Wie bereits letzte Woche angedroht, bleibt der Alphacool Eisblock GPX-N nicht die einzige Modifikation an meiner RTX 3090 Founders Edition. Heute geht es an die Shunt-Widerstände, also die, mit denen die GPU misst, wie viel Strom sie gerade verbraucht und sich ggf. herunter taktet, falls NVIDIAs Limits von 350 bzw. 400 W erreicht werden. Dabei sehen wir uns auch nochmal die Montage des Wasserblocks an, denn obwohl die 19 °C Delta zwischen Wasser und GPU nicht schlecht waren, könnte es zugegebenermaßen besser sein.
Disclaimer
Im folgenden wird darauf eingegangen, wie die SMD-Komponenten der RTX 3090 Founders Edition Grafikkarte physisch so modifiziert werden können, dass interne Messvorrichtungen der GPU zur Bestimmung der Stromstärke und Leistungsaufnahme ausgehebelt werden. Entsprechend erlischt hierbei durch die physische Modifikation der PCB die Garantie. Zudem bin ich kein ausgebildeter Feinelektroniker und alle beschrieben Vorgehensweisen sind selbst erlernt. Daher sollte dieser Artikel keinesfalls als Anleitung oder Empfehlung verstanden werden, maximal als Experiment oder Inspiration.
Shunt-Modding in der Theorie
Ich will euch mit Elektrotechnik nicht langweilen, die einen wissen es wahrscheinlich schon und die anderen hat es in der Schule nie interessiert, aber dennoch darf ein kurzer Abriss zur Theorie nicht fehlen, um zu verstehen was im Hintergrund eigentlich geschieht und wieso der Mod funktionieren kann.
Shunt oder auch im deutschen Nebenwiderstand ist wie der Name schon sagt ein Widerstand, der in Reihe zum eigentlichen Verbraucher und parallel zur Spannungsmessung in einer Schaltung verbaut wird. Dieser Widerstand hat einen festen Wert, wie in diesem Fall 5 mOhm und dient der GPU als Referenz zur Berechnung der Stromstärke und Leistung. Was die GPU ebenfalls weiß, ist die Spannung, die vor dem Widerstand anliegt, z.B. 12 V an den PCI-Express Anschlüssen bzw. in diesem Fall dem NVIDIA 12-pin Microfit-Connector. Diese wird vor dem Shunt-Widerstand einfach gemessen.
Der Widerstand bewirkt nun, dass die anliegende Spannung abfällt, und zwar linear mit der fließenden Stromstärke in der Schaltung. Verbraucht also der eigentliche Verbraucher mehr Strom, fällt auch die Spannung am Shunt stärker ab.Hinter dem Shunt wird nun die Spannung wieder gemessen und aus dem vorher-nachher ergibt sich ein Delta, der Spannungsfall. Da dieser wie gesagt linear und proportional zur Stromstärke des parallelen Verbrauchers ist, lässt sich nun direkt auf dessen Leistungsaufnahme schließen.
Ein Beispiel: Es liegen exakt 12,0 V vor dem Shunt an, dieser hat einen Widerstand von 5 mOhm und die gemessene Spannung nach dem Shunt ist 11,8 V. Daraus ergibt sich ein Spannungsfall von 0,2 V und damit zusammen mit dem 5 mOhm gemäß Ohmschem Gesetz eine Stromstärke von 40 A (I = V / R), Multipliziert man dies nun mit der anliegenden Spannung von 12,0 V, erhält man die Leistungsaufnahme von 480 W (P = I * V). Das war wie gesagt nur ein Beispiel, aber es macht die wenigen Formeln und Naturgesetze sichtbar, die dem ganzen zugrunde liegen.
Und genau hier können wir jetzt ansetzen, denn den Widerstand des Shunts misst die GPU nicht, sondern den weiß sie nur, wurde ihr quasi von NVIDIA so ins Gedächtnis eingebrannt. Wenn wir es jetzt irgendwie schaffen den Widerstand zu verringern, sinkt auch der Spannungsfall, aber als Berechnungsgrundlagen werden noch immer die 5 mOhm verwendet und somit denkt die GPU, sie verbrauche weniger Strom und damit Leistung als in der Realität.
Noch ein Beispiel: Wir verwenden die Daten aus dem obigen Beispiel und wissen, dass 40 A Stromstärke tatsächlich fließen. Wenn wir nun den Shunt-Widerstand auf 2,5 mOhm reduzieren und die Formel von oben umstellen, ergibt sich daraus ein Spannungsfall von nur noch 0,1 V, also gemessenen 11,9 V nach dem Shunt (V = I * R). Das ist die Realität, aber die GPU denkt noch immer, der Widerstand wäre 5 mOhm und mit den tatsächlichen 0,1 V Spannungsfall errechnet sie sich eine Stromstärke von 20 A und damit eine Leistungsaufnahme von 240 W.
Also ihr seht schon, halbiert man den Shunt-Widerstand, darf sich die Schaltung die doppelte Stromstärke und damit Leistung genehmigen. Zugegebenermaßen für Laien ist das etwas befremdlicher Gehirnsport, aber wenn man diese beiden Formeln einmal verstanden und ungefähr im Kopf hat, kann man sich bereits vieles in der Elektrotechnik erschließen. Und im Internet gibt’s dazu natürlich genügend Kalkulatoren und Ressourcen, wo man jederzeit nachschlagen kann, z.B. dieser hier von Digi-Key
26 Antworten
Kommentar
Lade neue Kommentare
Urgestein
Mitglied
Mitglied
Veteran
Urgestein
Mitglied
Mitglied
Veteran
Urgestein
Veteran
Mitglied
Mitglied
Mitglied
Urgestein
Veteran
Veteran
Mitglied
Urgestein
Alle Kommentare lesen unter igor´sLAB Community →