Alimenter une carte graphique gourmande sans alim externe, pour Mac Pro 4.1 ou 5.1

[benja]

Bonjour à tous.

Je viens vous relater une bidouille que j'ai glanée ici sur les forums MacRumors, qui pourrait intéresser certains d'entre vous et que je compte réaliser bientôt.

Pendant longtemps il a été admis que les Mac Pro sont conçus pour accueillir une carte graphique au TDP de 225 Watts maximum, une carte plus gourmande pouvant nécessiter l'usage d'une alimentation auxiliaire. L'utilisation d'une carte trop gourmande sans alimentation suffisante peut déclencher une extinction brutale du Mac lors d'un usage intensif. La faute en revient aux connecteurs d'alimentation disponibles, le port PCIe pouvant fournir 75 Watts et chacun des deux connecteurs d'alimentation PCIe 6 broches pouvant eux aussi délivrer 75 Watts. Ces ports sont eux mêmes reliés à l'alimentation par des pistes sur le circuit imprimé de la carte mère et les pistes et câbles entre l'alimentation et la carte graphique sont le goulot qui limite le courant maximum disponible par cette voie. Surcharger ces voies d'alimentation peut créer un échauffement des pistes et une chute de tension en sortie des pistes. Pour éviter un tel phénomène Apple a implémenté une sécurité qui éteint l'alimentation en cas de surconsommation sur les connecteurs PCIe.

L'alimentation des Mac Pro 4.1 et 5.1 en revanche est capable de fournir beaucoup d'énergie puisqu'elle a une puissance maximum de 980 Watts et est articulée autour d'un rail 12V unique capable de délivrer 79A maximum (soit 948 Watts). Les Macs Pro précédents par contre ont bien la même puissance nominale mais répartie sur plusieurs rails, rendant la bidouille que je vais décrire plus complexe et hasardeuse. Voici l'étiquette de l'alim :

Ayant effectué quelques tests sur mon mac je me suis effectivement rendu compte que la réserve d'énergie disponible est importante.

Les chiffres renvoyés par iStat Menus (vous pouvez aussi consulter ces chiffres avec Hardware Monitor) donnent une consommation sur le rail 12V de 7-9A au repos, 16-17,5A avec le CPU à 100% (mono-cpu, TDP 130 Watts), et 27-31A avec le CPU et le GPU à 100% (GTX680, TDP 195 Watts). On voit les trois paliers sur le graphique qui est d'ailleurs gradué jusqu'à 80A soit la puissance max de l'alim. Ma conso max dans ce scénario est donc d'environ 38% de la puissance max disponible.

L'idée donc est que la puissance électrique est disponible à la source, mais les voies pour la canaliser vers notre carte graphique sont trop étroites. Certains ont contourné la limite en utilisant des adaptateurs permettant de tirer du courant de connecteurs SATA disponibles (un connecteur SATA peut délivrer jusqu'à 55 Watts en 12V, il existe des adaptateurs reliant deux ports SATA à un connecteur PCIe 6 broches), cependant, cette méthode monopolise des ports SATA. Pour disposer d'un connecteur PCIe 8 broches (150 Watts max) il faut utiliser un autre adaptateur combinant les deux connecteurs 6 broches de la carte mère vers un 8 broches.

Plutôt que d'utiliser une ribambelle d'adaptateurs, on va créer notre propre voie directement de la source vers la carte graphique. Pour cela il faut extraire et ouvrir l'alimentation du mac pour aller y souder les différents fils d'un ou plusieurs câbles d'alimentation PCIe. Le membre de MacRumors qui a relaté la bidouille a ainsi soudé deux connecteurs PCIe 8 broches qui lui ont permis avec succès d'alimenter simultanément deux cartes graphiques aux connecteurs d'alimentation 8+6 broches, soit un TDP entre 225 et 300 Watts par carte. On peut utiliser à cet effet une rallonge d'alimentation PCIe disponible dans le commerce dont on coupera l'un des connecteurs pour raccorder les fils à l'alimentation :

Le même membre de MacRumors a posté des images de l'alimentation ouverte, donnant une idée de l'endroit où souder les fils, les tensions disponibles sur chaque fil sont de toute façon indiquées sur le PCB :

Il reste à identifier quels fils doivent être réliés à quelle tension. Les broches "Sense" sont à brancher à la masse.

Voilà pour la théorie, cette bidouille reste réservée à ceux qui ont le matériel et l'expérience pour réaliser des soudures propres et qui savent où mettre et où ne pas mettre les doigts lorsqu'on manipule une alimentation, les condensateurs du primaire de l'alimentation pouvant garder des charges résiduelles potentiellement dangereuses. Pour ma part je suis dans l'attente de la livraison d'une carte graphique pouvant bénéficier de cette bidouille, je compte donc réaliser la modification dans le mois. Je vous donnerai alors de plus amples informations et retours d'expérience.

Ce message a été modifié par benja - 1 May 2015, 13:37.

[benja]

Voilà, la bidouille est réalisée et fonctionne à merveille.

Suite à l'achat d'une GTX Titan X (TDP 250 Watts), je comptais réaliser cette bidouille car j'avais des doutes sur le fait que le Mac Pro puisse faire fonctionner cette carte sans s'éteindre. Il s'avère que la carte fonctionne sans encombre à l'aide d'un adaptateur 6 -> 8 broches, même en overclockant la carte sous Windows et en poussant son TDP à 275 Watts.

Cependant à l'usage j'ai remarqué qu'en charge les ventilateurs de l'alimentation et de l'étage PCI se mettaient à tourner très vite et à devenir bien trop bruyants. J'ai fini par comprendre que la vitesse de ces deux ventilateurs n'est pas liée à une mesure de température mais à la charge électrique des cartes PCIe. Ainsi en charge j'arrivais à 2000 rpm pour le ventilateur PCI (2250 rpm avec overclock) et 1250 rpm pour l'alimentation (1500 avec overclock).

J'ai donc procédé à la bidouille et pour cela j'ai d'abord commandé un prolongateur PCIe 8 broches le plus long que j'ai pu trouver soit 45 cm (celui en photo plus haut) sans réaliser que ce serait beaucoup trop court. J'ai donc commandé un deuxième prolongateur dans l'idée de mettre les deux bout à bout.

Ensuite en cherchant par quel chemin faire passer les fils j'ai remarqué qu'il n'y avait qu'une seule ouverture entre l'étage PCI et l'étage d'alimentation et donc un seul passage possible. C'est la même ouverture par laquelle passe le câble qui alimente la carte mère. Elle se situe proche des trappes d'ouverture du lecteur optique, derrière la plaque qui masque le câble d'alimentation, elle même située derrière la cage du lecteur optique. Impossible de faire passer le câble et son connecteur 8 broches par là sans retirer la carte mère (n'essayez pas de forcer, ça ne passe pas). J'ai donc du retirer la carte processeur, la cage des processeurs et la carte mère pour faire passer le premier prolongateur puis tout remonter.

J'ai ensuite démonté et ouvert l'alimentation et repéré les emplacements indiqués sur la photo plus haut. En suivant le câble qui sort de l'alimentation et en remontant à sa source on identifie facilement la masse et le +12V. J'ai coupé le connecteur mâle du deuxième prolongateur puis dénudé et soudé les fils sur la face inférieure du circuit. Il y a deux grands plans, un pour la masse et un pour le 12V et donc pas mal de place pour souder, cependant la largeur des plans fait qu'il faut un fer suffisamment chaud et puissant et chauffer assez longtemps pour pouvoir faire une soudure correcte, car les plans conduisent et dissipent la chaleur.

L'image plus haut représente le brochage du connecteur femelle vu de face (celui qui vient s'enficher dans la carte). Les trois fils partant d'en bas à gauche sont à relier au 12V et les cinq autres à la masse.

Enfin j'ai remonté l'alimentation et connecté ensemble mes deux prolongateurs. L'usage de deux prolongateurs est finalement un avantage puisqu'il me permet si besoin de démonter l'alimentation sans avoir a retirer tout le câblage. Tout fonctionne et les ventilateurs tournent maintenant à des vitesses bien plus raisonnables en charge, 1250 rpm (1450 en overclock) pour le PCI et 750 rpm (900 en overclock) pour l'alimentation. C'est redevenu beaucoup plus calme. Je n'ai remarqué aucune incidence néfaste sur les températures relevées, la courbe d'accélération des ventilateurs définie par Apple étant visiblement beaucoup trop généreuse. Dans iStat Menus la consommation ne s'affiche plus dans "PCIe BoostB, 12V" mais s'affiche toujours dans "PSU, 12V".

Je mettrai à jour ce post un peu plus tard avec quelques photos pour vous montrer le produit fini. En attendant si qui que ce soit veut se lancer n'hésitez pas à poser vos questions. Pour ceux qui sont intimidés par la soudure je vous mettrai aussi un lien vers le témoignage de quelqu'un qui a réalisé cette même bidouille sans soudure et sans ouvrir l'alimentation.

Ce message a été modifié par benja - 29 May 2015, 12:12.

[4mid]

bonjour benja, je trouve cette bidouille digne de ce nom... bien dans l'esprit: Réparer plutôt que acheter. c'est écolo
De plus, tu expliques bien que même moi, je pourrais faire la bidouille

J'aimerais avoir ton avis usr l'upgrade GPU d'un mac pro 1.1 (2006-2007).
J'ai lu et relu des infos la dessus mais aimerais avoir un dernier conseil avant achat de la carte graphique.
Puis je mettre une radeon 5770 - 1 GB ou une Nvidia GTX 570 - 1,2GB sans rien modifier niveau alim et câble.

Pour la nvidia, j'entrevois cette asus GTX570 qui me parait énorme en taille... j'ai des doutes
http://www.amazon.fr/Asus-ENGTX570-DCII-2D...ds=gtx+570+asus

en te remerciant

[benja]

Comme promis voilà des photos du produit fini :

Vous trouverez ici le témoignage d'un utilisateur ayant réalisé la bidouille sans soudure et sans ouvrir l'alimentation et d'autres infos utiles pour ceux qui veulent se lancer (en anglais).

J'aimerais avoir ton avis usr l'upgrade GPU d'un mac pro 1.1 (2006-2007).
J'ai lu et relu des infos la dessus mais aimerais avoir un dernier conseil avant achat de la carte graphique.
Puis je mettre une radeon 5770 - 1 GB ou une Nvidia GTX 570 - 1,2GB sans rien modifier niveau alim et câble.

Pour la nvidia, j'entrevois cette asus GTX570 qui me parait énorme en taille... j'ai des doutes
http://www.amazon.fr/Asus-ENGTX570-DCII-2D...ds=gtx+570+asus

en te remerciant

On dérive un peu du sujet mais ta carte semble OK pour fonctionner sans modification. Elle est effectivement large de 3 slots et obstruera l'usage du slot 2 et nécessitera un adaptateur 6 -> 8 broches mais hormis ceci elle devrait fonctionner.

[PierreH]

Jolie bidouille. Je suis arrivé sur ton post depuis MacRumors, comme quoi les infos circulent.

J'avais regardé du côté des alims supplémentaires, mais si celle du Mac peut encaisser tout ça, pourquoi pas faire plus simple. Tu as trouvé ton cable où ? En passant par le site de Hong Kong cité sur MacRumors par le gars de Zurich ?

[benja]

Une réaction ! Merci, l'espace d'un instant j'ai bien cru que la bidouille n'intéressait plus personne sur MacBidouille ! Cette modification est effectivement bien plus intéressante et bien plus propre que l'installation d'une alimentation auxiliaire.

Le câble en lien sur MacRumors convient à priori très bien pour la bidouille sans soudure. Dans mon cas j'ai utilisé deux prolongateurs 8 broches tout simples qu'on peut trouver dans toutes les boutiques en ligne de matériel informatique (LDLC pour ma part étant donné la proximité de leur boutique en dur).

Ce message a été modifié par benja - 10 Jul 2015, 07:06.

[PierreH]

Non heureusement qu'il reste des gens intéressés par faire évoluer les Mac au lieu de les jeter. Mais comme toi, je trouve plutôt mes infos en anglais qu'en France.

La bidouille du suisse est intéressante, mais je ne suis pas fan des "crimplers", fiches voleuses comme on les appelle ici. Ca fait bricolage et le contact n'est pas toujours bon. Par contre, le fait de trouver le cable tout prêt, c'est pas mal. Je ne sais pas s'il serait assez long pour aller jusque l'alim. Et comme tu dis, c'est pas mal de pouvoir déconnecter au niveau de l'étage supérieur en cas de besoin de démonter l'alim. Les connecteurs passent derrière la plaque du Mac ? Ou ils sont coincés entre la plaque et la partie arrière ?

Tu aurais une photo de ta soudure ? J'imagine que 2x8 fils en plus ça doit faire un bon pâté sur l'alim, non ?

[benja]

La bidouille du suisse est intéressante, mais je ne suis pas fan des "crimplers", fiches voleuses comme on les appelle ici. Ca fait bricolage et le contact n'est pas toujours bon. Par contre, le fait de trouver le cable tout prêt, c'est pas mal. Je ne sais pas s'il serait assez long pour aller jusque l'alim. Et comme tu dis, c'est pas mal de pouvoir déconnecter au niveau de l'étage supérieur en cas de besoin de démonter l'alim.

Effectivement je ne suis pas non plus fan des crimplers mais ça reste une option pour ceux qui ne savent pas souder ou ont peur de démonter l'alim.

En fait le choix du câble va dépendre de la façon dont tu comptes procéder. L'inconvénient du "câble suisse" c'est qu'il faut passer d'abord le câble de l'étage PCI vers l'étage de l'alim puis faire la soudure avec le câble en place. Le manque de longueur pour travailler peut être handicapant voir rendre la méthode impossible, d'autant plus que la longueur annoncée (70cm) me semble tout juste suffisante pour atteindre les contacts dans l'alim. Il reste toujours la solution de souder le câble d'abord puis démonter la carte mère pour pouvoir faire passer les fiches par le trou du haut vers le bas, en espérant que ça passe et que la longueur permette d'atteindre la carte. En revanche le gros point fort de ce câble est qu'il propose deux connecteurs 6+2 broches, idéal pour ceux qui veulent deux cartes graphiques ou pour parer à toute éventualité future. Cela peut aussi permettre d'alimenter entièrement la carte graphique sans utiliser les connecteurs de la carte mère évitant ainsi toute accélération des ventilateurs en charge, mais je ne suis pas certain que ce soit recommandé.

Un autre utilisateur (zebity en page 3) a utilisé ce même câble sur lequel il a serti une fiche pour le connecter à un tout petit prolongateur soudé sur l'alim. Ca me parait beaucoup d'efforts mais conserve la possibilité de déconnecter l'alim tout en disposant de deux connecteurs 6+2 broches.

D'autres ont procédé en soudant 8 fils puis en sertissant le connecteur et les broches à l'autre bout. Cela demande l'équipement nécessaire (pince à sertir, connecteur nu et broches à sertir) et aussi un certain doigté. Personnellement n'ayant que peu d'expérience avec la pince à sertir je préfère éviter cette méthode car si le sertissage n'est pas fait proprement cela peut devenir un point faible dans le câble.

Pour ma part j'ai fait le choix de prendre les câbles tout faits avec un inconvénient, je n'ai pas trouvé de prolongateur suffisamment long pour aller de la carte à l'alim. J'ai donc du en utiliser deux et faire passer le connecteur 8 broches par le trou, ce qui implique de devoir démonter la carte mère. En revanche je garde la possibilité de pouvoir déconnecter l'alim facilement et je n'ai pas de point faible potentiel du à l'usage de la pince à sertir ou des fiches voleuses.

Les connecteurs passent derrière la plaque du Mac ? Ou ils sont coincés entre la plaque et la partie arrière ?

Les fils et connecteurs passent derrière la plaque (celle tenue par deux vis) qui se trouve derrière la cage du lecteur optique. Une fois la plaque remontée les câbles sont invisibles et ne gênent aucun élément. A noter qu'une erreur s'est glissée dans mon deuxième post (que je ne peux plus éditer), le trou par lequel passent les fils entre les deux étages est celui par lequel passent les câbles SATA qui vont vers le lecteur optique (voir les photos de ma bidouille terminée au dessus).

Tu aurais une photo de ta soudure ? J'imagine que 2x8 fils en plus ça doit faire un bon pâté sur l'alim, non ?

Dans l'excitement et la concentration je n'ai pas pris de photos. Il y a pas mal de place sur le PCB, suffisamment pour pouvoir souder les 8 fils en 8 points distincts. En revanche je doute qu'il soit possible d'en souder 16 car la place disponible pour faire sortir les câbles du boitier d'alim est restreinte. Les prolongateurs que j'ai choisi ont des câbles et un gainage textile assez épais et j'aurais eu beaucoup de mal à faire passer quelques câbles en plus. Si tu veux tenter avec 16 fils il faudra utiliser des fils assez fins (comme ceux sur l'image en dessous).

Pour te donner une idée voici une image des soudures de zebity que j'ai annotée. Il a fait le choix de souder au sommet des soudures déjà présentes ce que je n'aurais pas fait car cela rapproche dangereusement les contacts de la carcasse (surtout la 3ème soudure en partant de gauche qui a un joli pâté qui dépasse du sommet). Il en résulte probablement d'un fer pas assez chaud ou puissant, d'une panne de fer trop fine ou d'un manque de patience même si le résultat est acceptable. Pour ma part, j'ai soudé les +12V sur le grand plan étamé et les masses entre les soudures déjà présentes en les reliant avec de l'étain. Attention, les couleurs des fils sur cette photo ne correspondent pas aux tensions qui y transitent.

Ce message a été modifié par benja - 11 Jul 2015, 06:18.

[PierreH]

C'est vrai que le connecteur qui irait au milieu de la rallonge (et donc caché derrière la plaque arrière) n'a pas besoin d'être au format mini pci 8. Tant qu'il y a assez de connections, il peut ressembler à n'importe quoi (on peut trouver plat du coup).

C'est sûr que les couleurs de la photo, c'est pas ça. Noir c'est plutôt pour les masses, et pour le 12V, j'aurais tendance à mettre du rouge. Par contre, tu n'as que 4 fils par polarité ? En ajoutant deux mini-pci 8, tu devrais avoir 2x4 masses et 2x4 12V, non ?

Ce message a été modifié par PierreH - 12 Jul 2015, 09:52.

[benja]

C'est vrai que le connecteur qui irait au milieu de la rallonge (et donc caché derrière la plaque arrière) n'a pas besoin d'être au format mini pci 8. Tant qu'il y a assez de connections, il peut ressembler à n'importe quoi (on peut trouver plat du coup).

En fait peu importe le câble et les connecteurs, l'essentiel est qu'une extrémité soit connectée à l'alim et que l'autre se termine par un connecteur PCIe femelle. Cependant la section de câble et les connecteurs doivent être prévus pour supporter suffisamment de courant, ce qui est garanti en utilisant un connecteur PCIe.

Par contre, tu n'as que 4 fils par polarité ? En ajoutant deux mini-pci 8, tu devrais avoir 2x4 masses et 2x4 12V, non ?

Selon le brochage du connecteur PCIe 8 broches (voir premier post) il y a 3 broches 12V, 3 masses et deux broches "Sense" qui sont à brancher à la masse soit 3 fils à souder sur le 12V et 5 sur la masse comme le montre la photo des soudures. Pour ma part je n'ai ajouté qu'une connection 8 broches donc 8 fils à souder. Le "câble suisse" a aussi 8 fils à connecter qui se dédoublent à l'autre bout en deux connecteurs 6+2 broches. Ce câble respecte le code couleur (ce qui n'est pas le cas de tous les câbles) et on y voit bien 3 fils jaunes et 5 noirs (c'est jaune pour le +12V, rouge c'est pour le +5V).

Ce message a été modifié par benja - 12 Jul 2015, 20:00.

[ch21]

Une réaction ! Merci, l'espace d'un instant j'ai bien cru que la bidouille n'intéressait plus personne sur MacBidouille ! Cette modification est effectivement bien plus intéressante et bien plus propre que l'installation d'une alimentation auxiliaire.

Bah, on a pas tous des MacPro sous la main et encore moins besoin d'une carte vidéo de fou !

Mais bidouille sympa, et bien documentée