Introduction
La norme ATX 3.1 a été officiellement lancée le 13 septembre 2023, faisant suite à l’ATX v3.0 introduite en février 2022. Cette mise à jour inclut la révision 5.1 de la spécification électromécanique des cartes PCIe (PCI-SIG CEM 5.1) et est conforme à tous les avis de modifications techniques (ECN) précédents de PCI-SIG.
L’objectif principal de cette nouvelle spécification est de standardiser le passage des alimentations du connecteur 12VHPWR au nouveau connecteur 12V-2×6. Quelques autres changements intéressants sont également à noter, notamment certains qui allègent la charge des alimentations.
ATX 3.1 : Connecteur 12V-2×6 Pour Une Alimentation Plus Sûre
Le changement le plus notable dans l’ATX 3.1 est sans conteste l’introduction du connecteur 12V-2×6. Ce nouveau connecteur rétrocompatible est conçu pour remplacer le connecteur 12VHPWR rapidement obsolète. Améliorant les risques de sécurité liés au 12VHPWR, le 12V-2×6 apporte des améliorations mécaniques et de nouveaux réglages pour les broches de détection, dont la combinaison vise à éviter d’envoyer du courant dans un câble mal connecté.
Voici les principaux aspects du connecteur 12V-2×6 selon la spécification ATX 3.1 :
- Support potentiel jusqu’à 1324,8W par connecteur avec un delta de température maximale de 30°C au-dessus de la température ambiante.
- Utilisation obligatoire de contacts en alliage de cuivre et de câbles de 16 AWG.
- Force de rétention du loquet identique à l’ATX v3.0 (45N pour une traction axiale).
- Étiquetage clair « H++ » sur le corps du connecteur (contre « H+ » pour le 12VHPWR).
Un Design Optimisé pour une Connexion Sécurisée
La différence interne cruciale entre le 12VHPWR et le nouveau connecteur 12V-2×6 réside dans les longueurs des broches du PCB. Dans le 12V-2×6, les broches d’alimentation sont plus longues et les broches de détection plus courtes.
Cette conception assure un engagement « premier contact/dernier décrochage » : les broches d’alimentation se connectent avant les broches de signalisation, et se déconnectent après. C’est une séquence essentielle pour la sécurité qui avait été négligée avec le 12VHPWR.
Concrètement, par rapport au 12VHPWR, le 12V-2×6 a des broches de détection 0,1 mm plus courtes tandis que les bornes du conducteur sont 0,15 mm plus longues. Bien que la différence semble minime, elle permet de garantir une connexion correcte du câble d’alimentation à l’appareil alimenté par le bloc d’alimentation.
De plus, l’interprétation des broches de détection a été modifiée. Désormais, si les deux broches sont déconnectées (ouvertes), aucune alimentation ne doit être fournie. Cela évite d’envoyer du courant en cas de mauvaise connexion ou d’absence de connecteur, prévenant ainsi tout dommage ou fusion.
Norme ATX 3.1 : Nouvelles Classes de Puissance à 150W et 300W
En connectant la broche 0 à la masse et en laissant la broche 1 ouverte, on peut atteindre 300W. Le circuit 150W est plus complexe : les broches 0 et 1 sont connectées directement sans passer par la masse. Cela nécessite de nouveaux câbles ou une alimentation spéciale.
Deux Options de Connecteurs Mécaniques
Les fiches des câbles ou adaptateurs seront probablement légèrement modifiées et disponibles en deux versions légèrement différentes. L’option 1 présente un épaulement de 0,7 mm sous les broches de détection, absent de l’option 2. Le reste des dimensions extérieures est identique.
Excursions de Puissance du Slot PCIe et Mise à Jour des Tableaux d’Alimentation
L’ATX 3.1 apporte également des mises à jour mineures mais notables aux tableaux de puissance définissant les excursions pour les câbles et slots PCIe.
Il est maintenant spécifié que des excursions de puissance sont autorisées sur le rail 12V du slot PCIe. Ainsi, ce rail peut connaître des pics jusqu’à 13,75A pendant 100μs (équivalent à 165W), contre seulement 5,5A auparavant. Le rail 12V peut être boosté jusqu’à 1 seconde selon une formule logarithmique. Aucune excursion n’est permise sur les rails 3.3V.
Les tableaux des critères de test pour les excursions de puissance ont également été modifiés, Intel réduisant tous les temps de cycle de service de test. Bien que l’excursion maximale reste à 200% de puissance sur 100μs pour une carte avec connecteur 12V-2×6, le cycle de service de test a été réduit de moitié. Cela signifie que la nouvelle spécification permet des excursions de même amplitude mais nécessite deux fois plus de temps entre elles.
Enfin, les temps de maintien de tension (Voltage Hold Up) ont été réduits, passant d’un temps requis de 17ms à 100% de charge dans l’ATX v3.0, à un temps recommandé de 17ms à 80% de charge et requis de 12ms à 100% dans l’ATX 3.1. Intel a probablement jugé que 17ms était trop strict pour les alimentations modernes de haute puissance.
Notes d’Implémentation Importantes pour les Câbles 12V-2×6
Pour éviter des contraintes inutiles sur les contacts sertis, les faisceaux de câbles ne doivent pas être pliés immédiatement après la sortie de l’arrière du connecteur. Les câbles ne doivent être ni tendus ni restreints d’aucune manière.
La norme IPC/WHMA-A-620 prescrit les pratiques et exigences pour la fabrication des câbles, fils et assemblages de câbles. Elle décrit les matériaux, méthodes, tests et critères d’acceptation pour la fabrication de connexions sertis, fixées mécaniquement et soudées, ainsi que les activités d’assemblage associées.
La variabilité de la résistance de contact dans un assemblage de câbles provoque un déséquilibre de courant entre les contacts et peut amener certains contacts et/ou fils à dépasser le courant par broche spécifié. De plus, ce déséquilibre peut être accentué par la flexion du câble et/ou la charge latérale de l’assemblage connecté à la carte d’extension. Le fil, les connecteurs et le procédé de fabrication spécifiques utilisés pour un assemblage de câble doivent être conçus pour accepter le déséquilibre de courant dû à la variabilité de la résistance de contact et de la charge latérale.
Mesures et Procédures de Test
La résistance de contact de bas niveau (LLCR) est mesurée en combinaison avec plusieurs autres tests pour suivre les performances globales d’une pièce dans certaines conditions. Elle implique de mesurer la résistance électrique d’un système sous test avec une tension en circuit ouvert, suffisamment basse pour ne pas perturber les films minces qui pourraient exister dans la zone de contact. Le niveau de courant est également assez bas pour éviter que le dispositif testé ne chauffe et ne fonde les aspérités, s’assurant que les films d’oxyde ne sont pas détruits et ne faussent les résultats.
Pour mesurer la LLCR et vérifier qu’une conception d’assemblage de câble et de tête de connecteur couplée peut contrôler la résistance de contact dans des conditions de charge latérale, une méthodologie est suggérée impliquant 30 cycles d’accouplement, des mesures sous différentes charges latérales et le calcul des résistances de contact moyennes. La LLCR ne doit pas changer de plus de 50% par rapport à la moyenne du groupe de broches respectif dans toutes les conditions de test, avec une limite supérieure de 6 mOhm/contact pour chaque conducteur.
Températures
Il existe également de nouvelles versions concernant les températures et les limites. En ajoutant le développement de chaleur de la carte (shunts à plus de 100°C) et le chauffage possible des broches par une influence externe du côté de la carte, on peut certainement tirer la conclusion des limites de température spécifiées pour la durabilité, que les cartes refroidies par air en particulier devraient être conçues différemment dans la zone de connexion d’alimentation.
Conclusion
Les changements présentés ne sont pas encore définitifs, mais une grande partie ne changera certainement pas. Pour les amateurs du connecteur 6 broches, la nouvelle que le 12V 2×6 sera également spécifié pour les cartes d’extension jusqu’à 150W ou 300W est certainement une déception.
Le repositionnement des broches de détection pour détecter une insertion sûre aurait dû être implémenté dès la première révision du connecteur 12VHPWR. De même, l’absence de spécification des classes de puissance inférieures et la refonte logicielle désormais nécessaire sont en réalité complètement superflues, si les choses avaient été bien faites dès le départ.
Toutes les recommandations de manipulation sont une expression claire que la technologie a ses pièges si on n’installe pas tout selon les spécifications. Le PCI SIG et toutes les entreprises impliquées sont clairement à blâmer pour tout ce désordre, et non l’utilisateur final, qui serait soi-disant trop stupide. Comme le dit le proverbe, trop de cuisiniers gâchent le bouillon, même s’il ne s’agit que d’une connexion par fiche. Après tout, le plus difficile est de rendre le soi-disant simple le plus convivial possible.
