Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Железо и гаджеты доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 80
Остаётся сделать диалектическую петлю и упомянуть, что кабелю к электроплите мешает рассеивать тепло его изоляция и собственно толщина жил (поверхность растёт первым порядком, а сечение -вторым). И там, вроде, есть даже две рекомендации по плотности тока - по температуре (более жёсткая) и по общей экономике (более мягкая).
Первый, ня.
И плита на этих 32 амперах страшно печёт не потому, что 32 ампера, а потому что "32 ампера через большое сопротивление конфорки".
На самом деле печёт не мощность, а энергия и значит нужно время.... :)
наврал: через LGA1200 токи по 500 ампер не текут, 500 ампер и более - это более жаркое серверное Xeon-подобное многоядерное железо. Но 250 вполне течёт и от этого не легче. Да и про серверные я наврал - там и выше 1.5К ампер бывает.
Возьмём, к примеру, i9-11900K, который на LGA1200. У него номинально максимальное энергопотребление 253 ватта. При этом напряжение ядра составляет порядка 1.4 вольта (плюс-минус сотые). Даже если представить, что такое напряжение у него на всех ногах, получится что-то около 180 ампер. Но есть и ноги, где напряжение больше, то есть ток меньше. Так что 250 ампер - это уже при разгоне, может, даже близком к экстремальному.
Мне кажется там вполне возможны импульсные токи больше 180А. Но если взять например не интел, а условно бытовой 5090, то там токи действительно сумасшежшие.
5090 имеет гораздо большую площадь. Да она обычным воздухом охлаждается до 60°. Плотность теплового потока (а соответственно и электрического тока) в ней в несколько раз меньше чем в топовых процессорах.
А при чём тут импульсные/мгновенные токи? В моменте можно пропустить и тыщу, и десять - лишь бы импульс был столь короткий, что выделившаяся за его время энергия недостаточна для физического разрушения проводника от перегрева.
Если импульс слишком мощный, провода может и не расплавятся, а вот электромиграция скажет привет. Медные дорожки внутри чипа истончаются от таких скачков
Не только от перегрева, сила Лоренца никуда не девается, может просто порвать.
Что называется, когда начинают пугать сечением провода на таки-и-ие токи.
Кроме длительности импульса ещё и длина этих проводников слишком маленькая. Если взглянуть на сечение нити плавкого предохранителя и сечение провода в цепи которого он стоит, то будет заметна огромная разница.
Возьмём, к примеру, i9-11900K, который на LGA1200. У него номинально максимальное энергопотребление 253 ватта.
Не совсем. У Intel TDP довольно условная величина, процессор легко за тепловой пакет выходит на х2 мощности, если справляется охлаждение.
Да не, он и в стоке ампер много жрет. При тяжёлой нагрузке напряжения падают, а ток прилично растет. Например если кинуть тяжёлые задачи на все ядра, то там до 1.15 - 1.25 ядра болтаются, а жор все 250 ват. А вот когда задачи проще, игры там и тд, то да 1.45 в стоке.
Ну ток течёт не только в процессор, но и из него, так что суммарный ток через сокет около 360... Если сумма не векторная 😅.
Еще и длину проводников учитывать надо. Там сопротивление очень маленькое, и оно сильно уменьшает выделяющуюся энергию, ибо формула Q = t*R*(I^2)
И основная энергия в процессоре выделяется не на проводах питания, а в полупроводниковых структурах.
Обмотки постоянных электромагнитов в БАК сделаны из плоского кабеля, который сплетён из множества нитей NbTi, охлаждённого до наступления в этом NbTi сверхпроводимости. И всё равно больше 11850 ампер по нему пускать не могут.
А там другая причина. Магнитное поле. :)
Некоторые уточнения:
В мощные DC-DC-преобразователи обычно ставят не один, а два ключа на полевиках - верхний и нижний. Первый подаёт напряжение от источника на дроссель, а второй позволяет при превышении напряжения замкнуть вход дросселя на общий провод. Управляются оба ШИМ-контроллером.
Большие токи в сверхпроводящих магнитах обычно "включают" разово, при их накачке энергией (напряжение небольшое при огромных токах). Чтобы это сделать, небольшую часть обмотки оставляют на время накачки в несверхпроводящем состоянии. А в конце процесса обмотка приводится в сверхпроводящее состояние полностью и замыкается накоротко, в результате чего постоянный ток начинает циркулировать внутри обмотки - деваться ему из неё некуда до тех пор, пока обмотка не нагреется до выхода из сверхпроводящего состояния. Он и создаёт магнитное поле. Источник питания при этом, разумеется, тоже замыкается накоротко и затем просто отключается - больше он сверхпроводящему магниту не нужен. Так работают, например, магниторезонансные томографы, только токи накачки там составляют в районе сотен ампер. Не думаю, что в коллайдере сделано как-то иначе.
а второй позволяет при превышении напряжения замкнуть вход дросселя на общий провод.
У вас странное представление о работе DC/DC.
Вот классическая схема.
Скрытый текст
Для мощного преобразователя, чтобы уменьшить потери на диоде, заменяют его на управляемый ключ.
Скрытый текст
А что странного то? Ровно то же он и написал. Когда на выходе напряжение превысит уставку - верхний ключ закрывается, а через диод или нижний ключ дроссель замыкается на землю и выдает накопленную энергию.
Ну да, заменяют. На практике, в т. ч. в мамках, так и делают. И при чём тут странное представление, не понимаю.
Вероятно выражение замкнуть на землю - я никогда не слышал такую формулировку. По классике вроде что-то типа обеспечить петлю тока для магнитного поля накопленного в индуктивности что собственно и нарисовано выше. Ну и диод ставиться не только на землю, в других топологиях...
Это да. Но в практике компьютерной техники, о чём собственно статья, обычно делается так: я привёл первую попавшуюся под руку схему из мамки, во многих ноутбучных тоже. Конечно, получается петля, в которой дроссель кратковременно становится источником энергии для нагрузки (пока эта энергия в нём есть), а собственно от источника питания в этот момент не берётся ничего.
замкнуть на землю - я никогда не слышал такую формулировку.
так же не раскрыта тема "превышения напряжения" (чего над чем превышение - совершенно не очевидно). С одной стороны превышение есть, раз ток через "диод" идёт, с другой стороны это превышение само по себе является следствием, а не причиной.
Сотни ампер это абстрактная суммарная характеристика питания из формулы P = U × I. По факту же там гигагерцовые импульсы в микроамперы, раскиданные по нескольким пинам питания и по нескольким фазам (VRM на 16 или 24 фазы) . Но в импульсе на гребне волны мгновенный di/dt может быть много сотен ампер на микросекунду, что соответственно и даёт тепло от наведённых индуктивностей на дорожках. Процессор в основном греет сам себя, а не работает:)
Совершенно технически безграмотным комментарием кажется мне это высказывание.
Что такое гигагерцовые импульсы в микроамперы? Гигагерцовый импульс - это что? Ступенька тока, резко растущая от нуля до микроампера, а потом резко растущая обратно и длящаяся 10 ^ -9 и фронт и срез этой ступеньки имеют очертания описываемые уже временами порядка 10 ^ -10 (ну чтобы ей быть ступенькой, а не синусом). А гигагерцовые-то почему? Тактовая частота потому что "гигагерцы"? Хорошо, то есть в процессоре есть такты на 4 гигагерца, а по каждому такту проц через каждую ножку жрёт микроамперы, а в остальное время ничего не жрёт? Но если это проинтегрировать, не получится 200 ватт. Жрёт импульсами чаще, чем тактовая частота, между тактами то есть? Тогда импульсы уже 10-гигагерцовые? Откуда они берутся-то... В общем, я ничего не понял.
Что за "тепло от наведённых индуктивностей в дорожках". Что такое вообще наведённая индуктивность, индуктивность или есть или нет. В каких ещё дорожках? В плате что-ли? В импостере? В самом проце? Как индуктивность способствует теплу? Индуктивность наоборот тормозит ток, а если что и формирует то только магнитное поле вокруг себя.
Через сокет LGA1700 течет вполне реальный, физически измеримый постоянный ток (DC) силой до 200–300 Ампер (при напряжении около 1.1–1.3 В) под полной нагрузкой вроде Intel Core i9. Прямо амперметр если воткнуть, то будет видно такой ток. На частотах в гигагерцы работают транзисторы внутри ядра процессора. К цепям питания сокета и VRM эта частота не имеет отношения. Фазы питания (VRM) работают на частотах переключения обычно от 300 до 800 КИЛОгерц, но на выходе сглаживающих фильтров (конденсаторов и дросселей) в процессор идет чистый постоянный ток с небольшими пульсациями.В сокете LGA1700 под питание (VCCCORE) и заземление (VSS) выделено суммарно более 700 контактов.
Процессор в основном греет сам себя, а не работает:)
Не "в основном", а на 100% всю энергию в тепло превращает.
Интересный такой вопрос получается на грани философии.
Представим себе, что проц научились делать абсолютно технически идеально-свехпроводящим, а переключения транзисторов внутри бесшовными.
Подвели питание к процу тоже с сопротивлением ноль.
Ток в этой цепи закольцевали - потерь-то нигде нет, пусть едет по кругу.
Проц при этом заставили думать какой-то нетривиальный алгоритм, ну например порождать некую нетривиальную последовательность чисел или проверять последовательно на простоту много чисел подряд. RAM нет, всё в кеше проца лежит - десятков этих мегабайт хватит положить много чего хорошего (раньше богатые демки в 64 килобата делали).
Получается, что полезная работа совершается (ну математически заглянуть вперёд в какую-то последовательность ведь не является совершенно бесполезным), а не стоит ничего! Значит думать - не мешки ворочать и чистые интеллектуалы-интеллигенты-мыслители просто бесполезные бомжи-тунеядцы и кормить их не за что. Вот так-то.
помимо сверхпроводимости, надо чтобы закрытые вентили имели бесконечно большое сопротивление, а также индукции не должно существовать
И никаких переходных процессов, естественно. Транзисторы с нулевым временем переключения, например. Что даже по философским меркам нереально. :)
С закрытыми и даже открытыми вентилями проблем нет. Подавляющее большинство потерь в переходных режимах, когда ключи полуоткрыты. С этим борются увеличением скорости переключения
Вся эта затея упирается в принцип Ландауэра. Нельзя стереть информацию без энерговыделения, а бесконечно вычислять что-то без освобождения конечного доступного объема памяти затруднительно даже в случае обратимых вычислений.
// ...я буду читать комментарии, прежде чем постить... :)
При́нцип Ланда́уэра — принцип, сформулированный в 1961 году Рольфом Ландауэром (IBM)[1] и гласящий, что в любой вычислительной системе, независимо от её физической реализации, при потере 1 бита информации выделяется теплота Q :
Q=kB T ln2,
где kB — константа Больцмана, T — абсолютная температура вычислительной системы.
А ещё можно внутри чёрной дыры что-нибудь очень полезное придумать. Выводить-то результат как будете? Тут-то обмен энергией и пойдёт.
-
Есть принцип Ландерауэра, основанный на фундаментальных ограничениях и утверждающий, что для обработки одного бита необходимо рассеять не менее чем kT*ln2 теплоты.
Интересный такой вопрос получается на грани философии.
Это только если физику не знать.
Если вы прогуливали физику в школе, то мир вокруг вас полон чудес (С)
"работа совершается" - погуглите что такое "работа" электического тока и ваш вопрос отпадет сам собой. Что значит " переключения транзисторов внутри бесшовными"?
Если энергия не тратится, то и работы нет. Если энергия не тратится - никакие транзисторы не переключаются. И дело не только в сверхроводимости - есть же еще потери на перезадку емкости затворов транзистора. И еще утечки. Есть индуктивность проводников - тоже потери, хоть и не омические.
Это все ток, т.е. работа, т.е. тепло.
Нет, имелась в виду паразитная мощность, не участвующая в работе.
Ну не 100%, у него же как минимум цепи выходных сигналов есть.
На силовых шинах алюминиевого электролизера, можно стоять, лежать и трогать их руками. Но если бросить на них урановый лом, то он испарится со спецэффектами. 4 Вольта и 150 000 Ампер, а иногда и 500кА.
ASIC Broadcom 56980, не самый энергопотребляющий продукт в линейке Broadcom, но 401А на 3.3В питания во время запуска - это его нормальная история. Особо подчеркивается, что блок питания должен суметь выдать эти характеристики без провалов.
Даже у старых асиков типа L3 на каждой плате-лезвии стоит dv-dc понижайка с регулировкой. А на саму плату приходит обычные 12в с огромными токами.
PS. Источники питания от асиков - очень неплохие для DIY и не-очень-DIY поделок за вменяемую цену.
Особый интерес вызывает коммутация таких токов. В Большом Адронном Коллайдере, я где-то читал, коммутируют ток не за раз: там много-много мосфетов или чего-то подобного в параллель стоит и они ступеньками ток поднимают-поднимают-поднимают...
Давно интересовал вопрос, почему в компьютерных БП разбивают питающие 12В кабели на множество отдельных пучков, каждый в своей изоляции.
Почему нельзя (?) собрать все жилы в один проводник большего сечения, и использовать коннекторы на потип XT120
Так неудобно будет. Эти дубовые провода толщиной с палец нужно будет как-то организовывать внутри пространства системного блока. Ну, и легаси тут имеет место быть, всё-таки стандарту ATX уже 30 лет, а в те времена компьютеры не потребляли такие огромные токи.
Дубовыми провода будут только если их делать из веток дуба и покрывать его корой, как это делается сейчас для удешевления. С разъемами XT120 обычно используют провода в силиконовой изоляции, которая очень мягкая и выдерживает сильный нагрев и сам провод с очень тонкими жилами, от чего он гнется так, что комповым жгутам и не снилось. Так что только легаси.
Пучок тонких проводов дает бОльшую площадь поверхности для охлаждения - можно давать тот же ток при чуть меньшем суммарном сечении.
Ну не только - еще скорее всего будут нюансы в месте соединения дорожек дофигаслойной платы и штырем большого разъема.
Это можно решить конструкцией разъема
Кажется не будет. Потому что сейчас разьём 20+ пинов (или сколько там) и так прошивает плату насквозь. Я в платах мало шарю, но кажется что любое установочное не-smd изделие в плате, которое сидит в дырке, прошитой через всю плату - это удар по многослойности в этом месте. Уже в этом месте по слоям не могли ходить дорожки и ходят в обход. А разьём с 2 дырками в этом смысле куда выгоднее 20 дырок - просто меньше дырок и меньше площади занимает такое сооружение.
Не в прошивании платы дело, а в том что у вас весь ток приходит из 1 точки на фольгу 35 микрометров или у вас полигон ~ 10х50 с кучей точек контакта.
Для примера плата ИБП с выводом на большой одиночный разьем, можно обратить внимание на дорожки залитые припоем для увеличения толщины как раз в местах одиночных разъемов, выводов транзисторов итп.
На плате все равно несколько потребителей. Зачем собирать все в 1 разьем, и на плате разводить на несколько dc-dc понижаек? Так и к разьему меньше требований, и по дорогам платы ток меньше.
Любые технически грамотные объяснения того, почему надо оставить много параллельных проводов (типа там, гибкость кабеля, удобство разводки на самой плате; мне всё это кажется сомнительным - гибкие толстые провода делать вполне умеют, с силиконовой изоляцией и мегатонкими жилками например, а длина окружности одного толстого провода будет меньше, чем сумма длин окружностей проводков поменьше - такое ещё и пыли меньше соберёт и пластика на изоляцию меньше, что по объёму пластика в изоляции ещё и место в корпусе поэкономит и аккуратнее выглядит; а в разводке платы уж точно можно исхитриться с полигонами и металлизацией и это будет дешевле, чем городить разьёмы), по своему весу скорее проиграют объяснению "устанешь синхронизировать всех производителей железа по поводу перехода на новый разьём". Легаси. Исторически сложилось настолько крепко, что фиг чего поменяешь.
Мы потихоньку идём к стандарту CXL, Производители уже упираются в то, что делать большие серверные платы на будущую 4-уровневую сигнализацию PAM4, начиная с PCIe 6.0 - до крайности сложная задача. PCIE 6.0 одобрен в 21 году, а массовых плат на нём, что-то пока не видать.
Причины, мешающие массовому внедрению - взаимное влияние ЭМИ компонентов и "гонки сигналов" по дорожкам, у которых прямые углы превращаются в излучатели на высоких частотах и так далее.
Консорциум CXL предлагает делать относительно компактные платы. Процессорные платы - отдельно, контроллеры памяти - отдельно. Память становится разделяемой. между процессорами и периферией. Периферия - NIC, видео, разного рода вычислители HPC, СХД - тоже разделяемые между ресурсами.
А вот интерконнекты - достаточно толстые, специальным шагом свитые, для уменьшения помех и взаимного влияния, проводники, да ещё и оконеченные специальными разъемами. без этого PAM4 на PCIe 6.0, а в будущем и 7.0 заставить устойчиво работать вряд ли получится.
Память становится разделяемой. между процессорами и периферией. Периферия - NIC, видео, разного рода вычислители HPC, СХД - тоже разделяемые между ресурсами.
Так все это уже есть в PCI. Просто на одной плате. Вы предлагаете разнести на разные платы через интерконнет. При этом описанная вами проблема:
взаимное влияние ЭМИ компонентов и "гонки сигналов" по дорожкам, у которых прямые углы превращаются в излучатели на высоких частотах и так далее.
только увеличится в масштабах.
Первый абзац лишний.
Хороший материал, спасибо !
Просмотрел статью первый раз - не понял. Второй раз перечитал статью и заметил ник автора legendasofizma. Теперь все сошлось :)
Самая боль тут даже не ток протащить, а отвести тепло от кристалла через эти же микроскопические контакты
Снимаю шляпу перед инженерами, которые проектируют эти бутерброды из подложек.
Если к медному проводу приделать кулер или хотя бы массивный радиатор, то он пропустит ощутимо больше ток, чем без этого. У процессоров внутри которых 500 ампер нехилый такой кусок теплорассеиващего железа сверху приделан с вентиляторами. Ну и длина проводников короткая.
А текст статьи написан нейронкой и автор, вероятно, не особо правил результат.
Ток течет большой, а провод к плите не греется так же как сама плита. Может дело не только в амперах?
Очень много текста, так как же медь не плавится от 500 ампера? Я так и не понял)
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как через CPU течёт 500 ампер и не сгорают выводы?