Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PC Netzteil Effizienz (einzelne Stufen)


von Steffen (Gast)


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Hallo Leute,

bestimmt kennt der eine oder andere die Website 80plus.org;

Inzwischen erreichen dort getestete Netzteile Wirkungsgrade über 90%.

Mich würde interessieren welcher Teil der größte Verlustbringer bei so 
einem PC/Schaltnetzteil ist.


Ich stelle mir das so vor:

Eingang AC  ->  Zwischenkreis PFC 400 irgendwas Volt  ->  DC/DC Wandler 
auf 12V  und von den 12V auf 3,3 und 5V


Wo liegt denn da der "große" Wirkungsgradverlust, auch wenn 90% und mehr 
im Vergleich zu früher schon verdammt gut zu sein scheint.


Viele Grüße

von Route_66 H. (route_66)


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Hallo!
Nein. Es wird nicht von 12V auf die kleineren Spannungen gewandelt. Jede 
Spannung wird über separate Wicklungen/Anzapfungen abgegriffen und 
einzeln gleichgerichtet/gesiebt. Auf eine Spannung wird geregelt. Die 
anderen ergeben sich aus dem Wicklungsverhältnis.

von (prx) A. K. (prx)


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Route 66 schrieb:
> Nein. Es wird nicht von 12V auf die kleineren Spannungen gewandelt.

Bei den Standardnetzteilen nicht, aber bei proprietären Bauformen von 
Netzteil und Mainboard wie beispielsweise der HP 6000/8000 PC-Reihe kann 
das schon sein. Da liefert das Netzteil 12V (und 5Vstdby) und den Rest 
erledigt das Board. Der Effizienz tut das keinen Abbruch.

von Steffen (Gast)


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Ich frag mich nur welche Richtwerte an Effizienzen hier die Eingangs-PFC 
hat von so einem "Billig" teil für ~ 100 Eur und welche Effizienz der DC 
Teil hat.

Also quasi:

90% der verluste entstehen bereits bis zum Zwischenkreis von 400 
irgendwas Volt.

Der Nachfolgende DC Teil hat eine Effizienz von ca. 98 - 99%


Also falls das jemand so sagen kann ;)

von Ben _. (burning_silicon)


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Die größten Verluste entstehen in den sekundären Gleichrichterdioden.

Bei normalen Netzteilen werden vom Haupttrafo 5v und 12V erzeugt, die 
3.3V entstehen durch eine Nachregelung aus den 5V-Wicklungen des 
Haupttrafos und eine extra Drossel.

Beim Thermaltake 1200W sind zwei komplette 12V-Netzteile drin, die 
jeweils 50A machen. Eines dieser Netzteile versorgt einen DC/DC-Wandler 
nach 5V, das andere einen Wandler nach 3.3V. Diese sekundären Wandler 
sind als einfache step-down-Wandler (vermutlich mit synchroner 
Gleichrichtung ausgestattet) sehr effizient.

von oszi40 (Gast)


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Steffen schrieb:
> Mich würde interessieren welcher Teil der größte Verlustbringer bei so
> einem PC/Schaltnetzteil ist.

Kommt auch auf die konkrete Belastung an. Üblicherweise werden im 
Datenblatt Werte unter optimalen Bedingungen angegeben.

Wenn z.B. Dein 1000W-Netzteil fast ohne Last läuft, wird es nie den 
besten Wirkungsgrad erreichen weil schon Anlaufschaltung und die Taktung 
eine Grundlast darstellen. Bei hoher Last wird dagegen auch der 
Spannungsabfall über die Gleichrichter im Sekundärbereich etwas mehr 
Wärme erzeugen.

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Ben _ schrieb:
> Die größten Verluste entstehen in den sekundären Gleichrichterdioden.

Herkömmliche (Schottky-)Dioden können da gar nicht drin sein. 750 W sind 
bei 12 V immerhin 63 A. Die Gesamtverluste sind bei "80plus Titanium" 
jedoch nur 5% = 38 Watt.
Es müssen folglich Synchrongleichrichter sein.

von (prx) A. K. (prx)


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oszi40 schrieb:
> Kommt auch auf die konkrete Belastung an. Üblicherweise werden im
> Datenblatt Werte unter optimalen Bedingungen angegeben.

Die Effizienzklassen definieren die Bedingungen auch bei 20% Last:
http://www.plugloadsolutions.com/80PlusPowerSupplies.aspx

von Sunny (Gast)


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Ich empfehle dise Seite:
http://www.hardwaresecrets.com/

Da wird genau erklärt wie so ein Netzteil arbeitet.

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Sunny schrieb:
> http://www.hardwaresecrets.com/
> Da wird genau erklärt wie so ein Netzteil arbeitet.

Hast du einen Link zu einem guten Artikel dort?

von Ben _. (burning_silicon)


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Ich hab noch kein Netzteil gesehen, was am Haupttrafo eine 
Synchrongleichrichtung einsetzt. Man kann aber viel mit entsprechend 
leistungsstarken Dioden erreichen oder mehrere Dioden parallel schalten 
um die Flußspannung zu senken.

Der Wirkungsgrad im Leerlauf ist immer Null. Das ist klar. Mit 
steigender Belastung kommt irgendwo ein Optimum mit maximalem 
Wirkungsgrad, danach nähert man sich den Bauteilgrenzen (auch von Trafo 
und Drosseln, Kondensatoren) und die Verlustleistung steigt 
überproportional an. Daher kommt der meistens niedrigere Wirkungsgrad 
bei Vollast im Vergleich zum optimalen Betriebsbereich.

Naja, Wirkungsgrad bei 20% Last ... **kicher** sehr aussagekräftiger 
Wert. Okay, mit meinem 1200W NT mache ich das regelmäßig (kompletter PC 
im Leerlauf -> 150W, unter Vollast sinds auch schon mal 450), aber ich 
find die ganze Kurve vom Wirkungsgrad interessant. Daran kann man schon 
erkennen was wirklich im Netzteil drin ist und wie großzügig die 
Bauteile ausgelegt sind.

von (prx) A. K. (prx)


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Ben _ schrieb:
> Naja, Wirkungsgrad bei 20% Last ... **kicher** sehr aussagekräftiger
> Wert.

Mein Desktop-PC mit Sandy Bridge 95W TDP hat ein 240W-Netzteil. In Ruhe 
saugt er ca. 25W aus dem Stromnetz, bei Vollast üblicherweise 100-120W.

Wer einen PC mit 1200W Netzteil und 150W Ruheleistung verwendet, der hat 
mit dem Thema "Stromsparen" erkennbar abgeschlossen und eindeutig eine 
andere Priorität.

von oszi40 (Gast)


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Zusammengefasst: ALLES, was warm wird, ist sinnlos verschenkte Energie.
PC, Transistoren, Gleichrichter, Spulen, Elkos, Widerstände, Lüfter ...

Mehr z.B. Grundlagen des PC-Schaltnetzteils - Aktualisierte Fassung:
http://www.planet3dnow.de/vbulletin/showthread.php?t=396386&garpg=5#content_start

von (prx) A. K. (prx)


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Ben _ schrieb:
> Naja, Wirkungsgrad bei 20% Last ... **kicher** sehr aussagekräftiger
> Wert.

PS: 80plus.org schreibt Mindestwerte für 20%, 50% und 100% vor, bei 
Titanium auch für 10%. Die 20% hatte ich genannt, weil dieser Wert 
summarum wichtiger ist als 50% und 100%.

Die mittlere Last eines normalen Anwender-PCs liegt weit näher an 20% 
als an 100%. Bei Hardcore-Gamern, die mit AMD und doppelter 
Grafikturbine jede freie Minute Monster erschiessen, mag der Wert 
freilich höher liegen als bei normalen Anwendern.

von Harald W. (wilhelms)


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oszi40 schrieb:

> Zusammengefasst: ALLES, was warm wird, ist sinnlos verschenkte Energie.
> PC, Transistoren, Gleichrichter, Spulen, Elkos, Widerstände, Lüfter ...

Aus dem Lüfter kommt doch immer viel warme Luft raus; also verbraucht
der am meisten? :-)
Fragt sich
Harald

von Ben _. (burning_silicon)


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Naja... Stromsparen ist relativ. P35, Q6600, GTX480, zwei Platten, zwei 
optische Laufwerke. Das gibts nicht zum Nulltarif, da find ich 150W 
angemessen. Läuft ja auch nicht rund um die Uhr.

Das dicke Netzteil ist da nur drin weils mir für 30 Euro oder so in die 
Hand gefallen ist.

von Sunny (Gast)


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Alexander Schmidt schrieb:
> Hast du einen Link zu einem guten Artikel dort?

Was meins du unter "guten Artikel" ?

von (prx) A. K. (prx)


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Ben _ schrieb:
> Das gibts nicht zum Nulltarif,

Das ist wahr, denn allein die GTX480 frisst schon rund 50W bloss fürs 
Dasein. Auch das 1200W NT trägt sicherlich sein Scherflein zum erhöhten 
Ruheverbrauch bei.

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Sunny schrieb:
>> Hast du einen Link zu einem guten Artikel dort?
> Was meins du unter "guten Artikel" ?

Einen Artikel wo "genau erklärt wird wie so ein Netzteil arbeitet".

von Ben _. (burning_silicon)


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Für so eine Grafikkarte sind 50W im Leerlauf aber okay. Wie gesagt, die 
kann unter 3D Vollast noch ganz anders... :)

Das Netzteil alleine habe ich im Leerlauf nie gemessen. Aber so viel 
wirds gar nicht sein, aus dem Ding kommt kaum warme Luft raus und der 
Lüfter erhöht nicht mal seine Drehzahl. Und dabei wird noch viel Wärme 
aus dem PC selber angesaugt.

von (prx) A. K. (prx)


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Ben _ schrieb:
> Für so eine Grafikkarte sind 50W im Leerlauf aber okay.

Gewissermassen. Nur ist eine GTX480 im Stromverbrauch wohl nur durch 
zwei GTX480 noch zu schlagen. Immerhin gilt die als grösster 
Schluckspecht ihrer Generation. Deshalb schrieb ich ja, dass jemand, der 
sowas einsetzt, erkennbar nicht den Stromverbrauch im Auge hatte.

Und ich kann darob auch verstehen, dass man sich irgendwo Gedanken 
darüber macht, den Ruheverbrauch von PCs zu reglementieren, wie man das 
bereits beim Standbyverbrauch erfolgreich getan gat. Wenn es dem 
Anwender erkennbar egal ist, er also dies nicht auf dem Radar hat. Denn 
50W für Nix, das muss nicht sein. Es liessen sich solche Teile 
zweifellos auch so konstruieren, dass im normalen Desktopbetrieb nur 
wenige Watt anfallen.

von Sunny (Gast)


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Alexander Schmidt schrieb:
> Einen Artikel wo "genau erklärt wird wie so ein Netzteil arbeitet".

Finde es selber, wenn es dich interessiert.

von (prx) A. K. (prx)


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Ich habe es dort auch nicht gefunden. Gehe also bis zum Beweis des 
Gegenteils mal davon aus, dass es dort nicht steht. Deine Reaktion 
klingt ausserdem so, als ob es dir grad nicht anders erging.

von Harald W. (wilhelms)


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A. K. schrieb:

> Ich habe es dort auch nicht gefunden. Gehe also bis zum Beweis des
> Gegenteils mal davon aus, dass es dort nicht steht.

Wie wärs, wenn Du mal unter "Tutorials" suchst. Da mein Englisch
nicht sooo gut ist, habe ich jetzt aber nicht sämtliche "Power"
Artikel durchgelesen. Ich finde, ein bisschen Eigeninitiative
von Dir würde auch nicht schaden...
Gruss
Harald

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Das einzige Tutorial, das genauer auf die Funktion eingeht erklärt die 
Grundlagen, geht aber auch nicht ins Detail:
http://www.hardwaresecrets.com/article/Anatomy-of-Switching-Power-Supplies/327

Auch nicht schlecht, auch wenn es nur um die Schutzfunktionen wie 
Über-/Unterspannung, Überstrom und Übertemperatur geht:
http://www.hardwaresecrets.com/article/Everything-You-Need-to-Know-About-Power-Supply-Protections/905

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