Brandgefahr: Der 12VHPWR-Stecker hat ein Problem
Auf Reddit kursiert derzeit ein Bild eines verschmorten 12VHPW-Stromsteckers(öffnet im neuen Fenster) , der in Kombination mit einer Nvidia Geforce RTX 4090 offenbar so weit überhitzt ist, dass das Plastik des Steckers teilweise geschmolzen ist. Nun stellt sich die Frage, ob das Problem weitreichender ist oder ob ein simpler Defekt die Ursache ist.
Cablemod veröffentlichte einen Guide zum 12VHPWR-Stecker(öffnet im neuen Fenster) , in dem vor allem darauf hingewiesen wird, dass die Kabel am Stecker auf den ersten 35 Millimetern nicht gebogen werden sollten. Eine straffe Kabelführung, wie sie sowohl in Komplettsystemen als auch im DIY-Bereich beliebt ist, ist damit gar nicht möglich. Nur bei vertikal eingebauten GPUs wäre das zumindest theoretisch zu realisieren.
Wenn eine Grafikkarte aber normal im PCIe-Slot verbaut ist, gibt es fast kein Gehäuse auf dem Markt(öffnet im neuen Fenster) , in dem die 35 mm bei einer RTX 4090 einhaltbar sind. Allein an dieser Stelle betreiben also die meisten Kunden ihre Karte streng genommen nicht korrekt. Bei den Vorgängermodellen waren gleich mehrere Details anders.
Der klassische 8-Pin ist mechanisch belastbarer
Auch die Nvidia Geforce RTX 3090(öffnet im neuen Fenster) hatte bereits einen ähnlichen Anschluss. Und mit dem Ti-Modell sowie DIY-Overclocking lässt sich auch mit diesen Karten über 450 Watt an elektrischer Leistung aufnehmen. Der Stecker ist jedoch in einem 45-Grad-Winkel verbaut, so dass eine gerade Kabelführung wenigstens in der Theorie leichter wird. Partnermodelle verwendeten außerdem häufig noch die bekannten 8-Pin-Molex-Anschlüsse.
Mit der Ada-Generation und AMDs RDNA3 ist der neue 12VHPWR-Anschluss aber offenbar zumindest bei Nvidia vom Hersteller vorgegeben. Die neuen Stecker sind 1,5 mm kürzer als die klassischen 8-Pin-PCIe-Stecker, entsprechend passiert es leichter, dass ein Stecker durch mechanische Belastung schief steckt.
Ein korrekt eingesteckter und eingerasteter 8-Pin-Stecker ist einfach belastbarer. Gleichzeitig müssen die einzelnen Pins im Stecker mehr leisten als zuvor. So sind beim 8-Pin-PCIe-Stecker drei Leitungen mit +12V belegt und drei Leitungen mit Masse. Dazu kommen zwei sogenannte Sense-Pins, anhand derer die Grafikkarte feststellen kann, ob ein Stecker eingesteckt ist, und ob es sich hierbei um einen Sechs- oder Acht-Pin-Anschluss handelt.
Praktisch sind beide Sense-Pins ebenfalls Masseverbindungen. Beim 6-Pin sind es zweimal Masse, zweimal +12V und ein Sense-Pin. Auch dieser ist wieder als Masseleitung nutzbar, während die freie sechste Leitung von den meisten Netzteilherstellern inoffiziell ebenfalls mit +12V belegt ist. Faktisch sind daher beide Stecker bei den meisten Netzteilen für die gleiche Leistung nutzbar.
Doppelte Stromstärke pro Kabel
Die PCI-Express-Spezifikation sieht jedoch für den kleineren Stecker nur 75 Watt vor, während der achtpolige Stecker mit 150 Watt belastet werden darf. Die Geforce RTX 3090 Ti mit einer maximalen Leistungsaufnahme von 450 Watt benötigt demnach mindestens drei 8-Pin-Stecker, um gemäß Spezifikation versorgt zu werden, bei OC-Modellen mit höherer Leistungsaufnahme sogar vier Stecker.
Der 12VHPWR-Anschluss liefert nicht nur 12 Volt, sondern hat auch 12 Leitungen. Sechs davon sind mit Masse, sechs mit +12V belegt. Der Kabelquerschnitt ist so spezifiziert, dass der für 600 Watt anliegende Strom von 50 Ampere unproblematisch ist. Namenhafte Netzteilhersteller legten bereits vorher ihre 8-Pin-Kabel entsprechend aus, so waren die bekannten Doppelstecker am Ende der Kabel fast immer unproblematisch, selbst bei 350-Watt-Grafikkarten.
Aber Vorsicht: Die offizielle Empfehlung lautete schon immer, für jeden Anschluss ein eigenes Kabel zu verwenden. Für eine 600-Watt-Grafikkarte also insgesamt 24 Leitungen, 12 Mal +12v und 12 Mal Masse. Der 12VHPWR-Anschluss hat jedoch nur die Hälfte, nämlich jeweils sechs Leitungen.
Für optimale Bedingungen ist die Last bereits hoch
Wir fassen zusammen: Ein mechanisch schwächerer Anschluss soll mit der Hälfte der bisher spezifizierten Leitungen die doppelte Leistung vertragen. Die Logik ist rätselhaft. Nebenbei bemerkt werden die Kabel bei den modularen Netzteilen schlicht mit zwei 8-Pin-Molex angeschlossen, genauso wie vorher die PCI-Express Kabel auch.
Aus dem OC-Bereich ist bekannt, dass man einen 8-Pin-Anschluss auch um mehr als das Doppelte überlasten kann, ohne böse überrascht zu werden – jedoch wie erwähnt mit dem mechanisch deutlich robusteren Stecker.
Gründe für den neuen Anschluss sind folgende: Man will Platz auf der Platine sparen, entsprechend ist der neue Stecker kompakter. Durch die Sense Pins soll die Grafikkarte außerdem erkennen können, wieviel Leistung ein Netzteil liefern kann. Konsequent gedacht ist beides allerdings nicht.
Für Nutzer ist beides nicht praktisch. Der Anschluss in der Mitte der Karte ist zumindest optisch problematisch, die vorgesehenen 35 mm vor der ersten Biegung sind häufig nicht einzuhalten, und die korrekte Belegung der Sense-Pins ist technisch nicht anders gelöst als vorher schon bei den 8-Pin- und 6-Pin-Anschschlüssen.
Die Positionierung des Steckers könnte ein Teil der Lösung sein
Warum der Anschluss nicht grundsätzlich auf der Rückseite der Grafikkarte angebracht wird, wie es Gigabyte und EVGA bei einigen Geforce-RTX-3090-Modellen und Nvidia mit der RTX 2060 Founder's Edition machen, verstehen wir nicht. Dann wäre in einigen Gehäusen deutlich mehr Platz, nebenbei sieht es vermutlich auch besser aus.
Die Positionierung in der Mitte der Karte ist auch thermisch nicht ideal. Durch die Abwärme der Grafikkarte wird der Stecker auch ohne Kontaktprobleme auf Temperaturen zwischen 50 und 70 Grad Celsius erwärmt. Wenn Stromstärken von bis zu 50 Ampere und eventuell erhöhte Kontaktwiderstände dazukommen, treten die Probleme eher auf als beispielsweise am Ende der Karte, wo der Stecker mitten im Frischluftstrom der Gehäuselüfter liegt.
Neben Cablemod arbeiten einige Netzteilhersteller bereits an gewinkelten Steckern, um zumindest die mechanischen Probleme zu lösen. In jedem Fall lässt sich schon sagen, dass offenbar bereits für 600 Watt gute Bedingungen notwendig sind. Sollten tatsächlich einmal Grafikkarten mit noch höherer Leistungsaufnahme erscheinen, wird ein zweiter Anschluss dafür zwingend notwendig sein.
Der Adapter ist schuld
Nachtrag vom 28. Oktober 2022, 11:54 Uhr
Mittlerweile haben sich sowohl die Grafikkartenhersteller als auch einige Publikationen sowie Netzteilhersteller der Sache angenommen. Igor's Lab hat den Stecker kurzerhand geöffnet und den Aufbau analysiert(öffnet im neuen Fenster) . Die Fehlerquelle scheinen defekte Lötstellen im Stecker in Kombination mit einer sehr sparsam ausgelegten Metallbrücke zu sein.
Im Adapter, welcher allen Nvidia-Geforce-RTX-4090-Modellen beiliegt, sind die Kabel der vier 8-Pin-Molex-Anschlüsse verlötet und werden über eine Metallbrücke auf die sechs Pins verteilt, welche die Grafikkarte mit Strom versorgen. Diese Lötstellen können sich bei mechanischer Belastung lösen, etwa durch starkes Biegen oder Ziehen am Kabel. Das allein muss aber nicht zwangsläufig direkt zur Überhitzung führen.
Der Metallstreifen, der den Strom auf die sechs Pins verteilt, ist jedoch für hohe Ströme offenbar zu dünn. Theoretisch soll er lediglich kleine Differenzen zwischen den Kabeln ausgleichen und für gleichmäßige Belastung auf allen Leitungen sorgen. Wenn aber eine oder gar mehrere Lötstellen fehlerhaft sind, kann deutlich mehr Strom darüber fließen und, obwohl die verbleibenden Kabel genug Sicherheitsmarge hätten, für Überhitzung des Steckers sorgen.
Hersteller wie Bequiet und Seasonic geben an, dass bei den für ihre Netzteile angebotenen Kabeln bisher keine Probleme aufgetreten seien. Bei diesen ist jeder Pin direkt mit einer Leitung verbunden. Bei der Validierung der Kabel wurden sie mit weit über 600 Watt belastet und überstehen dies ohne Schäden. Leider steht es teilweise schlecht um die Verfügbarkeit der Kabel.
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