emissary42
Kapitän zur See
Achtung
1. Übersicht gesplitteter Threads
2. Wichtige Themen & Sammelthreads
3. Das Netzteil - Grundlagen
4. Lüftertausch
5. Exoten: Ein Blick über den Tellerrand
6. Glossar: Netzteile
1. Übersicht gesplitteter Threads
2. Wichtige Themen & Sammelthreads
3. Das Netzteil - Grundlagen
Der innere Aufbau eines PC-Netzteils
A - Brückengleichrichter
B - Glättungskondensatoren der gleichgerichteten Netzspannung
(zwischen B und C) - Kühlkörper der Primär-Schalttransistoren
C - Transformator
(zwischen C und D) - Kühlkörper der Sekundär-Gleichrichterdioden
D - Sekundär-Filterdrossel
E - Sekundär-Glättungskondensatoren
F - Lüfter
G - Eingangs- bzw Netzfilter
Das Typenschild
Das Typenschild gibt Auskunft über einige der wichtigsten Kenndaten des Netzteils. Ein gewisser Teil dieser Angaben ist vorgeschrieben, einige sind optional. Die wichtigsten Werte für den Verbraucher sind vermutlich die beiden Combined Angaben für die 3.3v+5v (1) und die 12v Leitungen (2). Wobei letzterer vor allem für Grafikkarten und Prozessoren von Relevanz ist. Dabei kann die Summe der beiden Combined Angaben durchaus die aufgeführte Gesamtleistung (3) übersteigen. Ebenfalls aufgeführt sein sollte das Vorhandensein / der Typ der PFC (4) und ob es sich um einen Weitbereichseingang (4) handelt. Vorsicht bei dem Wörtchen "Peak" in auf dem Typenschild, dies ist nur ein Trick der Hersteller um ihre Netzteile in der Wattleistung künstlich aufzuwerten. Die tatsächliche Dauerleistung des Netzteils ist deutlich geringer und eine Belastung in diesen Grenzbereich kann bei solchen Geräten zu massivem Einbruch der einzelnen Spannungen oder gar Totalausfall führen.
Die Anschlüsse
Die Länge der Anschlüsse ist von Modell zu Modell verschieden, einige Hersteller sind grundsätzlich etwas großzügiger, andere verwenden generell etwas kürzere Kabel. Beides hat Vor- und Nachteile, je nachdem wie groß das eigene Gehäuse ist und ob die Kabel aufwändig versteckt werden sollen. Module Netzteile bieten zu dem die Möglichkeit, nur die tatsächlich verwendeten Kabel am Netzteil anschließen zu müssen. Das sorgt für Ordnung im Gehäuse und spart manchmal auch Platz im Bereich um das Netzteil, was vor allem in kleinen Gehäusen wichtig sein kann. Noch relativ selten werden für einige modulare Netzteile kürzere Anschlusskabelsets angeboten, wer gezielt danach sucht, sollte aber fündig werden.
Die Ausstattung an Anschlüssen wird von fast allen Herstellern abhängig zur Leistung des Netzteils dimensioniert. So bieten größere Modelle oft deutlich mehr PCIe- und SATA-Stecker. Allen Netzteilen gemein ist jedoch die Kombination aus 20 oder 24 Pin ATX und einem 4 oder 8 Pin 12v Stecker für die Versorgung der CPU. Dazu ist zu sagen, dass für den normalen Betrieb die Verwendung von einem 20 poligen ATX-Stecker und dem 4 poligen 12v-Stecker grundsätzlich ausreichend ist. Einige Hardware-Hersteller empfehlen jedoch für bessere Stabilität im Grenzbereich (wie beim Übertakten) und besonders hungrigen Komponenten (zum Beispiel 120 oder 140w Prozessoren) grundsätzlich die Verwendung von Netzteilen mit 24+8 Anschlüssen.
Die meisten Anschlusstypen kann man übrigens problemlos per Adapter nachrüsten. So lange man es bei der Anzahl der Adapter nicht übertreibt, ist dies unbedenklich. Beachtet werden sollte, dass der 8 polige Anschluss für das Mainboard nicht mit dem 8 poligen Stecker für Grafikkarten verwechselt werden sollte. Wenn der Stecker nicht in die Buchse passt, dann keine Gewalt anwenden, vermutlich habt ihr einfach das falsche Kabel erwischt (die Stecker sind unterschiedlich kodiert).
Effizienz & 80plus
Die Effizienz eines Netzteils gibt an, welcher Teil des aufgenommenen Stroms tatsächlich in Leistung umgewandelt wird. Die Verlustleistung (der verbleibende Teil) wird überwiegend als Wärme von den Bauteilen im Netzteil abgegeben und muss als solche nach außen abgeführt werden. Bei aktiven Netzteilen passiert dies durch einen Lüfter, bei passiven allein durch Aluminium- oder Kufperkühlkörper. Daraus folgen zwei wichtige Punkte:
Damit ist die Effizienz nicht nur für Stromsparer von Bedeutung, sondern auch für diejenigen mit einem empfindlichem Gehör*. Mit dem Boom des Green Computings begann der Siegeszug hoch effizienter Netzteile. Vor Jahren waren PC-Netzteile mit einer Effizienz von bis zu 89% noch die Ausnahme und die durchschnittliche Effizienz lag zwischen 75 und 80%. Heute hat sich dies in den Bereich von 80 bis 90% und gar darüber hinaus verschoben. Die Effizienz eines Netzteils ist dank Gütesiegeln wie den 80plus Auszeichnungen ein werbe-taugliches Kriterium für den Verkauf von Netzteilen geworden. Dabei unterscheidet man im Moment folgende Klassen:
- effiziente Netzteile verbrauchen bei gleichen sonstigen Komponenten weniger Strom als weniger effiziente Netzteile
- je geringer die Effizienz, desto mehr Wärme muss abgeführt werden (bei konstanter Last)
Das sind die Kriterien für Netzteile an 230V Netzspannung, die bisherigen Tests wurden jedoch leider fast ausschließlich mit 110V durchgeführt. Eine Last-abhängige Angabe der Effizienz ist notwendig, da die Effizienz heutiger Netzteile, bedingt durch ihre Funktionsweise, bei sehr geringen Lasten deutlich abfällt. Deshalb ist es falsch, aus einem Sicherheitsdenken heraus ein stark überdimensioniertes Netzteil zu kaufen, da dieses im Alltag selten bis gar nicht in seinem idealen Last- und damit Effizienzbereich genutzt würde. Hier ist also ausnahmsweise größer einmal nicht automatisch besser. Spart euch das Geld!
- 80plus (80 / 80 / 80% Effizienz bei 20%, 50% und 100% Last)
- 80plus Bronze (81 / 85 / 81% Effizienz bei 20%, 50% und 100% Last)
- 80plus Silver (85 / 89 / 85% Effizienz bei 20%, 50% und 100% Last)
- 80plus Gold (88 / 92 / 88% Effizienz bei 20%, 50% und 100% Last)
*andere wichtige Faktoren sind die Qualität des Lüfterlagers, das Luftrauschen selbst, die Größe der Kühlkörper im Netzteil und die Lüftersteuerung
Aktive vs passive PFC
Der/die/das Power Factor Corrector (PFC) sorgt dafür, dass die negativen Auswirkungen von (Schalt-) Netzteilen auf das Stromnetz kompensiert werden. Man unterscheidet aktive und passive Umsetzungen. Durch den geringeren Bauteilaufwand ist es für den Hersteller kostengünstiger passive PFC zu verbauen. Diese sind jedoch im Vergleich zum aufwändigeren aktiven PFC weniger effektiv in der Kompensation. Für den Verbraucher haben Letztere weiterhin den Vorteil, dass entsprechende Netzteile dann über einen Weitbereichseingang verfügen und nicht länger zwischen 110v und 230v umgejumpert werden müssen. PC-Netzteile ganz ohne PFC dürfen seit 2001 in der EU nicht mehr gehandelt, können unter Umständen jedoch noch gebraucht erworben werden.
Lüftersteuerung
Die meisten (modernen) Netzteile verfügen über eine Regelung des Netzteillüfters. Je nach Hersteller kommt hier eine Last, Temperatur oder auch kombinierte Steuerung zum Einsatz. Eine allein auf Last basierte Steuerung kann bei einer hohen Umgebungstemperatur, welche eine höhere als typische Innentemperatur zur Folge hat, versagen. Eine über die Innentemperatur und gegebenenfalls auch parallel per Last geregelte Steuerung sollte dieses Szenario bestehen, solange das Netzteil innerhalb seiner Spezifikationen betrieben wird.
Nützliche Links & weiterführende Literatur
1) Wikipedia: Das Schaltnetzteil (LINK)
2) HardwareSecrets: Sehr ausführliches englisches Tutorial über die Funktionsweise eines ATX-Netzteils (LINK).
3) JonnyGuru: Lesenswerter Artikel über NoName Netzteile "The Bargain Basement Power Supply Roundup" (LINK)
4) Hardwareluxx: Kabelmodding - Sleeving - Pin Remover Tutorial (LINK)
4. Lüftertausch
5. Exoten: Ein Blick über den Tellerrand
Das Netzteil im Hosentaschenformat - PicoPSU & Co
Das originale PicoPSU wurde vom Hersteller mit 31x45x20mm als das kleinste DC-DC ATX-Netzteil der Welt beworben. Neben der geringen Größe zeichnet es sich vor allem durch seine sehr hohe Effizienz und die völlige Geräuschlosigkeit aus. Es war vor allem für die Verwendung in Mini-ITX Systemen gedacht, ist dabei jedoch auf eine externe Stromquelle angewiesen. Das eigentliche PicoPSU ist also nur eine Hälfte der Stromversorgung, die andere wird typischerweise durch geeignete Notebook-Netzteile realisiert. Durch die immer sparsameren Komponenten im Desktop-Bereich kann man diese Mini-Netzteile inzwischen auch für sparsame ATX-Konfigurationen verwenden. Beachtet bitte, dass bei PicoPSU und vergleichbaren Netzteilen oft Peak-Leistungen angegeben werden und die tatsächliche Dauerleistung niedriger ist.
Was ist dabei zu beachten?
Es gibt inzwischen bei einigen Händlern bereits fertige Kits bestehend aus PicoPSU und passendem externem Netzteil zu kaufen. Alternativ haben Hersteller wie mCubed mit der HFX Netzteil-Reihe vergleichbare Lösungen im Programm. Auch wenn die tatsächliche Effizienz dieser Lösungen durch das externe Netzteil weiter reduziert wird, verweisen sie gerade im niedrigen Lastbereich problemlos jedes Desktop-Netzteil in seine Schranken.
- im Vorfeld den Verbrauch der eigenen Konfiguration in den extremen Lastzuständen ermitteln (Boot, CPU+Grafik+HDD-Last)
- sowohl PicoPSU, wie auch das externe Netzteil ausreichend dimensionieren
- bei großer Last ist das PicoPSU auf Gehäusebelüftung / einen vorhandenen Luftstrom angewiesen
Redundante Netzteile & Unterbrechungsfreie Stromversorgungen
Dies ist ein Thema aus dem Bereich der professionellen IT, das mit der Hochverfügbarkeit von Maschinen einhergeht.
Redundante Netzteile werden eingesetzt um Downtime durch Defekte im Bereich des Netzteil-Innenlebens oder der direkten Stromzufuhr zu vermeiden. Sie bestehen daher aus mehreren Hot Swap fähigen Netzteil Modulen / Einschüben, welche in der Regel eigene Eingänge besitzen, und einer Backplane. Sehr aufwändige Modelle verfügen über mehrere Backplanes, um einen weiteren Single Point of Failure auszuschließen. Die individuellen Eingänge erlauben es, die Module aus unterschiedlichen Unterbrechungsfreien Stromversorgungen (im folgenden als USV abgekürzt) oder auch Haus-Stromkreisen zu versorgen. Die Leistung redundanter Netzteile wird mit (Anzahl der Module) x Leistung angegeben. Diese Angabe ist nicht als Produkt zu verstehen, da im Worst Case Szenario ein einzelnes Modul das gesamte System versorgen können sollte. Erhältlich sind diese in vielen proprietären und auch Standard-Formfaktoren, darunter sowohl ATX als auch Rack-Formate in diversen Höheneinheiten (HU). Für den Betrieb in einem regulärem Gehäuse ist zu beachten, dass selbst die ATX-Varianten oft deutlich länger als ihre nicht-redundanten Gegenstücke sind.
In Falle der USV, soll die Verfügbarkeit eines Servers auch während eines Stromausfalls gewährleistet werden. Eine USV ist dafür mit Akkumulatoren bestückt, deren Kapazität abhängig vom Verbrauch der angeschlossenen Geräte einen Stromausfall von wenigen Minuten bis hin zu einer Stunde überbrücken kann - wobei längere Zeiträume typischerweise durch den Einsatz von (Diesel-) Generatoren überbrückt werden. Je nach Dauer des Netzausfalls und verbleibender Kapazität der Akkumulatoren, wird die angeschlossene Hardware über eine Management Software automatisch heruntergefahren. Man spricht bei USV von drei Klassen: Offline (3), Line Interactive (2) und Online (1) USV. Die wesentlichen Vorteile einer online USV möchte ich an dieser Stelle kurz nennen: Es entfällt durch die Funktionsweise die für die anderen beiden Klassen typische Umschaltzeit von wenigen Millisekunden beim Wechsel von Netz- auf Akkubetrieb. Weiterhin geben diese eine sehr saubere Spannung aus, die selbst frei von im Netz vorhandenen Störungen ist. Dafür müssen sie zumeist aktiv gekühlt werden, da sie quasi permanent in Betrieb sind. Man unterscheidet in Stand- und 19" Rackeinbau Geräte.
6. Glossar: Netzteile
Danke an alle, die mich bei der Entstehung und Korrektur dieses Threads unterstützt haben
( Ergänzungen, Korrekturen, Wünsche und Anmerkungen bitte per PM an mich )
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:
