ATX 3.0 PSU Standardı Nedir?

Intel ATX12V v3.0 standardı kısa bir zaman önce nihai hale geldi ve güç kaynakları için önemli değişiklikler getirdi. Şu andan itibaren yeni standardı benimseyecek güç kaynakları, 450 W’tan fazla güce sahip olması koşuluyla ekran kartları için yeni 12+4 pinli konnektöre sahip olabilecek ve kısa süre için maksimum nominal kapasitesinin %200’üne kadar çıkmasına izin veren çeşitli özelliklere sahip olacak.

Yeni ATX standardı ayrıca gelecek nesil ekran kartlarında herhangi bir kapanma veya farklı uyumluluk sorunlarının olmayacağını da garanti ediyor. Artık güç kaynağı ekran kartının güç sınırını ayarlayabilecek. Dolayısıyla ekran kartınız için en uygun güç kaynağını seçmek artık daha mühim bir hal aldı. Alternatif Düşük Güç Modlarının (Alternative Low Power Modes-ALPM) tasarım ve verimlilik gereksinimlerinde daha düşük güç tüketimine izin veren bazı değişiklikler de bulunuyor.

Birazdan birçok detaya gireceğiz. İlk olarak ATX12V v3.0 standardının getirdiği başlıca değişikliklere bakalım:

PSU etiketleri, zamanlama değerlerini (T1 ve T3) içermeli ve herhangi bir 12VHPWR konnektörü, SENSE 0/1 pinlerine göre desteklenen maksimum güce göre etiketlenmeli. Algılama hatlarının dinamik olması durumunda, ürün belgeleri takılı PCIe (grafik) kartlarının sayısına göre desteklenen güç seviyelerini açıklamalı.

Yeni 12VHPWR konnektörü ATX12V v3.0 ile tamamen detaylanıyor. Altı güç dağıtım pininin her biri, on iki kontağın tümüne enerji verildiğinde +12 VDC’de ortam sıcaklığı koşullarının üzerinde 30 °C T-Rise sınırıyla 9.2A’ya kadar işlemeli. Bu da 12V çıkış ile teorik olarak toplamda 662.4W güç sunulabileceği anlamına geliyor.

12VHPWR konnektörünün pinleri, dört duyu pini hariç diğer konnektörler için gerekli olan 18AWG yerine 16AWG göstergelerini kullanmak zorunda. Yan bant sinyal pinleri 28AWG göstergelerini kullanmalı. 12VHPWR konektörü, maksimum 450W veya daha az güce sahip PSU’lar için isteğe bağlı ve >450W PSU’lar için gerekli.

ATX12V v3.0, aşağıdaki tabloda gösterilen tüm form faktörlerinde revizyon değişiklikleri içeriyor.

Burada Windows 10 (Modern Standby) ve Google’ın işletim sistemi Chrome OS (Lucid Sleep) tarafından desteklenen Alternatif Düşük Güç Modu’ndan (ALPM) bahsedelim. Yeni güç durumları bazı PSU gereksinimleri oluşturduğundan, ATX spesifikasyonunun bunları belirtmesi gerekir. 5VSB kanalının verimliliğindeki değişiklikler, aşağıdaki tabloda gösterilen 0,55A ve 1,5A yükte ALPM gereksinimlerini temsil ediyor.

En son uyku modları için PSU zamanlamaları tablosundaki yeni bir sütun, ALPM desteği için önerilen PSU zamanlamalarını gösteriyor. Gördüğünüz gibi bekleme süresi 17ms’de ve tamamlanan güç sinyalinin bekleme süresi 16ms’de kalıyor.

Güvenilirlik kısmına gelince, ATX standardı güç kaynağının ömrü boyunca yılda 175.200 kez sorunsuz şekilde açılıp kapanabilmesi gerektiğini belirtiyor. Bu bağlamda S0 düşük güç ile boşta çalışan modda ALPM desteğine sahip sistemlerde PSU enerji tasarrufu için o anki duruma göre kapanabilir veya açılabilir.

Son olarak, PSU’nun ALPM’li sistemleri desteklemesi için tüm voltaj kanalları kapanmadan önce tekrar açılması istenebilir. Başka bir deyişle, PS_ON sinyali TTL yükseğe çekildikten sonra PSU’yu kapatarak çok kısa bir süre içinde tekrar açabilmeli.

ATX spesifikasyonunda Cybenetics LTD’nin sağladığı Verimlilik (ETA) ve Gürültü (LAMBDA) programlarına bir referans var. Böylece Intel özellik setiyle birlikte 80 Plus dışında başka bir sertifika kuruluşundan ilk kez bahsediliyor.

Aşağıda gösterilen güncellenmiş tablo, işlemci TDP’sine göre 12V2 için sürekli ve tepe akım değerlerini gösteriyor.

Intel’in yeni standardında birçok üst düzey PSU’nun teknik özelliklerinde belirtilen EPS12V spesifikasyonunun sunucu pazarı için olduğundan bahsediliyor. ATX spesifikasyonu, yüksek performanslı masaüstü bilgisayarları desteklemek için daha yüksek güç seviyeleri içerecek, bu nedenle masaüstü PSU’larda EPS12V’den bahsetmeye gerek yok.

Bu bölümde PCIe kartlarıyla, başka bir deyişle harici ekran kartlarıyla ilgili ATX özelliklerinde büyük değişiklikler bulunuyor. PCIe özellik setinin 5.0 revizyonu, güç kaynaklarını etkileyen dört büyük güncelleme getirdi.

PCIe özelliği, “Power Excursion” terimi ile güç artışlarını ifade ediyor. Gördüğünüz gibi, tek bir PCIe kartı için sağlanabilecek güç şimdi ikiye katlanarak 600W’a çıkarıldı. Her biri 600W sağlamak için iki yeni güç konnektörü de tanıtıldı. 12VHPWR 12V kanal için ve 48VHPWR, yeni PCIe CEM 5.0 spesifikasyonunun eklediği yeni bir 48V kanalı için hazırlandı. 48VHPWR masaüstü PSU’larla ilgili değil, bu nedenle ATX spesifikasyonunda bundan bahsedilmemiş.

Değinilmesi gereken başka bir noktaya gelince, 300 ile 600W arasında derecelendirilmiş PCIe kartları için güç artışlarına eski 6 pinli ve 6+2 pinli PCIe konnektörleriyle değil, yalnızca 12VHPWR kullanıldığında izin veriliyor. Böylelikle yeni PCIe bağlantısı ve PSU’ların tasarım gereksinimleri önem kazanıyor. Eski bir PSU platformunu alıp 12VHPWR konnektörünü monte etmek mümkün değilken ATX v3.0 etiketi de kullanılamaz. Ayrıca Intel, yine 12VHPWR konnektörü kullanarak 300W’a kadar güç tüketimine sahip PCIe kartları için güç artışı sınırları eklemeyi düşünüyor.

Bilgisayar sistemleri için PSU gereksinimlerinin maksimum gücünü ayarlamak için üç ana faktör dikkate alınıyor:

Yukarıdaki tabloya göre 600W’lık bir ekran kartı, 300W’lık bir CPU ve geri kalan kısımlar için 300W ile birlikte oldukça yüksek diyebileceğimiz en az 1200W’lık bir güç kaynağına ihtiyacınız var. 600W ekran kartları için sıvı soğutma sistemine olan ihtiyaçtan bahsediliyor ve hava soğutma çözümleri için limit ise 450W.

Bu değişim, 12+4 pinli konnektör (12VHPWR) ve yeni ATX spesifikasyonundaki en büyük değişimler arasında yer alıyor. Aşağıdaki tablo, kapasitesine göre PSU’nun dayanması gereken güç sınırlarını listeliyor. 450W maksimum güce sahip PSU’lar için 12VHPWR bağlantısına ihtiyaç duyulmuyor ve yaşanabilecek daha düşük güç artışları, 450W’ın üzerinde kapasiteye sahip PSU’lardan önemli ölçüde daha düşük.

Intel tarafından Power Excursion Time veya TE olarak anılan Power Spike periyodu, PSU’nun çalışması için hiçbir sorun teşkil etmeyen periyodu temsil ediyor. Bu süre aşılırsa arızayı önlemek için PSU kapatılacak.

Kısacası, PSU 450W’ın üzerinde kapasiteye sahipse %10’luk bir test görev döngüsü ile 100μs için nominal gücünün %200’ünü sunabilmeli. Bu da 1000W’lık bir PSU’nun 100μs için 2000W sunabilmesi, 900μs için daha düşük bir güç seviyesine geri dönmesi ve ardından aynı döngüyü tekrar yapabilmesi gerektiği anlamını taşıyor.

Aşağıdaki tablo Intel tarafından sağlandı ve 1000W PSU örneğini gösteriyor. Burada akıllara gelen 100μs için 2000W güç artışı değil, 1800W ve 1600W’da daha uzun süren ara güç artışları. Çoğu süpervizör IC’si 100μs’lik bir güç artışını yakalayacak kadar hızlı değil, bu sebeple 1 ms ve 10 ms uzunluğundaki güç artışlarında sorun yaşayabilirler ve bu da önemli bir platform güncellemesinin gerekli olduğu anlamına gelmekte.

+12V yük düzenlemesinde üst sınırda herhangi bir değişiklik yok fakat tüm PCIe konnektörlerinde alt sınırda -%5’ten -%8’e kayda değer bir değişiklik var. Ayrıca Intel, 12VHPWR konnektörü için dönüş hızının 5A/μs’yi geçmemesi gerektiğini belirtiyor.

NVIDIA’nın 12 pinli konnektörüne kıyasla 12+4 bağlantısının akım iletmeyen dört ekstra pini var ve bunlar duyu pinleri. Peki bu pinler tam olarak ne işe yarıyor? Önce kolay kısımdan başlayalım. Bu yan bant sinyallerinden ikisi gerekli, PCIe kartından gelenler isteğe bağlı, güç kaynağından gelenler ise yine önemli.

ATX standardına belirtildiği gibi Sense 0 ve 1 yan bant sinyalleri PSU’dan ekran kartına önemli bilgiler sağlamakta. Güç verme aşamasında ve sonrasında GPU’nun PSU’dan ne kadar güç çekebileceği burada belirleniyor. Sistemde önyükleme yapıldığında bu algılama sinyallerinin durumlarını değiştirmemesi gerekiyor.

Böylece PSU GPU’ya ne kadar güçlü olduğunu bildirir ve rapora göre güç sınırlarını GPU belirler. Sadece grafik kartı üzerinde sıvı soğutma sistemi ile mümkün olan 600W’lık tam güç için hem Sense 0 hem de 1 topraklanmalı. Ayrıca olası en kötü senaryoya bakılırsa, GPU’nun başlatma sırasında PSU’dan çekebileceği maksimum güç 375W’tan fazla olamaz ve +12V’de sorunsuz bir açılış yapılması için bu konnektörler yardımcı oluyor.

CARD_PWR_STABLE, ekran kartından PSU’ya giden başka bir güç sinyali. Sinyal verildiğinde, PCIe kartı PSU’ya güç kanallarında her şeyin yolunda olduğunu bildiriyor. Bir şeyler ters giderse, PCIe kartı negatif bir güç tamam sinyali göndererek PSU’nun koruma devrelerini etkinleştirmesine ve günü kurtarmasına izin veriyor.

Bu sinyalin birincil ve ikincil olmak üzere iki işlevi var. Birincil işlev, PCIe kartından PSU’ya kartın mevcut olduğuna ve 12VHPWR konnektörüne düzgün şekilde bağlandığına dair bir sinyal sağlamak. Tüm PCIe Gen 5.0 kartları bu işlevi gerektiriyor.

Bu sinyalin ikincil işlevi, PSU’ya PCIe’nin hayatta olduğunu ve “Güç Bütçeleme Algılama Kayıtlarına” dahil edilebileceğini bildirmek. Böylece PSU, takılı PCIe kartlarının ve bunların kullandığı güç kablolarının farkına varıyor. PSU’ya 12VHPWR konnektörleri kullanan birden fazla PCIe kartı takılıysa bu bilginin aktarılması önemli. Güç kaynağı, PCIe kartlarının sayısını bilerek SENSE0 ve 1 sinyallerini PCIe kartlarının destekleyebileceğinden daha fazla güç çekmesine izin vermeyecek şekilde ayarlayabilir.

Bu bilgiler son tüketicileri fazla ilgilendirmese de tabloya göz atabilirsiniz.

Intel’in artık gerekli olmayan -12V kanalını çıkarması bekleniyordu ancak şirket bunu tutmayı tercih etti. PCIe dışındaki tüm konnektörlerde + 12V’deki alt sınır, PSU’ların yeni ATX özellik setinin getirdiği artan yüklerle geçici testleri geçmesine izin vermek için -5% ‘den -7% ‘e çıkarıldı. Bu +12V’de izin verilen minimum voltajın şimdi 11.2V olduğu anlamına geliyor.

Intel ayrıca bu kanaldaki nominal voltajın 11.2V’den daha düşük olmasına izin vermemek için 12.2V’a kadar artırılabileceğini belirtmiş. Yukarıdaki tabloda gösterilen voltaj toleransları tüm konnektörlerde gerekli.

Aşağıdaki tabloda gösterilen geçici yük adımı boyutlarında bazı değişiklikler var.

Yeni PCIe 5.0 gereksinimleri göz önüne alındığında, +12V3/4’teki adım boyutu %80’den (önerilen) %300’e kadar büyük ölçüde arttı. Yük değiştiren tekrarlama oranı, 50 Hz ila 10 kHz’de aynı kaldı. Ayrıca +12V kanallar için dönüş hızında 1A/μs’den 5,0 A/μs’ye önemli bir artış var. PSU 450W veya daha düşük kapasiteye sahipse, 12VHPWR konnektörü bulunmuyor ve +12V’deki dönüş hızı 2,5 A/μs’ye düşüyor.

Aşağıdaki tablodaki eski (legacy) zamanlamalar 2020’den önce tasarlanmış PSU’lar için. 2020’de yapılan PSU’lar için “gerekli (required) sütunu geçerli ve üçüncü sütunda ALPM desteği için önerilen zamanlamalar bulunuyor.

Intel, anakart üreticilerinin açılma süresini optimize etmesine olanak sağlamak için PSU üreticilerinin PSU zamanlamaları olan T1 ve T3 hakkında en azından bilgi vermelerini veya etiketleme yapmalarını istiyor.

PS_On sinyalinin özellikleri aynı kalıyor. Aşağıdaki tabloda göründüğü üzere ALPM’li sistemleri desteklemek için bir değişiklik var. Gerilim kanallarının sıfır olmaması için bekleme moduna geçtikten hemen sonra PSU’dan yeniden açılması istenebilir. Yeni ATX spesifikasyonu, böyle bir senaryoda ve daha spesifik olarak 100 ms’lik bir PS_ON komutunun kapanması için PSU’nun tekrar açılması gerektiğini belirtmekte.

Düşük yük verimliliği gereksinimleri artık daha kolay takip ediliyor. 500W veya daha düşük kapasiteli PSU’lar 10W yük ile test edilirken daha yüksek kapasiteli PSU’lar %2 yük ile test edilecek. Her durumda, PSU’ların %60’ın üzerinde yüke sahip olması gerekiyor, ancak %70’in üzerinde olması öneriliyor.

Yeni bir Intel ATX12V standardı olarak karşımıza çıkan sürüm 3.0 bazı önemli değişiklikler getiriyor. Yıllar sonra nihayet 12VHPWR olarak da adlandırılan yeni 12+4 pinli bağlantı kabloları hayatımıza girecek. Bu konnektör ve güç derecesi ayrıca beraberinde PSU’larda bazı büyük değişiklikler getirecek. Her şeyden önce, 450 W’tan fazla güç derecesine sahip tüm PSU’lar için zorunlu ve bu nedenle çoğu PSU’da bir tane bulunmakta.

12VHPWR’nin sunabileceği maksimum 600W sayesinde mevcut PSU platformlarının çoğunda güç artışlarına karşı daha fazla toleransa izin veren bazı değişiklikler yapılmalı. Bu arada aslında konnektörün 600 W’dan daha fazla güç sağlayabildiğini ekleyelim.

NVIDIA GeForce RTX 3000 serisi, artan güç artışları nedeniyle güçlü PSU’larda bile çeşitli uyumluluk sorunlarına sahip. Görünüşe göre yeni nesil GPU’larda güç tüketimi daha yüksek seviyelere çıkacak. Bu nedenle Intel, PCIe CEM’i (Kart Elektromekanik-Card Electromechanical özelliği) dikkate aldı ve eski platformlarda öncelikle bunları karşılamak için bazı değişiklikler isteyecek yeni gereksinimler keşfetti.

En önemli değişiklik, 12VHPWR ile gelen 450W üzeri PSU’ların 100μs ve % 10’luk bir süre boyunca maksimum nominal kapasitelerinin %200’ü olmak üzere çeşitli güç yükselme seviyelerine dayanma gereksinimi. Güç artış periyodu 1/10/100 ms’ye ve test görev döngüsü de %20/25/50’ye yükselen %180/160/120’de üç seviye daha var.

+12V yük düzenlemesinde artan geçici yük seviyeleriyle başa çıkmak için PCIe konnektörlerinde -%8 ve diğer konektörler için -%7’ye izin veren bir değişiklik söz konusu. Ayrıca bu ATX spesifikasyonunun ilk kez 12,2V’a kadar 12V nominal voltajdan daha yüksek bir değere izin verdiğinin göstergesi.

Tüm üreticileri etkileyen bir diğer önemli değişiklik, PSU’nun özellik etiketine T1 ve T3 zamanlamalarıyla ilgili ek bilgileri dahil etmeleri diyebiliriz. Bunun yanında sunabilecekleri maksimum güce göre 12VHPWR konnektörlerini etiketlemeleri gerekecek.

Son olarak, uyumluluk sorunlarından kaçınmak için güç kaynağının yeteneklerine bağlı olarak GPU güç sınırları buna göre ayarlanacak. İsteğe bağlı CARD_CBL_PRES# sinyali yoksa, PSU’ya 12VHPWR konnektörlerindeki algılama kabloları gerekli ayarları bildiremeyecek ve bu çoklu GPU sistemlerinde sorunlar yaratabilir. Her halükarda 600W ekran kartlarından tam olarak yararlanmak için 1800-2000W PSU’lara ihtiyacınız olacak.

KAYNAK: Technopat