Messung der Innentemperatur (Platine)
Da die Platine über ein gutes Pad direkt thermisch am Gehäuse angebunden ist, lässt sich auch das Delta zwischen der Platine (bzw. den Kupferbrücken im 12V-Strang) und der Außenseite hochrechnen, da Wärmeleitfähigkeit, Dicke und Fläche des Pads bekannt sind. Für diese Messung habe ich die kalibrierte PI640 lotrecht auf die Oberseite des Adapters ausgerichtet, wo der schwarze Streifen des speziellen Messtapes mit einem bekannten Emissionsgrad genau über dem Wärmeleitpad liegt. Die Front des Adapters samt Rückseite der Grafikarten-Platine messe ich später. Alle Messungen erfolgen nach einer Aufwärmphase von mindestens 30 Minuten, die Karte wird mit einem Chiller und konstanten 20 °C Wassertemperatur gekühlt. Somit sind auch die Bedingungen immer gleich.
Bei den normalerweise maximal 450 Watt Last wird die Adapter-Platine einschließlich der Steck-Kontakte nicht einmal heiß. Wir haben ein Delta von rund 2 Grad zwischen Oberfläche und der Platine bzw. den Kontakten, so dass im Inneren von ungefähr 47 °C auszugehen ist. Diesen Wert zeigt auch die Kontrollmessung der Platine an der Oberkante. Doch was passiert, wenn man das Power Limit von 600 Watt voll ausreizt?
Am Adapter messe ich nunmehr 64 °C, also den gleichen Wert wie am Kontrollpunkt. Warum das jetzt wichtig ist, sehen wir gleich noch. Im Inneren sind wir bei rund 66 bis 67 °C, was ich mittels eines eingebrachten Temperaturmessfühlers mitgeloggt habe. Somit können wir auch hier vom gleichen Delta zwischen Außen und Innen ausgehen.
Ich habe den kompletten Vorgang über 30 Minuten aufgezeichnet und dann als 30 Sekunden langes Zeitraffer-Video hochgeladen. Man sieht die langsame Erwärmung bis zum Endpunkt sehr deutlich:
Messung der Platinentemperaturen im Übergang zum Terminal
Doch wie stark heizen sich jetzt die Kontakte zusätzlich auf? Ich messe nun noch einmal die Rückseite der Grafikkarte und drehe den Aufbau einfach um 90 Grad. Die Platine wurde an den relevanten Stellen wiederum mit einem kalibrierten Medium beschichtet: transparenter, seidenmatter Messlack, wie er für die „Tropikalisierung“ der Platinen verwendet wird. Auf dem Adapter klebt wieder das bekannte Tape.
Betrachten wir einmal die Lötaugen der 12V-Pins (PCB Below Contacts). es sind ca. 2 Grad Unterschied zur Oberfläche des gemessenen Adapters. Somit ist die Annahme der 66 °C für die Kontakte und die Platine absolut plausibel. Wir können also davon ausgehen, dass der fließende Strom bei der maximalen Last die ohnehin durch die Grafikkarte aufgewärmten Kontakte um weitere 4 Grad aufgewärmt hat. Somit ist die real durch den Übergangswiderstand entstandenen Abwärme nur für eine Erhöhung um weitere 4 Grad verantwortlich, was fast schon zu vernachlässigen ist!
Um zu belegen, dass der Hauptanteil der Erwärmung des Adapters ursächlich durch die Grafikkarte entsteht, habe zwei Videoausschnitte der radiometrischen Messungen mit angehängt. Zunächst sehen wir in Echtzeit über 30 Sekunden lang die Erwärmung, wie sie von den Spannungswandlern über die Tracks in der Leiterplatte bis zu den Lötaugen „wandert“:
Das zweite Video ist ein spezielles Zeitraffer-Video, das die 30 Minuten (ohne die ersten 30 Sekunden) in wiederum 30 Sekunden zusammenfasst:
Zwischenfazit
Es liegt alles im tiefgrünen Bereich und die normalen Messfühler (eingebrachte Widerstände) sagen nichts anderes als unsere berührungslose Messung. Und es gibt hochinteressante, weitere Erkenntnisse, nachdem ich auch eine Menge anderer Dinge wie z.B. native 12VHPWR-Kabel oder sogar NVIDIAs Adapter angeschlossen und dann unter Last lange genug gemessen habe. Doch das wird ein neuer Artikel, weil es hier einfach zu weit führen würde. Und ja, es könnte Einiges bewirken und auch in der Produktion ändern. Also einfach diese Woche noch einmal vorbeischauen.
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