soulpain
30.05.2007, 13:12
[FAQ]Netzteile-Welches ist das richtige?
Inhalt
1) Allgemeines Grundwissen und Technik
Vorwort (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=2852966&postcount=1)
Allgemeine Kriterien
Begriffe
Toleranzwerte und Sicherheitsmechanismen
Stecker
Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil)
Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil II) (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3175266&postcount=2)
Aufbau eines PC-Netzteils (Praxisteil) (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3764820&postcount=3)
2) Kaufempfehlungen
Empfehlungen mit und ohne Kabelmanagement (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3937660&postcount=4)
3) Sonstiges
Kühlung (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=4262512&postcount=5)
Stromverbrauch
Integrierte Netzteile (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=4262517&postcount=6)
Redundante Netzteile
Markenvergleich
Service
Fazit
1) Allgemeines Grundwissen und Technik
1.1) Vorwort:
Immer wieder stellt sich die Frage, welches Netzteil genommen werden soll.
Viele greifen zu billigen Angeboten, weil sie dann mehr Geld in andere Komponenten wie die GPU stecken können. Oder sie denken nicht groß über den Kauf nach und nehmen das, was ihnen in die Hände fällt.
Dabei ist das Netzteil zweifelsohne einer der wichtigsten Bauteile und beeinflusst die Stabilität eines Systems.
So wie das Herz die Organe mit Blut versorgt, versorgt das Netzteil die Komponenten mit elektrischem Strom.
Also sollte man zumindest mal einen Blick auf die genaueren Daten werfen.
Wer sich nicht mit dem Theorieblock auseinandersetzen möchte, obwohl dieser nur einen kleinen Teil des tatsächlichen Umfangs zu dem Thema Netzteile darstellt und es noch weit trockener hätte ausfallen können, kann direkt zu dem Abschnitt mit dem Stromverbrauch anhand von Beispielsystemen und entsprechenden Empfehlungen übergehen. Jedoch sollte man sich wenigstens in die übersichtlich aufgelisteten allgemeinen Kriterien einlesen, welche direkt im nächsten Punkt zu finden sind.
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1.2) Allgemeine Kriterien:
Pimäre Kriterien:
Hat das Netzteil einen Wirkungsgrad von 80% oder darüber?
Wieviel Ampere liefert die immer wichtiger werdende 12V Schiene?
Bietet es genügend Leistung und Steckeranschlüsse für meine Ansprüche?
Bringt es die nötige Zuverlässigkeit durch Wertestabilität mit sich?
Hat es aktuelle Sicherheitsmechanismen?
Hat es aktives PFC?
Sekundäre Kriterien:
Ist das Netzteil leise oder hört es sich an wie eine startendes Flugzeuggeschwader ?
Ist die Optik ansprechend und passt es farblich zum Gehäuse?
Wenn man sich diese Fragen stellt, kann man schon sehr gut Angebote herausfiltern.
-----------------------------------------------------
1.3) Begriffe:
Nicht jeder kann etwas mit den Begriffen anfangen, deswegen folgen nun einige Erläuterungen:
Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad ist die Nutzleistung im Verhältnis zur zugeführten Leistung. Man sollte hierbei bedenken, dass zu viel Watt nicht sinnvoll ist. Denn im niedrigen Lastbereich sinkt der Wirkungsgrad enorm. Netzteile mit dem 80-Plus Zertifikat haben allerdings unter 20, 50 und natürlich 80% Last bereits eine Effizienz von 80% oder darüber.
Folgende Kurve (by tecchannel) zeigt den möglichen Verlauf eines solchen Netzteils:
http://img525.imageshack.us/img525/4797/6ad929516b3ae9c2ad3b07ffj5.jpg
Wie man sieht ist die Effizienz unterhalb von 20% Auslastung sehr gering. Ab dann hat ein solches 80-PLUS Netzteil nur noch Werte oberhalb des 80% Bereiches. Der höchste Punkt liegt meist zwischen 50%-80%. Danach fällt es wieder leicht ab. Es gibt natürlich auch Ausnahmen, der Verlauf der Kurve ist bei jedem Netzteil individuell.
12V Schiene: Die +12V Schiene kann man als wichtig bezeichnen, da sehr viel daran hängt:
Festplatte(n), CD/DVD-Laufwerke, Grafikkarte(n), Lüfter und Teile des Mainboards.
Moderne Netzteile haben getrennte +12V Schienen, was jedoch umstritten ist. Denn gerade bei SLI/ Crossfire Systemen wurden teils einzelne Schienen überlastet.
Intel hat mittlerweile sogar die maximale Belastung einer +12V Schiene (20Ax12V=240VA), welche seit 2003 durch die ATX12V v2.0 Spezifikationen besteht, zurückgezogen und einzelne Hersteller setzen wieder nur auf eine mit deutlich mehr Ampere.
Es spielt bei mehreren +12V Leitungen keine große Rolle, wieviel jede einzelne leisten kann, sondern wieviel Ampere Combined geliefert wird.
Combined: Der Begriff Combined kommt aus dem Englischen [zusammengefügt, vereinigt] und ist die kombinierte Leistung aus mehreren Schienen. Bei Markennetzteilen werden diese immer aufgezeigt. Ist nur die Gesamtbelastung einzelner Leitungen angegeben, so kann man davon ausgehen, dass der Hersteller etwas verbergen möchte. Wie aus der vorherigen Erklärung ersichtlich, bezieht sich das unter anderem auf die +12V Schiene. Jedoch werden auch die ebenso leistungsrelevanten Spannungen +3,3V und +5V zusammengesetzt bzw. die Leistung, die das Netzteil insgesamt liefern kann. Man muss beachten, dass diese Werte niemals einfach addiert werden können.
-5V Schiene: Einige Netzteile haben noch eine -5V Schiene, viele moderne allerdings nicht mehr. Bei älteren Platinen sollte man darauf achten, ob ein Bedarf an dieser Leitung besteht.
Dieses ominöse Urgestein, welches für DRAM Speicher Schaltkreise benötigt wurde ist heute keine Notwendigkeit mehr.
Leistungsfaktorkorrektur (PFC):
Dieser Filter reduziert den Anteil an störenden Oberschwingungen und versucht, wie der Name schon sagt, den Leistungsfaktor nahe 1 zu bringen.
Aktives PFC erreicht einen Leistungsfaktor von ganzen 0,95-0,99, es macht die PSU zudem wesentlich leichter. Wobei die sehr aufwändige Zusammensetzung eine höhere Störanfälligkeit mit sich bringt.
Es werden beispielsweise hochfrequente Störungen erzeugt, denen Filtermaßnahmen entgegen wirken müssen. Letzteres vorausgesetzt macht es aber insgesamt wesentlich effektiver als den Kollegen.
In billigen Netzteilen kommt meist eine passive Lösung zum Einsatz, die aber weit weniger wirksam ist. Es wird dem Netzteil einfach eine Drossel vorgeschaltet, die nur eine Korrektur 0,7-0,8 aufweist. Damit ist es spätesten ab mittelgroßen PSUs unwirtschaftlich. Es gibt zwar keine EMV-Störungen, aber das Netzteil wird dadurch erheblich schwerer und es kann unter Last zu einem unangenehmen Piepsen kommen.
Gerade für Firmen, die auf Sparsamkeit wert legen, lohnt es sich Netzteile mit aktivem PFC im großen Umfang zu kaufen.
Produkte generell ohne Power Factor Correction sind in der EU durch die EMC Richtlinie untersagt.
Power Good: Wenn man seinen Rechner einschaltet, werden bereits grundlegende Teile der Steuerlogik auf dem Mainboard mit Strom versorgt. Dies übernimmt die +5 VSB Schiene mit eigenem Transformator und Postfilter. Bevor der PC nun aber vollständig bootet, überprüft das Netzteil die Stabilität seiner Ausgangsspannung und kommuniziert anschließend mit dem Mainboard über ein grünes Kabel. Darüber wird das sogenannte Power Good Signal ausgegeben und wenn alles in Ordnung ist, schaltet das Netzteil auf den Haupttransformator um. Das Mainboard beginnt mit dem Startvorgang.
Restwelligkeit: Möchte man aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugen, so wird man diesen Status nie perfekt erreichen. Im Spannungsverlauf am Oszilloskop wird man weiterhin Schwingungen von mäßig geglätteten Gleichspannungen bzw. überlagernden Wechselspannungsanteilen feststellen. Je niedriger der Wert (Angegeben in mV) ist, desto weniger Störspannung legt sich ausgangsseitig auf die PC-Komponenten ab. Entscheidend sind dafür die Kondensatoren am Ausgang des Netzteils, welche beim Ladevorgang Spannungsunreinheiten überbrücken. Die Größe definitert sich durch den Betriebsstrom, die Frequenz und Kapazität der genannten Kondensatoren. 50 mV bei den kleinen bzw. 120 mV bei den großen Schienen sind das gesetzte Oberlimit und sollten nicht erreicht werden.
Leiterplatte: Alle elektronischen Komponenten werden auf einer Platine aufgebracht. Diese kann aus einem einfachen Pertinax-Phenolharz Gemisch bestehen. Pertinax bezeichnet nichts anderes als Hartpapier. Eine EP-Platine aus gefestigtem Polyether läge darüber hinaus im Bereich des möglichen, angesichts der besseren Temperaturfestigkeit und zusätzlicher Kriechstromkompensation. Kriechströme können an der Oberfläche der Isolierstoffe entlang fließen, wo der Widerstand an sich geringer als im Materialinneren ist. Mit einer geringeren Feuchtigkeitsaufnahme ist Epoxidharz besser geeignet, zumal sich Hartpapier unter Wärmeeinwirkung zu einem Leiter zersetzen kann. Selbst wenn man die Fläche durch Imprägnierung schützt, ist dies nur die zweite Wahl. Erkennen kann man die Beschichtung übrigens an der glatten Oberfläche durch das Wachs, während ungeschützte Materialien rauer sind. Das Netzteil ist vollendet.
Abnehmbare Anschlüsse: Diverse Netzteile verfügen heute über ein Kabelmanagementsystem, korrekterweise eigentlich Leitungsmanagement, da Kabel unter der Erde verlegt werden. In der Regel münden die Ausgangsleitungen auf einer separaten Platine wo die Energie an Steckersockel weitergegeben wird. Meistens werden dort weitere Pufferkondensatoren angebracht, Enermax hat bei seinen Revolution85+ sogar den kompletten Gleichstromwandler dort hin verlegt. Vorteil ist, dass man meiste abgesehen von den Hauptleitungen nur die Leitungsstränge anschließen muss, welche man tatsächlich benötigt. Das sorgt für mehr Sauberkeit im Gehäuse und verbessert mitunter den Luftstrom. Probleme gibt es, falls die Steckersockel nicht unterschiedlich kodiert wurden und man Anschlüsse falsch anbringt. Durch zu lockeres Anstecken können Übergangswiderstände entstehen. Wir haben bereits geklärt, dass der Leitungsquerschnitt mit dem Widerstand zusammenhängt. Wird die Leitung zu locker angeschlossen, besteht nur eine kleine Kontaktfläche, sodass der Querschnitt geringer wird. Ergo haben wir mehr Ohm, ein wenig Spannung fällt ab, der Wirkungsgrad sinkt.
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1.4) Toleranzwerte und Sicherheitsmechanismen:
Diese beiden Punkte sind das entscheidenste, wenn es um die Zuverlässigkeit eine Netzteils geht.
Toleranzwerte
Bei den Voltwerten gibt es teils Schwankungen die einen gewissen Punkt nicht über- bzw. unterschreiten sollten. Denn sonst kann das zu schweren Schäden durch Instabilität führen.
Hier sind die Toleranzwerte für den ATX-Standard:
http://img20.imageshack.us/img20/9822/spannungstoleranzenvj2ja6.png
Ein Netzteil ist eben dann qualitativ hochwertig, wenn die Werte möglichst selten und nur geringfügig schwanken.
Was, wenn sie aber doch schwanken?
Nun, zunächst einmal sollte man sich beim Auslesen auf keinerlei Software verlassen, auch nicht auf die BIOS Werte. Diese zeigen teils unrealistische Angaben, die garnicht möglich wären. Überprüfen kann man das mit einem Multimeter.
Sicherheitsmechanismen
Wenn dann aber tatsächlich die Leitungen einbrechen, werden Sicherheitsmechanismen aktiv, die auf einem PCB installiert sind und im Idealfall jederzeit einschreiten können.
Aber auch andere Bereiche werden stets überwacht und bei abweichenden Werten sollte man sich auf den internen Schutz verlassen können.
OCP (Over Current Protection) Schutz vor Stromspitzen:
Bei zu hoher Strombelastung im Niederspannungsteil wird die Zuleitung getrennt. Hier äußert sich vor allem die Intel Norm meist kritisch wegen der Begrenzung auf 240VA, wo die Begrenzung relativ schnell ansetzt.
OVP (Over Voltage Protection) Überspannungsschutz:
Hier gilt gleiches wie bei zu hoher Strombelastung, wenn Toleranzbereiche wie üblich 5% übertreten werden. Die Schienen werden üblicherweise vor der Ausgabe an die Komponenten per Steuerungschip kontrolliert und gegebenenfalls geregelt.
OPP (Over Power Protection) Überlastungsschutz:
Netzteile werden in ihrer Gesamtleistung durch die Kondensatorenkapazitäten und Drahtstärke begrenzt. Um Komponenten nicht über die möglichen Fähigkeiten hin zu überfordern, setzt dieser Schutz bei zu starker Belastung ein. Dies bekommt man sehr oft zu spüren beim Nachrüsten einer leistungsfähigen Komponente und vorweg unpassender Dimensionierung.
OTP (Over Temperature Protection) Überhitzungsschutz:
Selbsterklärend wird mit Sensoren die Temperatur überprüft, um bei weitreichenden ATX Übertretungen (50°C) bevor bleibende Schäden eintreten, einen passenden Schutz einzusetzen.
UVP (Under Voltage Protection) Unterspannungsschutz:
Als Gegenpunkt zum Überspannungschutz tritt es bei negativen Strömen in Erscheinung.
SCP (Short Circuit Protection) Schutz vor Kurzschlüssen:
Schlechte Isolierungen oder falsche Sicherheitsabstände zwischen den Platinensektionen können dazu führen, dass intern ein Kurzschluss die Folge ist. Auch extern kann es durch herumfliegende Stecker oder fehlende Abstandshalter passieren, weswegen dieser Schutz besonders sehr oft vertreten ist.
NLO (No Load Operation) Schutz vor lastlosen Operationen:
Schaltnetzteile mögen es überhaupt nicht ohne Last zu arbeiten und können Schaden nehmen, weshalb dies auch eine durchaus wichtige Maßnahme ist.
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1.5) Stecker:
http://img253.imageshack.us/img253/7625/stromadapterpcie150kp4.jpg
Ein weiteres und nicht unwichtiges Kriterium beim Netzteilkauf sind die Stecker. Man sollte je nach Leistungsklasse eine gewisse Anzahl erwarten können, z.B. 2x PCI-E für SLI oder CF bzw. genügend SATA Anschlüsse.
Hier sind einige davon.
24 pin Mainpowerstecker
Wie der Name schon sagt, ist dies der Hauptanschluss, welcher am Mainboard befestigt wird. Er stellt die grundlegende Stromversorgung der Hauptplatine dar.
Für ältere PSUs mit 20 pin Mainpoweranschluss, die bei einem modernen PC weiterverwendet werden sollen, gibt es einen entsprechenden Adapter für 24 pin Mainboards (http://www.caseking.de/shop/catalog/product_info.php?products_id=2433) zu kaufen.
Viele Netzteile haben auch 20+4 pin, um auch zu älteren Boards kompatibel zu sein.
Man kann bei diesem Stecker alle Leitungen antreffen.
ATX12V 4 pin Zusatzversorgung
Das Mainboard wird hiermit zusätzlich durch die +12V Schiene versorgt, besonders die CPU hängt daran.
Es gibt auch jene mit 8 pin, die aber für den klassischen Heimrechner nicht von nöten sind.
PCI-E Stecker
Dieser 6 pin Stecker kommt in die GPU und liefert dieser ausreichend Strom, auch hier wieder von der +12V Schiene.
Für SLI werden 2 benötigt, bzw. auch für eine einzelne 8800 GTX.
Auch gibt es einige mit 8 pins (6+2) z.B. von Enermax, welche bereits für die HD 2900XT Verwendung finden.
S-ATA Stecker
Hiermit werden aktuelle Serial-ATA Festplatten versorgt.
+5V, +12V als auch +3.3V.
Molex 4 pin Stecker
Dieser Stecker wird für die Peripherie verwendet, bei älteren Systemen beispielsweise für IDE-Festplatten.
2x Molexstecker können per Adapter (http://www.caseking.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=32_117&products_id=3438&osCsid=d821a4556f1e46ac9373818c35e07caf) zu einem PCI-E Stecker zusammengefasst werden.
Das wäre eine Notlösung, wenn man unbedingt eine weitere Grafikkarte haben möchte, aber nicht gleich ein neues Netzteil dazu kaufen will.
Es werden +5V als auch +12V beherbergt.
(Alle schwarzen Kabel sind Masse.)
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1.6) Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil):
Wir alle kennen das. Man stellt sich einen flotten Spielerechner zusammen und möchte nicht auf starke Grafikkarten oder schicke Lüfter verzichten. Beim Netzteil angelangt stellt sich jedoch die Qual der Wahl. Muss es wirklich das teure Markenprodukt sein oder tut es nicht schon das einfache Massenfabrikat? Diese Frage können wir mit einem klaren Jein beantworten. Es kommt immer auf den Einsatzzweck an. Bei simplen Bürorechnern braucht man nicht viel Geld zu investieren. Generell ausgedrückt sollte die Qualität des Netzteils aber konstant mit der Qualität und Leistungsfähigkeit des Heimrechners wachsen. Für einen Enthusiasten lohnt es sich, etwas tiefer in die Geldbörse zu greifen, um die Systemstabilität zu gewährleisten. Und ein PC-Netzteil ist keinesfalls langweilig. Spulen fiepen, Kondensatoren explodieren, Dioden rauchen ab. Die Stromversorgung eines Rechners kann ein sehr spektakuläres Stück Hardware sein. Es veranschaulicht einem sehr schnell, was alles schief gehen kann. Und auch wenn hinter dem PC-Netzteil ein Gewirr aus Formeln und Schaltungen steckt, kann es ein unheimlich ansprechendes Produkt sein. Abnehmbare Anschlüsse, leuchtende und leise Lüfter, aber auch ein verchromtes Gehäuse. Ein starkes Stück Technologie.
Wenn man jedoch tiefer in die Details eindringen möchte, genügt es nicht mehr, nur Äußerlichkeiten zu betrachten. Es ist kompliziert, ein PC-Netzteil zu erklären. Manche Techniker wissen selbst nach dem Studium noch nicht, was es mit dem Gerät auf sich hat, das elektrotechnisch betrachtet ein sogenanntes „primärgetaktetes Schaltnetzteil“ ist. Wir versuchen Ihnen nun, die Grundlagen zu vermitteln und ein Gefühl dafür zu geben, worauf man bei der Elektronik achten muss. Begleiten sie uns auf eine Reise in die Untiefen der Stromversorgung. Fangen wir daher mit einem einfachen Gleichnis an, das die Wichtigkeit und Funktionsweise verdeutlicht. Ähnlich wie das Herz den Körper mit Blut über die Adern versorgt, versorgt das Netzteil die Komponenten über Leitungen mit Strom. So wie wir Wasser und Nahrung brauchen, braucht unsere sündhaft teure Grafikkarte Strom, um richtig zu arbeiten. Das Problem an der Sache ist, dass auch Giftstoffe über den Blutkreislauf gelangen können, die es zu kompensieren gilt, da sie Schäden anrichten können.
Wir hatten oben bereits angesprochen, dass es sich beim PC Stromversorger um ein primärgetaktetes Schaltnetzteil handelt. Um das Produkt zu verstehen, muss man diese Bezeichnung erstmal auseinander nehmen. Das Gerät verdankt seinen Namen im Gegensatz zu linearen Netzteilen dem Schaltregler. Diese im Primärkreis befindlichen Halbleiter zerhacken die Spannung auf ein hohes Frequenzniveau, mit dem der Transformator operiert. Aber keine Panik, letzteres Bauteil werden wir später noch erklären. Die Frequenz wird in Hz angegeben und bezeichnet Schwingungen oder den Ablauf der Taktflanken bei Prozessoren zu einer gewissen Dauer. Meistens gibt man die Anzahl dieser Schwingungen pro Sekunde an. Schließlich arbeitet die CPU auch mit einem Takt, der auch durch die Frequenz bestimmt und als Maß für dessen Geschwindigkeit genommen wird.
Stellt sich nun die Frage, wie ein solches Netzteil aufgebaut ist. Kurz gesagt versucht das PC-Netzteil, aus der pulsierenden Netzspannung letzten Endes Gleichspannung zu erzeugen. Denn unsere Bauteile vertragen nur diese, weshalb sie ausschließlich mit Gleichspannung korrekt laufen können. Was sich zunächst simpel anhört, ist eine ganz schön verzwickte Angelegenheit. Denn die Generatoren in den Kraftwerken, die uns über die Steckdose mit Energie versorgen, sind in Bewegung. Sie generieren als Quelle eine Spannung, die einem sinusförmigen Verlauf entspricht. Viele werden die Sinuskurve aus dem Matheunterricht kennen. Eben diese haben auch eine gewisse Frequenz und erreichen durch ihren schnellen Wechsel verschiedene Spannungsniveaus. Zwar wird uns beim Messen 230 Volt angezeigt, in Wahrheit ist dies nur der Mittelwert der Spannung, der stetig hoch und wieder runter geht. Über die Überlandleitungen wird diese Spannung nun an uns gesendet, nach und nach auf 230V runter transformiert. Die Leistung in Watt ergibt sich übrigens aus Spannung * Stromstärke. Da die Spannung sehr hoch ist, muss der Strom im Netz nicht sonderlich groß sein, um eine hohe Leistung zu erreichen. Der Leitungsquerschnitt kann so gering gestaltet werden. Denn der ist abhängig von der Stärke des Stromes und der elektronischen Lasten. Fließt weniger Strom, kann man den Draht dünner gestalten, was zum Transport besser geeignet ist und sich materialsparend auswirkt. Man rechnet als Faustformel mit 10A pro mm² bei kurzzeitigen Belastungen und mit 5A pro mm² bei dauerhaften Belastungen. Beachten muss man dabei natürlich die Umgebungsbedingungen mit der Wärmeabfuhr. Die Leitungsdicke entscheidet auch über den Eigenwiderstand und damit den Spannungsabfall. Man kann sich das mit einer zweispurigen Straße veranschaulichen, auf der viele Autos dicht gedrängt entlang fahren. Fährt dieselbe Menge an Autos über eine dreispurige Autobahn, kommen sie selbstverständlich schneller voran, da sie sich gegenseitig weniger behindern.
Die Problematik
Jetzt möchte unser Rechner aber +12V, -12V, +5V sowie +3,3V bei wesentlich höheren Strömen und das wie gesagt als Gleichspannung. Diese muss zudem noch geglättet sein, was bedeutet, dass das Spannungsniveau möglichst konstant sein sollte und eben nicht sinusförmig. Damit haben wir bereits das erste Problem erkannt: Die Umwandlung.
Zu einem Stromkreis gehört es auch, dass dieser geschlossen ist. Daher gibt es nicht nur einen Phasenleiter, auch Hinleiter genannt, der den Strom zu unseren Komponenten transportiert. Sondern auch den Neutralleiter, den so genannten Rückleiter. Über diesen wird erneut Spannung in das Netz eingespeist. Hier ergibt sich die Problematik, dass die Sinuswellen mittlerweile so von unserem Netzteil verzerrt wurden, dass es unser Stromversorger gar nicht mag, diese ab zu bekommen. Nicht lineare Spannungsverläufe werden zurück in das Netz eingespeist. Problem Numero Zwei ist damit: Der asynchrone Rücklauf zum Stromnetz.
Weiterhin ist Strom eine gefährliche Sache, die im Netzteil genügend Potenzial hat, uns töten zu können. Die hohe Spannung im Primärkreis ist ebenfalls keine angenehme Begegnung. Mensch und Tier sind das höchste Gut, das es zu beschützen gilt. Man muss an entsprechender Abschirmmaßnahmen und Erdung denken. Außerdem können zu große Ströme bzw. Spannungen Bauteile beschädigen, weshalb man dem entgegenwirkt. Das dritte Problem sind folglich: Die Schutzmaßnahmen.
Zu guter letzt werden im Netzteil Spannungen über ein Magnetfeld erzeugt. Gelangen diese auf fremde Leiterbahnen oder sonstige Empfänger (Störsenke), können sie dort Störungen hervorrufen. Sei es ein interner Stromkreis oder gar andere Geräte wie Fernseher und Co. Das vierte und letzte Problem beschreibt also: Die Störungen.
Um diese Probleme genauer zu definieren, starten wir mit der Struktur eines Netzteils und erklären nach und nach, wo diese in Angriff genommen werden. Über den Kaltgerätestecker, der neben Phase- und Rückleiter einen PE (Protection Earth) Leiter enthält und das Netzteil erdet, gelangt unsere Energie in das Netzteil. Der PE Leiter ist übrigens sehr wichtig, damit wir im Fall der Fälle keinen Stromschlag erleiden, sondern diese über Erde abgeleitet werden. Dieser hat einen längeren Anschlusspin, damit man ihn zur Sicherheit immer als letztes herauszieht und so den Personenschutz bis zu letzt gewährleistet.
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Inhalt
1) Allgemeines Grundwissen und Technik
Vorwort (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=2852966&postcount=1)
Allgemeine Kriterien
Begriffe
Toleranzwerte und Sicherheitsmechanismen
Stecker
Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil)
Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil II) (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3175266&postcount=2)
Aufbau eines PC-Netzteils (Praxisteil) (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3764820&postcount=3)
2) Kaufempfehlungen
Empfehlungen mit und ohne Kabelmanagement (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=3937660&postcount=4)
3) Sonstiges
Kühlung (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=4262512&postcount=5)
Stromverbrauch
Integrierte Netzteile (http://www.computerbase.de/forum/showpost.php?p=4262517&postcount=6)
Redundante Netzteile
Markenvergleich
Service
Fazit
1) Allgemeines Grundwissen und Technik
1.1) Vorwort:
Immer wieder stellt sich die Frage, welches Netzteil genommen werden soll.
Viele greifen zu billigen Angeboten, weil sie dann mehr Geld in andere Komponenten wie die GPU stecken können. Oder sie denken nicht groß über den Kauf nach und nehmen das, was ihnen in die Hände fällt.
Dabei ist das Netzteil zweifelsohne einer der wichtigsten Bauteile und beeinflusst die Stabilität eines Systems.
So wie das Herz die Organe mit Blut versorgt, versorgt das Netzteil die Komponenten mit elektrischem Strom.
Also sollte man zumindest mal einen Blick auf die genaueren Daten werfen.
Wer sich nicht mit dem Theorieblock auseinandersetzen möchte, obwohl dieser nur einen kleinen Teil des tatsächlichen Umfangs zu dem Thema Netzteile darstellt und es noch weit trockener hätte ausfallen können, kann direkt zu dem Abschnitt mit dem Stromverbrauch anhand von Beispielsystemen und entsprechenden Empfehlungen übergehen. Jedoch sollte man sich wenigstens in die übersichtlich aufgelisteten allgemeinen Kriterien einlesen, welche direkt im nächsten Punkt zu finden sind.
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1.2) Allgemeine Kriterien:
Pimäre Kriterien:
Hat das Netzteil einen Wirkungsgrad von 80% oder darüber?
Wieviel Ampere liefert die immer wichtiger werdende 12V Schiene?
Bietet es genügend Leistung und Steckeranschlüsse für meine Ansprüche?
Bringt es die nötige Zuverlässigkeit durch Wertestabilität mit sich?
Hat es aktuelle Sicherheitsmechanismen?
Hat es aktives PFC?
Sekundäre Kriterien:
Ist das Netzteil leise oder hört es sich an wie eine startendes Flugzeuggeschwader ?
Ist die Optik ansprechend und passt es farblich zum Gehäuse?
Wenn man sich diese Fragen stellt, kann man schon sehr gut Angebote herausfiltern.
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1.3) Begriffe:
Nicht jeder kann etwas mit den Begriffen anfangen, deswegen folgen nun einige Erläuterungen:
Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad ist die Nutzleistung im Verhältnis zur zugeführten Leistung. Man sollte hierbei bedenken, dass zu viel Watt nicht sinnvoll ist. Denn im niedrigen Lastbereich sinkt der Wirkungsgrad enorm. Netzteile mit dem 80-Plus Zertifikat haben allerdings unter 20, 50 und natürlich 80% Last bereits eine Effizienz von 80% oder darüber.
Folgende Kurve (by tecchannel) zeigt den möglichen Verlauf eines solchen Netzteils:
http://img525.imageshack.us/img525/4797/6ad929516b3ae9c2ad3b07ffj5.jpg
Wie man sieht ist die Effizienz unterhalb von 20% Auslastung sehr gering. Ab dann hat ein solches 80-PLUS Netzteil nur noch Werte oberhalb des 80% Bereiches. Der höchste Punkt liegt meist zwischen 50%-80%. Danach fällt es wieder leicht ab. Es gibt natürlich auch Ausnahmen, der Verlauf der Kurve ist bei jedem Netzteil individuell.
12V Schiene: Die +12V Schiene kann man als wichtig bezeichnen, da sehr viel daran hängt:
Festplatte(n), CD/DVD-Laufwerke, Grafikkarte(n), Lüfter und Teile des Mainboards.
Moderne Netzteile haben getrennte +12V Schienen, was jedoch umstritten ist. Denn gerade bei SLI/ Crossfire Systemen wurden teils einzelne Schienen überlastet.
Intel hat mittlerweile sogar die maximale Belastung einer +12V Schiene (20Ax12V=240VA), welche seit 2003 durch die ATX12V v2.0 Spezifikationen besteht, zurückgezogen und einzelne Hersteller setzen wieder nur auf eine mit deutlich mehr Ampere.
Es spielt bei mehreren +12V Leitungen keine große Rolle, wieviel jede einzelne leisten kann, sondern wieviel Ampere Combined geliefert wird.
Combined: Der Begriff Combined kommt aus dem Englischen [zusammengefügt, vereinigt] und ist die kombinierte Leistung aus mehreren Schienen. Bei Markennetzteilen werden diese immer aufgezeigt. Ist nur die Gesamtbelastung einzelner Leitungen angegeben, so kann man davon ausgehen, dass der Hersteller etwas verbergen möchte. Wie aus der vorherigen Erklärung ersichtlich, bezieht sich das unter anderem auf die +12V Schiene. Jedoch werden auch die ebenso leistungsrelevanten Spannungen +3,3V und +5V zusammengesetzt bzw. die Leistung, die das Netzteil insgesamt liefern kann. Man muss beachten, dass diese Werte niemals einfach addiert werden können.
-5V Schiene: Einige Netzteile haben noch eine -5V Schiene, viele moderne allerdings nicht mehr. Bei älteren Platinen sollte man darauf achten, ob ein Bedarf an dieser Leitung besteht.
Dieses ominöse Urgestein, welches für DRAM Speicher Schaltkreise benötigt wurde ist heute keine Notwendigkeit mehr.
Leistungsfaktorkorrektur (PFC):
Dieser Filter reduziert den Anteil an störenden Oberschwingungen und versucht, wie der Name schon sagt, den Leistungsfaktor nahe 1 zu bringen.
Aktives PFC erreicht einen Leistungsfaktor von ganzen 0,95-0,99, es macht die PSU zudem wesentlich leichter. Wobei die sehr aufwändige Zusammensetzung eine höhere Störanfälligkeit mit sich bringt.
Es werden beispielsweise hochfrequente Störungen erzeugt, denen Filtermaßnahmen entgegen wirken müssen. Letzteres vorausgesetzt macht es aber insgesamt wesentlich effektiver als den Kollegen.
In billigen Netzteilen kommt meist eine passive Lösung zum Einsatz, die aber weit weniger wirksam ist. Es wird dem Netzteil einfach eine Drossel vorgeschaltet, die nur eine Korrektur 0,7-0,8 aufweist. Damit ist es spätesten ab mittelgroßen PSUs unwirtschaftlich. Es gibt zwar keine EMV-Störungen, aber das Netzteil wird dadurch erheblich schwerer und es kann unter Last zu einem unangenehmen Piepsen kommen.
Gerade für Firmen, die auf Sparsamkeit wert legen, lohnt es sich Netzteile mit aktivem PFC im großen Umfang zu kaufen.
Produkte generell ohne Power Factor Correction sind in der EU durch die EMC Richtlinie untersagt.
Power Good: Wenn man seinen Rechner einschaltet, werden bereits grundlegende Teile der Steuerlogik auf dem Mainboard mit Strom versorgt. Dies übernimmt die +5 VSB Schiene mit eigenem Transformator und Postfilter. Bevor der PC nun aber vollständig bootet, überprüft das Netzteil die Stabilität seiner Ausgangsspannung und kommuniziert anschließend mit dem Mainboard über ein grünes Kabel. Darüber wird das sogenannte Power Good Signal ausgegeben und wenn alles in Ordnung ist, schaltet das Netzteil auf den Haupttransformator um. Das Mainboard beginnt mit dem Startvorgang.
Restwelligkeit: Möchte man aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erzeugen, so wird man diesen Status nie perfekt erreichen. Im Spannungsverlauf am Oszilloskop wird man weiterhin Schwingungen von mäßig geglätteten Gleichspannungen bzw. überlagernden Wechselspannungsanteilen feststellen. Je niedriger der Wert (Angegeben in mV) ist, desto weniger Störspannung legt sich ausgangsseitig auf die PC-Komponenten ab. Entscheidend sind dafür die Kondensatoren am Ausgang des Netzteils, welche beim Ladevorgang Spannungsunreinheiten überbrücken. Die Größe definitert sich durch den Betriebsstrom, die Frequenz und Kapazität der genannten Kondensatoren. 50 mV bei den kleinen bzw. 120 mV bei den großen Schienen sind das gesetzte Oberlimit und sollten nicht erreicht werden.
Leiterplatte: Alle elektronischen Komponenten werden auf einer Platine aufgebracht. Diese kann aus einem einfachen Pertinax-Phenolharz Gemisch bestehen. Pertinax bezeichnet nichts anderes als Hartpapier. Eine EP-Platine aus gefestigtem Polyether läge darüber hinaus im Bereich des möglichen, angesichts der besseren Temperaturfestigkeit und zusätzlicher Kriechstromkompensation. Kriechströme können an der Oberfläche der Isolierstoffe entlang fließen, wo der Widerstand an sich geringer als im Materialinneren ist. Mit einer geringeren Feuchtigkeitsaufnahme ist Epoxidharz besser geeignet, zumal sich Hartpapier unter Wärmeeinwirkung zu einem Leiter zersetzen kann. Selbst wenn man die Fläche durch Imprägnierung schützt, ist dies nur die zweite Wahl. Erkennen kann man die Beschichtung übrigens an der glatten Oberfläche durch das Wachs, während ungeschützte Materialien rauer sind. Das Netzteil ist vollendet.
Abnehmbare Anschlüsse: Diverse Netzteile verfügen heute über ein Kabelmanagementsystem, korrekterweise eigentlich Leitungsmanagement, da Kabel unter der Erde verlegt werden. In der Regel münden die Ausgangsleitungen auf einer separaten Platine wo die Energie an Steckersockel weitergegeben wird. Meistens werden dort weitere Pufferkondensatoren angebracht, Enermax hat bei seinen Revolution85+ sogar den kompletten Gleichstromwandler dort hin verlegt. Vorteil ist, dass man meiste abgesehen von den Hauptleitungen nur die Leitungsstränge anschließen muss, welche man tatsächlich benötigt. Das sorgt für mehr Sauberkeit im Gehäuse und verbessert mitunter den Luftstrom. Probleme gibt es, falls die Steckersockel nicht unterschiedlich kodiert wurden und man Anschlüsse falsch anbringt. Durch zu lockeres Anstecken können Übergangswiderstände entstehen. Wir haben bereits geklärt, dass der Leitungsquerschnitt mit dem Widerstand zusammenhängt. Wird die Leitung zu locker angeschlossen, besteht nur eine kleine Kontaktfläche, sodass der Querschnitt geringer wird. Ergo haben wir mehr Ohm, ein wenig Spannung fällt ab, der Wirkungsgrad sinkt.
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1.4) Toleranzwerte und Sicherheitsmechanismen:
Diese beiden Punkte sind das entscheidenste, wenn es um die Zuverlässigkeit eine Netzteils geht.
Toleranzwerte
Bei den Voltwerten gibt es teils Schwankungen die einen gewissen Punkt nicht über- bzw. unterschreiten sollten. Denn sonst kann das zu schweren Schäden durch Instabilität führen.
Hier sind die Toleranzwerte für den ATX-Standard:
http://img20.imageshack.us/img20/9822/spannungstoleranzenvj2ja6.png
Ein Netzteil ist eben dann qualitativ hochwertig, wenn die Werte möglichst selten und nur geringfügig schwanken.
Was, wenn sie aber doch schwanken?
Nun, zunächst einmal sollte man sich beim Auslesen auf keinerlei Software verlassen, auch nicht auf die BIOS Werte. Diese zeigen teils unrealistische Angaben, die garnicht möglich wären. Überprüfen kann man das mit einem Multimeter.
Sicherheitsmechanismen
Wenn dann aber tatsächlich die Leitungen einbrechen, werden Sicherheitsmechanismen aktiv, die auf einem PCB installiert sind und im Idealfall jederzeit einschreiten können.
Aber auch andere Bereiche werden stets überwacht und bei abweichenden Werten sollte man sich auf den internen Schutz verlassen können.
OCP (Over Current Protection) Schutz vor Stromspitzen:
Bei zu hoher Strombelastung im Niederspannungsteil wird die Zuleitung getrennt. Hier äußert sich vor allem die Intel Norm meist kritisch wegen der Begrenzung auf 240VA, wo die Begrenzung relativ schnell ansetzt.
OVP (Over Voltage Protection) Überspannungsschutz:
Hier gilt gleiches wie bei zu hoher Strombelastung, wenn Toleranzbereiche wie üblich 5% übertreten werden. Die Schienen werden üblicherweise vor der Ausgabe an die Komponenten per Steuerungschip kontrolliert und gegebenenfalls geregelt.
OPP (Over Power Protection) Überlastungsschutz:
Netzteile werden in ihrer Gesamtleistung durch die Kondensatorenkapazitäten und Drahtstärke begrenzt. Um Komponenten nicht über die möglichen Fähigkeiten hin zu überfordern, setzt dieser Schutz bei zu starker Belastung ein. Dies bekommt man sehr oft zu spüren beim Nachrüsten einer leistungsfähigen Komponente und vorweg unpassender Dimensionierung.
OTP (Over Temperature Protection) Überhitzungsschutz:
Selbsterklärend wird mit Sensoren die Temperatur überprüft, um bei weitreichenden ATX Übertretungen (50°C) bevor bleibende Schäden eintreten, einen passenden Schutz einzusetzen.
UVP (Under Voltage Protection) Unterspannungsschutz:
Als Gegenpunkt zum Überspannungschutz tritt es bei negativen Strömen in Erscheinung.
SCP (Short Circuit Protection) Schutz vor Kurzschlüssen:
Schlechte Isolierungen oder falsche Sicherheitsabstände zwischen den Platinensektionen können dazu führen, dass intern ein Kurzschluss die Folge ist. Auch extern kann es durch herumfliegende Stecker oder fehlende Abstandshalter passieren, weswegen dieser Schutz besonders sehr oft vertreten ist.
NLO (No Load Operation) Schutz vor lastlosen Operationen:
Schaltnetzteile mögen es überhaupt nicht ohne Last zu arbeiten und können Schaden nehmen, weshalb dies auch eine durchaus wichtige Maßnahme ist.
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1.5) Stecker:
http://img253.imageshack.us/img253/7625/stromadapterpcie150kp4.jpg
Ein weiteres und nicht unwichtiges Kriterium beim Netzteilkauf sind die Stecker. Man sollte je nach Leistungsklasse eine gewisse Anzahl erwarten können, z.B. 2x PCI-E für SLI oder CF bzw. genügend SATA Anschlüsse.
Hier sind einige davon.
24 pin Mainpowerstecker
Wie der Name schon sagt, ist dies der Hauptanschluss, welcher am Mainboard befestigt wird. Er stellt die grundlegende Stromversorgung der Hauptplatine dar.
Für ältere PSUs mit 20 pin Mainpoweranschluss, die bei einem modernen PC weiterverwendet werden sollen, gibt es einen entsprechenden Adapter für 24 pin Mainboards (http://www.caseking.de/shop/catalog/product_info.php?products_id=2433) zu kaufen.
Viele Netzteile haben auch 20+4 pin, um auch zu älteren Boards kompatibel zu sein.
Man kann bei diesem Stecker alle Leitungen antreffen.
ATX12V 4 pin Zusatzversorgung
Das Mainboard wird hiermit zusätzlich durch die +12V Schiene versorgt, besonders die CPU hängt daran.
Es gibt auch jene mit 8 pin, die aber für den klassischen Heimrechner nicht von nöten sind.
PCI-E Stecker
Dieser 6 pin Stecker kommt in die GPU und liefert dieser ausreichend Strom, auch hier wieder von der +12V Schiene.
Für SLI werden 2 benötigt, bzw. auch für eine einzelne 8800 GTX.
Auch gibt es einige mit 8 pins (6+2) z.B. von Enermax, welche bereits für die HD 2900XT Verwendung finden.
S-ATA Stecker
Hiermit werden aktuelle Serial-ATA Festplatten versorgt.
+5V, +12V als auch +3.3V.
Molex 4 pin Stecker
Dieser Stecker wird für die Peripherie verwendet, bei älteren Systemen beispielsweise für IDE-Festplatten.
2x Molexstecker können per Adapter (http://www.caseking.de/shop/catalog/product_info.php?cPath=32_117&products_id=3438&osCsid=d821a4556f1e46ac9373818c35e07caf) zu einem PCI-E Stecker zusammengefasst werden.
Das wäre eine Notlösung, wenn man unbedingt eine weitere Grafikkarte haben möchte, aber nicht gleich ein neues Netzteil dazu kaufen will.
Es werden +5V als auch +12V beherbergt.
(Alle schwarzen Kabel sind Masse.)
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1.6) Aufbau eines PC-Netzteils (Theorieteil):
Wir alle kennen das. Man stellt sich einen flotten Spielerechner zusammen und möchte nicht auf starke Grafikkarten oder schicke Lüfter verzichten. Beim Netzteil angelangt stellt sich jedoch die Qual der Wahl. Muss es wirklich das teure Markenprodukt sein oder tut es nicht schon das einfache Massenfabrikat? Diese Frage können wir mit einem klaren Jein beantworten. Es kommt immer auf den Einsatzzweck an. Bei simplen Bürorechnern braucht man nicht viel Geld zu investieren. Generell ausgedrückt sollte die Qualität des Netzteils aber konstant mit der Qualität und Leistungsfähigkeit des Heimrechners wachsen. Für einen Enthusiasten lohnt es sich, etwas tiefer in die Geldbörse zu greifen, um die Systemstabilität zu gewährleisten. Und ein PC-Netzteil ist keinesfalls langweilig. Spulen fiepen, Kondensatoren explodieren, Dioden rauchen ab. Die Stromversorgung eines Rechners kann ein sehr spektakuläres Stück Hardware sein. Es veranschaulicht einem sehr schnell, was alles schief gehen kann. Und auch wenn hinter dem PC-Netzteil ein Gewirr aus Formeln und Schaltungen steckt, kann es ein unheimlich ansprechendes Produkt sein. Abnehmbare Anschlüsse, leuchtende und leise Lüfter, aber auch ein verchromtes Gehäuse. Ein starkes Stück Technologie.
Wenn man jedoch tiefer in die Details eindringen möchte, genügt es nicht mehr, nur Äußerlichkeiten zu betrachten. Es ist kompliziert, ein PC-Netzteil zu erklären. Manche Techniker wissen selbst nach dem Studium noch nicht, was es mit dem Gerät auf sich hat, das elektrotechnisch betrachtet ein sogenanntes „primärgetaktetes Schaltnetzteil“ ist. Wir versuchen Ihnen nun, die Grundlagen zu vermitteln und ein Gefühl dafür zu geben, worauf man bei der Elektronik achten muss. Begleiten sie uns auf eine Reise in die Untiefen der Stromversorgung. Fangen wir daher mit einem einfachen Gleichnis an, das die Wichtigkeit und Funktionsweise verdeutlicht. Ähnlich wie das Herz den Körper mit Blut über die Adern versorgt, versorgt das Netzteil die Komponenten über Leitungen mit Strom. So wie wir Wasser und Nahrung brauchen, braucht unsere sündhaft teure Grafikkarte Strom, um richtig zu arbeiten. Das Problem an der Sache ist, dass auch Giftstoffe über den Blutkreislauf gelangen können, die es zu kompensieren gilt, da sie Schäden anrichten können.
Wir hatten oben bereits angesprochen, dass es sich beim PC Stromversorger um ein primärgetaktetes Schaltnetzteil handelt. Um das Produkt zu verstehen, muss man diese Bezeichnung erstmal auseinander nehmen. Das Gerät verdankt seinen Namen im Gegensatz zu linearen Netzteilen dem Schaltregler. Diese im Primärkreis befindlichen Halbleiter zerhacken die Spannung auf ein hohes Frequenzniveau, mit dem der Transformator operiert. Aber keine Panik, letzteres Bauteil werden wir später noch erklären. Die Frequenz wird in Hz angegeben und bezeichnet Schwingungen oder den Ablauf der Taktflanken bei Prozessoren zu einer gewissen Dauer. Meistens gibt man die Anzahl dieser Schwingungen pro Sekunde an. Schließlich arbeitet die CPU auch mit einem Takt, der auch durch die Frequenz bestimmt und als Maß für dessen Geschwindigkeit genommen wird.
Stellt sich nun die Frage, wie ein solches Netzteil aufgebaut ist. Kurz gesagt versucht das PC-Netzteil, aus der pulsierenden Netzspannung letzten Endes Gleichspannung zu erzeugen. Denn unsere Bauteile vertragen nur diese, weshalb sie ausschließlich mit Gleichspannung korrekt laufen können. Was sich zunächst simpel anhört, ist eine ganz schön verzwickte Angelegenheit. Denn die Generatoren in den Kraftwerken, die uns über die Steckdose mit Energie versorgen, sind in Bewegung. Sie generieren als Quelle eine Spannung, die einem sinusförmigen Verlauf entspricht. Viele werden die Sinuskurve aus dem Matheunterricht kennen. Eben diese haben auch eine gewisse Frequenz und erreichen durch ihren schnellen Wechsel verschiedene Spannungsniveaus. Zwar wird uns beim Messen 230 Volt angezeigt, in Wahrheit ist dies nur der Mittelwert der Spannung, der stetig hoch und wieder runter geht. Über die Überlandleitungen wird diese Spannung nun an uns gesendet, nach und nach auf 230V runter transformiert. Die Leistung in Watt ergibt sich übrigens aus Spannung * Stromstärke. Da die Spannung sehr hoch ist, muss der Strom im Netz nicht sonderlich groß sein, um eine hohe Leistung zu erreichen. Der Leitungsquerschnitt kann so gering gestaltet werden. Denn der ist abhängig von der Stärke des Stromes und der elektronischen Lasten. Fließt weniger Strom, kann man den Draht dünner gestalten, was zum Transport besser geeignet ist und sich materialsparend auswirkt. Man rechnet als Faustformel mit 10A pro mm² bei kurzzeitigen Belastungen und mit 5A pro mm² bei dauerhaften Belastungen. Beachten muss man dabei natürlich die Umgebungsbedingungen mit der Wärmeabfuhr. Die Leitungsdicke entscheidet auch über den Eigenwiderstand und damit den Spannungsabfall. Man kann sich das mit einer zweispurigen Straße veranschaulichen, auf der viele Autos dicht gedrängt entlang fahren. Fährt dieselbe Menge an Autos über eine dreispurige Autobahn, kommen sie selbstverständlich schneller voran, da sie sich gegenseitig weniger behindern.
Die Problematik
Jetzt möchte unser Rechner aber +12V, -12V, +5V sowie +3,3V bei wesentlich höheren Strömen und das wie gesagt als Gleichspannung. Diese muss zudem noch geglättet sein, was bedeutet, dass das Spannungsniveau möglichst konstant sein sollte und eben nicht sinusförmig. Damit haben wir bereits das erste Problem erkannt: Die Umwandlung.
Zu einem Stromkreis gehört es auch, dass dieser geschlossen ist. Daher gibt es nicht nur einen Phasenleiter, auch Hinleiter genannt, der den Strom zu unseren Komponenten transportiert. Sondern auch den Neutralleiter, den so genannten Rückleiter. Über diesen wird erneut Spannung in das Netz eingespeist. Hier ergibt sich die Problematik, dass die Sinuswellen mittlerweile so von unserem Netzteil verzerrt wurden, dass es unser Stromversorger gar nicht mag, diese ab zu bekommen. Nicht lineare Spannungsverläufe werden zurück in das Netz eingespeist. Problem Numero Zwei ist damit: Der asynchrone Rücklauf zum Stromnetz.
Weiterhin ist Strom eine gefährliche Sache, die im Netzteil genügend Potenzial hat, uns töten zu können. Die hohe Spannung im Primärkreis ist ebenfalls keine angenehme Begegnung. Mensch und Tier sind das höchste Gut, das es zu beschützen gilt. Man muss an entsprechender Abschirmmaßnahmen und Erdung denken. Außerdem können zu große Ströme bzw. Spannungen Bauteile beschädigen, weshalb man dem entgegenwirkt. Das dritte Problem sind folglich: Die Schutzmaßnahmen.
Zu guter letzt werden im Netzteil Spannungen über ein Magnetfeld erzeugt. Gelangen diese auf fremde Leiterbahnen oder sonstige Empfänger (Störsenke), können sie dort Störungen hervorrufen. Sei es ein interner Stromkreis oder gar andere Geräte wie Fernseher und Co. Das vierte und letzte Problem beschreibt also: Die Störungen.
Um diese Probleme genauer zu definieren, starten wir mit der Struktur eines Netzteils und erklären nach und nach, wo diese in Angriff genommen werden. Über den Kaltgerätestecker, der neben Phase- und Rückleiter einen PE (Protection Earth) Leiter enthält und das Netzteil erdet, gelangt unsere Energie in das Netzteil. Der PE Leiter ist übrigens sehr wichtig, damit wir im Fall der Fälle keinen Stromschlag erleiden, sondern diese über Erde abgeleitet werden. Dieser hat einen längeren Anschlusspin, damit man ihn zur Sicherheit immer als letztes herauszieht und so den Personenschutz bis zu letzt gewährleistet.
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