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Ground on the wrong track: Why only certain power connector pins melt and we should rethink PCs | Part 1 of 2

Preparation and measurement setup

I first measure the current flow on the 3.3-volt and 5-volt rails on the 24-pin connector of the mainboard. To keep these values as low as possible, I at least left all external USB ports open, switched off RGB (except for the RAM) and disconnected both the mouse and the keyboard. I later subtracted the sum of these currents, which also flow back via the ground, from the return flow of the 24-pin. This is not entirely correct or particularly accurate, but I can’t disconnect all the mainboard’s ground lines. That’s about right and is less than one ampere.

Counter measurement of EPS 12 volts against EPS and 24-pin ground

I use my current clamps to measure the EPS, the 24-pin of the mainboard and of course the PCIe connection of the graphics card. I also determined the differences between the rails for a plausibility check, including the voltages between the ground points. The system consists of a Core i5-13600K on an MSI MAG B660M Mortar WiFi, 16 GB DDR4 RAM, a GeForce RTX 4070 Ti Super and a low-power PCIe 3.0 SSD. The graphics card runs under full load with Furmark, the CPU has an almost constant power consumption of just under 55 watts in a light CPU load scenario. The entire PC generates an average current flow of 31.4 amps on the secondary side over 15 minutes of measurement, which corresponds to around 380 watts at an average of 12.1 volts. So far, so unexciting. But how is this distributed in reality?

When the mass is askew

First, I measured and compared in the diagram how the three rails behave in terms of inflow and return flow. We see almost 20 amps on the 12V2x6 connection of the graphics card, while the EPS and the 24-pin are almost on a par. The approximately 3.4 amps of the graphics card, which then flow internally in the mainboard from the 24-pin to the PCIe graphics card slot, I can only log in the inflow, the return flow then takes place as in the watering can principle via the various ground lines of the mainboard. But that’s not the issue, but it also causes some detours.

I have now compared these items in percentage terms. Let’s start with the supply from the 12-volt source and look at the shares of the three rails. You can see very clearly that the 12V2x6 is the largest item here in terms of current. Also in terms of power.

And now comes the return journey, which is more than exciting! Because we can now see very clearly why the ground pins of the 12V2x6 connection are never damaged directly, but only as a result of damage in the immediate vicinity. In the return flow, the graphics card connection is suddenly only the smallest item!

Of course, you can draw a lot of conclusions from this and also learn a lot for yourself. As a graphics card manufacturer, I would also consider how the PCIe slot can be relieved of ground connections. This already starts with the voltage converter design. Please turn the page again!

 

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Kommentar

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J
Jan_03

Neuling

4 Kommentare 0 Likes

Muss man sich demnächst sorgen um den PCI Sockel machen? Der kann ja nur 75W, wird aber ja deutlich mit 120W belastet.

Ist ja nur auf der Masse Leitung, nicht auf der + Leitung, funktioniert das dann nur deswegen mit der Erwärmung? Oder kann der Slot doch mehr?

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Sci-Man

Veteran

144 Kommentare 92 Likes

War gerade bei gleicher Überlegung.
Meine laienhafte Überlegung dahingend ist, dass es nur wegen der einseitigen Belastung nicht zum überhitzen kommt, also dadurch dass "nur" die Masseseite so stark belastet ist, sich die entstehende Hitze verteilen kann.

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RX480

Urgestein

1,881 Kommentare 873 Likes

Wo gehen die Strömlinge dann mit ner 7900er Graka eigentlich hin?
Ist da auch soviel Masse auf dem PCiE-Slot?

.... wenn man mal bedenkt wieviel W da manche Luxxer beim X-OCen drauf hauen

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Igor Wallossek

1

10,224 Kommentare 18,928 Likes

Erstens:
Das ist bei AMD-Grafikkarten nicht anders. Bei manchen sogar noch ausgeprägter.

Zweitens:
Am PCIe Slot gibt es nur 3 offizielle 12V-Pins (mit Reserve-Pin sind es 4), aber deutlich mehr Masse-Pins. So gesehen passt das schon noch. Ich hatte mit einer MSI RTX4090 SUPRIM X und 516 Watt Leistungsaufnahme knapp 13 Ampere am Slot, bei 600 Watt BIOSen sind es sicher 14 bis 15 Ampere. Das ist zwar schon arg sportlich, aber für satte 34 Gnd-Pins noch locker machbar. Ich mache mir da eher Sorgen ums Mutterbrett und die Interferenzen

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e
eastcoast_pete

Urgestein

1,507 Kommentare 852 Likes

Interessant! Erdungsanschlüsse (Schraube am Metall Gehäuse zum Anschließen eines Erdung/Ground Kabels) gibt's ja aus guten Gründen in Netzwerk Switches und Routers, zT sogar schon in billigen Geräten (so ab €100, einfach danach suchen). Warum es dann sowas nicht auch für die PCs selbst gibt, weiß ich nicht.

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Igor Wallossek

1

10,224 Kommentare 18,928 Likes

Frrag die Industrie. Das gabs früher sogar an Netzteilen (zum Gehäuse).

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holansensei

Mitglied

63 Kommentare 17 Likes

Guten Morgen,

dies ist mal wieder ein Beweis, wieso ich hier so gerne lese. Ein Artikel über ein Thema, welches kein anderer auf dem Schirm hat und dann noch für mich verständlich präsentiert.

Genug geschleime, sonst bricht sich noch jmd was.

Ich nehme für mich also mit, dass wenn ich die Möglichkeit für 2x4Pin CPU Stecker habe (je nach Konfiguration des MB) auch diese dran stecke?

Nicht wegen Zulauf, sondern Rücklauf?

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Roland83

Urgestein

684 Kommentare 528 Likes

Heute ist ja bald alles pulverbeschichtet, sogar die Schrauben, also da noch eine zuverlässige Masse abseits der Kabel hinzubekommen grenzt eh schon an Kunst. Die Kunststoff Abstandshalter sind dann die Krönung 🙈

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Rizoma

Veteran

173 Kommentare 140 Likes

Sind die Netzteile nicht über die Gehäuseverbindungsschrauben geerdet ?

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Roland83

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684 Kommentare 528 Likes

Jo mit den pulverbeschichteten Gehäusen (sowohl nt als auch pc ) samt Schrauben . Natürlich wirst du da mit etwas Glück beim eindrehen den ein oder anderen Kontakt finden aber optimal ist anders 😅

Masseverbindungen, Erde, Potential etc.. sollten ja idealwerweise so dimensioniert sein das sie die Gesamtheit des Rückflusses aufnehmen bzw ableiten können ( warum sieht man ja schön an Igors Schema). Drei "angeritzte" Gewindegänge entsprechen dieser Situation vielleicht nicht so ganz.

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echolot

Urgestein

942 Kommentare 727 Likes

Elektrizität zu Ende gedacht! Thema Potentialausgleich. Das Erdungskabel kam mir sofort in den Sinn. Hatte selber auch mal mit einer Soundblaster zu kämpfen. Gibt es von Dir eine DIY Lösung dazu?

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Igor Wallossek

1

10,224 Kommentare 18,928 Likes

Drucke Dir einfach eine Bracket oder nimm Tesa-Film zum Isolieren. Dazu kommt morgen ja das Follow-Up. Auch mit Soundkarte :D

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Roland83

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684 Kommentare 528 Likes

Soundkarten, Erdungsklemmen... wer gestern nach 20 Minuten Ram Training noch dachte AM4 war solide wird morgen den 486er wieder auspacken :LOL:

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echolot

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942 Kommentare 727 Likes

Für den Fall der Fälle einfach mal abwarten was da morgen noch kommt. Ansonsten sehe ich bei meinem Setup momentan keine Probleme.

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p
pintie

Veteran

172 Kommentare 131 Likes

An den ganzen Glasscheiben ist nichts mehr frei... da sind schon die ganzen RGB Kontroller geerdet.

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Roland83

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684 Kommentare 528 Likes

Einfach den freien Raum mit 10-20 Liter Gartenerde auffüllen, da reicht auch die günstige aus dem Baumarkt. Es muss nicht die Corsairde Republic of Gardening um 80 Euro das Kilo sein, auch wenn führende Youtuber da die meisten Regenwürmer drinnen gefunden haben wollen ...
Wir verlassen uns da lieber ganz auf Igors künftige Materialanalysen ;)

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DrWandel

Mitglied

82 Kommentare 65 Likes

Ja, mit den Kirchhoffschen Gesetzen habe ich mich sehr intensiv während meines Studiums der Elektrotechnik befasst, vor sehr langer Zeit. Danke für das passende Bild und die Erläuterungen!

Zum Thema passt perfekt die Benamung des ersten Kapitels: "Unerklärlliche Dinge..." (sic) ;-)

Ich spekuliere mal, dass dieses Thema (Powerstecker für Grafikarten) auch in ein oder zwei Jahren noch aktuell sein wird...

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arcDaniel

Urgestein

1,623 Kommentare 888 Likes

Sehr interessanter Artikel, allerings die Geschichte mit dem Wasser... Ja man glaubte lang dass der Strom Vom Plus nach Minus fliesst und auch alle Schaltungen sind so gezeichnet, aucht wird sich dies nicht mehr ändern.
Allerdings fliessen die Elektronen in Wirklichkeit vom Minus auf den Plus.

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RedF

Urgestein

4,672 Kommentare 2,554 Likes

Also was konnte ich machen um den PEG Slot zu entlasten?
Dickes Kabel direkt zum Netzteil, aber wo an der Graka verbinden.

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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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