Alimentation et synchronisation (cartes de dérivation et PicoPSU)

Le sous-système d'alimentation est la base de la résilience et de la disponibilité continue (SLA) d'un nœud DePIN. Les quatre cartes graphiques phares de niveau RTX 4090 / 5090, associées à une plateforme serveur biprocesseur, peuvent consommer entre 1,8 et 2,4 kW d'énergie aux moments de charge maximale. Notre mission consiste à concevoir un réseau d'alimentation permettant à la carte mère de démarrer correctement, tout en veillant à ce que la charge électrique importante des cartes graphiques contourne strictement ses circuits.

1. Blocs de serveurs « en forme de skis » et cartes de dérivation (Breakout Boards)

Alimenter un tel système à l'aide de blocs d'alimentation ATX domestiques classiques n'est ni rationnel ni économique. Notre choix s'est porté sur des blocs d'alimentation industriels pour serveurs (communément appelés « skis » de marques HP, Delta ou Lite-On) d'une puissance de 1 200 W à 1 600 W, de classe Platinum / Titanium. Ils sont conçus pour fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, pendant des années.

Cependant, le bloc serveur en lui-même n'est qu'un simple bloc métallique muni d'un connecteur à lame à son extrémité. C'est comme un « ski sans fixations ». Pour lui donner vie et y brancher les câbles, nous avons besoin d'une carte de dérivation (breakout board / répartiteur / « carte verte »).

Fonctions principales des cartes électroniques :

• La carte de répartition s'emboîte fermement directement sur les contacts à lame du bloc d'alimentation du serveur et transforme un seul circuit de sortie puissant en une multitude de connecteurs PCIe 6+2 broches classiques.
• Conseil important pour l'achat : essayez toujours d'acheter les blocs d'alimentation directement avec les cartes mères d'origine. Cela garantit un ajustement parfait sans jeu, évite les étincelles au niveau des contacts en cas de forte charge et vous évite d'avoir à rechercher des adaptateurs difficiles à trouver.

2. Le rôle de PicoPSU dans le démarrage de la carte mère

Étant donné que le bloc d'alimentation industriel ne fournit que des lignes d'alimentation +12 V, il ne dispose pas du connecteur 24 broches standard utilisé à domicile, qui nécessite des lignes +3,3 V, +5 V et une alimentation de veille pour le démarrage des circuits logiques de la carte mère. Pour résoudre ce problème et démarrer correctement notre carte Supermicro X11-DAI-N, on utilise un convertisseur miniature à haut rendement : le PicoPSU.

Schéma de raccordement technique du circuit de la carte :

1. Installation directe : la carte PicoPSU s'insère directement dans le connecteur principal à 24 broches de la carte mère. Elle doit s'enclencher fermement, jusqu'à la butée et jusqu'à ce qu'un clic caractéristique se fasse entendre, ce qui élimine totalement tout jeu dû aux vibrations des ventilateurs du boîtier.
2. Alimentation électrique (+12 V) : un câble d'alimentation part du PicoPSU. Ce « câble » est raccordé, à l'aide d'un fil séparé et robuste, directement au connecteur d'alimentation +12 V de la carte de dérivation (Breakout Board) de notre premier bloc d'alimentation (maître).

Règle stricte concernant le circuit : le bloc d'alimentation principal, via la liaison « Carte mère -> PicoPSU -> 24 broches », assure entièrement le démarrage et le fonctionnement de la carte mère elle-même, avec l'ensemble de ses périphériques intégrés (processeurs, mémoire, IPMI, chipset, SSD système). Il est toutefois strictement interdit de prélever une alimentation supplémentaire pour les cartes graphiques directement depuis la carte mère ! Tous les autres circuits d'alimentation doivent être alimentés directement par les cartes de distribution des blocs d'alimentation.

3. Architecture à double bloc d'alimentation : synchronisation correcte des blocs

Pour fournir une puissance de 2,4 kW, nous utilisons deux blocs de serveurs synchronisés, en répartissant la charge selon un schéma précis :

• Premier bloc (Master / Maître) : alimente la carte mère (via le PicoPSU branché sur le connecteur 24 broches et les câbles d'origine branchés sur les connecteurs 8 broches du processeur), les disques durs du système et les deux premières cartes graphiques (uniquement avec leurs adaptateurs).
• Deuxième bloc (Slave / Esclave) : Alimente exclusivement les troisième et quatrième cartes graphiques (uniquement avec leurs rallonges).
• Synchronisation : pour un démarrage simultané, on utilise un câble de synchronisation (SYNC) reliant les cartes mères des deux blocs. Le signal de démarrage (PS-ON) est transmis instantanément. Si le bloc esclave tarde à démarrer ou s'éteint avant le bloc maître, les cartes graphiques se retrouveront sans alimentation alors que le bus PCIe est actif, ce qui endommagera les contrôleurs des cartes GPU.

4. Le piège mortel des adaptateurs : les connecteurs SATA et Molex sont interdits

N'oubliez pas : la carte graphique haut de gamme et son adaptateur d'extension haut débit doivent être alimentés exclusivement par les câbles d'origine, de forte section, directement depuis la carte mère.

Spécifications relatives aux charges de courant des connecteurs :

Prise d'alimentation	Puissance maximale admissible	Consommation réelle du composant	Conséquences de l'utilisation d'un adaptateur
SATA (alimentation)	jusqu'à 54 W	L'adaptateur PCIe x16 nécessite jusqu'à 75 W	Les contacts fins du connecteur SATA surchauffent, le plastique fond et la carte subit un court-circuit. Risque d'incendie : 99 %.
Molex (4 broches)	jusqu'à 156 W (uniquement de haute qualité)	Un riser PCIe x16 de haute qualité	L'alimentation du riser n'est autorisée qu'en l'absence des câbles d'origine et en respectant strictement le schéma suivant : 1 connecteur par ligne.
PCIe (6 broches / 8 broches)	de 75 W à 150 W	Riser PCIe x16 / Connecteurs GPU	Le choix idéal. Le moyen le plus sûr d'alimenter les circuits d'alimentation du câble du riser et de la carte graphique elle-même directement à partir de la carte de dérivation.

Règles de la commutation forcée :

1. Alimentation des risers : alimentez chaque riser à l'aide d'un câble PCIe 6 broches distinct provenant de la carte de répartition. Évitez les guirlandes d'adaptateurs bon marché.
2. Alimentation des cartes graphiques (RTX 4090/5090) : Chaque carte nécessite le branchement de 3 à 4 câbles 8 broches distincts (ou d’un seul câble au nouveau standard 12VHPWR / 12V-2×6). Chaque connecteur du adaptateur de la carte graphique doit être relié par un fil individuel et dédié provenant de la carte mère. L'utilisation de câbles « en tresse » (lorsqu'un même fil comporte deux connecteurs) est strictement interdite pour les cartes de ce niveau : les conducteurs ne supporteront pas l'intensité du courant et fondront.
3. Règle du circuit unique : la carte graphique et le riser dans lequel elle est insérée **doivent impérativement être alimentés par le même bloc d'alimentation**. Une différence de source d'alimentation (par exemple, un adaptateur provenant du « maître » et la carte elle-même provenant de l'« esclave ») provoquera une différence de potentiel de mise à la terre, et le courant d'alimentation cherchera à s'équilibrer via les lignes de signal de la carte mère, ce qui brûlera instantanément les pistes PCIe.