Wie man Fallstricke bei der Stromversorgung vermeidet

Wenn man sich für den Kauf eines Netzteils interessiert, geschieht dies oft ohne große Recherche und nur anhand der grundlegendsten verfügbaren Informationen. Verbraucher achten möglicherweise nur auf die folgenden Merkmale:

• Das Vorhandensein eines 80 PLUS-Gütesiegels, das nur ein Aspekt eines Netzteils ist, und diese Klassifizierung kann gefälscht werden.
• Die auf der Verpackung angegebene Gesamtleistung in Watt, die zwar der tatsächlichen Leistung entsprechen kann, aber auch ein fiktiver Wert sein könnte.
• Ob das Netzteil Kabel enthält, die der Kunde für seinen Aufbau benötigt, ohne dabei die Modularität, die Drahtqualität und andere Aspekte der Kabelqualität zu berücksichtigen.

Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, ist es hilfreich, etwas mehr über den Aufbau eines Netzteils zu wissen. Dieses Dokument beschreibt einige der Parameter, die die Qualität und die Kosten eines Netzteils beeinflussen können. Anstatt sich mit komplexen Designarchitekturen und ihren Vor- und Nachteilen zu befassen, bietet dieser Leitfaden eine leicht verständliche Erklärung gängiger Begriffe, die Ihnen in Bewertungen und Tests begegnen werden, und verdeutlicht, wie diese Elemente die tatsächliche Leistung, die Gesamtqualität und die Zuverlässigkeit eines Netzteils beeinflussen.

Ihr Haushalt wird über die Steckdose mit Wechselstrom (AC) versorgt, aber die Komponenten Ihres Computers benötigen Gleichstrom (DC). Dies ist die Aufgabe des Netzteils Ihres Computers: AC in DC umzuwandeln. Bei der Umwandlung von AC in DC wird AC zu einem Teil des DC-Ausgangs. In einem Schaltnetzteil (im Gegensatz zu einem linearen Netzteil) kann der Prozess der Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, zurück in Wechselstrom und schließlich wieder zurück in Gleichstrom hochfrequente Störgeräusche und Oberschwingungen erzeugen, die als Welligkeit bezeichnet werden.

Eine hohe Welligkeit kann zu einer Überhitzung der Kondensatoren in Ihren Geräten (Motherboard, GPU usw.) führen, wodurch der Elektrolyt in den Kondensatoren dieser Geräte verdampft, was wiederum zu einem katastrophalen Ausfall führen kann.

Die kleineren Kondensatoren auf der Ausgangsseite eines Netzteils helfen dabei, möglichst viele Welligkeit zu filtern. Eine Erhöhung ihrer Kapazität, um mehr Welligkeit herauszufiltern, erhöht jedoch auch den Einschaltstrom, da alle diese Kondensatoren vollständig geladen sein müssen, um die gewünschte Ausgangsspannung zu erreichen. Die Ausgangsspannungsregelung kann beeinträchtigt werden, wenn Stromschwankungen, auch als Transienten bezeichnet, die Kondensatoren teilweise entladen, sodass sie wieder aufgeladen werden müssen, um die richtige Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Dies belastet auch die Schaltkomponenten. Daher ist es am besten, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kapazität und einer akzeptablen Filterung der Welligkeit zu finden.

Die transiente Reaktion bezieht sich auf das Verhalten der Ausgangsspannung, wenn das Netzteil von einer Last zu einer anderen wechselt. Damit beschreiben wir, wie ein Netzteil auf plötzliche Laständerungen reagiert, bevor es sich in einen stabilen Zustand einpendelt. Beispielsweise kann eine plötzliche Laständerung von niedrig zu hoch zu einem Abfall der Ausgangsspannung führen. Dies kann ein normales Verhalten sein, aber die Frage, die wir uns stellen, ist, wie lange das Netzteil in diesem Zustand bleibt, bevor sich die Ausgangsspannung wieder auf die Nennspannung erholt.

Eine schlechte Transientenantwort in einer Stromversorgung kann eine Vielzahl von Problemen verursachen, darunter Spannungsschwankungen, Systeminstabilität und mögliche Schäden an empfindlichen Komponenten. Insbesondere kann eine langsame oder schlecht regulierte Transientenantwort zu Spannungsabfällen (Unterschreitungen) oder Spannungsspitzen (Überschreitungen) führen, die die Betriebsgrenzen eines Geräts überschreiten und zu Fehlfunktionen, Zurücksetzen oder Ausfällen führen.

Wenn ein Netzteil bei steigender Last keine stabile Ausgangsspannung aufrechterhalten kann, spricht man von einer schlechten Spannungsregelung. Eine schlechte Spannungsregelung kann zu einer Vielzahl von Problemen führen, darunter Schäden an elektronischen Geräten, ineffizienter Betrieb und Systeminstabilität. Sie kann zu Fehlfunktionen der Geräte führen, deren Lebensdauer verkürzen und möglicherweise zu Datenbeschädigungen oder -verlusten führen.

Mangelhafte Montagepraktiken und fehlende Qualitätskontrollen können zu vorzeitigen Ausfällen führen. Die Herstellung von Netzteilen erfolgt nach wie vor weitgehend manuell, wobei die Automatisierung den Premium-Herstellern vorbehalten ist. Bevor die Komponenten die Masselötmaschine erreichen, müssen sie manuell auf die Leiterplatte aufgebracht werden. Diese Maschinen zeichnen sich zwar durch eine gleichbleibend hohe Lötleistung aus, ihre Ausgabequalität hängt jedoch vollständig von der richtigen Vorbereitung der Eingaben ab.

Wenn nach dem Löten Fehlausrichtungen oder Einfügefehler auftreten, müssen Techniker „Nachbesserungen“ vornehmen. Dabei überprüfen die Bediener jede Platine visuell und korrigieren Fehler manuell mit Handlötkolben. Diese heikle Arbeit birgt zahlreiche potenzielle Probleme: Unsachgemäße Erwärmung führt zu instabilen Verbindungen oder beschädigt Komponenten, während menschliches Versagen entweder zu übermäßigem Löten und damit zu Kurzschlüssen oder zu unzureichendem Löten und damit zu schwachen Verbindungen führt. Besonders heimtückisch sind schlecht gefertigte Lötstellen, die zunächst den Burn-in-Test bestehen, aber Tage später während des Transports versagen, wenn sich die Komponenten aufgrund schlechter Lötstellen aus ihrer Verankerung lösen.

Die meisten Netzteile in der EU und Nordamerika verfügen über eine Leistungsfaktorkorrektur, und eine hohe Leistungsfaktorkorrektur ist erforderlich, um entweder eine 80 PLUS- oder eine Cybenetics-Zertifizierung für den Wirkungsgrad zu erreichen. In einigen Teilen der Welt ist jedoch keine Leistungsfaktorkorrektur erforderlich. Darüber hinaus „fälschen“ einige Marken häufig ihre Effizienz-Gütesiegel (dies ist der Fall, wenn Sie ein Gütesiegel sehen, das wie 80 PLUS aussieht, aber „85 PLUS“ oder „90 PLUS“ lautet, oder wenn das Gütesiegel wie ein 80 PLUS-Gütesiegel aussieht, aber kein entsprechender 80 PLUS-Bericht vorliegt).

Der Leistungsfaktor ist eine wichtige Kennzahl in elektrischen Systemen und dient als Indikator dafür, wie effizient elektrische Energie in produktive Arbeitsleistung umgewandelt wird. Im Gegensatz zur einfachen Berechnung des Wirkungsgrads als Prozentsatz aus Leistung geteilt durch Eingangsleistung gibt der Leistungsfaktor konkret Aufschluss darüber, wie effektiv der aus der Quelle entnommene Strom zur Erbringung echter Arbeit genutzt wird.

Um den Leistungsfaktor berechnen zu können, müssen wir drei Begriffe verstehen, die bei der Berechnung verwendet werden: Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung.

Die Scheinleistung stellt die gesamte an den Stromkreis gelieferte Leistung dar und wird in Voltampere (VA) gemessen.

Die tatsächliche Leistung wird in Watt (W) gemessen und entspricht der tatsächlichen Wechselstromleistung, die für konkrete Arbeiten benötigt wird, beispielsweise zum Antrieb eines Motors oder zum Leuchten einer Glühbirne. Im Kontext dieses Artikels bezieht sich dieser Begriff auf die Leistung, die letztendlich in Gleichstrom umgewandelt wird.

Blindleistung ist die schwer fassbare Energie, die zwischen der Quelle und reaktiven Komponenten wie Induktoren und Kondensatoren in der Stromversorgung hin und her fließt, ohne nützliche Arbeit zu verrichten. Blindleistung wird in Voltampere Blind (VAR) gemessen.

Durch Division der Wirkleistung durch die Scheinleistung erhält man den Leistungsfaktor.

Blindleistung wird als problematisch angesehen, da sie den Gesamtstrom erhöht, der durch die Stromversorgung fließt. Obwohl sie keine nutzbare Energie an den Computer liefert, den das Netzteil mit Strom versorgt, erhöht sie dennoch den Strom, den Stromleitungen, Transformatoren und Generatoren bewältigen müssen. Dieser zusätzliche Strom führt zu höheren Widerstandsverlusten im Stromnetz, wodurch Wärme erzeugt und Energie verschwendet wird.

Nach dem Watt'schen Gesetz erfordert eine niedrigere Spannung einen höheren Strom für die gleiche Leistung, sodass in Regionen mit 100–127 V wie Nordamerika, Japan, Taiwan und anderen Gebieten größere, hitzebeständigere Gleichrichter erforderlich sind, was die Kosten erhöht. Wenn Sie für Länder entwickeln, in denen die Spannung in Wohngebäuden 220 V oder mehr beträgt, ist kein Gleichrichter erforderlich, der so viel Strom verarbeiten kann. Dennoch können Spannungsabfälle die Spannung deutlich unter den als normal geltenden Wert senken. Daher ist es wichtig, geeignete Schutzvorrichtungen zu installieren, um zu verhindern, dass die Stromversorgung katastrophal ausfällt, wenn der Eingangsstrom die Kapazität des Brückengleichrichters überschreitet.

Die Spannungen in Wohngebäuden variieren stark: In Japan werden 100 V verwendet, in Taiwan, Kuba und vielen US-Steckdosen etwa 115 V (nominal 120 V) und in Teilen Südamerikas und der Karibik 127 V.

Beispiel: In den USA sind NEMA 5-15-Steckdosen auf 15 A Dauerstrom begrenzt (120 V × 15 A = 1800 W Wechselstrom oder ~1620 W Gleichstrom bei 90 % Wirkungsgrad). Die tatsächlichen Lasten und die 80 %-Regel für 20-A-Leistungsschalter begrenzen die nutzbare Leistung des Netzteils in der Regel auf etwa 1,6 kW. Es gibt zwar 20-A-NEMA-5-20-Stromkreise, diese sind jedoch in Haushalten eher selten anzutreffen.

Bei einer Netzspannung von 220–240 V liefert ein 10-A-Stromkreis 2200 W Wechselstrom (fast 2000 W Gleichstrom bei 90 % Wirkungsgrad). Britische Stecker sind für bis zu 13 A und Schuko-Steckdosen für bis zu 16 A ausgelegt, sodass dort Netzteile mit höherer Leistung praktischer sind.

Die Haltezeit ist eine Angabe dafür, wie lange das Netzteil nach einer Unterbrechung der Wechselstromversorgung, die beispielsweise bei einem Spannungsabfall auftreten kann, weiterhin eine stabile, geregelte Gleichstromleistung liefern kann.

Die Spezifikationen für die Hold-up-Zeit variieren zwischen den verschiedenen Netzteilen. Nach dem ursprünglichen ATX12V-Standard mussten Netzteile bei 100 % Last 17 ms lang die Stromversorgung aufrechterhalten, bei geringerer Last waren längere Zeiten möglich. Der neuere ATX 3.1-Standard hat diese Anforderung auf 12 ms bei Volllast verkürzt.

Unabhängig davon, welcher Spezifikation ein Netzteil entspricht, muss es während dieser Haltezeit die richtigen Spannungspegel aufrechterhalten (z. B. die +12-V-Ausgänge über +11,4 V halten), um die angeschlossenen Komponenten vor möglichen Schäden zu schützen.

Lüfter, die in Netzteilen verwendet werden, müssen eine höhere statische Druckspezifikation (gemessen in mmH2O oder „Millimeter Wassersäule“) aufweisen, ähnlich wie ein Radiatorlüfter mit dichten, eng gepackten Flügeln, im Gegensatz zu einem typischen Gehäuselüfter mit seinem breiteren, schwungvolleren Design, bei dem der Schwerpunkt auf CFM (Luft gemessen in Kubikfuß pro Minute) liegt.

Das Layout der Leiterplatte des Netzteils ist so konzipiert, dass es die wirbelnden, turbulenten Luftströmungsmuster im engen Gehäuse des Netzteils nutzt. Ein Lüfter mit hohem statischen Druck, der in der Regel mit einer Kunststoffblende ausgestattet ist, um einen Teil der strömenden Luft dorthin zu leiten, wo sie benötigt wird, leitet die Kühlströme zu bestimmten wärmeerzeugenden Komponenten, die dazu neigen, gefährlich heißer zu werden als ihre benachbarten Teile.

Es ist kein Geheimnis, dass aufgrund der Vorteile der Lieferkette die meisten Komponenten für Stromversorgungen in China hergestellt werden. Nicht nur die fertigen Produkte, sondern auch die eigentlichen Komponenten, die zur Herstellung dieser Produkte verwendet werden. Japanische Kondensatoren? Hergestellt in China. Deutsche MOSFETs? Hergestellt in China. Koreanische ICs? Hergestellt in China. Und das ist auch gut so, da diese Teile strengen Qualitätskontrollen unterliegen. In letzter Zeit haben wir jedoch eine Reihe von Marken aus China gesehen, deren Produkte Datenblätter aufweisen, die denen ihrer internationalen Markenpendants entsprechen. Bei unseren Tests haben wir jedoch oft festgestellt, dass die Spezifikationen dieser chinesischen Marken nicht mit ihren Datenblättern übereinstimmen.

Dies ist besonders problematisch bei Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs). Wir haben festgestellt, dass diese manchmal heißer laufen, obwohl sie denselben RDS (on) (mehr dazu weiter unten) haben wie ihre teureren Pendants. Dies stellt unsere Fähigkeit, das Gerät ordnungsgemäß zu kühlen und gleichzeitig ein geräuscharmes Produkt zu gewährleisten, vor eine Herausforderung. Eine höhere Betriebstemperatur erhöht auch das Risiko eines thermischen Durchgangs.

Thermisches Durchgehen ist ein sich selbst verstärkender Erwärmungszyklus. Wenn ein MOSFET Strom leitet, gibt er Wärme aus Leitungs- und Schaltverlusten ab. Mit steigender Sperrschichttemperatur ändern sich wichtige Parameter (wie RDS (on), Schwellenspannung, Leckstrom). Diese Änderungen erhöhen den Leistungsverlust noch weiter und verursachen eine stärkere Erwärmung. Unweigerlich kann der MOSFET seinen sicheren Betriebsbereich (SOA) überschreiten, was zu seiner Zerstörung führt.

RDS (on) ist der Drain-Source-Widerstand eines MOSFET, wenn dieser vollständig eingeschaltet (gesättigt) ist. Er bestimmt, wie stark der MOSFET den Stromfluss während der Leitung widersteht. Je höher der TATSÄCHLICHE RDS (on) ist, desto heißer wird der Transistor.

Mehrschichtkeramikkondensatoren (MLCC) sind weit verbreitete Kondensatoren für die Oberflächenmontage (SMT), die in elektronischen Geräten zu finden sind. Diese passiven Bauteile speichern elektrische Energie und werden hauptsächlich für Entkopplungs-, Filter-, Bypass- und Zeitsteuerungsaufgaben in Schaltungen verwendet.

Wenn ein MLCC weniger als 2 mm vom Rand einer Leiterplatte (PCB) oder weniger als 3 mm von einem PCB-Schraubenloch entfernt positioniert ist, muss ein MLCC mit weicher Anschlussfläche verwendet werden. Andernfalls können diese kleinen Bauteile brechen oder sich von der Leiterplatte lösen, was zu unterbrochenen Verbindungen führen kann.

Bei Netzteilen mit modularen Leiterplatten, die MLCCs verwenden, wird empfohlen, ausschließlich MLCCs mit weicher Anschlussklemme zu verwenden. Diese Vorsichtsmaßnahme ist erforderlich, da das Einstecken und Entfernen von modularen Kabeln zu einer Verformung der Leiterplatte führen kann, wodurch der MLCC oder seine Verbindung zur Platine beschädigt werden könnte.

Ein oft übersehener Aspekt von Netzteilen sind die mitgelieferten Kabel, die für ihre Herstellung verwendeten Materialien und ihre Verarbeitungsqualität. Die folgenden drei Punkte sind die größten Fallstricke, die wir bei der Verwendung „billigerer Kabel“ beobachtet haben.

Kupferbeschichteter Aluminiumdraht (CCA) ist ein Aluminiumdraht mit einer Kupferbeschichtung, während reiner Kupferdraht vollständig aus Kupfer besteht. Reines Kupfer ist hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit, Flexibilität und Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion überlegen. CCA ist kostengünstiger, wird jedoch aufgrund seines höheren Widerstands (55 bis 60 % höher als bei Aluminiumdraht mit gleichem Querschnitt) und seines niedrigeren Schmelzpunkts für viele Anwendungen nicht empfohlen, insbesondere wenn elektrische Sicherheit und Leistung entscheidend sind. Kupfer ist außerdem flexibler und weniger anfällig für Brüche nach wiederholtem Biegen.

Kupfer ist nicht billig. Je dicker das Kupfer, desto teurer der Draht. Das Problem ist, dass dünneres Kupfer einen höheren Widerstand hat als dickeres Kupfer. Leider ist der Drahtquerschnitt oft nicht auf den Kabeln angegeben, und ein Kunde könnte einen Kabel mit einem kleineren Drahtquerschnitt als qualitativ hochwertiger ansehen, da es flexibler ist.

Polyvinylchlorid (PVC), auch bekannt als Kunststoffpolymer, wird weich und kann sich mit der Zeit zersetzen, wenn es Temperaturen ausgesetzt ist, die über seinem Nennwert liegen. Der Zerfall der PVC-Isolierung kann die Fähigkeit des Kabels beeinträchtigen, elektrischen Strom sicher zu leiten. Mit der Zeit kann dies zu Rissen, Kurzschlüssen und möglicherweise sogar zu elektrischen Bränden führen.

Ein Beispiel hierfür ist das 12V-2x6-Kabel. Die Steckverbinder sind in der Regel für 105 °C ausgelegt, dennoch kommt es gelegentlich zu Schmelzerscheinungen. Wir haben festgestellt, dass bei einigen 12V-2x6-Kabeln eine Kabelisolierung verwendet wird, die nur für 80 °C bis 85 °C ausgelegt ist. PVC ist ein thermoplastischer Kunststoff, der bei erhöhten Temperaturen weich wird, wodurch er anfälliger für Verformungen und mechanische Beschädigungen wird. Diese Erweichung kann dazu führen, dass sich die Kabelummantelung vom Stecker löst oder beschädigt wird, wodurch die Leiter potenziellen Gefahren ausgesetzt werden.

Eine Toroidspule besteht aus einem ferromagnetischen Ring, der mit Kupferdraht umwickelt ist. Eine Stabspule verwendet einen zylindrischen Kern, der entlang seiner Länge umwickelt ist. Der einzige wirkliche Vorteil eines Stabkerns sind die geringeren Material- und Arbeitskosten.

Toroidkerne hingegen erzeugen weniger hörbare Geräusche. Die magnetischen Kräfte im Inneren verursachen keine Biegung im Kern – nur Druck oder Spannung – und ihre kreisförmige Bauweise bietet eine bessere mechanische Stabilität.

Die Auswirkungen von Stabspulen sind im Labor meist nicht erkennbar. CORSAIR arbeitete einmal an einem Projekt, bei dem Stabspulen in der Ausgangsstufe verwendet wurden. Bei Labortests mit unserem Chroma wurden keine hörbaren Störgeräusche festgestellt. In der Praxis sah es jedoch anders aus: Es gab zahlreiche Beschwerden, sodass CORSAIR schnell auf Ringkerntransformatoren umstieg.

Sendust ist eine magnetische Legierung, die als Alternative zu Eisenpulver und anderen magnetischen Kernmaterialien für Induktoren und Transformatoren entwickelt wurde. Sie besteht zu 85 % aus Eisen, zu 9 % aus Silizium und zu 6 % aus Aluminium.

Sendust wird hoch geschätzt, da es geringere Wirbelstromverluste aufweist und bei Einwirkung von Magnetfeldern keine mechanischen Schwingungen erzeugt. In unserer Branche ist der größte Nachteil sein Preis. Da Sendust ein gesinterter Verbundwerkstoff ist, ist es außerdem tendenziell spröder als andere Materialien. Daher müssen Sendust-Induktoren möglicherweise etwas größer sein, um die Energiespeicherkapazität eines Eisenkerns zu erreichen, sodass bei kleineren Konstruktionen Platzbeschränkungen berücksichtigt werden sollten.

CORSAIR verwendet seit etwa 10 Jahren fast ausschließlich Sendust. Wir haben festgestellt, dass sich die geringe Investition zur Verbesserung der Geräuschentwicklung gelohnt hat, da die Kundenbeschwerden deutlich zurückgegangen sind.

Auch hier haben wir wieder eine optimale Lösung, die zusätzlichen Platz erfordert. Wenn jedoch genügend Platz vorhanden ist, empfehlen wir dringend die Verwendung von geteilten Wicklungen.

Wie der Begriff schon sagt, besteht eine einwindige Induktivität aus einer einzigen durchgehenden Kupferdrahtspule, die um den Kern gewickelt ist. Ein geteilt gewickelter Induktor, auch als bifilar gewickelte oder Gleichtaktdrossel bezeichnet, teilt den Kupferdraht in zwei separate Wicklungen um den Kern. Diese Konfiguration blockiert effektiv Gleichtaktstörungen und eignet sich daher perfekt für den Einsatz als PFC-Drossel, da sie zur Reduzierung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI) beiträgt. Gleichtaktstörungen entstehen häufig durch parasitäre Kapazitäten zwischen den MOSFETs und der Masse.

Auch wenn die geteilte Induktivität größer ist, sollten ihre Kosten die einer einfach gewickelten Induktivität nicht wesentlich übersteigen, vorausgesetzt, dass die Produktionsstätte einen automatisierten Prozess zu ihrer Herstellung verwendet.

Wir haben begonnen, die geteilte Induktionsspule für unsere PFC-Drosseln zu verwenden, als wir bei einigen unserer Designs hohe Frequenz-RFI-Ergebnisse feststellten. Leider können wir sie aufgrund ihrer etwas größeren Abmessungen nicht in kleineren Formfaktoren wie SFX verwenden.

Raumtemperaturvernetzung (RTV) ist eine Art Silikondichtstoff oder -klebstoff, der bei Raumtemperatur aushärtet. Magnetspulen können aufgrund elektromagnetischer Kräfte mit hohen Frequenzen vibrieren, was zu einem hörbaren Pfeifgeräusch führt. Das Auftragen von RTV-Silikon auf die Spule kann diese Vibrationen dämpfen und das Geräusch reduzieren.

Es ist wichtig, ein neutral aushärtendes RTV-Silikon zu verwenden. Standard-RTV-Silikone, wie sie beispielsweise für die Herstellung von Dichtungen verwendet werden, setzen während der Aushärtung häufig Essigsäure frei und können elektronische Bauteile angreifen, wodurch Ihr Netzteil nach Essig riecht. Neutral aushärtende RTVs, wie beispielsweise Oxim- oder Alkohol-aushärtende Typen, sind für Elektronik unbedenklich. Achten Sie auf RTVs, die als „neutral aushärtend“ und „für Elektronik unbedenklich“ gekennzeichnet sind.

Bei der Anwendung von RTV ist die Wärmeableitung benachbarter Komponenten zu berücksichtigen. Normales RTV ist nicht sehr wärmeleitfähig, und wenn es auf Komponenten wie Dioden und MOSFETs aufgetragen wird, kann es Wärme speichern, ähnlich wie wenn man sie mit einer Decke abdeckt. Die Person, die RTV aufträgt, muss gut geschult sein, um es nur dort aufzutragen, wo es notwendig ist.

Es gibt Materialien mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit, die zur Verkapselung von Elektronik verwendet werden, sogenannte Vergussmassen, die jedoch deutlich teurer sind. Vergussmassen werden in der Regel verwendet, wenn Komponenten vor Umwelteinflüssen geschützt werden müssen. Dieser Vorgang wird als „Verkapselung” bezeichnet. Durch diesen Vorgang kann Feuchtigkeit ferngehalten, Vibrationen reduziert und vor Reverse Engineering geschützt werden, da das Entfernen von Vergussmassen die Komponenten auf der Leiterplatte beschädigen kann. Wir haben Vergussmaterialien mit einer Wärmeleitfähigkeit von bis zu 2 W/m-k oder 3 W/m-k verwendet, um vollständig passive Netzteile zu entwickeln, indem die Wärme gleichmäßig an das Netzteilgehäuse abgeleitet wird. Diese Verbindungen sind jedoch selbst in China sehr kostspielig. Bis sie erschwinglicher werden, wird CORSAIR daher weiterhin typische 1-Komponenten-RTV-Vergussmassen für seine Netzteile verwenden.

Netzteile sollten über sogenannte „Schutzvorrichtungen“ verfügen. Diese Schutzvorrichtungen werden durch integrierte Schaltkreise innerhalb des Netzteils überwacht. Unabhängig davon, ob es sich um analoge oder digitale ICs handelt, können die angebotenen Schutzvorrichtungen von Netzteil zu Netzteil variieren. Letztendlich würde man sich ein Netzteil wünschen, das alle möglichen Schutzvorrichtungen bietet. Im Folgenden finden Sie eine Liste der Schutzvorrichtungen, über die Ihr Netzteil verfügen sollte.

Dieser Schutz wird aktiviert, wenn der Bahnstrom vorgegebene Schwellenwerte überschreitet. Viele Hersteller von Netzteilen legen höhere OCP-Auslösepunkte fest, um Leistungsspitzen von Komponenten wie Grafikkarten auszugleichen. Die Implementierung von OCP erfordert zwei Schlüsselelemente: hochpräzise Shunt-Widerstände mit geringem Widerstand und einen kompatiblen Überwachungs-IC. Diese Shunt-Widerstände messen den Ausgangsstrom des Netzteils, indem sie Spannungsabfälle an sich selbst erfassen.

Wenn ein Netzteil über seine Nennleistung hinaus belastet wird, wird dieser Schutz als Sicherheitsmaßnahme aktiviert. Die meisten Hersteller bauen eine Pufferzone ein und legen den OPP-Schwellenwert etwa 50 W bis 100 W (manchmal auch mehr) über der angegebenen maximalen Leistung des Netzteils fest. Bei Netzteilen mit einer einzigen +12-V-Schiene, bei denen der Überstromschutz selten zum Einsatz kommt, dient der OPP-Mechanismus als primäre Schutzvorrichtung und schaltet das Gerät automatisch ab, wenn die +12-V-Schiene zu viel Strom zieht.

Dieser Schutz fungiert als wachsamer Wächter Ihres Netzteils und überprüft kontinuierlich die Ausgangsspannungen auf gefährlich niedrige Impedanzwerte (unter 0,1 Ω). Wenn dieser Zustand festgestellt wird, löst das SCP sofort eine Notabschaltung aus, um mögliche Schäden oder Brandgefahren zu verhindern.

Eine interessante Eigenschaft des SCP in den meisten Netzteilen ist, dass es in der Regel nur bei einem Kurzschluss zur Masse funktioniert. In vielen Netzteilen wird das SCP überhaupt nicht aktiviert, wenn sich zwei stromführende Drähte mit unterschiedlichen Spannungen berühren. Computer-Enthusiasten nutzten diese Einschränkung einst aus, um provisorische Spannungsreduzierer für Lüfter zu bauen, indem sie +12-V- und +5-V-Leitungen miteinander verbanden, um +7 V zu erzeugen. Man könnte zwar ein Netzteil so modifizieren, dass solche Tricks sicher funktionieren, doch bleibt dies eine riskante Praxis, die man besser vermeiden sollte. Moderne, hochwertigere Netzteile haben diese Schwachstelle behoben; ihre SCP-Systeme werden nun immer dann aktiviert, wenn sich zwei Spannungsleitungen oder diese mit Masse berühren.

Wenn eine Ausgangsspannung unter einen Wert fällt, der für die von ihr versorgten Komponenten als sicher gilt, sollte die OVP den PC herunterfahren, um mögliche Schäden an den Komponenten zu verhindern.

Wenn die Ausgangsspannung auf einen Wert ansteigt, der für die von ihnen mit Strom versorgten Komponenten als unsicher gilt, sollte die UVP das Netzteil abschalten, um mögliche Schäden an den Komponenten zu vermeiden.

Netzteile mit diesem Schutz verfügen in der Regel über einen Thermistor, einen thermisch empfindlichen Widerstand, der an der +12-V-Gleichrichtung angebracht ist, häufig an derselben Stelle, an der sich auch der Thermistor der Lüftersteuerung befindet. Diese Komponente überwacht die Temperatur des +12-V-MOSFET, der Diode oder des sekundären Kühlkörpers (je nach Ausführung) und löst eine Abschaltung aus, wenn die Messwerte die sicheren Schwellenwerte überschreiten. Diese Schutzvorrichtung ist unerlässlich, da überhöhte Temperaturen, sei es aufgrund einer Überlastung der Komponenten oder eines Ausfalls des Lüfters, zu dauerhaften Schäden führen können.

Die Gesamtqualität und Zuverlässigkeit eines Netzteils lässt sich nicht auf Effizienzangaben, Leistungsangaben oder die Anzahl der Kabel reduzieren. Zuverlässigkeit entsteht durch konsequentes Design, sorgfältige Komponentenauswahl, bewährte Fertigungsverfahren und die Einhaltung strenger elektrischer Leistungsstandards.

Letztendlich ist Ihr Netzteil die Grundlage Ihres gesamten Systems. Es mag verlockend sein, zunächst ein paar Euro durch den Kauf eines günstigen Geräts zu sparen, aber die versteckten Risiken wie instabile Stromversorgung, Ausfall von Komponenten oder der vollständige Ausfall des Systems können auf lange Sicht weitaus höhere Kosten verursachen. Bei einem hochwertigen Netzteil geht es nicht nur um die Wattzahl auf der Verpackung. Es geht um Sicherheit, Stabilität und Seelenfrieden. Betrachten Sie es als eine Investition in die Gesundheit und Zuverlässigkeit Ihres gesamten PC-Aufbaus.