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Stromsparguide – Stromspar-FAQ

  1. Intro
  2. Produktbeschreibung
  3. Technische Daten
  4. Mainboard und Grafikkarte
  5. Netzteile
  6. Massenspeichergeräte
  7. Peripherie
  8. Arbeitsspeicher
  9. Messtechnik
  10. Gehäuse und Kühlung
  11. Danksagung



Netzteile

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Dem Netzteil wird in vielen Standardrechnern abgesehen von der Nennleistung oft keine große Bedeutung zugemessen obwohl es eine der Komponenten darstellt, die zu den größten Stromverschwendern gehört. Seit den Anfängen des Home-PCs versorgen Schaltnetzteile die Komponenten mit den benötigen Grundspannungen.

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Funktionsweise:

In einem klassischem Schaltnetzteil wurde zunächst der Wechselstrom aus dem Netz gleichgerichtet, gesiebt und geglättet. Diese Gleichspannung wurde anschließend durch einen Schalttransistor (daher im Übrigen der Name Schaltnetzteil) mit einer hohen Frequenz von bis zu 150 kHz zerhackt. Die so erzeugte hochfrequente Wechselspannung (max. Amplitude 400V) lässt sich verlustarm mit verhältnismäßig kleinen Transformatoren auf eine niedrige Spannung herunter transformieren. Gleichzeitig findet durch diesen Übertrager eine galvanische Trennung zwischen Stromnetz und Niederspannungsteil des Netzteils statt. Die Grundspannungen +12V, -12V, +5V, -5V und +3,3V werden anschließend nach erneuter Gleichrichtung über Leistungs-MOS-FETSs (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor) bereitgestellt oder teilweise direkt nach Gleichrichtung der Glättung am Übertrager abgegriffen. Moderne Netzteile mit PFC (Power-Factor-Correction) arbeiten ein wenig anders – die hier dargestellten Grundsätze gelten aber entsprechend. Die notwendigen Leistungshalbleiter-Bauelemente sind in unterschiedlicher Qualität auf dem Markt, was die Effizienz beeinflusst. Die Leistungsfähigkeit der einzelnen Spannungsschienen wird im wesentlichen über die Auslegung der Übertrager festgelegt. Für die Stabilität und Glattheit der ausgehenden Spannungen sind qualitativ hochwertige Kondensatoren und Leistungs-MOSFETs wichtig.Außer der Qualität der Einzel-Bauteile ist natürlich auch eine gute Abstimmung notwendig, um ein effizientes Schaltnetzteil zu erhalten.Letzteres lässt sich nur anhand von Test bestimmen.Überspannungs- und Kurzschlusssicherungen sind hingegen heute Standard bei PC-Netzteilen.

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Eine ausführliche Erklärung zur Funktionsweise von Schaltnetzteilen sowie zu Leistungsfragen finden sich z.B. in folgendem Artikel: Netzteile Rund um erklärt. Für PC werden Schaltnetzteile heute fast ausschließlich gemäß der ATX-Spezifikation angeboten. Dabei gibt es unterschiedliche Bauformen und Leistungsklassen die einen Bereich von 60W (z.B. PICO-PSU) bis hin zu übertriebenen Kraftpaketen mit 1500W Nominalleistung abdecken.Bei der Standard-Bauform kann man einem PC-Netzteil in der Regel nicht direkt ansehen ob es sehr effizient arbeitet. Grundsätzlich kann man aber davon ausgehen, dass Netzteile die passiv ohne aktiven Lüfter gekühlt werden i. d. R. auch recht hohe Wirkungsgrade erreichen. Nichts desto trotz gibt es auch sehr effiziente aktiv gekühlte Netzteile. Bauformen: Unter Standard-ATX Netzteilen versteht man die üblichen PC-Netzteile mit Außenabmessungen von 150 x 80 x (140 bis 200) mm. Hiervon gibt es eine große Auswahl. Außer den Standard-Netzteilen sind noch andere Gehäusebauformen auf dem Markt (Flex-ATX usw…). Ebenfalls auf dem Markt befinden sich nun, da es immer mehr Small-Form-Faktor-Gehäuse (SFF Gehäuse) gibt, auch SFX und SFX-L Netzteile. Die Effizienz dieser Netzteile schwankt stark und nur wenige sind hinsichtlich ihres Wirkungsgrad auf dem Stand der Technik. Auch unterscheiden sie sich deutlich in ihrer Lautstärke wenn Lüfter zum Einsatz kommen. Für leise Stromspar-PC schränkt sich die Auswahl hier also drastisch ein. Wobei mittlerweile ein Großteil der Netzteile nun einen Semi-passiven Betrieb des Lüfters ermöglicht. Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass Netzteile mit einem großen Lüfter leiser arbeiten, als diese mit einem zum Beispiel 80 mm Lüfter. Bei einem semi-passiven Netzteil läuft der Lüfter erst ab einer bestimmten Last oder Temperatur der Komponenten an.

Abweichend von diesen “Standard”-Netzteilen bietet das PICO-PSU. Bei diesem Netzteile handelt es sich um einen sogenannten DC/DC-Wandler, die keinen Netzanschluss aufweisen sondern über ein externes Tischnetzteil (externen Netzteil) mit einer geglätteten Gleichspannung versorgt werden. Der DC/DC-Wandler funktioniert nicht anders als der Niederspannungsteil eines Standard-ATX Netzteils. Der Wirkungsgrad setzt sich dabei multiplikativ aus dem Wirkungsgrad des externen Netzteils und dem Wirkungsgrad des DC/DC-Wandlers zusammen. Deshalb ist es hierbei wichtig auf ein qualitativ hochwertiges und effizientes Tischnetzteil zu setzen.

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Pico PSU (DC/DC-Wandler)

Hinweis: Vor- und Nachteile DC/DC-Wandler, Tischnetzteil Kombinationen:

  • Diese Bauweise bietet mehrere Vorteile:
  • wenig Bauraum im PC-Gehäuse (z.B. nur den ATX-Stecker)
  • der Hochspannungsteil befindet sich komplett außerhalb des PC
  • die Abwärme des Hochspannungsteils fällt nicht im Gehäuse an
  • mit effizientem AC/DC-Teil sehr hohe Gesamteffizienz möglich
  • Als Nachteil kann man anführen:
  • die Abgabeleistung ist in der Regel auf max. 200W beschränkt
  • Letzteres stört aber bei Stromspar-Rechnern weniger, da diese sowieso wenig verbrauchen.

Wirkungsgrad

Nicht die nominelle Gesamtleistung in Watt bestimmt ob ein Netzteil effizient ist sondern sein Wirkungsgrad. Dieser ist nichts anderes als das Verhältnis von abgegebener zu aufgenommener elektrischer Leistung. Schaltnetzteile haben jedoch nicht bei jeder Abgabeleistung denselben Wirkungsgrad sondern zeigen eine mehr oder weniger ausgeprägte Kennlinie. Diese bescheinigt den meisten Netzteilen höchste Effizienz im Leistungsbereich der etwa bei der Hälfte der Nominalleistung liegt. Auch die Netzspannung spielt dabei eine Rolle. In Europa sind glücklicher Weise überall 230V Standard, was i. d. R. zu besseren Gesamtwirkungsgraden führt:

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Beispielkennlinie eines 80+ spezifizierten Netzteils (Enermax)

 

Im Forum haben wir zum Thema:  Vergleich: Wirkungsgrad von Tischnetzteilen und DC/DC-Wandlern (z.B. für PICO-PSU) ein recht umfangreiche Sammlung, verschiedener Tischnetzteile gesammelt.

Gütesiegel und Effizienzkennzeichen:

Als Orientierungsmerkmal für Käufer die besonders effiziente Netzteile erwerben wollen, gibt es seit einiger Zeit die 80+ Kennzeichnung. Netzteile die damit auszeichnet sind, erreichen spätestens ab 20% ihrer Nominalleistung bereits über 80% Wirkungsgrad und mehr. Sehr gute ATX-Netzteile haben heute bis zu 96% Gesamtwirkungsgrad bei 50% Auslastung eines 80Plus Titan Netzteil. Die 80+ Prüfung ist für die Hersteller jedoch freiwillig. Es gibt daher auch Netzteile die die 80+ Anforderungen gut erfüllen, aber nicht in den Listen der 80plus.org auftauchen und nicht mit dem 80+ Logo versehen sind. Hat ein Netzteil jedoch das 80+ Logo so besteht die Möglichkeit damit einen Rechner auf zu bauen der den Spezifikationen des EnergyStar 4.0 genügt. Für Käufer von Komplettrechnern lohnt es daher auf das Energy Star 4.0 Logo zu achten (explizit auf Version 4.0 achten!). Auf die 80+ Kennzeichnung sollte man hingegen beim Netzteilkauf besonders achten – nicht nur für Stromspar-Rechner! Bei den Test zur 80-Plus-Zertifizierung erfolgt die Prüfung bei 115 V Wechselspannung. Die Eingangsspannung in unseren Breitengraden liegt jedoch bei 230 V Wechselspannung. Dabei unterscheidet sich nicht nur die Spannung, sondern auch die Netzfrequenz. Das Bedeutet, dass die Netzteil im 230 Volt-Netz effizienter arbeiten. Das Bedeutet auch, dass die Anforderungen zur Erreichen der Zertifizierung bei 20, 50 und 100% Last bei 82, 85, 82% Effizienz.

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80+ Logo (l) und EnergyStar Logo (r)

Allein nach den Logos sollte man sich jedoch nicht leiten lassen wenn man eine optimal verbrauchsgünstige Konfiguration erreichen will. Mehr Informationen zu einzelnen Netzteilen und den unterschiedlichen Effizeinzklassen sowei den Kriteriendes EnergyStar-Siegels sind auf den folgenden Seiten zu finden:[COLOR=Black]80+ Kennzeichnung: http://www.80plus.org/[/COLOR]Infos zum EnergyStar: http://www.eu-energystar.org/de/

Wie finde ich ein geeignetes Netzteil für meinen Stromspar-PC?

Welches Netzteil für einen Stromspar-PC am besten geeignet ist, hängt zum einen von der maximal nötigen Abgabeleistung, also des Gesamtverbrauchs unter Volllast, und zum anderen von der erwarteten Stromaufnahme im Idle-Mode (also unbelastet) ab. Der Gesamtverbrauch lässt sich (inkl. Sicherheit) gut mit verschiedenen Netzteilrechnern abschätzen. Wie viel der PC im Idle-Mode verbraucht lässt sich hingegen meist nur aus Messdaten ähnlicher Konfigurationen ablesen. Hinzu kommen noch Einschränkungen, die z.B. durch besondere Belastung der +12V Stromschiene (viele Festplatten etc.) entstehen. Ein geeignetes Netzteil muss daher unter allen Umständen den Maximalverbrauch des Rechners liefern können. Beispiel:

Maximalverbauch nach Energierechner: 70W

Abgeschätzter Verbrauch im Idle-Mode: 30W

Daraus folgt, das Netzteil muss mindestens 70W Dauerleistung bewältigen können. Zudem sollte die Kennlinie bereits bei 30W bereits einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Es hat sich bewährt durchaus einige Watt Sicherheitsreserve einzukalkulieren, um die Überlastung einzelner Spannungsschienen zu vermeiden. Bei einer abgeschätzten Maximalleistung von 70W ist ein 80W PICO-PSU also nicht unbedingt die erste Wahl. Hier wäre man z.B. mit einer PICO-PSU 120W (oder ähnliche) besser beraten, da diese die Maximalleistung locker bewältigt und bei Idle-Betrieb trotzdem bereits einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Die Auswahl des externen Netzgeräts gestaltet sich hier u. U. schwieriger. Eine ständige aktualisierte Auswahl von Tischnetzteilen für DC/DC-Wandler ist hier zu finden: Vergleich: Wirkungsgrad von Tischnetzteilen und DC/DC-Wandlern (z.B. für PICO-PSU)

Tipp:

Wer gern nachmessen will wie viel weniger sein PC nach einem Netzteilwechsel aus der Leitung saugt sollte sich nach einem geeigneten Messgerät umschauen. Die meisten Stromkostenmessgeräte sind nur schlecht oder gar nicht geeignet um Schaltnetzteile zu messen.

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Comments

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