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Groundhog Day: The 12V2X6, melting contacts and unbalanced loads – what we know and what we don’t know

I had actually decided not to write anything more about the 12V2X6 connector (formerly 12VHPWR). But after the numerous reports and discussions on the subject, I decided to take another look at it and record my thoughts. In view of the whole issue, where even the (surely accidental) loss of a connector due to the unequal load was documented in a video, I thought a little about how this topic could perhaps add real value to the discussion after all – and without riding the usual clickbait wave. Well, you can try it first.

Of course, you can complicate things unnecessarily or get lost in the details. Today, however, I would like to make a sober and unemotional note of what went through my mind when I took my measurements and the conclusions I drew from them. Special thanks for the mental stimulation go to der8auer and Buildzoid, who have been working intensively on topics such as balancing. Balancing in particular was a point that we discussed from time to time, but then lost sight of in the meantime.

 

The overheating of contacts on graphics cards could well be due to a combination of mechanical weaknesses, thermal challenges and lack of load balancing. Uneven contact areas, high current densities and pulsating currents could potentially lead to localized resistance increases and increased heat generation, which would be further enhanced by effects such as the skin effect and harmonic components. If the load distribution is inadequate and only a few rails or contacts are overloaded, this could exacerbate the problem and lead to thermal failure. In medicine this is called multiple organ failure, here it is called 12V2X6 for short and cryptic.

I have already done extensive research on the mechanical and electrical problems of the connectors, and I don’t want to repeat this, but I will link it once again as a reminder for everyone, because I completely dislike any gloating about having been proved right in the end. And no, it’s not a buyer and user problem, even if that’s what they tried to sell us on YouTube two years ago. It is and remains a contact issue. Hence my recommendation to read the linked article again:

Smoldering Headers on NVIDIA’s GeForce RTX 4090 – New Insights, Measurements and (Un)known Causes of the 12VHPWR and 12V-2×6 Issue | Update

A possible solution might be to split the load over several busbars (as in the past) or to fundamentally optimize or change the design.

However, I would like to emphasize that I cannot and do not want to commit myself to a single cause here, but will only contribute puzzle pieces to the discussion.

 

Thought experiment one: Pulsed and high-frequency currents

Before I go into the balancing that Buildzoid discussed later, we should briefly discuss the contacts and the so-called clamping surface as the actual contact area. I have already described this often enough and I don’t want to bring it all up again. But: The voltage converters on graphics cards work with switching regulator technology to provide the operating voltages required for the GPU, memory and other components. They do not generate a constant, but a pulsed DC voltage on the supply lines, which is realized by quickly switching the input current on and off (PWM, pulse width modulation). This pulsed voltage is then smoothed by filters and capacitors in order to generate a DC voltage that is as stable as possible. Simple series chokes or complete LC filters (consisting of a choke and a capacitor) are often used in the input area of voltage converters on graphics cards. These components are used to suppress the high-frequency interference caused by the switching behavior of the voltage converters, which can be fed back into the input voltage and also cause electromagnetic interference (EMI). LC filters are particularly effective in this respect, as the combination of inductance (L) and capacitance (C) enables effective attenuation of interference over a wide frequency range.

Exemplary: AMD’s RX 7900XTX MBA

However, if only series chokes are used without accompanying capacitors, the filter effect remains incomplete. Although high-frequency interference is reduced by the inductance, the capacitance required to store and dissipate the remaining alternating components is missing without the capacitor. This can lead to residual interference impairing the input supply and possibly also negatively affecting surrounding circuits. There is also a risk that the GPU will react more sensitively to interference peaks as the ripple on the supply voltage increases. NVIDIA pursues a minimization strategy in many of its designs, which aims to save space, costs and components in order to enable more compact and cheaper designs. In practice, however, this has already led to discussions, especially in connection with insufficient filtering. If the filtering at the input or output lines of the voltage converters is too small, this can affect the stability and service life of the card. Too little capacitance or the omission of complete LC filters can, for example, result in increased voltage peaks or electromagnetic interference, which can lead to thermal stress and potentially poorer signal quality. And you shouldn’t skimp on the coils either…

RTX 5090 FE with once (almost) without everything

Contact resistances can increase with high-frequency loads, as the electrical properties at the contact points depend heavily on the surface condition, the material behavior and the influences of the alternating currents. In the following, I will try (once again) to explain how the behavior of pulsating currents can lead to an increase in contact resistance and ultimately to thermal failure. This is because high-frequency currents tend to flow preferentially on the surface of conductors due to the skin effect. This effect reduces the effective cross-sectional area available for the current flow, causing the current density to increase locally. However, there are often contact problems at the contact points between two conductors due to a lack of contact pressure or poor fit, as well as unevenness or contamination on a microscopic level, which means that contact is only made effectively at a few points. Due to their small surface area, these punctiform contact points have a high current density, which causes heating.

This heating can in turn lead to a number of undesirable effects. Firstly, the increase in temperature can lead to further deterioration of the contact, for example through oxidation of the contact surfaces or mechanical deformation due to thermal expansion. Oxide layers act as an additional electrical barrier and increase the contact resistance. Secondly, thermal stress can lead to progressive damage to the material, such as a change in the crystal structure or loss of mechanical stability. The increased contact resistance increases the power loss at the contact point, as this is proportional to R⋅I², where R is the resistance and I is the current. The resulting heat development further intensifies the degradation processes, which can lead to a thermal chain reaction. This is referred to as thermal runaway or thermal breakdown, as the process can eventually lead to the destruction of the contact point and possibly the entire system. In addition, high-frequency currents can further increase heat losses through parasitic effects such as eddy currents or the generation of electromagnetic fields in the environment, which further intensifies the mechanisms described above.

Back to the roots: The Molex Micro-Fit connector from Molex

Molex’s Micro-Fit connectors, which were the inspiration for the 12VHPWR and later the 12C2X6 connector, including variants such as Micro-Fit 3.0 and Micro-Fit , are primarily designed for low to medium frequency applications typically found in power and signal transmissions. These connectors are predominantly specified for DC or low frequency AC applications where high frequency effects are generally not a primary concern. However, for applications involving high-frequency currents or signals, additional design considerations are necessary, as parasitic effects such as inductance, capacitance and the skin effect can become significant at higher frequencies. However, the standardization and specifications of the Micro-Fit series, as described in the technical data sheets, do not explicitly take these effects into account. The primary parameters include current and voltage carrying capacity, contact resistance and thermal stability – all under the typical conditions of DC or low-frequency operation.

First modification from the year 2021

If micro-fit connectors (or their derivatives such as the 12VHPWR/12V2X6) are nevertheless used in high-frequency applications, the following challenges may arise:

  1. Increased contact resistance due to high frequency effects: The skin effect reduces the effective cross-section for current flow.
  2. Signal distortion: Reflections or signal delays can occur due to non-optimized impedances.
  3. Heating: High-frequency currents lead to local heating due to eddy currents or losses in the contact points.

At this point, it is worth mentioning the second victim in this causal chain: the power supply unit. But I’ll come to that later.

NVIDIA’s connector story: EPS vs. 12VHPWR Connector – Unfortunately, good doesn’t always win, but evil wins more and more often (insights)

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zass

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Und wie wird der Stromrückfluss (also die "Massen" am Kabel und Stecker) auf die Pins und Kabel verteilt?

Zum abfackeln ist es egal in welcher Richtung der Strom fließt, und irgendwo wird man die Massepins von der Stromversorgung verbinden müssen um ein brauchbares Bezugspotenzial zu bekommen.

Fazit: Auch mit dem ganzen Aufwand der dort betrieben wird wird das grundsätzliche Problem der zu hohen Stromstärken bei völlig unzulänglichen Kontakten/Buchsen/Steckern nicht beseitigt.

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Igor Wallossek

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Masse geht zu 50% außenrum. Das hatten wir schon 😉

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zass

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Wo ist drinnen und wo ist draußen?

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Igor Wallossek

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Basics und ausgemessen:

Mit außenrum meine ich den depperten Pömpel, da fließt ja nicht viel zurück. Da hätten auch 3 Leitungen gereicht. Vor allem bei der FE mit ihrem bescheuerten externen PCB sehe ich da echt schwarz.

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zass

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Na dann fröhliches weiterfrickeln am eigentlichen Problem vorbei bis als nächstes die Slots abfackeln.

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Igor Wallossek

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MIR musst Du das nicht sagen, ich bin Kritiker der ersten Stunde. Selbst GN hat das ja anfangs geleugnet, die User in die Haft genommen und meine Kritik als laienaften Clickbait abgetan. Du solltest dich schon bei denen beschweren, die so einem Murks entwerfen und bei denen, die ihn dann schön finden oder in Schutz nehmen. Ich mag den Pömpel nämlich auch nicht.

Dass der Strom eher über den PEG (34 Masseleitungen) abfließt, als dass er wieder brav und mühsam herauf zum 12V2X6 krabbelt, um sich dann über nichtsnutzige Klemmverbinder und dünne Leitungen wieder zum Netzteil zu quälen, wusste schon der gesetzgebende Herr Kirchhoff.

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echolot

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"Die Symptome schmelzender Kontakte und überhitzter Kabel bei modernen GPUs lassen sich als Verkettung unglücklicher Umstände erklären, die jedoch nicht zwingend auftreten müssen. Im Gegenteil, es wird wohl eher die Ausnahme bleiben. Aber es kann auftreten."
Wann endlich zeigt man Einsicht, dass dieser grenzwertige Murks einen Reset braucht? Umbenennen reicht nicht aus. Gerade die hochlastigen Karten, die auch noch entsprechendes Geld kosten sind dann für die Tonne. Hier gilt der Spruch: "Besser ein Ende mit Schrecken als ein Schrecken ohne Ende."

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z
zass

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Wer oder was ist das?

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Igor Wallossek

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Gamersnexus, der Hardwareprophet :)

Ganz meine Meinung, denn allein der Umstand, dass ein Schaden auftreten könnte, macht so eine Umsetzung bereits obsolet.

Intel lacht sich insgeheim tot, denn die haben den Käse ja mit initiiert. Und AMD hat das auch forciert, um NV dann ins offene Messer rennen zu lassen. Blau-Rote Verschwörung gegen Grün. Mal was Neues... :D

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S
SpotNic

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Vielleicht löst sich das Problem erst wieder, wenn die Karten wieder weniger verbrauchen, wird einfach später ein BiosUpdate geben wie bei Intel und man drossel sie auf 450 Watt ein :D

Die HF Probleme hatte VW auch, als man anfing die Glühlampenrücklichter per PWM zu regeln weils so toll war, leider waren die Kontakte von Lampe und Fassung dafür absolut nicht ausgelegt und man hatte ständig Lampenstörungen mit richtig ausgefressenen Kontakten an den Lampen...

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L
LGTT

Mitglied

34 Kommentare 16 Likes

Bedeutet das für mich als Laien das das Problem das der8auer so versucht hat nachzubilden so eindeutig wenn überhaupt nur mit einem SingleRail Netzteil zu sehen ist da hir im Test durch das Multiraildesign ja schon Zeangsweise eine gewisse Aufteilung auf der Netzteilseite stattfindet? Vielleicht hab ich aber auch alles falsch verstanden. Ich finde den Stecker immer noch Murks entweder zurück ans Reißbrett oder auf max 400 Watt begrenzen sollte beides irgendwie helfen.

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DrDre

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Da bin ich glatt froh, das ich zu geizig für diese Karten bin und mir meine bessere Hälfte auch gehörig die Ohren langziehen würde 😂

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Igor Wallossek

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Nein, er zeigt, dass er einen Einzelfall, dafür aber extremer Ausprägung gefunden hat. Es kann passieren, muss aber nicht. Ich wollte eigentlich nur testen, was bei getrennt gespeisten Kabeln anders sein könnte. Aber es war de facto nichts Anderes, wobei ich die ganzen Unterschiede wirklich auf die Klemmverbinder reduzieren würde.

Genau da war ich aber schon 2023 und bin dafür von der üblichen Besserwisserblase immens verprügelt worden. Der damalige Artikel ist ja im heutigen Artikel mit verlinkt worden. Und mal im Ernst, ich freue mich nicht mal, dass ich Recht behalten habe, weil das Problem die Falschen trifft: die zahlenden Kunden. Da ist Häme fehl am Platz. Alledings warte ich schon seit Monaten mal auf eine Entschuldigung eines unrasierten Herren, der mich 2022 in seinem Video öffentlich als Deppen hingestellt hat. Aber das wird genausowenig passieren, wie der sofortige Ersatz des ekligen Pömpels durch etwas Besseres. :D

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Roland83

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Ich bin gespannt wie AMD das auf seinen kommenden Partnerkarten löst, da wird ja u.a. von ASROCK eine XT mit dem neuen Verbinder kommen. Ich lasse mich überraschen ob man dort dann auf Kartenseite auch alles zusammenfasst oder den "konservativen" Weg mit mehreren Rails geht wie das bei Nvidias ersten Produkten der Fall war.

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Ext3h

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35 Kommentare 33 Likes

Was in anderen Foren noch aufgekommen ist, scheinbar sollte man die Balancing-Probleme durch variierende Anschlusswiderstände doch ziemlich einfach eliminieren können wenn man einfach nur die Molex-Plugs vermeidet, und stattdessen die Alternativmodelle nutzt die innerhalb vom Plug ebenfalls erst Mal eine gemeinsame Rail bilden.

Es verbleibt zwar das selbst vollständig innerhalb der Spezifikation dann trotzdem noch bis zu 16A statt der erwarteten 9.2A über einen einzelnen Pin fließen können, aber wenigstens geht dann nicht auch noch in Folge dessen der effektive Widerstand über den Kabelanteil ebenfalls noch in die Höhe. Die Kabel sind eh schon so knapp bemessen dass da nicht viel Abweichung mehr ein darf bis Luftkühlung nicht mehr reicht.

@Igor Wallossek Gerüchten zufolge nutzen die Netzteile auch zum Teil bereits Plugs mit Brücken. (Also explizit nicht Original-Molex-Design mit isolierten Terminals.) Ist das irgendwas dran?

Ich weiß nur bei den Adapter-Kabeln anhand von Photos zerlegter Stecker dass das dort auf jeden Fall Quasi-Standard geworden ist, auch bei denen mit Nvidia-Branding.

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Gurdi

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Schöner Artikel Igor, danke dass du dich der Sache wieder Willen trotzdem nochmal angenommen hast.
Einige Fragen dazu:
-Der IC-Chip, z.B. bei den MSI Karten, kann doch in der Regel mehrere Phasen steuern. Wird dies nicht genutzt und wenn ja warum? Theoretisch liese sich doch so durch Messung via Shunt zumindest 2-3 Rails zusammengefasst messen und abriegeln oder sehe ich da was falsch?

- Die Referenzplatinen für die Boardpartner verwenden zwei Shunts, offenbar parallel geschaltet um gegeneinander zu messen. Bringt dieses Konzept eine zusätzliche Absicherung?

View image at the forums

- Kann ich, ähnlich wie du bei deinen Messungen, via Monitoring der Rails des Netzteils (meins (HX1000i) kann das Auslesen, wenn auch natürlich in keiner Weise so genau wie dein Equipment) eine derart ungleiche Verteilung erkennen? Zumindest zwischen den Kabeln. Ich nutze ein auf drei Stecker aufgeteiltes CAbleMod Kable für den 12VHPWR und hab mich bewusst für drei Eingangsstränge entschieden zwecks Redundanz. Macht das Sinn? Es gibt ja z.B. von CaleMod auch ein Kabel mit vier Strängen (auch das mit zwei kann 600 Watt!), würde dies die Absicherung weiter erhöhen? Nach meiner Überlegung käme das ja im Grunde dem Prinzip des Adaptersteckers der den Karten beiliegt gleich oder?

Danke schon mal für deine Mühe.

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echolot

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Naja wenn GPU und CPU ordentlich Strom ziehen, würde ich zumindest ein Dualrail Netzteil bevorzugen, um Überlagerungen von Spitzen zu vermeiden. Wie wahrscheinlich das ist 🤷‍♂️. Hatte @Igor Wallossek nicht mal was dazu geschrieben?

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SpotNic

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Da alle 3 zusammen erst die benötige Leistung zur Verfügung stellen hast du keine Redundanz, Redundanz bedeutet, dass jeder Teil der doppelten Ausführung alleinig die volle Leistung übernehmen könnte.

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grimm

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3,497 Kommentare 2,518 Likes

Das ist schon echt eine traurige Entwicklung: Man setzt auf KI (DLSS, MFG), merkt, dass die KI-Modelle mit der gebotenen Rasterleistung (40X0er Gen) nicht ausreichend performen, dann hebt man diese an (Mehr Power!) und vergisst dabei das bei der letzten Gen aufgrund der guten Effizienz zusammengesparte Design anzupassen (liegt ja innerhalb der Specs 🤷‍♂️). Und um dem ganzen noch eins oben drauf zu setzen, erhöht man nochmal die Preise 🤣 Der User zahlt hier wirklich alles: die Karte, den Strom, den Schmorbraten.

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Danke für die Spende



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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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