Rest in Peace 12VHPWR Connector – Willkommen 12V-2×6 Connector, wichtige Modifikationen und PCIe Base 6 | Exklusiv

Wichtige Umsetzungshinweise für die 12V-2×6 Kabel bezüglich Qualität und Verarbeitung

Um unnötigen Stress auf den Crimp-Kontakten zu vermeiden, sollten die Kabelbündel nicht unmittelbar nach dem Austritt aus der Rückseite des Steckers gebogen werden. Die Kabel sollten weder gestreckt noch in irgendeiner Weise eingeschränkt werden. Die IPC/WHMA-A-620-Norm schreibt Praktiken und Anforderungen für die Herstellung von Kabel-, Draht- und Kabelbaugruppen vor. Die Norm beschreibt Materialien, Methoden, Tests und Akzeptanzkriterien für die Herstellung von gecrimpten, mechanisch gesicherten und gelöteten Verbindungen sowie die damit verbundenen Montageaktivitäten (entsprechende Befestigungs-/Zurückhaltungskriterien) im Zusammenhang mit Kabel- und Kabelbaugruppen.

Die Variabilität des Kontaktwiderstands innerhalb einer Kabelbaugruppe verursacht eine Stromungleichgewicht zwischen den Kontakten und kann dazu führen, dass einzelne Kontakte und/oder Drähte den in Abschnitt 9.1 angegebenen Strom pro Pin überschreiten. Darüber hinaus kann dieses Stromungleichgewicht durch Kabelbiegung und/oder seitliche Belastung der Kabelbaugruppe, die mit der Erweiterungskarte verbunden ist, erhöht werden. Der spezifische Draht, die Stecker und der Herstellungsprozess, der für eine Kabelbaugruppe verwendet wird, müssen so ausgelegt sein, dass sie das Stromungleichgewicht aufgrund der Variabilität des Kontaktwiderstands und der Seitenbelastung akzeptieren. Seitenbelastung wird hier als eine in jede in Abbildung 9-10 definierte Richtung senkrecht zu den Gehäusekörpern aufgebrachte Last definiert.

Ich erinnere in diesem Zusammenhang auch daran, dass ich exakt diese Umstände der Seitenbelastung sowohl in meinen damaligen Untersuchungen als auch in den Artikeln und Videos aufgegriffen und thematisiert habe. Dass dieser wichtige Umstand nach vielen Hinweisen und Messungen nun auch in die Spezifikationen aufgenommen wird, bestätigt einmal mehr, dass die pure Pauschalisierung auf Anwenderfehler dem Problem einfach nicht gerecht werden kann. Das betrifft auch meine Untersuchungen zum Crimpen bzw. Löten und der Ausführung der Kabel.

 

Messungen und Prüfverfahren

Zum besseren Verständnis erkläre ich kurz worum es sich bei der Low Level Contact Resistance (LLCR) handelt. Die LLCR wird in Kombination mit mehreren anderen Tests verwendet, um die Gesamtleistung eines Teils unter bestimmten Bedingungen zu verfolgen. Es geht im Detail darum, den elektrischen Widerstand eines Systems unter Test mit einer Leerlaufspannung zu messen. Die Spannung ist niedrig genug, um dünne Filme, die in der Kontaktstelle existieren könnten, nicht zu stören.

Das Stromniveau ist auch niedrig genug, um sicherzustellen, dass das Gerät unter Test nicht erhitzt und Asperitäten (Unregelmäßigkeiten einer Oberfläche) nicht schmelzen. Mit anderen Worten, der Strom ist niedrig genug, dass Oxidschichten nicht zerstört werden und die Ergebnisse verfälschen. LLCR wird in Milliohm (mΩ) gemessen, und eine normale LLCR-Lesung liegt zwischen 5-15 mΩ für ein Board-to-Board-System. Für den Test ist die Spannung auf 20 mV und der Strom auf 100mA begrenzt. Eine Änderung von R größer 15 mOhm wird typischerweise als Ausfall betrachtet.

Um den Niedrigpegel-Kontaktwiderstand zu messen und zu prüfen, ob ein gekoppelter Steckerkopf- und Kabelbaugruppendesign den Kontaktwiderstand unter Seitenbelastungsbedingungen kontrollieren kann, wird die folgende Methodik vorgeschlagen:

• Befestigen des Steckers der Erweiterungskarte an einer Vorrichtung.
• Das LLCR der Kabelbaugruppe wird vom Footprint der Buchse auf der Oberseite der Erweiterungskarten-PCB bis zu 50mm von dem Punkt gemessen, an dem der Draht den Körper des Steckers verlässt. Der Zweck der Kontrolle des Messpunktes besteht darin, sicherzustellen, dass die Drahtlänge und ihr Beitrag zum Kontaktwiderstand wiederholbar sind. Dies impliziert keine Einschränkung der spezifischen Kabelbaugruppenimplementierung
• Ausführen von 30 Steckzyklen zwischen dem Stecker und der Kabelbaugruppe
• Protokollieren der LLCR jedes Leiters der Kabelbaugruppe im unbelasteten Zustand.
• Verwenden einer Seitenlast von 20 N in jede der in der obigen definierte Richtung. Die Last muss auf das Kabelbündel und jenseits jeglicher Kabelbinder oder Zugentlastungseigenschaften der Baugruppe angewendet werden, falls vorhanden. Notieren des LLCR jedes Leiters, sobald das Messergebnis einen stabilen Wert erreicht hat.
• Berechnen des durchschnittlichen Kontaktwiderstandes der Pin-Gruppen 1-6 und 7-12 unabhängig für jeden Seitenlastzustand
• Das Resultat für LLCR darf sich unter jedem Testbedingung bei keinem Pin um mehr als 50% vom Durchschnitt der jeweiligen Gruppe dieses Pins ändern. Ein maximales LLCR von 6 mOhm/Kontakt ist für jeden Leiter als Obergrenze vorgeschrieben.

Temperaturen

Auch zu den Temperaturen  und den Grenzwerten gibt es neue Ausführungen. Nimmt man die Wärmeentwicklung der Platine hinzu (Shunts mit über 100 °C!) und die mögliche Aufheizung der Pins durch eine Fremdeinwirkung von Seiten der Platine und nicht nur durch die fließenden Ströme und den Kontaktwiderstand, dann kann man aus den festgelegten Temperaturgrenzen für die Haltbarkeit sicher auch den Schluss ziehen, dass vor allem luftgekühlte Karten im Bereich des Stromanschlusses anders konzipiert werden sollten.

Meine eigene Schlussfolgerung: Vor allem Karten mit um 180° gedrehtem Stecker, wo die 12-Volt-Pins direkt im Einzugsbereich der Shunts und der heißen Tracks von den VRM und den Spulen liegen, sollten hier beim Layout wirklich anders gestaltet werden. Die viel zu enge Positionierung der Baugruppen heizt die Kontakte und damit auch die 12V-Pins völlig unnötig auf. Deshalb habe ich ja auch den Pad mit hinter dieser Baugruppe getestet, was die Temperaturen im Header signifikant senken kann.

Zusammenfassung und Fazit

Die heute vorgestellten Änderungen sind zwar noch nicht final, aber sehr viel wird sich sicher nicht mehr ändern. Für die Fraktion der 6+2-Pin-Liebhaber ist allerdings die Nachricht, dass der neue 12V-2×6 Connector auch für Erweiterungskarten bis 150 Watt bzw. bis 300 Watt spezifiziert wird, sicher eine Enttäuschung. Und sonst? Das Zurücksetzen der Sense-Pins zum Erkennen eines sicheren Einsteckens hätte man bereits in der ersten Revision des 12VHPWR-Anschlusses realisieren müssen. Auch die fehlende Spezifikation der niedrigeren Watt-Klassen und die jetzt nötigen Nacharbeiten im Softwarebereich sind eigentlich komplett überflüssig, hätte man es gleich richtig gemacht.

Auch die ganzen Handhabungsempfehlungen sind ein klarer Ausdruck dafür, dass die Technologie ihre Tücken hat, wenn man nicht alles wirklich nach Vorschrift verbaut. Ich sehe hier die Schuld an der ganzen Misere eindeutig bei der PCI SIG und den ganzen beteiligten Unternehmen und nicht im angeblich zu dummen Endanwender. Wie heißt es doch so schön: Viele Köche verderben den Brei und wenn es nur eine Steckverbindung ist. Denn das Schwierige ist ja, das vermeintlich Einfache so benutzerfreundlich wie möglich umzusetzen.

Wer sich das Ganze noch einmal als Video ansehen möchte, nur zu!

Und für die Auffrischung gibt es natürlich auch die Zusammenstellung der vorangegangenen Artikel: