High-End-Netzteile im Test: Corsair HX, Enermax MaxTytan & Sea Sonic Prime im Duell
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Technik im Detail analysiert
Nach dem Lösen der Schrauben und dem Öffnen des Netzteils fällt der Blick auf die Elektronik. Wie immer gilt: Nicht nachmachen – Lebensgefahr!
Corsair und Enermax geben die Fertigung in die Hand von CWT – einem langjährigen Partner beider Unternehmen. Die Technik des HX850 ist dabei keine unbekannte, denn bis auf die digitale Kontroll- und Steuereinheit fallen auf den ersten Blick keine Unterschiede zum HX850i auf. Das MaxTytan 800W basiert auf der CST-Serie des Auftragsfertigers und wurde nach den Ansprüchen des Kunden modifiziert. Sea Sonic nutzt die eigene Fertigung und hat die Prime-Plattform (nicht zu verwechseln mit Prime Ultra) auf verschiedene Wirkungsgrade angepasst. Zum Prime Gold 650W sind daher deutliche Gemeinsamkeiten im technischen Layout zu erkennen.
Höherer Wirkungsgrad durch Interleaving
Alle drei Probanden nutzen mit einer aktiven PFC, einem LLC-Resonanzwandler, Synchrongleichrichter und DC-DC-Abwärtswandlern ähnliche leistungselektronische Wandlerschaltungen. Eine Maßnahme zur Erhöhung des Wirkungsgrads des MaxTytan 800W wurde durch eine besondere Schaltungstopologie der PFC erzielt, nämlich dem Interleaving aus zwei Boost-Wandlern. Für VRMs auf Mainboard und Grafikkarte kommt eine solche Technik aus einem anderen Grund schon seit längerer Zeit zum Einsatz.
| Technische Daten | HX850 | MaxTytan 800W | Prime Platinum 850W |
|---|---|---|---|
| Primärseite | |||
| EMV-Filter | 2 X-, 6 Y-Kondensatoren, 2 CM-Drosseln | 3 X-, 6 Y-Kondensatoren, 2 CM-Drosseln, Ferrit | |
| Sicherungen | Feinsicherung, MOV | ||
| Aktive PFC | 2 MOSFETs, 1 Diode (CREE C3D10060A) | interleaved mit je 1 MOSFET (Toshiba TK31A60W) und 1 Diode (CREE C3D10060A) | 2 MOSFETs (Infineon IPP50R199CP), 1 Diode (Infineon IDH08G65C5) |
| Einschaltstrombegrenzer | NTC + Relais | ||
| Zwischenkreiskondensator | 2 Nippon-Chemi-Con (KMW-Serie) 470 µF, 400 V, 105 °C | 1 Nippon-Chemi-Con (KMR-Serie) 560 µF, 400 V, 105 °C und 1 Nichicon (GG-Serie) 470 µF, 400 V, 105 °C | 2 Nippon-Chemi-Con 330 µF, 400 V, 105 °C |
| Konvertertopologie | LLC-Halbbrücke | LLC-Vollbrücke | |
| Schalter | 2 Vishay SiHG30N60E | 4 Alpha & Omega AOTF29S50 | 4 Infineon IPP50R280CE |
| Sekundärseite | |||
| Wandlung Minor-Rails (5 V und 3,3 V) | DC-DC | ||
| Gleichrichter +12 V | 8 MOSFETs (Infineon BSC014N04LS) | 8 MOSFETs | 4 MOSFETs (Infineon BSC014N04LS) |
| DC-DC-Schalter 5 V und 3,3 V | 3 Ubiq QM3004D (3,3 V), 1 Ubiq QM3004D und 2 Ubiq QM3006D (5 V) | je 3 Sinopower SM3117N | MOSFETs |
| Filterkondensatoren +12 V | Nippon-Chemi-Con-Elkos (KZH-Serie) 4 3.300 µF und 1 1.000 µF, Feststoffkondensatoren 4 470 µF und 1 1.000 µF | Nippon-Chemi-Con-Elko (KZE-Serie) 2.200 µF und 11 Feststoffkondensatoren 470 µF | 3 Nippon-Chemi-Con-Elkos 3.300 µF, Feststoffkondensatoren 7 330 µF und 3 470 µF |
| Filterkondensatoren 5 V | 2 Feststoffkondensatoren 1.500 µF | 1 Nippon-Chemi-Con-Elko (KY-Serie) 1.000 µF, 2 Feststoffkondensatoren 330 µF | |
| Filterkondensatoren 3,3 V | 2 Feststoffkondensatoren 1.500 µF | 1 Nippon-Chemi-Con-Elko (KY-Serie) 1.000 µF, 4 Feststoffkondensatoren 560 µF | |
| Filterkondensatoren 5 VSB | Nippon-Chemi-Con-Elkos (KZE-Serie) 2.200 µF und 1 1.000 µF | 2 Nippon-Chemi-Con-Elkos (KY-Serie) 2.200 µF | Nippon-Chemi-Con-Elkos 1 3.900 µF (KZH-Serie) und 1 3.300 µF (KZE-Serie) |
| Supervisor-IC | Weltrend WT7502 und WT7518 | MCU | Weltrend WT7527V |
| Lüfter | |||
| Modellbezeichnung | Corsair NR135P | Enermax ED142512W-FA | Hong Hua HA13525H12F-Z |
| Technische Daten | 135 mm, FD-Gleitlager, 1.500 UPM | 139 mm, Twister-Magnetlager | 135 mm, FD-Gleitlager, 2.000 UPM |
Die Eingangsfilterung der Netzteile besitzt alle wichtigen Filter- und Schutzkomponenten, sodass Störungen vom Netzteil nicht in das Versorgungsnetz abgegeben werden und das Netzteil von transienten Überspannungen keinen Schaden nehmen sollte. Die Leistungshalbleiter der Testprobanden wurden großzügig überdimensioniert, was unter anderem zum Erreichen des hohen Wirkungsgrad notwendig ist. Diese Tatsache wird bereits an den parallelgeschalteten Brückengleichrichtern deutlich, die zur thermischen Kopplung an einen Kühlkörper geschraubt sind. Der gleichgerichtete Wechselstrom lädt anschließend über die aktive PFC die Zwischenkreiskondensatoren auf. Fabrikate japanischer Marken von Nippon Chemi Con und Nichicon sollen dabei eine lange Lebensdauer versprechen.
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Corsair HX850 – Überblick Elektronik
Der Haupt-DC-DC-Wandler, der die knapp 400 V auf 12 V absenkt, besteht aus einer LLC-Vollbrücke beziehungsweise für das HX850 aus einer LLC-Halbbrücke. Die Gleichrichtung auf der Sekundärseite erfolgt synchron mittels MOSFETs. Diese verlustbehafteten Bauelemente befinden sich im HX850 und MaxTytan 800W auf einer vertikalen Platine und werden durch den Luftstrom des Lüfters direkt gekühlt. Im Prime Platinum 850W befinden sich diese Bauteile jedoch auf der Platinenunterseite, werden aber über einen massiven Kühlkörper gekühlt, der durch die Platine hindurch gesteckt wurde und thermisch über die breiten Lötverbindungen gekoppelt ist. Zusätzlich gibt es ein Wärmeleitpad zwischen Platine und Netzteilgehäuse, sodass darüber ein sekundärer Entwärmungspfad genutzt werden kann.
DC-DC-Wandler in Prime Platinum 850W kabellos angebunden
Die DC-DC-Wandler für die Minor-Rails wurden auf eine Tochterplatine ausgelagert. Die entsprechenden Module von HX850 und MaxTytan 800W weisen große Ähnlichkeiten auf, weil es ursprünglich für die CWT-CST-Plattform entwickelt wurde. Enermax hat die Schraubverbindungen durch Lötverbindungen ersetzt, die in der Produktion theoretisch für schlechte Lötstellen fehleranfälliger sind – in beiden Fällen ist aber ein zusätzlicher Arbeitsschritt notwendig. Besser gefallen im MaxTytan dafür die zugentlasteten Lötverbindungen auf dem Kabelmanagement-Board. Denn dort wurden die Kabel zunächst durch die Platine gesteckt, um sie dann auf dessen Rückseite zu verlöten. Am besten gefällt aber die Umsetzung von Sea Sonic, weil die Minor-Rails mit der Kabelmanagement-Platine ohne Kabel verbunden sind, indem im Schaltungslayout die DC-DC-Wandler möglichst nahe an den Ausgang platziert wurden. Anders als bei Corsair und Enermax sind zudem keine eingelöteten Aluschienen auf der Unterseite des Double-Layer-PCBs zu finden, die bei diesen Netzteilen die Übertragungsverluste zusätzlich minimieren sollen.
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Enermax MaxTytan 800W – Überblick Elektronik
Der Mix aus Ausgangs-Filterkondensatoren gefällt gut, denn die normalen Elkos mit flüssigem Elektrolyt wurden um Derivate mit festem Elektrolyt ergänzt, die kaum einer Alterung unterliegen. Neben den in der Tabelle genannten Kondensatoren sind rund ein Dutzend zusätzlicher Kondensatoren auf der Kabelmanagement-Platine zu finden. Die Qualität der Elkos auf der Standby-Schiene ist besonders bedeutend, weil deren Wandler dauerhaft aktiv ist. Deswegen greifen Enermax und Sea Sonic hier zu höher spezifizierten Serien – kein Upgrade erfährt das HX850 hier mit seinen Nippon-Chemi-Con-KZE-Elkos.
Analog- und Digitalcontroller für die Lüftersteuerung und Schutzschaltungen
Weil das HX850 wie das HX850i über zwei (analoge) Supervisor-ICs verfügt, ist der Wegfall des Mikrocontrollers mit keinen Auswirkungen für die Schutzschaltungen verbunden. Die einzige die Schutzschaltungen betreffende Funktion des HX850i besteht aus der Möglichkeit zwischen einer Single- und Multi-Rail-Absicherung umschalten zu können. Aber selbst diese Möglichkeit bleibt dem HX850 erhalten, nur diesmal mittels eines Schalters auf dem Anschlusspanel. Der Mikrocontroller hat ansonsten quasi nur die Funktion der Lüftersteuerung übernommen, die im HX850 nun aus einer Analogschaltung besteht, weshalb der Lüfter auch nicht nach dem PWM-Signal sondern nach der Spannung geregelt wird. Dem Mikrocontroller im MaxTytan 800W wurden auf der anderen Seite die Funktionalitäten der Lüftersteuerung und der Schutzschaltungen anvertraut.
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Sea Sonic Prime Platinum 850W – Überblick Elektronik
Die Verarbeitungs- und Lötqualität machen bei allen Probanden ein insgesamt sehr gutes Bild. Zwei Schwachpunkte des HX850 mindern diesen Eindruck aber etwas. Zum einen kommt das Phasennetzleiterkabel im getesteten Muster in Kontakt mit den Testpins der Lüftersteuerungsplatine. Aufgrund der scharfen Spitzen dieser Pins wird die Isolation des Kabels aufgerieben, was eine Sicherheitsgefahr darstellen kann. Weil nach der einmaligen Endmontage hier aber keine weitere Abreibung auftritt, ist keine Gefahr im normalen Gebrauch zu erwarten. Ein Verarbeitungsmangel fällt außerdem mit Lötzinntropfen auf einem Elko und Kabel auf, der auf eine Unachtsamkeit beim Handlöten in der Produktionslinie hindeutet und als Einzelfall gewertet werden kann. Ein ähnliches Malheur konnte zuletzt bei einem Muster des FSP Hydro X 550W festgestellt werden.
Im HX850 und MaxTytan 800W wird ein MOSFET auf der Kabelmanagement-Platine dazu genutzt, die 5-Volt-Schiene auf die 5-VSB-Schiene durchzuschalten, sodass letztere im aktiven Betrieb des Netzteils von dem effizienteren Wandler gespeist wird, der zudem die bessere Spannungsqualität besitzt. Sea Sonic hingegen verzichtet darauf und setzt für den 5-VSB-Wandler auf eine einzelne SMD-Schottky-Diode auf der Platinenunterseite, die thermisch höher gestresst wird als die bevorzugte Umsetzung mit TO-220-Diode(n) auf der Vorderseite.
Lüfter mit hochwertigen FD- und Magnetlagern
Die FD-Gleitlager (FDB) von HX850 und Prime Platinum 850W versprechen eine lange Lebensdauer und hohe Laufruhe. Enermax geht mit einem Magnetlager der Twister-Lüfter noch einen Schritt weiter, da das Austrocknen des Schmiermittels bei dieser Technologie kein wesentliches Problem darstellt. Weil das Rattergeräusch des Lüfters im Prime Platinum 850W Zweifel über dessen tatsächliches Lager aufkommen lies, wurde der Lüfter zur Verifizierung auseinander genommen. Die Ecken in den Kerben des Innenzylinders deuten dabei auf das patentierte FDB-Design hin. Obwohl hinter dem NR135P im HX850 auch ein FDB-Hong-Hua-Lüfter mit steckt, dieser aber frei von diesen Nebengeräuschen ist, bleibt der Motor des Lüfters als einzige plausible Störquelle.