Netzteile: Technik und Marketing erklärt
9/11Kühlkonzepte
Sowohl passive Kühlkörper als auch die Ventilation durch einen Lüfter sind eine vertraute Methodik, um das PC-Netzteil zu kühlen – wobei letztere Maßnahme direkt mit einem effektiven Luftstrom zusammenhängt. Gerade im PC-Bereich spielt die Stromversorgung eine große Rolle. Sie muss nicht nur das System mit der benötigten Menge an Energie versorgen, sondern ist im Falle der ATX-Spezifikation auch Teil des Kühlkonzepts im Gehäuse. In der Entwicklung wird man sich also zwangsweise nicht nur mit der elektronischen sondern auch mit der physikalischen Anordnung beschäftigen müssen. Auch wenn Netzteile mittlerweile oft unten platziert und daher entkoppelt werden, tragen sie zumindest oben Teile der Abwärme von CPU und Hauptplatine ab. Daher widmen wir diesem wichtigen Thema nun etwas mehr Aufmerksamkeit, indem wir gängige Kühlkonzepte bei Netzteilen aufzeigen.
Beim rein passiven Konzept fallen die Kühlkörper voluminös aus, da sie die Abtragung der Abwärme durch die Luftbewegung fast vollständig kompensieren müssen. Trotzdem liegen die Temperaturen sehr oft höher als bei aktiv gekühlten Modellen und der Markt ist so klein, dass bislang vor allem kleinere Modelle bis 450 Watt vertreten sind. Alles andere ist physikalisch noch schwer zu realisieren. Neben den ausladenden Heatsinks dürfte vor allem den Bauteilen eine hohe Bedeutung zu kommen. Diese sind oftmals bis 50 °C spezifiziert, operieren also problemlos mit diesen Umgebungstemperaturen.
Beim aktiven Konzept kann ein Lüfter entweder von oben herab die gesamte Platinenfläche abdecken, oder er wird horizontal zur Platine platziert. Im zuletzt genannten Fall muss man aufgrund der geringen Bauhöhe in aller Regel auf 80-mm-Lüfter zurückgreifen. Nicht alle Komponenten werden also vom Luftstrom erfasst und der Lüfter dreht nicht selten sehr laut mit hohen Umdrehungszahlen. Bildet man jedoch eine adäquate Kühltopologie in Tunnelform, so nehmen die Kühlkörper wieder einen Großteil der Kühlung ab und die Abwärme wird dem Tunnel zugeführt. In dieser Kombination kann das 80-mm-Konzept seine beste Performance erreichen und andere Ideen kühltechnisch übertreffen.
Wegen der breitflächigen 120- und 140-mm-Lüfter ist die vertikale Kühlung oftmals leiser geregelt, nur dass die Kühlkörper hier nicht zu sperrig sein dürfen, da die unteren Regionen auf der Platine von oben herab noch erreicht werden müssen. Gegebenenfalls können Kleinstbauteile also im Windschatten von größeren Komponenten stehen.
Oftmals werden die Ventilatoren last- wie auch temperaturgeregelt. Um hohen Temperaturen vorzubeugen, dreht der Lüfter je nach Last stufenweise auf, nimmt die Hitzeentwicklung aber dennoch stark zu, sorgt die Temperaturregelung für einen schnelleren Anstieg. Bei semi-passiven Modellen mischt man sich bis in kritische Bereiche gar nicht ein, bevor der Lüfter die ansteigende Temperatur kompensiert. Das wirkt sich besonders positiv auf die Geräuschentwicklung, aber weniger gut auf die Lebensdauer der Komponenten aus. Im Falle von verlustarmen Schaltkreisen sollte dies mittlerweile allerdings kaum noch Probleme machen.