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Netzteil

Das Netzteil (engl. Power Supply Unit, PSU) wandelt die haushaltsübliche 230-V-Wechselspannung in die von den einzelnen Komponenten benötigten Gleichspannungen 3,3 V, 5 V und 12 V um.

  • 12 V werden zur Spannungsversorgung von CPU und Lüftern verwendet. Allerdings werden diese vorher vom Spannungsreglermodul (Voltage Regulator Module, VRM) auf der Hauptplatine in eine für die CPU verträglichere Spannung im Bereich zwischen 0,7 und 1,45 V umgewandelt.
  • 3,3 V, 5 V und 12 V werden von den SATA-Laufwerken genutzt. SSDs benötigen keine 12-V-Leitung, da sie keinen Motor wie normale Festplatten besitzen.
  • 3,3 V werden von den PCI-Express-Schnittstellen benötigt.
  • 5 V werden zur Spannungsversorgung der USB-Anschlüsse verwendet.   

Buchsen eines vollmodularen Netzteils

PC-Netzteile besitzen üblicherweise folgende Buchsen (vollmodular) bzw. Kabelstränge:

Drives:

  • Molex 67926 (15-polig): SATA-Festplatten und -SSDs, Blu-ray-/DVD-Laufwerke, Lüfter-/RGB-Beleuchtungssteuerungen, manchmal auch die Pumpe der Wasserkühlung
  • Molex 8981 (4-polig): ältere Festplatten- und DVD-Laufwerke, Lüfter
  • BERG (4-polig): Diskettenlaufwerke (nur über Adapter)

PCIe 1/2/3:

  • Molex 5557 (8 Pin oder 2+6 Pin): Grafikkarte mit einer maximalen Leistung von 375 W (2×8 Pin)
  • 12VHPWR (12+4 Pin): Neuere Netzteile nach ATX-3.0-Standard unterstützen auch Grafikkarten mit einer maximalen Leistung von 600 W.

 P4/P8:

  • Molex 5557 (8 Pin oder 2 x 4 Pin): CPU

MB:

Molex 5566 (20+4 Pin auf 20+4-auf-20+8-Pin): Hauptplatine

In den meisten Fällen ist die Anzahl der zur Verfügung stehenden Anschlüsse ausreichend. Wenn man allerdings mehrere Grafikkarten verwenden möchte, sollte darauf achten, dass genügend PCI-Express-Buchsen vorhanden sind

Merkmale

 

Nennleistung

Gibt die maximale Leistungsabgabe des Netzteils an. Die meisten Netzteile haben eine Nennleistung zwischen 300 und 1200 W, die zwischen den einzelnen Spannungsschienen 3,3 V, 5 V, +12 V und -12 V aufgeteilt wird.. Eine genaue Angabe darüber findet man auf dem Typenschild. Single-Rail-Netzteile haben nur eine 12-V-Schiene, Multi-Rail-Netzteile hingegen stellen mehrere voneinander getrennte 12-V-Schienen zur Verfügung. Letztere bieten einen besseren Schutz vor Überlastung, wohingegen Single-Rail-Netzteile eine höhere Stromstärke (bis zu 80 Ampere) zur Verfügung stellen, um z.B. die Grafikkarte zu übertakten.

 

Typenschild eines be-quiet!-Netzteils

Die Dimensionierung des Netzteils hängt von der individuellen Leistungsaufnahme der einzelnen Komponenten ab – allen voran Grafikkarte und CPU. Einen groben Anhaltspunkt hierfür geben die TBP-/TDP-Angaben auf dem Produktdatenblatt. Allerdings stellen diese nur die durchschnittliche Leistungsaufnahme der Komponente dar; im laufenden Betrieb ist diese oft höher. Zur genauen Ermittlung des Leistungsbedarfs gibt es im Internet eine Vielzahl von Netzteilrechnern. Bei einem Büro-PC genügt bereits ein Netzteil mit 300 W. Für einen durchschnittlichen Spiele-PC benötigt man hingegen mindestens ein 500-W-Netzteil.

Netzteil-Kalkulator von be quiet!

Formfaktor

Der Standard-Formfaktor ATX (Advanced Technology Extended) definiert für Netzteile eine Breite von 150 mm, eine Höhe von 86 mm und eine maximale Tiefe von 180 mm. Dadurch wird gewährleistet, dass das Netzteil auch in ein entsprechend standardisiertes Gehäuse passt. Es gibt aber auch kleinere Netzteile für besonders kompakte Gehäuse (HTPC, Mini-Tower). In diesem Bereich hat sich insbesondere der SFX- bzw. SFX-L-Standard durchgesetzt, der eine Breite von 125 mm und eine Höhe von 63,5 mm vorschreibt. SFX-Netzteile haben entsprechend kleinere Lüfter (max. 92 mm statt 120 mm+) und eine geringere Nennleistung als normale ATX-Netzteile (250 – 850 Watt). SFX-L(arge)-Netzteile haben eine Tiefe von mehr als 100 mm, wodurch der Einsatz von 120-mm-Lüftern ermöglicht wird.

Wirkungsgrad / Effizienz

Als Wirkungsgrad oder Effizienz bezeichnet man das Verhältnis von zugeführter Leistung zu abgegebener Leistung des Netzteils. Ein 500-W-Netzteil mit einem Wirkungsgrad von 80 Prozent zieht beispielsweise 600 W aus der Steckdose. Es gibt kein Netzteil mit einem Wirkungsgrad von 100 Prozent, da bei der Umwandlung und Transformation des Wechselstroms immer unerwünschte Verlustleistung in Form von Wärme entsteht.
Achten Sie beim Kauf des Netzteils auf ein entsprechendes 80-Plus-Zertifikat (ohne Zusatz, Bronze, Silver, Gold, Platinum und Titanum). Dieses stellt sicher, dass das Netzteil bei 20, 50 und 100 Prozent Auslastung eine Effizienz von mindestens 80 Prozent hat. Da mit geringerer Auslastung die Effizienz sinkt, sollte man auch darauf achten, kein überdimensioniertes Netzteil zu kaufen. Die höchste Effizienz haben zertifizierte Netzteile bei 50 Prozent Last. Höher zertifizierte Netzteile sind zwar etwas teurer; der höhere Anschaffungspreis wird aber durch geringere Strom- bzw. Betriebskosten bei täglicher Nutzung wieder ausgeglichen. Den besten Kompromiss aus Preis und Effizienz bieten im Übrigen 80Plus-Gold-Netzteile.

Kühlung (aktiv/semi-passiv/passiv)

Es gibt unterschiedliche Arten der Kühlung von Netzteilen: Aktive und semi-passive Netzteile besitzen einen eingebauten Lüfter, passive Netzteile sind ausschliesslich luftgekühlt. Bei semi-aktiven Netzteilen ist der Lüfter nur dann in Betrieb, wenn eine bestimmte Temperatur überschritten wird. Passive Netzteile sind sehr teuer, da deren Bauteile sehr effizient und robust sein müssen. Den besten Kompromiss aus Preis und Lautheit bieten semi-passive Netzteile.

Kabelmanagement (non-modular/teilmodular/vollmodular)

Im einfachsten Fall sind alle Kabelstränge fest mit dem Netzteil verbunden (non-modular). Bei vollmodularen Kabelmanagement kann jeder einzelne Kabelstrang nach Bedarf eingesteckt und auch wieder entfernt werden. Beim teilmodularen Kabelmanagement sind nur die Kabelstränge für die Stromversorgung von Hauptplatine und CPU fest mit dem Netzteil verbunden. Modulare Netzteile vereinfachen vor allem das Kabelmanagement in kompakten Gehäusen mit geringem Platzangebot. Außerdem sorgen sie unter Umständen für eine verbesserte Luftzirkulation innerhalb des Gehäuses, da keine unnötigen Kabel den Weg blockieren.

Leistungsfaktorkorrekturfilter (Power Factor Compensation, PFC)

Bei der Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung treten phasenverschobene, nicht-sinusförmige Eingangsströme auf. Diese Oberschwingungen können zu Störungen bei anderen elektrischen Geräten führen. Aus diesem Grund benötigten Netzteile einen Oberschwingungsfilter. Dieser kann entweder in passiver oder aktiver Ausführung vorhanden sein. Aktive PFC erfordern komplexere Schaltungen und sind deshalb teurer als passive PFC, haben aber eine viel höheren Wirkleistungsfaktor, verbrauchen weniger Strom und produzieren weniger Abwärme.

Sicherheitsfunktionen

Sicherheitsfunktionen sollen verhindern, dass die empfindlichen Bauteile des PCs z.B. durch Überspannung oder Kurzschluss beschädigt werden. Die meisten Markennetzteile bieten UVP (Unterspannungsschutz), OVP (Überspannungsschutz), OCP (Überstromschutz), OPP (Überlastschutz), SCP (Kurzschlussschutz) und OTP (Überhitzungsschutz). Ein Netzteil muss mindestens OVP, OCP und SCP besitzen.

Digitale Netzteile

 

Wenn PFC, LLC-Schaltkreis, Gleichrichter (SR), Spannungsschaltungen und Sicherheitsfunktionen von einem oder mehreren Mikrocontrollern digital gesteuert werden, spricht man von einem (voll-)digitalen Netzteil. Im Gegensatz zu Netzteilen, in denen nur analoge Schaltungen eingesetzt werden, ermöglicht dies eine präzisere und schnellere Regelung der einzelnen Baugruppen und damit eine stabilere Spannungsregulierung. Bei einem semi-digitalen Netzteil wird nur der PFC digital gesteuert. Dadurch kann eine höhere Effizienz als bei einem herkömmlichen analogen Netzteil erreicht werden. Bisher findet man die volldigitale Steuerung und Überwachung allerdings nur in teuren High-End-Netzteilen wie dem be quiet! Dark Power Pro 12 oder dem Corsair AX1600i.

Quelle: https://www.computerbase.de/2020-09/be-quiet-dark-power-pro-12-technik-anzeige/