10W i3 systeem - undervolten en hardwaremods!

Door mux op donderdag 23 december 2010 00:36 - Reacties (69)
Categorie: 10W Intel Core i3-systeem, Views: 25.376

Dit blog is het vierde in een serie over mijn 10W core i3-desktopsysteem

Deel 1 (teaser) - Deel 2 (voorbereidingen) - Deel 3 (de treinreis) - Deel 4 (je bent hier) - Deel 5 (8.5W) - Deel 6 (bewijs!)


We vallen met de neus in de boter. De vorige keer heb ik het gehad over het OS, vandaag gaan we undervolten, het bios tweaken en hardwaremods uitvoeren!
Undervolt, bios-tweaks!
Allereerst zette ik nog wat dingen in het BIOS anders: Full screen logo uit (aargh, ik kan het tekstje 'Entering setup...' niet zien!), de Jmicron IDE controller uit, COM- en parallelle poorten uit en EIST geforceerd op aan. Dit had geen enkel effect op het stroomverbruik wat mij deed denken dat die extra poorten niet echt uit werden gezet (gezien er wel chippies aan hingen die er wat mee deden). Anyway, dat was van later zorg.

Op de E33 kun je in het bios drie dingen undervolten: Geheugen, Vtt en PCH 1.05. De IGP- en CPU-spanningen kun je enkel overvolten, wat niemand goed doet. Na een hoop tweaken en benchmarken heb ik de volgende waarden gevonden die stabiel waren voor meerdere uren OCCT/Furmark/Memtest:

- Geheugen: 1.378V
- Vtt: 0.954V
- PCH 1.05V: 0.857V

Verder had ik het geheugen op 1066MHz gezet ipv de normale 1333. Het scheelt in het verbruik (vooral van de IMC) en heeft nauwelijks tot niet impact op de prestaties van de computer (buiten specifieke benchmarks en dat soort dingen). Na dit undervolten was het verbruik van de computer: 22.1W. Damn, waar blijft die 14.1W nou?

Goed, het was duidelijk dat er meer moest worden gedaan. Ik besloot een bankje geheugen eruit te halen: 20.9W. Niet mijn favoriete approach maar voor de zuinigheid en om mijn doel van (destijds) 15W of minder te halen dacht ik dat het wel noodzakelijk was. Wanneer ik de USB-muis eraf trok en op ps/2 zette scheelde het weer 0.7W, mooi. We zitten al op 20.2W!
Eureka!
En toen viel me iets op. De duitsers hadden het erover dat wanneer het scherm uit ging, het verbruik flink omlaag ging. Ik zag dat niet gebeuren. Gezien ik hun meetresultaten per definitie al wantrouwde (omdat ze zo laag waren, en er verder niet heel veel informatie over hun methodes bij stond) dacht ik dat ze onzin praatten. Maar ik kon er toch niet omheen dat ik helemaal geen verschil zag met DVI, hdmi of VGA, ook niet als het scherm afgekoppeld werd, en dat ik op mijn andere computers meestal wel verschil zie. Er was iets mis.

Nou had ik niet de Intel-IGP-drivers geinstalleerd, maar gewoon de standaarddriver van Microsoft gebruikt. Ik besloot eens de Intel-driver te downloaden en die te installeren. En jahoor - het idle-verbruik zakte naar 19.4W, en slechts 18.2W als de monitor uitging. Dit thema zou zich herhalen - vanaf dit punt in mijn metingen refereer ik bij het idle-verbruik aan het verbruik wanneer de monitor uit of uitgetrokken is. Valsspelen? Meh, misschien een beetje. Aan de andere kant is deze configuratie ook bedoeld om mensen die een zuinige headless server bouwen pointers te geven hoe ze het verbruik kunnen reduceren, en is het voor mijn gebruik een best realistisch scenario om het scherm uit te laten gaan (gezien ik de computer vaak aan wil laten staan zonder user interaction).

Ik was wel geinteresseerd in wat er nou minder ging verbruiken als de monitor uitstond. Voor de duidelijkheid - ik gebruik voor dit project een monitor die aan de VGA-verbinding vastzit, analoog dus. Logisch nadenkend zou ik verwachten dat de RAMDAC - een stukje elektronica in - in dit geval - de PCH dat het analoge VGA-signaal genereert aan de hand van een lokaal opgeslagen framebuffer. De PCH heeft drie voedingsspanningen - 1.05, 1.8 en 3.3V. Zowel 1.8 als 3.3V worden onttrokken uit de 3.3V-lijn van de ATX-stekker, en de 1.05V-lijn wordt onttrokken aan Vdimm die op zijn beurt weer uit 5V komt. Wanneer het scherm dus uitgaat zou ik verwachten dat enkel de 5V en 3.3V-lijnen een lager verbruik laten zien. Echter, ik zag ook de 12V-consumptie achteruit gaan. Ik verwacht dus dat er niet alleen zaken in de PCH, maar ook in de IGP zelf worden uitgezet (gezien enkel CPU, IGP en Vtt vanaf 12V lopen, en ik niet zie hoe het Vtt- of CPU-verbruik lager zou worden in dit geval, wat enkel de IGP rest).

Op dit moment vond ik dat het ook wel gerechtvaardigd was om de CPU-fan er maar helemaal af te slopen. Dat scheelt zo'n 1W uit het stopcontact. We zijn op 17W. Op dat moment zag ik eigenlijk weinig mogelijkheden meer om iets in het BIOS te doen. Good, nu komt het echte werk, hardwaremods!
Hardmods!
PicoPSU
Ik vroeg me af of er misschien wat te winnen was door de Morex PicoPSU-imitator aan te passen. Op dit apparaat zitten drie converters: een 12-naar-5V VRM, een 12-naar-3.3V VRM en een 12 naar -12V converter. Hé, die laatste is een beetje overbodig, hè? Het zit zo: -12V wordt eigenlijk alleen maar gebruikt voor modems. Voor zover ik weet is deze lijn inmiddels zelfs optioneel sinds ATX 2.3, dus dit moederbord kon waarschijnlijk prima zonder. Nadat ik deze lijn uit de ATX-stekker had gesloopt en het moederbord nog prima werkte wist ik het zeker: die converter kan ik eraf solderen. Zo gezegd, zo gedaan, en het resultaat: weer 1W minder!

-12V MC34063 eraf gesoldeerd
Die MC34063 bungelt er nu maar een beetje bij, voor het geval ik hem er ooit weer op wil

Great, we zitten op de 16W. Maar wat nu? Deze converter lossolderen (een simpele MC34063 geconfigureerd als inverting buck-boost converter met een dramatisch lage kwaliteit inductor eraan) was zo ongeveer het enige simpele wat ik kon versolderen aan de computer. De volgende stappen zouden veel dramatischer moeten zijn - dingen van het moederbord af solderen enzo. Het BIOS was ook al uitgeput qua mogelijkheden.

Op dit punt in mijn blog ga ik even wat chronologie door elkaar halen. Tot nu toe heb ik alle stappen die ik nam redelijk nauwgezet gedocumenteerd, maar sinds de hardwaremods is er zoveel heen en weer veranderd dat ik het moeilijk kon bijhouden. Om het blog overzichtelijk te houden ga ik nu verder in een logische, doch niet chronologische volgorde.

De PicoPSU heeft als enige andere onderdelen die twee VRMs (3.3 en 5V), een MOSFET die de 5V doorschakelt, een MOSFET die de 12V doorschakelt, een 78L05 die de vrm-controller van sap voorziet en een supervisor (chip die kijkt of de spanningslijnen nog op een acceptabel niveau zitten, en dan PWR_GOOD zegt). Nu moeten we even in de theorie van een buck-converter duiken om te begrijpen wat ik vervolgens heb gedaan.

Hoe werkt een buck-converter? WAARSCHUWING: hardcore theorie!

Een buck-converter ziet er zo uit:

Een synchrone buck-converter

Een buck-converter kent drie staten: de bovenste MOSFET staat aan (1), de onderste MOSFET staat aan (2), of geen van beiden staan aan (3). Een buckconverter kent twee operationele modi: Continuous current conduction mode ((C)CCM) of discontinuous etc. etc. (D(C)CM). Het verschil ertussen is dat in CCM er altijd stroom blijft lopen door de inductor en als gevolg daarvan de converter enkel wisselt tussen staat 1 en 2, en in DCM valt de stroom elke cyclus naar nul en wisselt de converter tussen alle staten. En nu vraag je je af: wat is het verschil, en waarom zou hij tussen die twee of drie staten wisselen? Is het niet genoeg om... gewoon tegen hem te zeggen dat er een spanning wordt gemaakt en dat hij dat dan gewoon doet ofzo? Ik bedoel, man, waarom al die moeite!

Nou, we zitten vast aan de wetten der fysica. Wat je in feite in een buck- (of boost-)converter doet, is telkens wat energie in een inductor stoppen en het er daarna weer uit te halen. Het mooie van een inductor is namelijk dat je er energie in en uit kunt stoppen op onafhankelijke spanningen. Wat betekent dat? Nou, een inductor antwoordt aan enkel en alleen de volgende vergelijking:

U = L * dI/dt

Waarbij L de inductiviteit in Henry is, U de spanning over de inductor en dI/dt de tijdsafgeleide van stroom door de inductor is. Te wiskundig? Nou, zeg dat een inductor een vaste inductiviteit heeft (dat is niet helemaal waar, maar close enough, dus we zeggen dat het waar is). Dan zetten we een spanning over de inductor. Wat gebeurt er? Nou, herschrijf die vergelijking maar eens:

dI/dt = U / L

Gezien L en U vast en nonnegatief zijn, betekent dit dat op dit moment de stroom door de inductor continu toeneemt. Proportioneel aan de spanning, omgekeerd proportioneel aan de inductiviteit. Meer spanning betekent dat de stroom sneller hoger wordt. Meer inductiviteit betekent dat de stroom langzamer meer wordt.

Er gaat een stroom door de inductor en er staat een spanning over. Dat betekent dat er energie gebruikt wordt. Jawel, een inductor slaat energie op in zijn magnetisch veld volgens:

E = 0.5 * L * I^2

Deze energie kunnen we er dus uit halen door de stroom door de inductor te verlagen. Maar... hoe doe je dat? Nou: door de spanning eroverheen om te keren! Dan wisselt de spanning van teken en is dI/dt ook negatief, waardoor de spanning lineair afneemt met tijd. Goed, hoe doe je dit alles dan?

Dat waren de staten waar ik over sprak. In staat 1 wordt de inductor opgeladen; immers: aan één kant heb je de ingangsspanning - zeg 12V - en aan de andere kant de uitgang - zeg 3.3V. Er staat dus zo'n 8.7V over de inductor, dus de stroom gaat omhoog met 8.7 eenheden per seconde (aangenomen dat inductiviteit constant is, wederom). Vervolgens gooi je de converter in staat 2. Dan staat de inductor aan één kant kortgesloten met GND, en staat er -3.3V over de inductor. Nu gaat de stroom met 3.3 eenheden per seconde omlaag. Goed, wat nu?

Nou, bij een conventionele buckconverter - waar we het over hebben - is zo'n cyclus van afwisselend staat 1 en staat 2 altijd even lang. De converter heeft een vaste basisfrequentie, zogezegd. Elke keer zet je staat 1 een tijdje aan, en dan staat 2. Maar wat gebeurt er na elke cyclus? Tja, dan gaat hij weer naar het begin van de volgende cyclus. In de evenwichtssituatie betekent dat dus dat de stroomwaarde door de inductor aan het eind van elke cyclus hetzelfde moet zijn als de stroomwaarde aan het begin van de volgende. De stroom moet dus evenveel omhoog gaan als omlaag, elke cyclus. Gezien we precies weten hoe snel de stroom stijgt en daalt in elke cyclus, kunnen we uitrekenen hoeveel procent van de tijd we staat 1 moeten doen, en hoeveel staat 2. Immers:

- In staat 1 stijgt de stroom met (Vin - Vout) eenheden
- In staat 2 daalt de stroom met (Vout) eenheden
- (Vin - Vout) * (tijd die staat 1 duurt) = (Vout) * (tijd die staat 2 duurt)

We weten ook dat elke cyclus even lang duurt. Laten we de tijd die een cyclus duurt T noemen. Laten we nu ook de tijd die staat 1 duurt definiëren als t1, en de lengte van staat 2: t2. De pulsbreedte is dan gedefinieerd als D = t1/T. Dan kunnen we ook t2 definieren als 1 - D (immers: t2 = T - t1). We kunnen nu die laatste vergelijking in het lijstje oplossen:

(Vin - Vout) * (tijd die staat 1 duurt) = (Vout) * (tijd die staat 2 duurt)
(Vin - Vout) * (D) = (Vout) * (1-D)
(Vin - Vout) / Vout = (1-D) / D
Vin/Vout - 1 = 1 / D - 1
Vin/Vout = 1/D.

Jaja, de pulsbreedte bepaalt de verhouding tussen ingangs- en uitgangsspanning. Nu kunnen we eens kijken wat voor pulsbreedte we nodig hebben voor bijvoorbeeld een CPU VRM:

Vin = 12V
Vout = 0.9V
D = Vout / Vin = 0.075 (=7.5%)

Poeh. Dat is niet veel hè. Weet je wat dit betekent? Nou, dat staat 1 maar 7.5% van de tijd duurt, terwijl staat 2 de rest van de tijd duurt. Dit is wat men in termen van buck-converters de 'extreme duty cycle' noemt: de duty cycle is meer dan 90% of minder dan 10%. In dit geval krijg je vervelende effecten. Allereerst ben je de inductor vrij inefficiënt aan het belasten: hij wordt heel snel opgeladen en daarna heel langzaam ontladen. Vanuit het oogpunt heb je bij extreme duty cycles te maken met relatief hoge schakelverliezen. Schakelverliezen zijn verliezen die zich voordoen doordat een schakelaar nog niet helemaal aan of uit is. Het kost namelijk wat tijd voor een MOSFET om aan of uit te gaan - meestal in de orde van tientallen nanoseconden. Terwijl hij aan- of uitgaat heeft hij nogal veel weerstand, pas als hij helemaal aan of helemaal uit is heeft hij nagenoeg ideale eigenschappen. In die overgangsperiode worden verliezen gegenereerd. Wanneer je D ongeveer 0.5 is zijn je overgangsperioden relatief aan D heel klein. Stel bijvoorbeeld dat één cyclus 10 microseconden duurt en dat een schakelaar 100ns doet over het schakelen. De cyclus begint: 100ns later is de schakelaar aan. Op de helft gaat hij uit, en 100ns is het dan ook daadwerkelijk zover. Hij heeft nu 200ns schakelverliezen gegenereerd op 5us aan schakeltijd - dat is ongeveer 1/25 van de tijd. Stel nu dat D=7.5%. Van die 10 microseconden duurt staat 1 dus maar 750ns, waarvan 200ns opgaat aan schakeltijd! Dit betekent twee dingen: schakelverliezen zijn een groot aandeel in deze cyclus, maar het is ook moeilijker om daadwerkelijk zo kort bezig te zijn met schakelen, want de theoretische duty cycle wordt vergald door te langzame schakelaars die de effectieve duty cycle (dus hoe lang de schakelaar daadwerkelijk aan is) verkorten.

En dan is er nog één laatste probleem, namelijk DCM. De afgelopen alinea's gingen over CCM - hierbij is D=Vout/Vin. Maar dit gaat niet zomaar. Stel, je uitgang vraagt maar hééél weinig energie. Wanneer jij in CCM werkt moet je persé gedurende t1 de inductor opladen, wat een vaste hoeveelheid energieopslag is, en daarna gedurende t2 precies diezelfde hoeveelheid energie in de uitgang lozen. Wat nu als de uitgang minder dan die hoeveelheid energie vraagt? Juist, dan kun je dus niet in CCM werken, en moet je een kortere duty cycle aanhouden. Immers, dan wordt de inductor minder lang opgeladen en draag je dus minder energie over naar de uitgang. Je begrijpt dat in dit geval de vergelijking D = Vout / Vin niet meer opgaat, je moet met de energie gaan rekenen. Je krijgt nu dus de situatie dat je heel kort de inductor oplaadt (staat 1), daarna heel kort ontlaadt (staat 2) en dan in staat 3 overgaat tot de cyclus opnieuw begint. Maar de wiskunde hierachter is nog niet eens het interessantst, het is het effect op de efficiëntie die dit heeft die interessant is.

In DCM wordt een heel klein pakketje energie overgedragen. Dit wordt gedaan door heel kort heel snel energie op te slaan, en deze heel snel weer te ontladen, en daarna een hele tijd niks te doen. Een algemene regel in de fysica - ik laat het formele bewijs over aan de betere rekenaars onder ons - is dat het altijd efficiënter is om iets langdurig langzaam te doen dan heel kort en snel. Een korte, heftige stroom is inefficiënter dan een langdurige, lage stroom bij dezelfde spanning. DCM doet dat eerste, CCM doet dat laatste. Vooral de geleidingsverliezen (verliezen doordat alle individuele onderdelen wat weerstand hebben en dus I^2R verliezen genereren) zullen hierbij omhoog schieten. Maar ook de schakelverliezen hebben hier een groot aandeel in: heel veel controllers zullen namelijk ook bij geen enkele belasting net zo lang de duty cycle verkorten tot de duty cycle net zo lang duurt als het aan- en uitzetten van de MOSFET. Er gaat dan wat stroom lopen, en weer stoppen, op niets af! Puur verlies, heel vaak per seconde.

EINDE WAARSCHUWING: theorie

Goed, we zijn aan het einde van de theorie. Met de bovenstaande kennis in handen kunnen we dingen efficiënter maken, en zelfs wat dingen verklaren die voor veel mensen tot nu toe mumbojumbo lijken. Waarom zijn de volgende dingen goed voor efficiëntie:

Stroomfasen afschakelen in idle: Wanneer de CPU (of iets anders) niks te doen heeft en dus weinig stroom vraagt, zullen de VRMs heel weinig energie hoeven leveren. Die heel weinig energie wordt bij een apparaat met veel stroomfasen dan ook nog eens verdeeld over ontieglijk veel fasen, die elk nog minder dan niks te doen hebben. Ze lopen dan dus ongetwijfeld in DCM, met een hele korte duty cycle en dus hoge schakel- en geleidingsverliezen. Door zoveel mogelijk fasen af te schakelen en alle load te concentreren op liefst één fase, kan die misschien in CCM gaan lopen. Zoniet, dan heb je in ieder geval de verliezen in de rest weggewerkt en loopt deze allicht efficiënter.

Lage stroomvraag - inductorwaarde verhogen: Wanneer de stroomvraag niet even, maar altijd laag is, maar de moederbordfabrikant hier geen rekening mee heeft gehouden zit hier waarschijnlijk een inductor met een lage waarde. Dat betekent, volgens U=L*dI/dt, dat de stroom heel snel omhoog en omlaag gaat in deze inductor, en dat hij pas in CCM loopt bij een vrij hoge uitgangsstroom. Door de inductorwaarde hoger te maken zorg je ervoor dat de VRM bij een lagere uitgangsstroom al in CCM loopt, en dus efficiënter.
PicoPSU-aanpassing: inductoren vervangen
Alright. Deze hele vorige passage diende er min of meer voor om uit te leggen wat ik met mijn picopsu heb gedaan. Ik heb namelijk de inductoren die erop zaten - 1.3uH exemplaren - vervangen door 18 en 22uH-exemplaren, die bovendien van betere kwaliteit zijn (beter magnetisch materiaal waardoor de magnetische verliezen kleiner zijn). De 5V en 3.3V-lijnen op de picopsu worden namelijk maar licht belast in idle: 3.3V krijgt slechts 200mA te verduren, en 5V maar 400mA. Bij deze belasting liepen de converters ontzettend in DCM en waren slechts 80% efficiënt, door deze ingreep zijn ze in idle al ongeveer 95% efficiënt - dit betekende een besparing van 0.7W!

Een Epcos 18uH inductor voor de 5V-lijn
Aan de ene kant een Epcos 18uH inductor in plaats van de 1u3 toroid die er zat (5V)

En een Vishay Dale IHLP4040 22uH voor de 3.3V-lijn
En dan een 22uH Vishay IHLP exemplaar voor de 3.3V-lijn

Waag het niet te commenten 'maar waarom heb je dit nou gedaan'!
De andere hardmods
Goed, laten we het oude schema er eens bij pakken:

Gecorrigeerde versie power-stroomschema
Zozo, daar heeft iemand flink z'n best op gedaan

Hierin kun je zien precies hoe het moederbord omgaat met zijn energie. Er zitten hier wel een hele hoop lineaire regulatoren (ieuw vies) op, ook op apparaten die relatief veel verbruiken (zoals de PCH). En toen dacht ik bij mezelf: hoe kan ik dit nou eens rewiren zodat alles efficiënter werkt? Nou... zo dus:

En dat zijn alle moederbord-hardmods...
Maar de originele ontwerper deed het toch op een paar puntjes fout...

Een kruisje door een blokje betekent dat ik het hele apparaat heb weggesoldeerd of anderszins onklaar heb gemaakt. Een kruisje door een lijntje betekent dat ik het spoor heb doorgesneden, en dan stelt het blauwe lijntje dat eraan vast zit de nieuwe verbinding voor. Grijze blokjes zijn apparaten die het OS automatisch helemaal uitzet in idle, en die ik dus niet moeilijk eraf hoef te solderen. Om jullie een idee te geven van waar alle VRMs fysiek zitten op het moederbord heb ik hier een ph0toshop-skillz OMG-plaatje gemaakt waar je kunt zien waar alles zit:

H55M-E33 locatie+classificatie van VRMs

Dit is vooral handig om nadien eens te volgen waar alle draadjes die je op de foto's ziet nou lopen.

Ik ga eens stapsgewijs door alle wijzigingen heen lopen:

PCIe 3.3V VRM: Wanneer de computer uit staat (S6) wordt de stroom naar alles uitgezet, behalve één spanningslijn: 5Vsb, oftewel 5V standby. Echter, PCIe-insteekkaarten willen liever 3.3V hebben, en deze kaarten wil je kunnen voeden omdat je anders bijvoorbeeld wake on LAN-functionaliteit moet missen. De onboard Realtek NIC werkt ook op deze spanning (en zit ook verbonden aan PCIe, overigens). Gezien ik de NIC eraf heb gesloopt om plaats te maken voor mijn Intel PRO/1000GT en er verder geen andere apparaten van deze standby-functionaliteit gebruik hoeven te maken, heb ik deze VRM uitgezet. Besparing: ongeveer een halve watt. De ACPI-controller die ook in standby moet werken (en onder andere de aan-knop doorseint naar de rest van de computer) zit aan een aparte 3.3V LDO vast, welke intact moet blijven omdat... de computer anders niet aangaat :P

Kun je hem zien?
Door het componentje boven de tekst 'U31' weg te solderen zet je de enable van de PWM controller uit, waardoor deze converter uitstaat. Seriously, wie bedenkt dit soort mods?

Wat doet-ie nou?
Dit is geen NIC

COM-poort buffers: De seriële poorten op dit bord worden ge-level-translate door een paar MAX232-equivalenten die elk 25mA uit de 5V-lijn trekken. Nutteloos. Weggesoldeerd.

JMicron JMF368 PATA controller: PATA? WTF?! En dat ding slurpt ook nog eens 300mW? Weg ermee! Ik heb de LDO weggesoldeerd waardoor allebei zijn voedingsspanningen (1.8 en 3.3V) wegvielen, en hij dus effectief niks meer verbruikte. Helaas zat deze chip op de plek waar ik nu de PCH 1.05-VRM heb geplaatst, en is dit dus niet meer zichtbaar. Het is terug te vinden als het rode bolletje linksonder op de photoshop-skillz-omg. Je weet wel wat ik bedoel.

PCH 1.8V supply. Ik wist van hardwareluxx/computerbase dat de PCH 1.8V-supply ook nog prima werkte op 1.5V. Mijn RAM liep ook ongeveer op die spanning. Een en een maakt twee: laat ik eens deze LDO - die 1.8V van 3.3V lineair maakt: wat een verspilling! - wegsolderen en de PCH 1.8V direct aan de Vdimm solderen. Sodejapper, het werkt! Hierdoor moest ik wel mijn Vdimm omhoog gooien naar 1.45V (ipv het zuinigere 1.378V). Wanneer ik deze supply onafhankelijk zou kunnen regelen van Vdimm is hier in de toekomst dus wellicht nog verbetering mogelijk, hoewel dit echt in de orde van 100mW zal zijn (denk ik). Besparing van deze mod: zo'n 0.6W

De PCH 1.8V mod
Het draadje dat horizontaal over het beeld gaat, gaat vanaf de tab van een weggesoldeerde MOSFET aan de rechterkant van het beeld naar de rechterpoot van een weggesoldeerde MOSFET aan de linkerkant van het beeld. Volg jij het nog?

PCH 1.05V supply: Dit is een van de grootste verbruikers op het bord. In idle verbruikt de PCH op deze spanningslijn ongeveer 2.25A, en deze werd lineair onttrokken aan Vdimm. Echter, de PCH 1.05 loopt op 0.86V ook nog prima. Gezien Vtt hier nauwelijks boven zit met 0.95V, dacht ik dat het wel mogelijk zou moeten zijn om de PCH 1.05V aan de Vtt te knopen. En wederom: het werkte! Nu wordt er dus veel minder vermogen weggestookt: in plaats van dat hij 0.86V van 1.4V moet maken, hoeft hij nog maar een 5x zo klein spanningsverschil weg te werken. Door de MOSFET die als LDO dient op een klein koperprintje te laten zweven boven het moederbord en de gate verbonden te laten aan zijn originele regulator heb ik nog steeds - beperkte - speelruimte om de spanning naar wens aan te passen. Een prachtig geval van having your cake and eating it, too. Besparing: zo'n 1-1.5W. Onder load meer :) Interessant leesvoer.

Stel je nu voor dat ik dit tweedehands probeer te verkopen...
Op de tab van die MOSFET komt Vtt binnen, de linkerpoot is de gate (=regeling) en rechterpoot is uitgang die naar de PCH 1.05 gaat.

Realtek ALC889 VRM-mod: Op het moederbord zit hier een LDO die 5V bakt van de 12V-lijn om deze chip te voeden. Waarom? Nou, in de application notes staat dat de noise performance van de DAC hierdoor beter wordt. Helaas slaat dit in dit geval als een tang op een varken gezien de ALC889 voor de DAC ook intern al een - gecompenseerde! - LDO heeft die 3.3V voor de versterkers maakt. Die externe LDO is waarschijnlijk een artefact uit een verleden waar de versterker nog op 5V liep ofzo. Totaal nutteloos, en een flinke besparing van 0.5W door deze 5V-lijn direct naar de 5V-lijn van het bord te pinnen!

Dat oranje draadje, je weet wel, kleurcodes enzo...
Het oranje draadje zoekt de dichtstbijzijnde 5V... ah, gevonden!

Alle spanningslijnen geündervoltet: Als je goed naar het schema kijkt zie je dat de spanningen die uit de picopsu komen niet echt meer herkenbaar zijn. 4.41V? 2.96V? 11.4V? Why? Nou, er zijn nog wat kleinverbruikers op het bord die direct vanaf deze lijnen lopen - zoals bijvoorbeeld de 3.3V PCH-spanning en de spanning voor de realtek audiochip. Bovendien werken de schakelende converters efficiënter als ze een lagere ingangsspanning krijgen. Vandaar dat het verlagen van de verschillende voedingslijnen best nog een groot effect had; bij elkaar zo'n 0.8W. Mensen zullen nu ongetwijfeld denken: maar gaat er dan niks stuk? Haha, nee! Maar waarom testen reviewers dan altijd of een voeding wel perfect binnen de toleranties opereert? Nou, omdat ze niet weten waar ze mee bezig zijn, that's why! Binnenkort volgt een deel in deze blogserie waarin ik nog eens over het nut en de onzin van de kwaliteit van de spanningslijnen ga, en meteen wat meer vertel over adapters, power factor, etc.

Zó maak je 4.5V van 5V.

VID-mod op VID4: De core i3 kan momenteel niet met een windows- of linux-tool worden geündervoltet. Dit komt doordat EIST - intel's undervolt+underclockstrategie in elke processor - tegenwoordig anders werkt. Vroeger was EIST heel eenvoudig: er bestond in elke processor een tabel die een FID (multiplier) correspondeerde met een VID (core-spanning). Wanneer de CPU minder te doen kreeg, kon de FID omlaag en dat correspondeerde 1-op-1 met de bijbehorende, lagere, spanning. Het was dan ook een eitje om softwarematig deze spanning-frequentie-tabel te emuleren en veranderen. Hiervoor gebruikte je tools als RMClock of K10stat. Tegenwoordig is dat echter heel anders.

In de Core i-serie, en dus ook mijn Core i3 530, correspondeert een FID níet met een VID. Er wordt namelijk niet alleen met frequenties gespeeld, maar ook met clock en power gating van onderdelen van de processor. Wanneer de processor op zijn laagste FID staat, maar alles staat intern nog aan, zal hij een hogere VID verlangen dan wanneer hij intern van alles heeft uitgeschakeld. Daarom is het onverantwoord om eindgebruikers toe te laten de oude FID-VID-tabel-trucs uit te voeren, zeker wanneer zij geen idee hebben van wát er allemaal aan- en uitgeschakeld is. Gelukkig heeft Intel ervoor gezorgd dat deze processoren zuiniger zijn dan ooit, en dit dus ook niet meer nodig is.

Maar ik ben het daar natuurlijk niet mee eens. Kom op zeg, ken je me nou nog niet? Ik heb dus VID4 op de processor afgeplakt met een stukje tape en een weerstand gesoldeerd van Vtt naar VID4 zodat deze altijd hoog getrokken wordt. DIt resulteert erin dat de CPU in idle ongeveer 0.05V lager loopt, en de CPU ongeveer 0.15W minder trekt (wat resulteert in 0.25W minder verbruik aan het stopcontact, alle verliezen meerekenend). Onder load is de CPU echter niet undervoltbaar met simpele pinmods. Ik ben nog aan het onderzoeken hoe ik dit kan omzeilen, want het loadverbruik van de processor is wel vrij hoog naar mijn smaak (zo'n 45W incl. IGP).

VID4-mod op H55M-E33
Om een idee van grootte te geven: de eiffeltoren is 320 meter. Was dat nuttige informatie?

NIC-mods: De NIC - een PCI Intel PRO/1000GT - maakt van nature eerst 3.3V van de 5V die hij binnenkrijgt met behulp van een LDO, en daarna maakt hij wederom met LDO's zijn 1.2 en 1.8V core-spanningen. Dat is allemaal één en al verlies. Ik heb dus de 1.8V direct an Vdimm (1.45V) geknoopt, en de 1.2V via een schottky-diode en 0.5R weerstand aan de Vdimm geknoopt, waardoor dat op ongeveer 1.0-1.1V uitkomt. Werkt als een zonnetje, en scheelt bijna 400mW (op 100Mbit)!

Ook de Intel PRO/1000GT moest eraan geloven
Conclusie
Door wat van VRMs te weten - wat ik in deel 1 al deels heb uitgelegd en hier heb voortgezet - en de energiestromen door het moederbord hier en daar op een slimme manier om te leiden heb ik zo'n 4,5W bespaard. Al deze besparingen bij elkaar leidden ertoe dat ik idle op zo'n 11-11.5W zat. Die laatste anderhalve watt zit hem in de adapter. Het lijkt niet veel, maar het is het verschil tussen een adapter die 65% efficiënt is en eentje die 82% efficiënt is bij 8W belasting! Om te begrijpen hoe en waarom je dat verschil kunt maken, en uberhaupt hoe significant zoiets is (het is echt heel speciaal om een 80W adapter te hebben die bij 8W al 82% efficient is - ik denk niet dat er zoiets te koop is anywhere) ga ik het volgende blog helemaal wijden aan adapters, voedingen, power factor en power factor correction.

Belangrijk!: Ik heb nogal wat onzin gespuid in de afgelopen blogs. Er staan soms gewoon fouten in. De fouten die ik totnogtoe heb ontdekt zijn:
- In het schema van het moederbord staat de 1.05V PCH-VRM getekend alsof die aan 3.3V wordt onttrokken. Dat is fout, hij wordt aan Vdimm onttrokken.
- Ik heb slecht getest met Linux, en wellicht voorbarig besloten dat Linux minder goed met stroom omgaat.
- Ik beweerde dat Windows 7 geen device initialized power management ondersteunt. Vandaag heb ik dit getest, en windows 7 en de desktop H55 PCH ondersteunen dit wél. Waarom is dit interessant? Nou, onder linux (standaard) en windows XP verbruikt een Intel X25-V SSD maar liefst 0.6W in idle, wat ongeveer hetzelfde is als een hele zuinige 2,5" harde schijf. Onder Windows 7 verbruikt hij idle maar 75mW! Echt waar, zo weinig. Minder heb ik nog nooit gezien, zelfs niet in reviews. Veel (alle?) reviews zijn zich hier niet eens bewust van. Deze SSD gecombineerd met DIPM zorgt voor een fenomenale winst in batterijtijd ten opzichte van een gemiddelde laptop- of desktopschijf.
- Er zit wat inconsistentie in de wattages die ik tussendoor noem. Dit klopt; in mijn eerste blog zeg ik dat ik vóór hardwaremods op 15.6W zit, en in dit blog staat 17W. Dat komt doordat die 15.6W werd behaald met een adapter die ik tussentijds heb opgeblazen (letterlijk, geëxplodeerd). De getallen die ik noem zijn dus grootendeels bedoeld als relatieve referentie, niet absolute getallen. Het eindresultaat (9.9W) is uiteraard nog steeds onverminderd valide.

Kom je meer van dit soort fouten tegen, DM mij dan of plaats een reactie. Ik houd een lijst bij en werk alle fouten bij aan het einde van de blogserie (maar nu heb ik daar nog even geen tijd voor).

Volgende: Het nut van een blog + kwaliteit Tweakblogs. 01-'11 Het nut van een blog + kwaliteit Tweakblogs.
Volgende: 10W i3 systeem - de treinreis 12-'10 10W i3 systeem - de treinreis

Reacties


Door Tweakers user RobIII, donderdag 23 december 2010 02:12

Ik kan er werkelijk waar geen touw aan vastknopen (en ik heb op een blauwe maandag nog electro gestudeerd op de MTS :X ) maar ik heb hier maar 1 smiley voor: _/-\o_
Als dit geen tweakers mentaliteit is weet ik het ook niet meer d:)b Ga zo door!

[Reactie gewijzigd op donderdag 23 december 2010 02:12]


Door Tweakers user Jejking, donderdag 23 december 2010 02:35

Eens met modmans hierboven. Repscte! *O*

Door Tweakers user D.oomah, donderdag 23 december 2010 02:48

Het idee is eigenlijk zo simpel: Eigenlijk kunnen alle chipjes wel minder spanning gebruiken dan ze nu krijgen en zorg ervoor dat je zo veel mogelijk lineaire converters omzeilt.

Wat je trouwens niet in je blog vertelt hebt (of ik heb het gemist)
- Je gebruikt maar 1 latje RAM.
- Ik neem aan dat je je HDD activity LED en power LED niet hebt aangesloten

Ben je trouwens ook nog van plan om naar randapparatuur te kijken (muis, tobo ed) om dat zuiniger te maken?

Door Tweakers user Snuffel, donderdag 23 december 2010 07:22

Als dit geen tweaken is dan weet ik het niet meer.
_/-\o_

Door Tweakers user dj_vibri, donderdag 23 december 2010 07:49

Ooit in een ver verleden Elektriciteit-Elektronica gestudeerd... gefaald (en dan IT gaan doen) maar van wat jij vertelt.... geen jota snap ik er van :)

Het is prachtig leesvoer en één van de weinige uitgebreide, volledige en informatieve blog's hierzo! keep up the good work!

/offtopic: Van plan om gemodde mobo's te verkopen? ;) ben geïnteresseerd ;) ;)


Door Tweakers user Jogai, donderdag 23 december 2010 08:13

Welke Linux variant heb je geprobeerd? Ik mag hopen WattOs: http://www.planetwatt.com/
En anders heb je toch wel de tips van http://www.lesswatts.org/ gebruikt?

Door Tweakers user Deurges, donderdag 23 december 2010 08:22

_/-\o_ Hulde kerel.. Wat een blog.. Ik moet hem nog eens rustig doorlezen wat ging me ff wat te snel allemaal hahaha

Door Tweakers user Joindry, donderdag 23 december 2010 08:23

superleuk,

moet wel toegeven dat ik toch een stukje heb doorgescrolled :P
je hardcoretheorie deeltje welbepaald :P
Ooit heb ik ook nog elektriciteit elektronica gestudeerd (middelbaar en was geslaagd) maar het zit toch wat ver.
Ik ben super onder de indruk van al je metingen die je hebt gedaan en zones die je kan aanduiden.
Nooit bij stilgestaan dat er eigenlijk zo veel te winnen valt bij een huis tuin en keuken pc. Bij mij op het werk is de werkgever nogal geslagen door "het groene virus" en investeert massas in de foute (wel fiscaal aftrekbare) dingen. (versta elektrische carpoolwagens en ecologisch verantwoorde groenten...)
We hebben hier een dikke 3000 pc's. Volgens mij kan je hier best wel één en ander mee besparen.

Door Tweakers user Pantagruel, donderdag 23 december 2010 09:21

Een diepe buiging voor je l33t soldeer skillz _/-\o_ en je bereidheid om risico te nemen met de hardware.De gedachte dat je 't bordje molesteert bij een uitschieter met de bout doet mijn testis spontaan krimpen. Zelf heb ik de kennis niet om dit soort dingen te doen ( mijn vaste hand is nooit verder gegaan dan een moederbord van nieuwe caps voorzien ivm slechte caps), maar ik snap de behoefte helemaal. (Al is 't maar omdat 't kan)

Dat een gerichte keuze van componenten flink scheelde qua gebruik was in 'zuinige server' thread wel bekend. Onze thuis server is een relatief zuinig maar ook relatief traag atom geval en ik was destijds niet ontevreden om van de zuinige Via Epia M10k (ca. 57W idle) naar zo'n 35 a 40 W te gaan. Als ik de huidige lijst van jouw onderdelen neem dan kan 't inmiddels nog zuiniger en behoorlijk sneller.
("Euh... zeg schatje, die 13e maand he, weet je die is toch wat krapper uitgevallen", Ding-dong, "he hallo TNT pakketjes man/vrouw }) ;) )

Je soldeer werk laat wel overtuigend zien dat de moederbord en insteekkaart ontwerpers beter na moeten gaan denken over waar ze de spanning voor onderdeel X vandaan toveren. Als ik het zo door lees krijg ik 't gevoel dat alles maar losjes uit de pols vanaf de 12V of de 5V lijn naar beneden wordt omgezet, terwijl een PCIe slot ook 3.3 V ter beschikking heeft (pinouts @ deze link).
Ook het uitzetten in 't BIOS is maar tot op zekere hoogte zalig makend. Zoals je desoldeer werk laat zien is ook daar dus ruimte voor verbetering voor de moederbord ontwikkelaars.

Was er een reden voor ' that very expensive cloud of blue smoke'?, overbelasting of een kortsluiting?

Ik ben en blijf benieuwd wat je volgende truc is die je uit de hoge hoed tovert. KUTGW

[Reactie gewijzigd op donderdag 23 december 2010 09:21]


Door Tweakers user Fid3lity, donderdag 23 december 2010 09:23

Prachtig. Ik zal er zeker later op de dag / week nog eens even goed de tijd voor nemen want wat je hier doet is echt gedaan met dé Tweaker mentaliteit :*) Hulde! En keep them coming! ;) d:)b

Door Tweakers user raymondw, donderdag 23 december 2010 09:32

_/-\o_
En ik was al blij dat ik mijn dual quad onder de 0.8A kreeg ;)

Kijk al uit naar de volgende blogs!

Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 09:37

D.oomah schreef op donderdag 23 december 2010 @ 02:48:
Het idee is eigenlijk zo simpel: Eigenlijk kunnen alle chipjes wel minder spanning gebruiken dan ze nu krijgen en zorg ervoor dat je zo veel mogelijk lineaire converters omzeilt.
Exact. Dat is het hele idee. Verder heb ik ook nog een paar converters efficiënter gemaakt met andere inductoren.
Wat je trouwens niet in je blog vertelt hebt (of ik heb het gemist)
- Je gebruikt maar 1 latje RAM.
- Ik neem aan dat je je HDD activity LED en power LED niet hebt aangesloten
Dat heb ik hier en daar verteld. Alles wat licht maakt en het tweede latje RAM zijn weg.
Ben je trouwens ook nog van plan om naar randapparatuur te kijken (muis, tobo ed) om dat zuiniger te maken?
De muis en het toetsenbord zitten op PS/2, waadoor de USB-controller door het OS kan worden uitgezet en als zodanig minder verbruikt. Echter, de muis en het toetsenbord zelf heb ik ongemoeid gelaten. Ze verbruiken elk ongeveer 100-150mW, dus theoretisch is er wel wat te behalen, maar ik ga voorlopig de moeite niet doen. Aan het einde van m'n blog maak ik nog een lijstje van theoretische winstpunten voor de toekomst, als iemand van plan is mijn score van 9.9W te doorbreken.
Jogai schreef op donderdag 23 december 2010 @ 08:13:
Welke Linux variant heb je geprobeerd? Ik mag hopen WattOs: http://www.planetwatt.com/
En anders heb je toch wel de tips van http://www.lesswatts.org/ gebruikt?
Ubuntu. Ik ben grootendeels linux-n00b; ik kan de basis - een beetje vi, minimale cls-commands - dus ik ben erg gebaat bij de makkelijkere OSen. Waarschijnlijk is door mijn n00bheid mijn conclusie over linux (namelijk: minder zuinig) incorrect. Gisteren is Dadona (mijn zuinigheids-tweakbuddy, en nee, ik heb ook een echte vriendin ;) ) bezig geweest met Ubuntu en Xenserver op zijn eigen, nagenoeg identieke, configuratie en kwam erachter dat deze distro's een stuk meer verbruiken met hun standaardinstellingen, en hij kon (net als ik) ook niet zo snel vinden hoe dit gemakkelijk te veranderen is. Wellicht is het een beter idee om dan jouw aanraders te installeren.

In het algemeen sta ik open voor suggesties wat Linux op een zuinige PC aangaat
Deurges schreef op donderdag 23 december 2010 @ 08:22:
_/-\o_ Hulde kerel.. Wat een blog.. Ik moet hem nog eens rustig doorlezen wat ging me ff wat te snel allemaal hahaha
Op aanvraag van iemand in het vorige blog nu eentje op een (veel) hoger niveau. Kijken wie het kan volgen. De volgende blogs zullen weer wat volgbaarder zijn, maar deze zou echt veel te lang worden (en mij teveel tijd kosten) als ik alles in lekentaal wil uitleggen.
dj_vibri schreef op donderdag 23 december 2010 @ 07:49:
Het is prachtig leesvoer en één van de weinige uitgebreide, volledige en informatieve blog's hierzo! keep up the good work!
IMO zijn er al genoeg simpele, basically inhoudsloze blogs. Er wordt ook op GoT geklaagd over het niveau van tweakblogs en gezocht naar manieren om de kwaliteit op te krikken. Volgens mij heeft niemand aan deze oplossing gedacht: betere blogs schrijven!
/offtopic: Van plan om gemodde mobo's te verkopen? ;) ben geïnteresseerd ;) ;)
Nee. Macroscopisch gezien heb ik maar 5W verbruikswinst behaald met de best uitgebreide mods aan het moederbord, picopsu en adapter. Met het juiste OS en instellingen, BIOS-tweaks en een goede adapter had ik maar liefst 12W winst behaald (van 27 naar 15W). Het is het niet waard, zowel vanuit de portemonnee als het milieu. Je schiet meer op met:
- Een Dell G2210 kopen (22" monitor die maar 8W gebruikt in plaats van de gemiddelde 30W)
- Een energiemeter kopen, en je bewust zijn van het verbruik van alles, stickertjes plakken
- Zo min mogelijk kopen (hehe....): productie is verantwoordelijk voor de bulk van het energiegebruik in de productie-chain. Tweedehands en collaborative consumption is het antwoord!
- Virtualiseren, storage consolidation, cloud services. Harde schijven in je eigen huis zijn echt passé, en in een huis met veel systemen is het beter uit energie-oogpunt om alle computers in één server te proppen en via light terminals te benaderen.
Pantagruel schreef op donderdag 23 december 2010 @ 09:21:
Je soldeer werk laat wel overtuigend zien dat de moederbord en insteekkaart ontwerpers beter na moeten gaan denken over waar ze de spanning voor onderdeel X vandaan toveren. Als ik het zo door lees krijg ik 't gevoel dat alles maar losjes uit de pols vanaf de 12V of de 5V lijn naar beneden wordt omgezet, terwijl een PCIe slot ook 3.3 V ter beschikking heeft
Er zijn op zich goede redenen om hem van 5V te laten lopen, want technisch gezien heeft het moederbord in standby alleen maar 5V, en als wake on LAN dan wil werken moet je dus al je stroom uit die 5V kunnen trekken. Overigens heeft de Intel PRO/1000GT ook nog een automatische schakelaar die 3.3V van het moederbord gebruikt zodra dat mogelijk is - die werkt echter niet omdat mijn 3.3V maar op 2.96V hangt, en die schakelaar dan zegt 'he maar wacht eens even, dat doen we niet!'.

Het ernstige is dan weer dat het moederbord aan de andere kant wél een 3.3V VRM heeft om dit soort apparaten van 3.3V te voorzien. Tsja, compatability wordt aan allebei de kanten gegarandeerd, wat leidt tot overbodige en onzuinige componenten aan beide kanten.
Was er een reden voor ' that very expensive cloud of blue smoke'?, overbelasting of een kortsluiting?

Ik ben en blijf benieuwd wat je volgende truc is die je uit de hoge hoed tovert. KUTGW
Oh, expensive was het niet. Ik heb een 20-liter doos met allemaal - door andere mensen - weggegooide adapters liggen waar ik af en toe eens in grabbel. Deze adapter (een Trust kutkwaliteit ding) was stukgegaan doordat ik de primaire MOSFET had vervangen, deze stukging (standaard failure mode: gate oxide breekt door, waardoor 320V op de gate komt te staan) en de controller ook stukmaakte - samen met nog wat componenten. Overigens, funny story: hetzelfde heb ik geflikt met de adapter die er nu nog steeds in zit, maar in tegenstelling tot die eerdere crap quality adapter was deze wél fatsoenlijk beveiligd en hoefde ik alleen maar de MOSFET te vervangen met een nieuw exemplaar die ik had besteld, en hij deed het weer. Kwaliteit loont zelfs de hacker.

[Reactie gewijzigd op donderdag 23 december 2010 09:45]


Door Tweakers user Starck, donderdag 23 december 2010 10:00

Merk je ook verschil met je gebruikte materialen? Is er bijvoorbeeld minder verlies als je van A naar B gaat via een eigen gesoldeerd draadje. Of is het eigenlijk iets efficienter als het door het moederbord gaat.?

Wederom goed leesvoer. Wat mij betreft kan tweakers hier wel een frontpage artikel over maken.


Door Tweakers user RoadRunner84, donderdag 23 december 2010 10:23

Wordt de -12 niet ook voor de COM poorten (ongebruikt) en audio gebruikt (of had je een losse audio module?)

Coole blog, ik zie weinig mensen die zo lomp (in positieve zin) omgaan met hun hardware d:)b

Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 10:40

Starck schreef op donderdag 23 december 2010 @ 10:00:
Merk je ook verschil met je gebruikte materialen? Is er bijvoorbeeld minder verlies als je van A naar B gaat via een eigen gesoldeerd draadje. Of is het eigenlijk iets efficienter als het door het moederbord gaat.?
Bij de lage stroomsterkten waar ik mee werk (in idle) niet, maar als de processor vol aan staat is er wel degelijk een (flinke) spanningsval van adapter tot 12V-connector bij de CPU te meten (ongeveer 0.5V). Een van de dingen om nog eens te fiksen.
Wederom goed leesvoer. Wat mij betreft kan tweakers hier wel een frontpage artikel over maken.
Is al eerder gezegd, en ik denk het niet (zie vorige blog).
RoadRunner84 schreef op donderdag 23 december 2010 @ 10:23:
Wordt de -12 niet ook voor de COM poorten (ongebruikt) en audio gebruikt (of had je een losse audio module?)
COM-poorten gebruiken MAX232-achtige level translators, die lopen vanaf enkel +5V en hebben een on-chip +/-15V-converter (switched capacitor type). Audio gebruikt ook exclusief positieve spanningen, net als elke class-D versterker. Er zijn geen apparaten die dit gebruiken, i kinda checked.

Door Tweakers user steven2992, donderdag 23 december 2010 10:52

mux schreef op donderdag 23 december 2010 @ 09:37:

Op aanvraag van iemand in het vorige blog nu eentje op een (veel) hoger niveau. Kijken wie het kan volgen. De volgende blogs zullen weer wat volgbaarder zijn, maar deze zou echt veel te lang worden (en mij teveel tijd kosten) als ik alles in lekentaal wil uitleggen.
Je hebt alles, zeker de theorie, zeer duidelijk en uitgebreid uitgelegd. Ik ben misschien wat meer thuis in de electronica dan de meeste tweakers, maar je hoeft echt niet elektrotechniek gestudeert te hebben om het te kunnen volgen.

Door Tweakers user Elijan9, donderdag 23 december 2010 10:55

Hulde! Vooral de spoeltjes vervangen ga ik ook nadoen, en die VID4 mod is super!
Ik wist nog niets van het Core-i undervolt probleem, de uitleg is erg nuttig... Ligt dit vast in ACPI? Want daar zijn wel mogelijkheden, in elk geval onder Linux.

Kan niet wachten op nog meer posts.

Overigens, ik heb gemerkt dat het verbruik iets omlaag kan gaan als ik een DVI monitor heb aangesloten en aan zet, deze lijkt dus wat stroom te leveren :? Ik zou verwachten dat dit netjes gescheiden zou zijn...

Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 11:03

Elijan9 schreef op donderdag 23 december 2010 @ 10:55:
Hulde! Vooral de spoeltjes vervangen ga ik ook nadoen, en die VID4 mod is super!
Ik wist nog niets van het Core-i undervolt probleem, de uitleg is erg nuttig... Ligt dit vast in ACPI? Want daar zijn wel mogelijkheden, in elk geval onder Linux.
Het zit in de processor zelf. Er zit voor zover ik heb begrepen een vrij groot circuit in dat alles regelt dat met VID-requests, power gating en clock gating te maken heeft. Dat kun je met ACPI niet beinvloeden, behalve als je EIST (en dus ook power gating!) uitzet. Dat doet op zijn beurt weer meer slecht dan goed, want in idle kun je dan weliswaar wel gaan undervolten, maar wordt niet automatisch van alles uitgezet waardoor je verbruik *hoger* komt te liggen. Ik denk dat dit een impasse is waar je niet uitkomt behalve als je zelf met de VID-lijnen gaat klooien (wat ik overweeg te doen).
Kan niet wachten op nog meer posts.

Overigens, ik heb gemerkt dat het verbruik iets omlaag kan gaan als ik een DVI monitor heb aangesloten en aan zet, deze lijkt dus wat stroom te leveren :? Ik zou verwachten dat dit netjes gescheiden zou zijn...
Er zit op DVI een voedingslijntje - dat eigenlijk van PC naar monitor moet gaan - waarmee de PC voeding aan de monitor kan geven als de monitor in standby is. Dan kan de monitor zijn voeding helemaal uitzetten (nul verbruik) en levert de PC het standby-vermogen waarmee de monitor een circuitje aan kan laten dat zichzelf kan wakkermaken. Ik kan me voorstellen dat er bij onvoldoende beveiliging (geen diode op de lijn oid) ook stroom kan teruglopen van monitor naar PC. Ik zou zeggen: meet eens het verbruik van de monitor.

Door Tweakers user elmo_1978, donderdag 23 december 2010 11:41

Lopen over dit onderwerp ook topic op het forum, want dit is wel interessante stuff om te volgen. _/-\o_ twee duimen omhoog hiervoor. _/-\o_ meestal is het alleen maar meer en harder, maar zit nu zelf ook te denken om een nas te bouwen met vergelijkbare hardware ipv een kant en klaten nas te kopen.

Ps. Het is nog redelijk te volgen voor iemand die elektronica heeft gestudeerd.

[Reactie gewijzigd op donderdag 23 december 2010 11:41]


Door Tweakers user haarbal, donderdag 23 december 2010 12:37

Wow, ongelofelijk. Mijn htpc trekt al 8VA als ie uit staat! :) (heb alleen een multimeter dus mag geen watt zeggen, zeker omdat de voeding oud is dus brakke PF heeft)

En een vraag, ik kan met speedfan m'n casefans uitzetten, gaat er dan een pulsbreedte naar 0 voor nagenoeg geen extra idle verbruik? Misschien is dit ook een manier om de temperaturen onder load laag te houden. Of heeft dit mobo die functie niet/heb je dat circuitje al onklaar gemaakt? :)

edit: nevermind, uit in speedfan=1.4V. Helaas.

[Reactie gewijzigd op donderdag 23 december 2010 12:57]


Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 13:16

haarbal schreef op donderdag 23 december 2010 @ 12:37:
Wow, ongelofelijk. Mijn htpc trekt al 8VA als ie uit staat! :) (heb alleen een multimeter dus mag geen watt zeggen, zeker omdat de voeding oud is dus brakke PF heeft)
In standby is de PF zelden hoger dan 0.5, dus waarschijnlijk trekt hij zo'n 3.5-4W, wat redelijk normaal is wanneer je WOL en dergelijke zaken aan hebt staan. Mijn adapter heb ik ook heel ver moeten modden om - zelfs met een EuP-moederbord - onder de 1W te komen.
En een vraag, ik kan met speedfan m'n casefans uitzetten, gaat er dan een pulsbreedte naar 0 voor nagenoeg geen extra idle verbruik? Misschien is dit ook een manier om de temperaturen onder load laag te houden. Of heeft dit mobo die functie niet/heb je dat circuitje al onklaar gemaakt? :)

edit: nevermind, uit in speedfan=1.4V. Helaas.
Nou, als hij maar 1.4V geeft zal de fan niet opstarten en dus ook nagenoeg geen energie gebruiken. Ik zal zeker zoiets moeten doen om de load temps onder controle te houden, want nu kan hij maar ongeveer 10 minuten voluit draaien voor hij oververhit.

Door Tweakers user haarbal, donderdag 23 december 2010 14:09

Nou, als hij maar 1.4V geeft zal de fan niet opstarten en dus ook nagenoeg geen energie gebruiken. Ik zal zeker zoiets moeten doen om de load temps onder controle te houden, want nu kan hij maar ongeveer 10 minuten voluit draaien voor hij oververhit.
Ik dacht altijd dat de ampere's van een electromotor op 0 rpm hoger waren dan bij draaien en dat je 1.4V maal een x aantal mA puur verlies zou hebben.

En ik heb het even getest. Als de fan aan staat en je blokkeert hem heb je 2x de amperes. Dan verlaag je het voltage en op een bepaald moment staat de fan stil en heb je nog steeds wel wat mA lopen.
Maar op de laagste stand meet ik idd helemaal niets meer (op de A stand tenminste, de zekering van mA ging kapot toen ik het uit-amperage van m'n pc wilde meten) Hoe zit dit? Zijn ze brushless dc en doet die electronica gewoon niets bij een te laag voltage?

Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 14:43

Precies wat je zegt ja. Het zijn gewoon simpele bipolaire transistoren die door een hall-effect sensor (meestal hall-effect switch, dus alles in één) worden aangestuurd. Onder de ~2V is er dan totaal geen stroomconsumptie.

Door Tweakers user Proto, donderdag 23 december 2010 15:46

Prachtig stukje tekst, valt me nog mee dat ik zoveel ervan begrijp met het halfjaartje elektro dat ik gevolgd heb . :Y) Dit wil ik wel vaker zien op T.net :)

Door Tweakers user Freekers, donderdag 23 december 2010 20:26

Respect, dit is pas tweaken ! Wat een uitzoek werk voordat je pas kan gaan solderen !

Door Tweakers user mvh, donderdag 23 december 2010 22:45

_/-\o_

Als je hier geld voor zou vragen zou het nog steeds gelezen worden! Ik zou m'n verhaal verkopen ;)

(kun je ook een keer zo'n computer voor mij bouwen?)

Door Tweakers user mux, donderdag 23 december 2010 23:21

Ehm, op zich bouw ik ook systemen tegen betaling (€15/uur).... Het wordt natuurlijk wel een beetje onrendabel als ik hele dagen aan het pielen ben om die laatste paar wattjes van een systeem te halen tegen uurtarief :D

Door Tweakers user Pruimenvlaai, donderdag 23 december 2010 23:45

Dat stuk over buck-converters is inderdaad wel pittig :P
Een korte, heftige stroom is inefficiënter dan een langdurige, lage stroom bij dezelfde spanning. DCM doet dat eerste, CCM doet dat laatste
Als je de duty-cycle verkort, dan wordt toch de tijd dat de inductor oplaadt verkort, en blijft de stroom toch ook klein? M.a.w., bij een lage pulsbreedte zou 'ie maar weinig stroom moeten gebruiken, maar toch is 'ie inefficient?

Verder, moet je ook niet de frequentie veranderen? Als je sneller schakelt, blijft de stroom laag, en hoef je ook nauwelijks vermogen te dissiperen in de FET :D En is het 'uitschakelen' van een fase hetzelfde als de FET in staat 3 zetten? En als je nou langzamer schakelt, kun je dan niet veel meer vermogen leveren met een fase (misschien slecht voor ripple)?

Langere en uitgebreidere uitleg plz :9~

Door Tweakers user mux, vrijdag 24 december 2010 00:22

Pruimenvlaai schreef op donderdag 23 december 2010 @ 23:45:
Dat stuk over buck-converters is inderdaad wel pittig :P

[...]

Als je de duty-cycle verkort, dan wordt toch de tijd dat de inductor oplaadt verkort, en blijft de stroom toch ook klein? M.a.w., bij een lage pulsbreedte zou 'ie maar weinig stroom moeten gebruiken, maar toch is 'ie inefficient?
Er zijn hier twee mechanismen aan de gang: het schalen van geleidingsverliezen vs. inductorwaarde enerzijds, en schakelverliezen anderzijds. Laten we met die laatste beginnen: zodra D extreem wordt gaan schakeltijden een heel significant deel van je cyclus uitmaken (vaak tientallen procenten) en krijg je dus gegarandeerd gigantische schakelverliezen. Die verliezen alleen zijn meestal verantwoordelijk voor de bulk van de verliezen; ik heb mijn MSI moederbord met de scope bekeken, en als ik automatic phase switching uitzet (en dus alle fasen aan blijven staan) verbruikt de processor idle 3W, wanneer APS aanstaat doet hij nog maar 1.4W, en dat verschil gaat voor 90% in schakelverliezen zitten.

Goed, dan heb je geleidingsverliezen. Dit is, toegegeven, wat lastiger te begrijpen. Stel, je wilt een energiepakketje van x joules overbrengen. Hiervoor dien je een inductor met waarde L1 op te laden tot stroomwaarde I1: x = (1/2)*L1*I1^2.

Wanneer je D wilt uitrekken om volgens mijn verhaal verliezen in te dammen, moet je bij dezelfde uitgangs-stroomvraag iets doen. Dat gaat niet zomaar. Gezien de bovenstaande vergelijking is de enige manier - bij gelijkblijvende x - om de L te vergroten. Stel, we verdubbelen L zodat L2=2*L1. Als je de vergelijking een beetje omschrijft zie je dat je nu maar een stroom van sqrt(2)*I1 nodig hebt door de inductor heen. Om bij deze piekwaarde te komen moet je duty cycle ook sqrt(2) langer zijn.

En wat heeft ons dit alles gebracht? Nou, een lagere piekstroom bij dezelfde energie-overdracht en een systeem dat dichter bij CCM werkt. Het voert wat ver om in een comment formeel te bewijzen, maar je kunt bewijzen dat nu de RMS-geleidingsverliezen monotoon lager worden met een kleinere ripple current/hogere inductorwaarde/hogere D (komen allemaal op hetzelfde neer in DCM). Ripple current is gedefinieerd als de hoogste min laagste stroomwaarde door de inductor in één cyclus.

Als laatste moet ik hierbij nog vertellen dat een andere belangrijke bron van verliezen de kernverliezen van het magnetische materiaal zijn, en deze schalen met frequentie en ripple current. DCM is moordend voor kernverliezen: je hebt dan de hoogst mogelijke ripple current voor een bepaalde belasting. CCM met een zo hoog mogelijke inductorwaarde levert je zo min mogelijk ripple current op en is dus iets dat je wilt nastreven. Echter, je kunt je inductorwaarde niet eindeloos opvoeren, want dat gaat gepaard met meer windingen/dunnere draadjes en dus meer geleidingsverliezen. Bovendien heb je met een hogere inductorwaarde bij gelijkblijvende maximum-stroomrating meer magnetisch materiaal nodig, wat je ook extra kernverliezen oplevert.

Beantwoordt dit je vraag :P
Verder, moet je ook niet de frequentie veranderen? Als je sneller schakelt, blijft de stroom laag, en hoef je ook nauwelijks vermogen te dissiperen in de FET :D En is het 'uitschakelen' van een fase hetzelfde als de FET in staat 3 zetten? En als je nou langzamer schakelt, kun je dan niet veel meer vermogen leveren met een fase (misschien slecht voor ripple)?

Langere en uitgebreidere uitleg plz :9~
Theoretisch kun je inderdaad weer in CCM komen door sneller te schakelen. Maar, zoals ik al zei, loop je hier tegen twee fundamentele limieten aan: de resolutie van je PWM en de schakelsnelheid van de FETs. Hele goede FETs voor moederborden schakelen in 5 à 10ns (aan+uit betekent dus 10 à 20ns). Om de schakelverliezen klein te houden wil je dat de schakeltijd niet meer dan ongeveer een procent van je cyclus uitmaakt - aangenomen dat je in CCM zit. In DCM wil je het zelfs nog korter hebben. Dat stelt dus een maximum aan je schakelfrequentie van ongeveer 1MHz. Whaddayaknow, moderne CPU VRMs werken al rond 400kHz - maar dan ook meestal met FETs die nog wat trager schakelen. Er valt daar niet veel meer te winnen.

Maar ook de resolutie van je PWM komt in het gedrang. Een PWM controller is een digitaal apparaat dat op een eindige klokfrequentie loopt; vaak met een core clock van ongeveer 10MHz. Stel dat je dan 8-bits PWM wilt hebben, dan is je maximale PWM basisfrequentie maar zo'n 400kHz (10M/256). Er is nog een mouw aan te spelden door te jitteren (wisselen tussen twee naastgelegen PWM-waarden om zo een extra 'bit' aan resolutie te genereren), maar dit kun je niet eindeloos blijven doen, want dan komt de stabiliteit van de uitgangsspanning in het gedrang.

En als laatste: MOSFETs aan- en uitschakelen kost ook energie. Zeker als je er continu 16 of 20 aan en uit aan het schakelen bent. In de MOSFET-drivers gaat gemakkelijk een halve watt aan energie zitten. Stel dat je - met huidige technieken - op een 10 keer zo hoge frequentie zou willen werken, dan zou dat in de orde van meerdere watts gaan zitten!

Wanneer je een fase uitschakelt, zet je inderdaad de fase permanent in staat 3.

Wanneer je langzamer gaat schakelen, kun je niet persé meer vermogen leveren. Je kunt de stroom in een inductor niet eindeloos opjagen; op een gegeven moment bereik je de limieten van het magnetisch materiaal (wil niet meer energie opslaan) of zelfs van het koperdraadje dat erin zit (die 0.5uH chokes die naast je CPU zitten kunnen meer dan 100A per stuk aan!). Als je het vermogen door de choke wilt maximaliseren, wil je i.h.a. precies op de grens van DCM/CCM zitten en zodanig snel schakelen dat je piekstroom precies de maximumwaarde is die door die inductor heen kan. Echter, als je hier kritisch naar kijkt kun je zien dat je precies evenveel energie kunt overdragen door 2x zo snel te schakelen, met 2x zo weinig ripple. Of vier keer zo snel met 4x zo weinig ripple. Deze langzame schakelmethode zegt dus alleen iets over de minimumfrequentie die nodig is om het maximumvermogen over te dragen van ingang naar uitgang. En wat voor effect dit heeft op efficiëntie: er zijn meerdere concurrerende effecten aan de gang hier. Aan de ene kant betekent langzaam schakelen = minder coreverliezen en minder schakelverliezen, aan de andere kant betekent het méér coreverliezen door de hoge ripple en meer geleidingsverliezen. Er is ongetwijfeld ergens een optimum, maar dat is niet analytisch.

Volgt iemand dit nog?

Door Tweakers user Brilsmurfffje, vrijdag 24 december 2010 13:37

Super mooi project dit.
Ik snap een ding alleen niet helemaal, ik zit nu achter een notebook, een core I3 330M, de accu ligt nu naast mij, en hij verbruikt volgens mijn voltcraft 13 watt. Dit is inclusief scherm op de laagste stand, powerplan staat op balanced en verder geen enkele tweak of wat dan ook. Ook zit er 4GB geheugen in en een gewone hardeschijf.
Zou zo'n notebook dan rond een watt of 8 moeten kunnen uitkomen ?

Door Tweakers user haarbal, vrijdag 24 december 2010 14:49

Idd wel jammer dat je zonder hardwaremods je pc met monitor uit en een ssd niet zuiniger kan maken dan zo'n (toch vrij normaal) laptopje.
Een notebook heeft wel wat dingen die in z'n voordeel werken natuurlijk, de i3 mobile is lager geklokt, voltages zijn anders ingesteld. notebook schijven verbruiken idle weinig en er zit geen onnodige troep op het moederbord die compatibility garandeert, het scherm is kleiner, minder usb poorten.
wat gebruikt je laptop als je scherm uit is?

Door Tweakers user mux, vrijdag 24 december 2010 16:25

brilsmurfffje schreef op vrijdag 24 december 2010 @ 13:37:
Super mooi project dit.
Ik snap een ding alleen niet helemaal, ik zit nu achter een notebook, een core I3 330M, de accu ligt nu naast mij, en hij verbruikt volgens mijn voltcraft 13 watt. Dit is inclusief scherm op de laagste stand, powerplan staat op balanced en verder geen enkele tweak of wat dan ook. Ook zit er 4GB geheugen in en een gewone hardeschijf.
Zou zo'n notebook dan rond een watt of 8 moeten kunnen uitkomen ?
Het scherm in een notebook verbruikt verrassend weinig, meestal zo'n 2W. De rest is wat er in mijn computer ook zit. Vergeleken met een laptop zou mijn computer ruwweg even zuinig moeten zijn.

Overigens, je moet wel appels met appels vergelijken. Ook @haarbal: een laptop heeft lang niet de load-prestaties, en bevat hardware die ook op andere vlakken gehandicapt is ten behoeve van het stroomverbruik. Wanneer je een dualcore met HT op dezelfde klokfrequentie en met dezelfde features zou vergelijken, zul je hoger uitkomen met de laptop. En dat is waar deze hele mod over gaat: desktopprestaties en -prijs voor een laptopverbruik.

BTW, offtopic, ik zit ondertussen op de 9.5W

Door Tweakers user Brilsmurfffje, vrijdag 24 december 2010 17:01

Mijn laptop verbruikt 8,5 watt idle met het scherm uit.
Ik zal van de week weleens kijken wat er gebeurt als ik wifi ed ook nog uitzet.

Door Tweakers user Pruimenvlaai, vrijdag 24 december 2010 19:37

Wat een zuinige laptops hier - mijn laptop (Pentium M 1.7 Ghz, 15.6'' 1920x1200 op laagste helderheid, 60 GB HDD) gebruikt 31 watt idle onder Windows 7 :X Maar wel met een PF van 0,98 volgens mijn Cresta power meter :D

Door Tweakers user Brilsmurfffje, vrijdag 24 december 2010 20:59

zoals mux ook in zijn blogs geschreven heeft kunnen moderne processors veel meer zaken uitzetten en terug clocken dan de oudere processors.

Door Tweakers user TMon, donderdag 30 december 2010 13:33

Prachtig project, heel interessant om te volgen. Mijn server wordt er een met H55 en core i3, als ik jou bevindingen lees. Al ga ik jou 10 watt nooit halen :P.
Vandaag stond op tomshardware nog een mooi stuk over ''gaming'' voedingen. Hier haalde een Enermax en Seasonic 700W bij 20W load nog een efficiency van 82%. Al met al nog best netjes toch? Voor een 700W exemplaar.
http://www.tomshardware.c...u-efficiency,2796-28.html

Volgens mij zijn er niet veel 300W voedingen die dit beter doen?

Door Tweakers user mux, zaterdag 1 januari 2011 12:51

Nou, die grafieken zeggen niet helemaal wat jij zegt:

- bij 25W belasting geeft geen enkele voeding meer dan 72% efficiëntie
- bij 50W geven er een paar 82%

Contrast:

- bij 7W belasting geeft mijn voeding+picopsu 80% efficiëntie
- bij 45W doet deze combinatie 91%
- een 300W be quiet voeding - een eeuwigheid goedkoper - doet >80% vanaf 25W belasting.

Maar waarom zou je ooit een 700W voeding willen hebben voor een systeem dat idle 25W trekt?

Door Tweakers user S0epkip, zondag 2 januari 2011 02:14

Wat mij betreft alvast genomineerd voor Tweaker van het jaar 2011!

Door Tweakers user ThinkPad, dinsdag 4 januari 2011 15:20

Interessant dit, al vraag ik mij wel af of al dat soldeerwerk, en de daarbij horende besparing wel opweegt tegen het uiteindelijke verschil in energiekosten.

Als jij 5 uur aan het solderen bent, maar de uiteindelijke besparing is maar 2 euro op jaarbasis bijvoorbeeld, dan is het modden duurder dan de besparing.

Door Tweakers user mux, dinsdag 4 januari 2011 23:07

Tsja, ik zie dit als pionierswerk. Veel moeite voor weinig resultaat, maar het levert een hoop informatie op die ik kan gebruiken bij toekomstige mods. Andere tweakers die dit soort dingen willen doen hebben hier ook profijt van. Het tweaken is het doel, en niet het precieze eindresultaat.

En er zit ook een stukje trots aan vast. Toen ik op ongeveer 13W zat had ik nog eigenlijk zo goed als niks gesoldeerd of uitgezocht, het meeste werk is in de tijd daarna gaan zitten. Maar ik kan het natuurlijk niet over me heen laten komen dat straks een andere tweaker trots blogt: hallo, ik heb dezelfde configuratie met een kleine mod 1W zuiniger gekregen.

Ik móet nu zeker weten, door gedegen onderzoek en metingen, dat er echt geen significante verbetering meer uit te persen valt.

Door Tweakers user Hans1990, zondag 9 januari 2011 17:44

Ik denk dat het resultaat relatief weinig is (je bespaard een paar Watt) - maar het princiepe onder de man brengen is veel belangrijker. Moederbord fabrikanten zijn geen engeltjes die 'perfecte' elektronica op de markt brengen. Die zijn ook gebouwd naar een prijs en zullen al gauw de zaken leveren die nodig zijn, maar wel zo goedkoop mogelijk. Linieare regelaars kosten echt geen reet, als een fabrikant voor elke chip een DC/Dc converter moet kopen met controllers, spoelen en condensatoren wordt dat nogal duur..

Even iets inhoudelijk: je verbindt nu de "5V" systeem voeding direct naar je audio. Leuk, die vereist inderdaad 5V, maar wel een 'schone' 5V. Hoe klinkt de schakelruis? ;)
Pruimenvlaai schreef op donderdag 23 december 2010 @ 23:45:
Dat stuk over buck-converters is inderdaad wel pittig :P

[...]

Als je de duty-cycle verkort, dan wordt toch de tijd dat de inductor oplaadt verkort, en blijft de stroom toch ook klein? M.a.w., bij een lage pulsbreedte zou 'ie maar weinig stroom moeten gebruiken, maar toch is 'ie inefficient?

Verder, moet je ook niet de frequentie veranderen? Als je sneller schakelt, blijft de stroom laag, en hoef je ook nauwelijks vermogen te dissiperen in de FET :D En is het 'uitschakelen' van een fase hetzelfde als de FET in staat 3 zetten? En als je nou langzamer schakelt, kun je dan niet veel meer vermogen leveren met een fase (misschien slecht voor ripple)?

Langere en uitgebreidere uitleg plz :9~
Een FET zal bij schakelen een ladingsverplaatsing nodig hebben aan zijn gate. Tijdens zo'n ladingsverplaatsing is de FET tijdelijk niet helemaal open of dicht. Op dat moment zal die veel vermogen dissiperen. Hogere frequente converters betekent een ander type mosfet nodig.

Als je een korte duty cycle hebt zal er in die tijd veel stroom lopen. In het circuit zijn overal weerstanden te vinden (spoelen, condensatoren, openstaande FETs..). Vermogensverlies is dan ook P=I^2 * R. 2x zo hoge stroom, 4x zoveel verlies. Een hogere duty cycle werpt daarom zijn vruchten af voor een efficientere converter. Als je een grotere spoel op de converter zet, zal de controller de duty cycle moeten verhogen.

[Reactie gewijzigd op zondag 9 januari 2011 17:51]


Door Tweakers user mux, zondag 9 januari 2011 18:02

Hans1990 schreef op zondag 09 januari 2011 @ 17:44:
Ik denk dat het resultaat relatief weinig is (je bespaard een paar Watt) - maar het princiepe onder de man brengen is veel belangrijker.
Uiteraard, anders zou ik enkel het resultaat posten en zeggen 'yo kijk mij eens cool zijn'
Linieare regelaars kosten echt geen reet, als een fabrikant voor elke chip een DC/Dc converter moet kopen met controllers, spoelen en condensatoren wordt dat nogal duur..
Het gaat zelfs verder dan de lineaire regelaar - de regelaar zelf zit tegenwoordig ingebouwd in de super I/O, het enige wat nog extern hoeft te worden gemaakt is een P-mosfet (de uitgangstrap op een LDO regelaar). Dat is zelfs nóg cheaper dan bijvoorbeeld een veelgebruikte AMS1084 of 1117 regelaar. De relatieve meerprijs van een schakelende converter is gigantisch, je moet denken aan 5x zoveel.
Even iets inhoudelijk: je verbindt nu de "5V" systeem voeding direct naar je audio. Leuk, die vereist inderdaad 5V, maar wel een 'schone' 5V. Hoe klinkt de schakelruis? ;)
Die is er niet, want de ALC889 heeft een ingebouwde regulator voor de analoge uitgangen. Dit heb ik niet expliciet in mijn tekst gezet om het nog een beetje volgbaar te houden, maar je hebt hier een typisch voorbeeld van application copypasta. Ooit was het inderdaad nodig voor een goede noise en stabiliteit om een (vrij specifieke) lineaire regulator te gebruiken die 5V en 3.3V maakte, maar met de low-power chips (die MSI op dit mobo heeft gebruikt, zie ook de RTL8111DL, dat is echt de zuinigste NIC ooit die er bestaat, ondanks dat hij mij niet aanstond en ik hem eraf heb gesloopt). Anyways, tegenwoordig is er geen sprake meer van power supply noise in de analoge lijnen. De oude application circuits volgen zorgt in dit geval enkel voor extra verbruik.

Typisch hè, zetten ze er wel een low-power audio codec op, maar kijken ze niet naar de lineaire regulatoren ernaast.
(...) Of dat opweegt tegen de vermogenverlies terwijl de FET aanstaat (Rds_on) moet dan uitgerekend worden. (...)
Als dat ding in idle nog steeds met 500kHz of 1MHz staat te klapperen kan ik je verzekeren dat het leeuwendeel van de verliezen schakelverliezen (en gerelateerde coreverliezen) zijn. Ik zie dan ook graag in de toekomst eens écht slimme CPU-VRMs, die bijvoorbeeld skip-cycle doen, of waaarbij zoals op dit mobo alle VRM-fasen worden afgeschakeld behalve die ene, maar dat die ene een veel langzamer schakelend exemplaar is (die dus in idle nog steeds 90+% efficiënt kan zijn). Ik weet for a fact dat de stabiliteitsmarge meer dan voldoende is, het zal enkel een kwestie van integratie zijn (wachten tot Intersil, uPI, dat soort bedrijven het eindelijk eens in hun controllerchips verwerken). Immers, extra dc-dc controllers - een van de duurste soort componenten op die borden - zou teveel kosten.

Door Tweakers user FireDrunk, dinsdag 11 januari 2011 17:36

Zou je niet eens MSI moeten mailen met jou tips? Misschien maken ze wel een MuX moederbord serie... Voor de GreenPeace knuffelaars :+

Maar on-topic: Hulde mux, echt geweldige prestatie! Ik hoop dat de wereld (net als ik) er wat van opsteekt!

Door Tweakers user Maarten Blom, zaterdag 15 januari 2011 09:57

Zouden de sandy bridge cpu's nog zuiniger zijn?
Ik weet niet of je ze kunt under volten aangezien ze gelocked zijn, op de K versie na dan.

Door Tweakers user mux, zaterdag 15 januari 2011 10:09

Ja, op Sandy Bridge wordt het zeker lastiger omdat Vtt (volgens mij - weet niet zeker) op een variabale ipv vaste spanning loopt, waardoor ik hem niet meer kan misbruiken voor andere doelen. Zeker gezien het hele lage verbruik dat Clarkdale al heeft denk ik niet dat Sandy Bridge hier veel aan verbetert, en met alle locking enzo wordt hier omheen hacken ook moeilijker gemaakt.

I'll try though.

Door Tweakers user Maarten Blom, zaterdag 15 januari 2011 12:40

De H55-e23 heeft geen IDE als ontwerp http://www.msi.com/product/mb/H55M-E23.html#/?div=Overview

Helemaal geen jmicron controller 368 dus
En ook geen LED's, geen OC switches.

Zou dit schelen met je mods?

Anders ga ik die aanschaffen :)

Overigens geweldig initiatief !!!

EDIT: Laat maar, je moet de E33 wel hebben aangezien je geen instellingen meer hebt in de BIOS om hem te over- onderklokken.......... :(

[Reactie gewijzigd op zaterdag 15 januari 2011 13:09]


Door Tweakers user mux, zaterdag 15 januari 2011 13:17

De IDE-controller verbruikt maar heel erg weinig; zo'n 250mW. Voor míj maakt dat uit, voor alle andere mensen in het universum.... waarschijnlijk niet :P Die OC switches zitten er verder vooral voor de show en 'verbruiken' (indirect) niks.

Waar heb je gevonden dat het BIOS geen undervoltinstellingen heeft? Dat is namelijk wel behoorlijk belangrijk voor het verbruik (daar win je zomaar een paar wattjes mee, vooral met Vtt en, in het geval van dit moedebord, Vdimm).

Door Tweakers user Maarten Blom, zaterdag 15 januari 2011 14:33

Ouwe IDE zooi die eigenlijk verboden zou moeten worden.......

In de manual van de H55-E23.

De http://www.msi.com/product/mb/H55M-P31.html#/?div=Detail
heeft ook geen IDE Jmicron controller.

OVerigens wil ik een NAS/server bouwen met deze config. Neem alleen de pico 90/84 psu aangezien er wat drives in gaan, maar dan nog een stuk minder dan ATOM en krachtiger.

En de i3 540 aangezien de 530 duurder is......

EDIT: de P31 is dus niet meer verkrijgbaar....................ARGH :)

[Reactie gewijzigd op zaterdag 15 januari 2011 14:43]


Door Tweakers user delerium2, dinsdag 18 januari 2011 16:00

Insane Tweak,

Ik zou het niet aandurven om mijn moederbord zo te lijf te gaan.
Verlies je geen rekenkracht en prestatievermogen door deze tweaks.
Want als dat niet het geval is is dit dan een blunder door de producer?

Door Tweakers user Pixeltje, dinsdag 18 januari 2011 16:18

Dit is echt die-hard tweaken! Geweldig :)

Door Tweakers user mux, dinsdag 18 januari 2011 16:20

Nope, rekenkracht is helemaal ongemoeid. Ik heb de geheugenklokfrequentie wel omlaag gehaald, maar geheugenbandbreedte is zelden een bottleneck (wat mensen je ook proberen wijs te maken). Eventueel zou ik, met ongeveer 2W extra verbruik, het andere latje RAM er nog in kunnen zetten en alles op volle snelheid laten lopen, maar meh.

De producent doet dit soort dingen niet simpelweg vanwege het kostenaspect, en het feit dat deze mods enkel mogelijk zijn door deze combinatie van componenten en VRMs. Moederborden worden doorgaans niet verkocht met een grote sticker op de doos 'kijk, ik verbruik maar 5W', maar met features. Het zou nooit goed verkopen als ze een zuinig mobo zouden ontwerpen.

Door Tweakers user IceStorm, dinsdag 18 januari 2011 16:27

Ja ik weet het, verhaal is al 3 weken oud maar toch even reageren. Damn wat een verhaal!
Zoals meerdere mensen begrijp ik nog niet de helft maar qua niveau verdien je wmb een podiumplekje ;)

Door Tweakers user mux, dinsdag 18 januari 2011 16:32

Hey even tussendoor: ben ik ergens gelinkt ofzo? Ik krijg zomaar een dikke 200 extra views, terwijl tweakblogs.net meestal doodgaat nadat je uit de tracker valt. Ik heb analytics niet aanstaan en ook geen facebook/twittermeuk/andere social media...

Of is dit het anti-bobwarley-script dat zoveel views genereert?

edit: found it, iemand linkt naar me op de frontpage.

[Reactie gewijzigd op dinsdag 18 januari 2011 16:39]


Door Tweakers user Herman, dinsdag 18 januari 2011 17:51

Ge-wel-dig! _/-\o_

Respect voor je skills! :)

Door Tweakers user Paul - K, dinsdag 18 januari 2011 21:35

Kreeg hem ook weer doorgestuurd, jammer dat ik deze gemist had :P

1 smilie om dit te beschrijven:
_/-\o_

Door Tweakers user Flying Bobman, dinsdag 18 januari 2011 22:37

Anti bobwarley script? :P
Nee je staat inderdaad vrij hoog in de comments gelinkt op de frontpage, die 10W trok mijn aandacht want ik heb zelf ook geprobeerd om een HTPC zuinig te maken. Niet zo extreem en goed als jij gedaan hebt. Dit zou eigenlijk gewoon op Tweakers zelf moeten in plaats van ergens op een blog! Kan je niet solliciteren daar? Fabrikanten moeten hier ook eens naar kijken, er is zeker een markt voor (al is het alleen maar voor de accuduur van laptops oid). Zo veel nutteloze dingen in een apparaat wat totaal nergens voor nodig is. Die -10V ook echt, wie gebruikt er in hemelsnaam nou nog een modem :+

Door Tweakers user mux, dinsdag 18 januari 2011 23:08

Het anti-bobwarleyscript gaat over dit blog. Basically kan dat script meerdere requests per daadwerkelijke view doen, wat hogere viewcounts kan betekenen.

Een deel van de mods die ik doe kunnen/mogen fabrikanten niet uitvoeren, zoals undervolten en de voeding van bepaalde apparaten aan elkaar koppelen. En dan is er nog het kostenaspect. Maar wellicht dat ik alsnog eens vraag wat de redactie ervan vindt, want het schijnt toch een populairder onderwerp te zijn dan ik dacht.

Door Tweakers user Flying Bobman, dinsdag 18 januari 2011 23:59

Zeker doen! Want dit is echt de essentie van wat Tweakers zou moeten zijn (it's all in the name). Al die CES-berichten zijn leuk, maar dat kan je elders ook wel vinden natuurlijk.

Door Tweakers user n0elite, woensdag 19 januari 2011 05:25

Top blog! Erg leuk wat je hebt gedaan en fabrikanten zouden hier echt iets van kunnen leren!

Door Tweakers user Maarten Blom, woensdag 19 januari 2011 12:54

Ik kwam deze review tegen op http://www.jonnyguru.com/...Reviews&op=Story&reid=207

Meerdere picopsu tests.
Daar word een 120 picopsu wide gebruikt met een fsp adapter 19v.
De efficiëntie is heel erg goed. quote;

Now let's see how the PicoPSU 120-WI-25 works with 19V input using the FSP power brick:

Efficiency: Efficiency is consistently over 80% thanks to the fact that the FSP power brick has fantastic efficiency to begin with. There's still quite a bit of power loss here, so I can't still give it a 10. Score here is only going to be 9.5.

Voltage regulation: The +12V only dropped .3%. +5V only dropped 1.2%. Fantastic and worth a score of 10.

Ripple suppression: Once again, there's no ripple on the +3.3V and +5V, but also the +12V is cleaned up significantly. Score here is a 10.


Maar ja, je weet niet wat ie verbruikt met transformeren van 19 naar 12V
Lastig.

Kan overigens geen leverancier vinden voor seasonic en edac adapters.

Door Tweakers user mux, woensdag 19 januari 2011 13:00

Over die test: ik vind heel veel meetdata missen bij die tests, en ook wat achterliggende kennis, waardoor je slecht een algemene conclusie kunt trekken. De voornaamste reden dat het een zuiniger is dan het ander is niet het verschil tussen de pico's, maar tussen de adapters. Meh.

Adapters zijn een schimmige business; er zijn veel hokkietokkie fabrikanten en bijna niemand verkoopt ze onder hun echte naam (bijv. EDAC, FSP, Hi Power, etc.) maar simpelweg als '12V 8A adapter' oid. Daardoor is vergelijkend testen op de manier die mogelijk is bij andere computerelektronica niet goed mogelijk. Bovendien worden vaak totaal verschillende adapters verkocht in dezelfde 'dc kits' bij de verschillende ebay/mini-itx-shops. Bij de 80W Morex DC Power Kit kun je bijvoorbeeld de ene keer een Shu Ruey (oid) adapter krijgen, en dan weer een Hi Power. Beide met flink verschillende prestaties en interne kwaliteit!

Acer haalt dezelfde trucjes uit met hun laptops; ze brengen een miljard verschillende - licht afwijkende - modellen uit, en laten elk model binnen een maand EOL gaan. Zo kun je niet vergelijkend testen en kopen mensen het maar op basis van de baseline specs.

Door Tweakers user Maarten Blom, woensdag 19 januari 2011 22:12

Misschien een ideetje over je "soort van ups", overigens picopsu heeft ook kleine upsjes, maar dit terzijde.
Is het een idee om een 12v auto accu met druppel lader te gebruiken?
Je hebt gelijkstroom en je hebt dan genoeg ampère uurtjes.

Ben nog steeds niet uit voor de 12v adapter, echt een bos waar je akelig van wordt :)
Ik wil een paar 2 tb schijven in de server gaan plaatsen en die treken al 2A met spin up.
stuk of 3 is dus al 6 ampère, met mobo geundervold erbij moet het misschien lukken met een 84 watt, 7A voeding. En het is natuurlijk piekspanning dus een soort van delay instellen om schijven aan te spreken?

Door Tweakers user mux, woensdag 19 januari 2011 22:29

Mijn 'soort van UPS' wordt een laptopaccu waarvan ik de elektronica aan een PCIe-slot hang zodat hij door de computer als batterij wordt herkend, met alle gemakken van dien. Dat is verbazingwekkend makkelijk te realiseren, het enige wat je nodig hebt is een soldeerbout, kennis van dit alles (uhm...), een stukje PCIe-insteekkaart (of een dremel en een gehele PCIe-insteekkaart) en een klein beetje programmeerkennis. Ergens in Februari schrijf ik hier een blog over.

Het voordeel van een Li-ion accu boven een loodaccu is dat de laad/ontlaadspanning wat fijner is, er automagisch al elektronica aan vastzit die het uitleest en beschermt en vooral dat je vééél meer capaciteit krijgt in het gewicht. Een simpele 6-cel accu van 300 gram kan mijn computer 6-7 uur laten idlen of 3 uurtjes browsen/licht werk laten doen. Vergelijkbare opslag in een loodaccu zou zo'n 2kg wegen.

Je kunt in de meeste RAID-controllers instellen dat je schijven een voor een aangaan (typisch met 2sec tussentijd), dat heet staggered spinup.


Door Tweakers user Buggle, woensdag 26 januari 2011 15:13

Ik zou zeggen:
  • (1) Vertaal je verhaal in het Engels en ga er de boer mee op - hoe meer exposure hoe meer er misschien ook aandacht voor komt (ook van fabrikanten). Ik denk dat bijvoorbeeld een SilentPCReview zoiets erg interessant zou vinden (want: minder power = minder hitte). Hoe meer mensen hier lucht van krijgen, hoe beter.
  • (2) Organiseer (betaald) workshops, waarbij mensen zelf hun componenten meenemen en jij ze ondersteunt in het tweaken van hun spul. In een aantal avonden moet er toch wel het een en ander te bereiken zijn, al ware het alleen maar theoretisch geneuzel. Je kunt misschien zelfs sponsoring regelen van bijvoorbeeld MSI en Intel (die mogen je sowieso al hartelijk bedanken, me dunkt).
  • (3) Misschien kun je aanzet geven aan een tool om stroomlijnen te ontwerpen. Je hebt namelijk als het ware een puzzel gemaakt door dingen te herconnecten en efficienter in te delen. Afhankelijk van wat je wel en niet wilt doen zijn er dus andere patronen mogelijk. Ik kan me voorstellen dat dit in een algoritme gestopt zou kunnen worden dat gebruikt kan worden om verschillende wensen van een optimale indeling te voorzien, aan de hand van criteria zoals minimum en maximum voltage e.d. Er zullen vast wel wat briljante electronicastudenten rondlopen die je daarbij willen helpen - het zou misschien zelfs een afstudeer- of promotieonderzoek waard zijn. Ik denk dat een dergelijke tool niet alleen practische, maar ook een strategische rol zou kunnen krijgen doordat het inzichtelijk maakt hoe beroerd of goed een moederbordbouwer met zijn stroomvoorziening omgegaan is. Zou mooi zijn als dat dan voortaan ook in de Tweakers, Toms Hardware en Anandtech reviews terugkomt als reviewpunt... Om maar een dwarsstraat te noemen. Los van het ideele aspect zou je daar nog geld mee kunnen verdienen ook...
Uiteindelijk willen we natuurlijk dat bedrijven dingen als dit eens serieuzer gaan nemen: een groot deel van je veranderingen zijn toch vrij eenvoudig, en je vraagt je af waarom die bedrijven dat zelf niet doen. Abit was met hun naar ik meen MAX borden destijds hun tijd (te) ver vooruit, maar dat er tegenwoordig nog steeds borden uitgeleverd worden met balen stroomvretend legacy spul als een floppy, COM en LPT controller is onbegrijpelijk.

[Reactie gewijzigd op woensdag 26 januari 2011 15:15]


Door Tweakers user mux, woensdag 26 januari 2011 15:30

Bedankt voor je reactie. Ik ben allereerst iemand die graag eerst in zijn eigen speeltuintje klooit, en pas als iets helemaal uitontwikkeld is dit soort grappen wereldkundig maakt. In zekere zin gebruik ik Tweakblogs - expres in het Nederlands geschreven - ook gewoon als speeltuin om te kijken of mensen dit soort dingen leuk vinden om te lezen. Het wordt niet door heel veel mensen gelezen, en als je het verklooit krijgt dat ook niet al teveel exposure.

Daarbij ben ik in het geheel nog niet klaar met mijn core i3-project; er is inmiddels (zie laatste blog) alweer 1,5W extra op bezuinigd, ik bouw m'n eigen picopsu-ontwerp en komende zondag wordt er een laptopaccu aan de computer gehangen als UPS. Het is een project van 3 maanden.

Wanneer dat allemaal klaar is kan ik zeggen dat ik er werkelijk alles aan heb gedaan om dit zo zuinig mogelijk te maken zonder een heel nieuw moederbord te hoeven ontwerpen, en gezien de reacties dat dit interessant genoeg is om eens aan een breder publiek te tonen. Mijn plan is ook om als laatste blog een videoblog, in het engels, te maken waarin ik alles nog eens samenvat, en dan tegelijkertijd wellicht een vertaling van de andere blogs te maken. Dat is een heel valide punt dat je aansnijdt.

Workshops organiseren, etc... meh. Ik ben een chaoot, dat gaat nooit goed aflopen.

Je laatste punt is zeker interessant, maar daar loop je heel gemakkelijk tegen het probleem aan dat elk moederbord wel redelijk anders in elkaar zit. Als je dit soort mods wilt doen, moet je begrijpen wat er aan de hand is, en kun je niet blind vertrouwen op een tool ofzo. Wat wellicht wel populair wordt in de toekomst is het documenteren van de power delivery-architectuur in moederborden. Dat is immers je houvast door dit hele verhaal heen.

En nog over legacy support: je zult je verbazen over hoe zuinig men dat heeft gekregen. Op de MSI H55M-E33 (het bord dat ik heb gemod) zitten alle legacy poorten op de Super I/O chip, die 10mA @ 3.3V trekt, oftewel 33mW. Voor de moederbordfabrikant geeft het dus ook nagenoeg geen extra kosten (behalve de headers) om deze dingen op een moederbord te plempen, en het zijn voor sommige potentiële kopers toch checkbox features. De enige legacy support die ik eraf heb gegooid is de parallelle poort - die had wel een aparte chip.

Door Tweakers user Jeroen, maandag 7 februari 2011 01:47

Dit is echt awesome. Ik wou dat er meer van dit soort content op het internet kwam. Ik houd zelf wel van prutsen aan moederborden maar ik dacht niet dat er tegenwoordig nog zo veel te halen viel! Dit ga ik zeker onthouden en me misschien nog een keer zelf in verdiepen. _/-\o_

Om te kunnen reageren moet je ingelogd zijn. Via deze link kun je inloggen als je al geregistreerd bent. Indien je nog geen account hebt kun je er hier één aanmaken.