Allgemein Grafikkarten Hardware Modding Praxis Testberichte Wasserkühlung

Entfesseltes Einhorn auf Höhenflug – Shunt-Mod für die NVIDIA GeForce RTX 3090 FE samt Alphacool Eisblock GPX-N

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

Lade neue Kommentare

Blubbie

Urgestein

710 Kommentare 217 Likes

Respekt vor dem Mut an einem Stück Hardware für aktuell ca. 2800 euro rumzubasteln :cool:

Antwort 2 Likes

Doubleyou

Mitglied

11 Kommentare 9 Likes

Ein Shunt wird in Reihe zum Verbraucher eingesetzt, wenn man parallel zum Verbraucher den Shunt einsetzen würde hätte man einen satten Kurzschluss.
Richtig ist das der Shunt parallel zur Spannungsmessung eingesetzt wird.
Über den Spannungsabfall am Widerstand wird dann der fließende Strom berechnet.
Häufig werden Shunts eingesetzt bei denen die abfallende Spannung in Millivolt dem fließenden Strom entspricht, dann kann man sich das Umrechnen sparen.
Schöner und mutiger Artikel, ist ja nicht ganz billig die Karte :)

Antwort 1 Like

S
Seb

Mitglied

47 Kommentare 18 Likes

Toller Bericht, hat Spaß gemacht zu lesen!

Eine Frage wegen des krummen Chips - die Wärmeleitpaste sieht doch in Richtung PCIe-Slot wesentlich dünner aus (die GPU scheint dort viel mehr durch) und nach oben hin dicker. Das spricht doch dafür dass der Kühler unten eher mehr Kontakt zum Chip hatte und oben die Wärmeleitpaste mehr Abstand überbrücken muss. In deinem Text habe ich es genau anders herum verstanden. Kannst du das für mich nochmal klarstellen?

Antwort 1 Like

skullbringer

Veteran

187 Kommentare 173 Likes

Danke für das Feedback, gefixt. :D

Mittig hat die GPU am meisten Kontakt, dort wo die Textur im Abdruck am feinsten ist. Wenn man genau hinsieht, erkennt man sogar die Gravur im Chip in der Wärmeleitpaste, dort war der Druck also am höchsten und der Kontakt zum Block am flachsten. Nach außen hin wird die Textur grober und damit der Kontakt schwächer.

Wenn man das Druckbild auf dem Block sieht, erkennt man es vielleicht besser. Dort hat sich sogar die Gravur vom Chip im Block durch den Druck leicht verewigt ;)

Antwort 2 Likes

SKYNET

Urgestein

585 Kommentare 89 Likes

silberleitlack ist einfacher.... und die garantie bleibt :sneaky:

Antwort Gefällt mir

b
butch111

Mitglied

20 Kommentare 9 Likes

Von wegen Schwachsinn....Hab bei Cyberpunk auf 3840x1080 RTX DLSS OC Watercooled grade ma brauchbare 55-60FPS.....das Spiel verliert extrem wenn man Grafik runterregelt. Möchte nicht wissen wies auf DLSS-lose Highendgrafikkarten so rumruckelt.

Würde aber tatsächlich nicht ohne Anleitung von explizit meiner Referenzkarte daran rumlöten.

Gibts n Grund warum Du nicht der Einfachheit Ohm Widerstände genommen hast?

Antwort Gefällt mir

M
Michael20

Neuling

4 Kommentare 0 Likes

Interessant wäre wie sich die FrameTimes verhalten.

Antwort Gefällt mir

M
Mist3r1989

Mitglied

88 Kommentare 19 Likes

Vielen Dank für den Bericht.
3 Bildschirme hier, Karte taktet selten bis nie runter. Manchmal klappt es seltsamerweise mit 210Mhz, ansonsten bleibt sie bei 1860 Mhz und 120W verbrauch... ich lös das mit dem Afterburner im idle indem ich power target auf 30% stelle...

Antwort 1 Like

Alkbert

Urgestein

539 Kommentare 275 Likes

@skullbringer
"[...] Der Grund für diesen Fehler ist anscheinend ein Bug im Grafiktreiber bei Topologien mit mehr als einem angeschlossenen Monitor, wobei die Grafikkarte niemals aus dem 3D-Modus in den 2D-Modus wechselt und deswegen nie den wirklichen Idle-Betrieb erreicht. [...]"

Das hat mich jetzt doch interessiert.
Das ist meine Bildschirmsituation mit 2x 4k an 60 Hz (identische Samsung 28 " Schirme) im "Clone" Modus

View image at the forums

mit HWI habe ich mal bei den Sensoren den aktuellen Status abgerufen:

View image at the forums

Ist eine Asus TUF OC 3090 "out of the box" aus 11/2020 ohne Mods, Firmwareupdates oder irgendwas mit der Treiberversion

View image at the forums

Tja, weiß ich jetzt auch nicht ??

Antwort 1 Like

Klicke zum Ausklappem
halfevil333

Veteran

190 Kommentare 86 Likes

Interessanter Artikel @skullbringer

Auch wenn ich eigentlich denke, dass es doch in die andere Richtung, also weniger Stromverbrauch gehen sollte. Da braucht man ja bald ein extra Netzteil nur für die Graka. Wenn man auch sagen muss, dass es schon zu hart ist, was man da alles raus kitzeln kann. Aber wird das jetzt so gelassen oder wird es wieder "zurück gebaut"?

Aber ein bisschen kaltblütig muss man da ja schon sein :eek:
Selbst bei einer hohen Verfügbarkeit und nur der Hälfte des momentan aufgerufenen Preises wäre das schon etwas, was mir den Schweiß auf die Stirn treiben würde.
Aber jetzt gerade? Hut ab!

Antwort 1 Like

Klicke zum Ausklappem

Danke für die Spende



Du fandest, der Beitrag war interessant und möchtest uns unterstützen? Klasse!

Hier erfährst Du, wie: Hier spenden.

Hier kannst Du per PayPal spenden.

About the author

Xaver Amberger (skullbringer)

Werbung

Werbung