SFX-L-Netzteile im Test: be quiet! und FSP mit Alternativen zur Referenz 2/5

Nico Schleippmann 35 Kommentare

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!

Die vom Auftragsfertiger Sirfa bekannte Technik des be quiet! SFX L Power 500W findet bereits seit 2015 in SFX-L-Netzteilen anderer Marken Verwendung. Allerdings wurde die Anordnung der Komponenten auf die spezifischen Bedürfnisse des Abnehmers angepasst. FSP besitzt hingegen eine eigene Fertigung und hat für das Dagger 600W ein neues Design entworfen. Im Kern nutzen die Testprobanden mit einer aktiven PFC, LLC-Halbbrücke, synchroner Gleichrichtung und DC-DC-Abwärtswandlung aber dieselben Technologien.

Technische Daten SFX L Power 500W Dagger 600W
Primärseite
EMV-Filter 2 X-, 4 Y-Kondensatoren, 2 CM-Drosseln, Ferrit 2 X-, 4 Y-Kondensatoren, 1 DM-, 2 CM-Drosseln, Ferrit
Sicherungen Feinsicherung, MOV Feinsicherung
Aktive PFC 2 MOSFETs (Toshiba TK12A60W), 1 Diode (Infineon IDH06G65C5) 2 MOSFETs (ST STF24N60M2), 1 Diode (CREE C3D06060G)
Einschaltstrombegrenzer NTC + Relais
Zwischenkreiskondensator Rubycon 390 µF, 420 V, 85 °C Rubycon 330 µF, 450 V, 105 °C
Konvertertopologie LLC-Halbbrücke
Schalter 2 Toshiba TK12A60W 2 Toshiba TK16A60W
Sekundärseite
Wandlung Minor-Rails (5 V und 3,3 V) DC-DC
Gleichrichter +12 V 4 MOSFETs (Infineon BSC027N04LSG) 3 MOSFETs (Toshiba TPHR8504PL)
DC-DC-Schalter 5 V und 3,3 V je 2 Infineon BSC0902NS je 1 Texas Instruments CSD86350Q5D
Filterkondensatoren +12 V Nippon-Chemi-Con-Elkos (KZE-Serie) 2 3.300 µF und 1 2.200 µF und 2 Feststoffkondensatoren 330 µF 2 Nichicon-Elkos 1.000 µF (HM-Serie) und 6 Feststoffkondensatoren 820 µF
Filterkondensatoren 5 V Feststoffkondensatoren 1 560 µF und 1 330 µF 1 Feststoffkondensator 560 µF
Filterkondensatoren 3,3 V 2 Feststoffkondensatoren 560 µF 1 Feststoffkondensator 560 µF
Filterkondensatoren 5 VSB 2 Nippon-Chemi-Con-Elkos (KY-Serie) 1.000 µF 1 Nippon-Chemi-Con-Elko und 1 Feststoffkondensator 560 µF
Supervisor-IC Siti PS223
Lüfter
Modellbezeichnung Globe Fan S1201512MB Power Logic PLA08010B12HH
Technische Daten 120 mm, 1.800 UPM, FD-Gleitlager 80 mm, 4.000 UPM, Doppelkugellager

Bei der Absicherung zur Netzseite wurden unterschiedliche Prioritäten gesetzt. Während das SFX L Power 500W mit einem MOV gegen transiente Überspannungen geschützt ist, begrenzt das Dagger 600W Einschaltströme mittels eines NTC-Widerstands. Maßnahmen zur Verringerung von Einschaltströmen scheinen für das SFX L Power 500W nicht notwendig zu sein, obwohl mit 390 µF ein größerer Kondensator verglichen mit dem Dagger 600W schlagartig geladen werden muss. Dem Brückengleichrichter und der aktiven PFC wurden jeweils eigene Kühlkörper spendiert, die für die Nennleistungen von 500 beziehungsweise 600 Watt großzügig dimensioniert sind. Der Hauptkondensator wird in beiden Fällen von der japanischen Marke Rubycon zugeliefert, wobei die 105-°C-Spezifizierung des Elkos im Dagger 600W bei gleicher Betriebstemperatur und gleichem Stromripple eine längere Lebensdauer erhoffen lässt. Allerdings ist der Elko im SFX L Power 500W größer dimensioniert, weshalb eine Degradation mit der Zeit weniger stark ins Gewicht fällt.

Der LLC-Resonanzwandler beider Netzteile ist ähnlich aufgebaut. Zwei TO-220-MOSFETs in Halbbrückenkonfiguration sind an einen Kühlkörper geschraubt – die Synchrongleichrichter-MOSFETs der Sekundärseite befinden sich für verringerte Leitverluste auf der Platinenrückseite. Während FSP mit einem Wärmeleitpad die thermischen Verluste an das Netzteilgehäuse abgibt, koppelt be quiet! die Leistungshalbleiter an hindurchkontaktierte Kühlfinnen, die in den Luftstrom des Lüfters eingegliedert sind. Auch die Leistungshalbleiter der DC-DC-Wandler des Dagger 600W unterliegen einer thermischen Limitierung, weil jeweils die zwei MOSFETs des Wandlers in ein einzelnes, frei liegendes SMD-Package untergebracht wurden.

Feststoffkondensatoren und japanische Elkos am Ausgang

Für die Filterung der Restwelligkeit gibt es neben Elkos auch Feststoffkondensatoren, die aufgrund des festen Elektrolyts keiner Alterung durch Verdampfungsprozesse unterliegen und mittlerweile beachtliche Energiedichten erreichen, sodass auch kompakte SFX-Netzteile in den Genuss dieser Technologie gelangen. FSP setzt von der Variante mit festem Elektrolyt besonders viele auf der 12-Volt-Schiene ein, wohingegen be quiet! hauptsächlich Nippon-Chemi-Con-Elkos der KZE-Serie vertraut. Mit einem beziehungsweise zwei Kondensatoren pro Minor-Rail wurden weniger Ausgangskondensatoren für die DC-DC-Wandler als notwendig erachtet, die nur von ein paar Kondensatoren der Kabelmanagement-Platine ergänzt werden.

An beide Kühlfinnen der Synchrongleichrichter im SFX L Power 500W wurden Heißleiter zur Temperaturüberwachung montiert. Der des äußeren Kühlkörpers führt zur Lüftersteuerung, der des inneren zum Überwachungs-IC. Der Siti PS223 hat neben den üblichen Schutzschaltungen der Ausgangsschienen nämlich auch einen Überhitzungsschutz integriert. Der Temperaturfühler des Dagger 600W sitzt neben dem Hauptelko und dem Haupttransformator und ist mit diesen nur über die Luft thermisch gekoppelt. Dadurch kann keine so feine Abstufung in der Lüftersteuerung vorgenommen werden, und die Reaktionszeit von Lüftersteuerung und Überhitzungsschutz ist aufbaubedingt benachteiligt.

Die qualitative Umsetzung gefällt in beiden Fällen gut, wobei die Handlötstellen des Dagger 600W etwas zu heiß gelötet wurden. Für das Dagger 600W wurde trotzdem ein hoher fertigungstechnischer Aufwand betrieben. Nicht nur findet eine beidseitige SMD-Bestückung der Hauptplatine statt, sondern es wurde auch ein komplexer Zusammenbau gewählt, weil beispielsweise die DC-DC-Wandler eine eigene Masse-Querverbindung zur Kabelmanagement-Platine mittels Aluschienen besitzen.

Ausdauernde Lüfter mit FDB und Doppelkugellager

FDB-Gleitlager und Doppelkugellager wollen eine höhere Lebensdauer versprechen. Diese Typen sind verglichen zu den bisher in SFX-Netzteilen vorzufindenden Lager eine Verbesserung – Sleeve- und Rifle-Gleitlager waren dabei das Höchste der Gefühle. Der Lüfter des Dagger 600W ist aber gleich in zweierlei Hinsicht gegenüber dem SFX L Power 500W im Nachteil: Die kürzere Kantenlänge von 80 statt 120 mm und die geringere Tiefe von 10 statt 15 mm sorgen dafür, dass die Drehzahl für das gleiche Kühlergebnis höher liegen muss.

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