ved 600 W / 12 V), genererer varme gennem simpel Joule-opvarmning: P = I² × R. Dette er en lille stigning i modstanden, men strømmen er kvadreret. Varmen hober sig hurtigt op, og lige ved pinnen.

Denne ene ændring lukkede smuthullet ved delvis isætning. Nu skal stikket være sat helt i, og strømkontakterne skal sidde helt fast, før detekteringskontakterne får kontakt. Hvis detekteringskontakterne ikke har kontakt, fungerer GPU'en ikke korrekt. Det mekaniske design sikrer nu det, der burde have været garanteret fra starten.

CORSAIRs ThermalProtect-kabel går et skridt videre med farvekodede grå stikspidser, så du visuelt kan kontrollere, om kablet er sat helt i: hvis du kan se gråt, sidder det ikke helt på plads. Er der ikke noget gråt at se, er alt i orden.

Det reviderede mekaniske design er en reel forbedring. Men det er ikke en fuldstændig løsning, for stikkene sidder ikke fast for evigt.

Kabelspænding som følge af kabelføring, vibrationer, vægten af et stift kabel, der trækker i stikket, samt gentagne tilslutninger over tid – alle disse faktorer kan gradvist få et stik til at løsne sig. Et stik, der sad perfekt fast, da du først satte systemet sammen, kan seks måneder senere udvikle en dårlig kontakt uden nogen synlige tegn på det. De fysiske mekanismer bag opvarmning ved delvis kontakt er de samme, uanset om stikket aldrig blev sat helt i, eller om det har løsnet sig efterfølgende.

Uden mulighed for at overvåge, hvad der rent faktisk foregår ved stikket under drift, er der ingen advarsel, før der opstår et problem. Det er netop dette hul, ThermalProtect er udviklet til at udfylde.

De mest elegante løsninger genbruger eksisterende infrastruktur i stedet for at skabe ny kompleksitet. ThermalProtect bygger på en simpel observation: Hvis stikbenene genererer varme, vil denne varme bevæge sig gennem de kobberledninger, som benene er klemt fast til, ned ad kablet og væk fra stikket.

Kobber er en fremragende varmeleder. Derfor bruges kobber i varmeafledere og varmerør. Det leder varmeenergi effektivt i hele sin længde. Den samme egenskab, der gør kobber ideelt til at lede strøm, gør også ledningerne til en naturlig varmevej fra stikket til ethvert punkt langs kablet. ThermalProtect placerer en termisk afbryder i direkte kontakt med disse ledninger inde i kabelkammen, 30 mm fra GPU-stikket, og lader ledningerne udføre målingen.

Under udviklingsfasen blev der monteret temperaturfølere på terminalerne inde i stikket for at måle deres temperaturer og fastlægge en passende værdi for termisk afbryder.

PVC-kappen, der omgiver hver enkelt ledning, er en fremragende elektrisk og termisk isolator. Dette gælder især i forhold til kobberet indeni. Denne forskel gør isoleringen til en effektiv termisk barriere, der begrænser det radiale varmetab fra kobberlederne til det omgivende miljø. Derfor er det ikke effektivt at måle temperaturen med et IR-termometer. Når konvektions- og strålingstabet holdes i skak, bevares temperaturforskellen (ΔT) på tværs af kobberledningerne bedre, hvilket gør det muligt for varmen, der produceres ved 12V-2x6-stikket, at bevæge sig i længderetningen gennem kobberet og nå frem til det sted, hvor vi måler den (kammen, 30 mm væk), stort set intakt. Afbryderens udløsertemperatur på 65 °C blev valgt med denne gradient i tankerne: en måling på 65 °C ved kammen svarer til en stikende, der er betydeligt varmere, og tærsklen på 65 °C blev valideret til at repræsentere en tilstand, der virkelig kræver indgriben.

Hvert kabel samles i hånden. På ovenstående billeder ses til venstre, hvordan de to følerledninger krympes fast på den bimetalliske afbryder. Til højre ses afbryderen med de to følerledninger og de afgreninger, der trænger igennem kabelisoleringen og forbinder afbryderen med jordledningerne på 12V-2x6-kablet.

ThermalProtect-modulet, der er indbygget i kabelkammen, består af fem dele:

Kammekonstruktion

3: Topdæksel: Holder det hele samlet og beskytter afbryderen mod at blive påvirket af håndtering eller kabelbøjninger.

4: Mellemramme: Placerer og holder den kobberbeklædte kontaktkonstruktion på plads mod de rigtige ledninger (strømledningerne, ikke signalledningerne) og sikrer et ensartet mekanisk kontakttryk.

5: Bunddæksel: Den bærende base, der holder hele enheden på plads på kabelbundtet.

Termosafbryderen er forbundet i serie med både S4- (Sense1) og S3- (Sense0) signalledningerne på 12V-2x6-stikket. Under normal drift er afbryderen lukket, så S3 og S4 er forbundet til jord via afbryderen, og GPU’en tolker dette som en godkendelse af 600 W strøm. Afbryderen vender med den umærkede side mod +12V-strømkablerne, da disse kabler fører den største strøm og vil være de første til at blive varme i tilfælde af en fejl.

Når ThermalProtects termiske afbryder udløses på grund af varme, mister S3 og S4 deres jordforbindelse. GPU'en registrerer dette og antager straks, at der ikke er tilstrækkelig strøm til rådighed på 12V-2x6-kablet fra strømforsyningen. Dette får GPU'en til at lukke ned.

Når ThermalProtect aktiveres, sænker GPU'en sin effektgrænse, og skærmen bliver sort. Der er ikke tale om et systemnedbrud, da resten af pc'en fortsætter med at køre. Blæserne kører stadig, RGB-belysningen lyser stadig, og operativsystemet er ikke gået i baglås. Det ligner en afbrydelse af skærmbilledet, for det er faktisk det, der er sket: GPU'en er holdt op med at gengive billedet.

Hvis du ser dette, skal du ikke straks tro, at stikket er i brand. Hele pointen med ThermalProtect er netop, at det opdager problemet, før det når så langt. Her er, hvad du skal gøre:

1. Hold tænd/sluk-knappen nede, indtil systemet lukker ned – hold den nede i to til tre sekunder. Sluk derefter for strømforsyningen ved hjælp af kontakten på bagsiden, og træk stikket ud af stikkontakten.
2. Lad kablet køle af. Hold bagsiden af din hånd tæt på (uden at røre ved) kablet ved GPU-enden. Hvis du kan mærke varme fra en afstand på ca. 2,5 cm, skal du vente. Lad det køle af i mindst 20 minutter med sidepanelet åbent.
3. Når det er kølet af, skal du fjerne 12V-2x6-kablet fra grafikkortet og strømforsyningen og derefter undersøge begge ender. Hold øje med misfarvning, smeltet plast eller deformerede stikben. Hvis du ser noget af dette, må du ikke genbruge kablet.
4. Hvis alt ser rent ud, skal du sætte kablet på plads igen. Tryk stikket godt fast, indtil du hører låsen klikke. Kontroller derefter med øjnene: Der må ikke være noget gråt at se ved stikkets spids. Hvis der er gråt at se, sidder det ikke helt på plads. Her kan en lommelygte være en hjælp.
5. Tilslut strømforsyningen igen på samme måde, tænd for strømmen, og så er du færdig.

Tip: Hvis du har ugemt arbejde, kan du muligvis stadig få adgang til det ved at tilslutte skærmkablet til bundkortet (forudsat at du har et bundkort med skærmudgang og en CPU med integreret GPU).

Der findes andre måder at løse problemet med termisk beskyttelse af et kabel på. Man kan montere en temperatursensor på kablet og forbinde den til en mikrocontroller, der kommunikerer med GPU’en via en kommunikationsbus. Man kan indbygge en NTC-termistor og aflæse den via software. Man kan også koble sig på strømforsyningens beskyttelsessystemer.

Hver eneste af disse løsninger medfører afhængigheder, som en bimetallisk afbryder ikke har. En aktiv løsning kræver strøm for at fungere. Den kræver firmware eller software, hvilket betyder, at den kan indeholde fejl, og fejl betyder, at den kan undlade at beskytte dig på det helt forkerte tidspunkt eller udløse, når den ikke burde. Den kan kræve en bestemt strømforsyning eller GPU for at fungere. Den kan bruge komponenter, der ikke understøtter måling af temperaturer fra strømførende ledere og i stedet måler jordledninger (som i tilfældet med NTC-termistorer).

En bimetallisk termisk afbryder har i årtier fungeret pålideligt i afbrydere, husholdningsapparater og industrielt udstyr. Den har ingen firmware. Den har ingen strømskinne. Den reagerer på temperatur, fordi det bogstaveligt talt er temperaturen, der får metallet til at bøje sig. Dens svigtmønster er velkendt, og dens nominelle levetid ligger på titusindvis af aktiveringer.

Den passive tilgang betyder også, at ThermalProtect er ligeglad med, hvilken strømforsyning du bruger, eller hvilken GPU-producent der har fremstillet dit grafikkort. Så længe begge ender har et indbygget 12V-2x6-stik – hvilket alle kompatible løsninger har – fungerer ThermalProtect. Ingen undtagelser, ingen forbehold, og der kræves ingen kompatibilitetsliste ud over selve stikstandarden.

ThermalProtect er en teknologi, der er indgivet patentansøgning på. Patentet omfatter integrationen af en passiv termisk afbryder i et 12V-2x6-kabelsæt på en måde, hvor kabelsætets egne kobberledere fungerer som den termiske følervej – nærmere bestemt brugen af en termisk kobbergrænseflade til at koble afbryderen til strømledningerne samt indkoblingen af denne afbryder i 12V-2x6-sensorstik-kredsløbet for at styre reduktionen af GPU-belastningen.

• Enhver GPU med et indbygget 12V-2x6-strømstik
• Enhver strømforsyning med en indbygget 12V-2x6-udgang – uanset mærke og effekt
• 12VHPWR-stik (identisk stikhusgeometri)
• CORSAIR: RM750x, RM850x, RM1000x (2024+), RM750e/850e/1000e/650e (2025), RM850x/1000x SHIFT (2025), HX1000i/1200i/1500i SHIFT, WS3000, CX750M/CX650M (2025)

• Adapterkonfigurationer – 2x8-pin til 12V-2x6-adaptere placerer forbindelsespunktet uden for sensorens synsfelt. ThermalProtect-versioner til CORSAIR-strømforsyningsudgange af type 4 og type 5 er under udvikling.
• Ældre 6-polede eller 8-polede strømstik til grafikkort – en helt anden fysisk grænseflade.

12V-2x6-stikket løste problemet med håndtering af flere kabler og tog samtidig et skridt i retning af at imødegå brandrisikoen ved delvis indstikning. Det, det ikke kunne klare på egen hånd, var at yde vedvarende beskyttelse, når kablet først var forladt fabrikken. Der er ingen måde at vide, om et stik løsner sig selv seks måneder efter installationen.

ThermalProtect udfylder dette hul med en passiv termisk afbryder, der løbende overvåger kablet, reagerer, når temperaturen stiger, og fungerer sammen med al hardware, der understøtter 12V-2x6-standarden. Det gør ikke tingene mere komplicerede. Det giver ekstra beskyttelse.

Det kobber, der leder strømmen, er det samme kobber, der leder varmen til sensoren. Det er ikke nogen tilfældighed. Det er sådan, det er konstrueret.