Netzteile / USVs (PSU)

 
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PC Netzteile kaufen - Merkmale, Funktion und Anwendungsbereich

PC Netzteile

Ein Computer benötigt Strom. Allerdings kann der aus den Steckdosen fließende Wechselstrom nicht direkt für die verschiedenen Bauteile und Komponenten im PC verwendet werden, weshalb hier das PC Netzteil zum Einsatz kommt. Dieses wandelt den Wechselstrom in die vom Computer benötigten niedrigen Gleichspannungen um und sorgt zusätzlich für eine lüftende Kühlung des Gehäuses. Das PC Netzteil wird im Englischen als Power Supply Unit betitelt und häufig auch mit PSU abgekürzt. Eine PSU funktioniert wie eine Art Mini-Kraftwerk, welches Spannungen und Ströme für bestimmte Elektrogeräte in niedrigere Gleichspannungen transformiert, gleichrichtet und siebt sowie den PC stets stabil arbeiten lässt. Das Netzteil ist demzufolge entscheidend dafür, ob ein System fehlerfrei arbeitet und gleichzeitig auch noch die angemessene Menge an Strom aufnimmt.

Bei den meisten PCs sind die Netzteile im Gehäuse bereits verbaut - Laptops und einige Miniatur-Computer jedoch besitzen externe PC Netzteile mit ähnlichen Eigenschaften. Die Aufgabe des PC Netzteils besteht also darin, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln und diesen wiederum in die verschiedenen Spannungen zu transformieren, die jedes einzelne Bauteil innerhalb des Computers benötigt. Das PC Netzteil verteilt diesen umgewandelten Strom auf verschiedene Kabel und muss teilweise auch unterschiedliche Spannungen für ein einzelnes Bauteil zur Verfügung stellen können. So werden die üblichen Netzspannungen von 230 Volt in die Spannungen umgewandelt, mit der PC-Hardware wie Mainboard, CPU, GPU, RAM und Lüfter arbeiten. Die Stecker für das DVD-Laufwerk und die Festplatten liefern beispielsweise 5 Volt, der für den Motor des Laufwerkes jedoch 12 Volt, die aus insgesamt einer einzigen Quelle - der Steckdose - kommen. Verschiedene Komponenten, wie zum Beispiel der Prozessor, können dabei recht sensibel auf Spannungsschwankungen reagieren, weshalb das Netzteil stets konstante Versorgungsspannungen bereitstellen muss.

Die Grundlegenden Eigenschaften eines PC Netzteils

Der Energiebedarf eines PCs ist von verschiedenen Faktoren, wie der Auslastung des Systems, abhängig und auch variabel. Deshalb zählen Netzteile zu den besonders intensiv beanspruchten Hardware-Bauteilen eines Computers, die trotzdem eine Lebensdauer von einigen Jahren besitzen. Wer ein Computernetzteil kaufen möchte, sollte die wesentlichen Eigenschaften Nennleistung und die maximale Belastbarkeit der verschiedenen Spannungsschienen der einzelnen Verbraucher innerhalb des Computers beachten. Weitere wichtige Merkmale sind:

  • Niedriger Geräuschpegel
  • Hoher Wirkungsgrad
  • Schwankungs- und ausfallfreie Stromversorgung, die auch asymmetrischen Lasten standhält
  • Modulares Kabelmanagement
  • Temperaturgeregelter Lüfter mit Zero-RPM-Modus

Zusätzlich lohnt es sich, auf einen Ein- und Ausschalter des PC Netzteils zu achten, da diese auch einiges an Strom verbrauchen, wenn der PC gar nicht läuft. So simpel der Ratschlag klingt, umso effektvoller erweist sich dieser später in der Bilanz des Stromverbrauchs. Ebenso bedeutende PC Netzteil Eigenschaften sind technische Fakten zur Nennleistung in Watt, zur Betriebsspannung in Volt und dem Wirkungsgrad in Prozent sowie weitere Geräteeigenschaften wie der Formfaktor, die 105-Grad-Kondensatoren und vorhandene Zertifizierungen am Gerät.

Die technischen Grundlagen eines PC Netzteils

650 Watt be quiet! Straight Power 11 Modular 80+ Gold

Ein typisches PC Netzteil besteht aus mehreren Teilen. Mit Hilfe eines Netzfilters wird die Eingangsspannung aus der Steckdose geglättet, wodurch die nächsten Schaltungen von Netzstörungen und Überspannungen verschont bleiben. Nach der Glättung erfolgt die Gleichrichtung und Siebung der 230-Volt-Wechselspannung in eine Gleichspannung mit 350 Volt. Nun wird diese Gleichspannung dank Transistorschaltstufe wieder in eine Wechselspannung gewandelt, die in der Regel 35 kHz und 500 kHz beträgt. Die benötigten verschiedenen Spannungen im Inneren des PCs werden durch mehrere Sekundärwicklungen erzeugt, wodurch die Transformatoren eine hohe Leistung wiedergeben können. Damit diese Spannungswerte immer konstant bleiben, ist eine spezielle Schaltung erforderlich.

Der Formfaktor als Standardisierungsgrad in der Baugröße

Nicht jedes Netzteil passt in jeden Computer. Ein weiteres bedeutendes Kriterium ist daher der Formfaktor, welcher als Standard für verschiedene Konstanten definiert werden kann, die für den Einbau von Hardware-Bauteilen relevant sind. Solche Hardware-Komponenten können ebendiese PC Netzteile, aber auch das Motherboard sein. Auf Grundlage dieser Standards können PC-Bauteile von verschiedenen Herstellern problemlos miteinander kombiniert und zusammengebaut werden, da vorher relevante Parameter, Maße, Befestigungen und Anschlüsse spezifiziert worden sind. Die wichtigsten Formate für Computer Netzteile sind: AT, ATX, EPS, SFX und TFX. Die am weitesten verbreitete Norm ist die ?ATX Version 2.0", wobei sich die Hersteller und Produzenten der Gehäuse und Netzteile nicht immer daran halten. Achten Sie beim Kauf Ihres neuen Netzteils deshalb genauer auf die Gehäuseabmessungen und vergleichen Sie diese am besten mit denen des Schachts im Gehäuse Ihres PCs.

Merkmale eines fehlerhaften PC Netzteils

Ist das Netzteil fehlerhaft, wird dies oftmals nicht direkt sichtbar. Eindeutige Warnsignale gibt es dafür kaum, jedoch können verschiedene Anzeichen darauf hinweisen. Knistert der Netzkabelanschluss ungewöhnlich, lässt sich der PC nach mehrmaligem Einschalten nicht starten oder fährt dieser nach dem Hochfahren von selbst und ohne Vorwarnung wieder herunter, steht das Netzteil in Verdacht, beschädigt zu sein. Um den Defekt anderer, im Gehäuse verbauter Komponenten, auszuschließen, sollten diese voneinander getrennt, anschließend hintereinander neu abgesteckt und der PC danach wieder in Gang gesetzt werden. Somit kann ausgeschlossen werden, dass der Fehler nicht an der Festplatte, an Erweiterungskarten wie TV- oder Soundkarten oder am optischen Laufwerk zu verorten ist.

Wann lohnt es sich, ein neues PC Netzteil zu kaufen?

  1. Wenn das alte Netzteil im Computer kaputt ist.
  2. Wenn eins der PC-Bauteile innerhalb des Computers durch ein neues, leistungsstärkeres ersetz wird und Nennleistung und maximale Belastbarkeit des bisherigen Modells nicht ausreichen.
  3. Wenn ein neues Bauteil im PC verbaut wird, dessen Kabel nicht mehr zum alten Netzteil passt und sich die unterschiedlichen Anschlüsse nicht per Adapter gleichschalten lassen.

Wenn das Netzteil nicht zum Computer passt

Nicht jedes PC Netzteil kann problemlos an jedem Computer verwendet werden. Je nachdem, wieviel Leistung die Bauteile innerhalb des Gehäuses benötigen und welchen Anspruch der PC auf Arbeit oder Gaming PC erfüllen sollte, so leistungsstark muss auch das Netzteil Wechselspannung in Gleichspannung umwandeln und diese dann in verschiedene Spannungsgrößen transferieren können. Ist ein Netzteil zu schwach, stürzt der PC bei Beanspruchung ab und kann keine konstante Leistung liefern.

Egal ob für den Homeserver und Computer im Büro, den Gaming-PC oder Hochleistungsrechner - je nach Anwendungszweck steht eine Vielzahl unterschiedlicher PC Netzteile zur Verfügung. So benötigen einfache Hausrechner lediglich Netzteile mit einer 300 Watt Leistung, wohingegen moderate Gaming-Computer aufgrund einer leistungsstarken Grafikkarte mindestens 400 Watt Netzteil-Leistung erfordern. Im Profibereich der Multi-GPU-Rechner kommt es auf technische Höchstleistungen dank der Verwendung von beispielsweise 3D-Grafiken an, deren störungsfreier Betrieb eine Netzleistung von bis zu 1000 Watt benötigt. Lediglich die Größe der verschiedenen PC Netzteile ist in sich einheitlich, da sich an dieser Stelle das sogenannte ATX-Format mit den Abmessungen 15 x 8,6 x 14 cm in der Breite, Höhe und Tiefe etablieren konnte, welches in fast jedes PC-Gehäuse passt.

Benötigt jedes Computernetzteil eine Kühlung?

Viele Einbauteile innerhalb eines PCs enthalten einen Lüfter, der für die Eigenkühlung des Gehäuses und der sich dort befindlichen Komponenten sorgt und die Lüftung ganz oder teilweise gewährleistet. Diese Lüfter laufen permanent oder sind last- oder temperaturabhängig geregelt, erzeugen dadurch auch hörbar brummende Geräusche und können Formate von 120 mm, 135 mm und 140 mm annehmen. Hochwertige Netzteile zeichnen sich einerseits durch ihren hohen Leistungsbereich, andererseits aber auch durch ihre Effizienz aus, welche dafür sorgt, dass sich die eigene Abwärme in Grenzen hält. In diesen Fällen arbeiten die Lüfter semipassiv, das heißt, dass diese erst ab einer bestimmten Auslastung oder Temperatur eingeschaltet werden. Manche Netzteile mit einer Leistung von 500 Watt arbeiten recht effizient und kommen dabei ganz ohne eigenen Lüfter aus. Wer also großen Wert auf einen niedrigen Geräuschpegel legt, ist mit solch einer Art Silent-PC gut beraten.

Wie viel Strom braucht das moderne PC Netzteil?

Es kommt ganz darauf an, für welche Zwecke der Computer verwendet wird. Je nach Ausstattung, benötigen PCs mehr oder weniger Strom, weshalb sich keine eindeutigen Empfehlungen an dieser Stelle formulieren lassen. Handelsübliche PC Netzteile liefern für gewöhnlich -12 V, -5 V, +12 V, +5 V und +3,3 V an Leistung, die im PC normalerweise benötigt werden. Die typische Arbeitsspannung eines PCs liegt also bei etwa -12 oder +3,3 Volt. Fakt ist, dass das PC Netzteil eine zuverlässige Stromversorgung des Computers sicherstellen und Stromschwankungen entgegenwirken muss. Diese Schwankungen können zu Störungen im PC-Betrieb führen und schlimmstenfalls sogar die Hardware beschädigen. Wer den PC zu Hause für die üblichen Recherche und Bürotätigkeiten nutzt, kommt mit weniger Stromverbrauch aus, als jemand, der aufwändige Grafiken beim Gaming zelebriert, Filme und Musik in professioneller Art und Weise wiedergibt oder noch anspruchsvollere Funktionen benötigt.

Das PC Netzteil wandelt die ankommende, unstabile Eingangsspannung in die benötigten und konstanten Ausgangsspannungen um und leitet diese entsprechend an die Bauteile weiter, die diese verlangen. Würde dies nicht geschehen, könnten Spannungsschwankungen vor allem bei Prozessoren zu fehlerhaftem Betrieb oder sogar Schäden führen. Diese Ausgangsspannungen werden im Netzteil permanent geregelt, was zu störenden Oberschwingungen führen kann. Hinweis auf ein sicheres, sparsames und effizientes Netzteil liefert der 80-Plus-Standard, der Auskunft über den Wirkungsgrad und die Energieeffizienz gibt.

Wirkungsgrad - Was ist das?

Der Wirkungsgrad eines Netzteils entscheidet darüber, wieviel Energie tatsächlich an den Komponenten im PC-Gehäuse ankommt und wieviel an Spannung durch die Umwandlung verloren gehen. Auf dem Markt gibt es verschiedene Effizienzangaben und Zertifizierungen, weshalb Hersteller diese sogar für ihre eigenen Modelle ausstellen. Generell gilt, je hochwertiger das PC Netzteil, desto höher auch der Wirkungsgrad. Dabei kann es zu Unterschieden zwischen 50 - 90 % kommen, die die letztendliche Leistung des Netzteils immens beeinflussen. Qualitative Produkte bringen es auf einen Wirkungsgrad von über 90 %, wohingegen Billigmodelle mit minderwertigen Wandlern arbeiten und lediglich einen Wirkungsgrad von 50 % erzeugen.

Das Unternehmen EPRI-Solutions nimmt mit seiner 80-Plus-Initiative die bekannteste und wohl auch anerkannteste Zertifizierung vor. Bei der Initiative wird jedes Teil hinsichtlich der drei Auslastungen bei 25 %, 50 % und 100 % getestet, wonach anschließend entsprechende Embleme verschiedener Ausführungen vergeben werden. So können Netzteile Auszeichnungen in Bronze, Silber, Gold, Platinum/Platin und Titanium/Titan erhalten. Je höher der Wirkungsgrad, desto höher die Auszeichnung. Um eins dieser Embleme zu ergattern, müssen die geprüften PC Netzteile mindestens einen Wirkungsgrad von 80 % erreichen. Da diese Art der Messungen in Amerika durchgeführt werden, wo die Eingangsspannung etwas niedriger ist als in Deutschland, lassen sich diese 80-Plus-Zertifizierungen nicht exakt auf das hiesige Stromnetz übertragen. Dennoch gibt dieses Zertifikat eine zuverlässige Auskunft über die Effizienz des Energielieferanten.

Welche Anschlüsse hat ein PC Netzteil?

Empfehlungen sprechen sich für eine Anzahl von sechs bis zu acht Anschlüssen aus, die bei einem PC mit zwei Festplatten, einem DVD-Brenner und DVD-Laufwerk und weiteren Bauteilen wie etwa Gehäuselüfter und AMD Grafikkarten und Nvidia Grafikkarten notwendig werden. Über passende Steckverbindungen werden die einzelnen Komponenten des PCs mit dem entsprechenden Netzteil verknüpft, weshalb ein modulares Kabelmanagement an dieser Stelle von besonderem Vorteil ist. Dieses ermöglicht es, nur die erforderlichen Anschlüsse mit einem Kabel im Gehäuse zu verlegen, was sich als ideal bei kleinen HTPCs und großen Gaming-PCs erweist, bei denen es auf eine effiziente Luftzirkulation ankommt. Ebenso wichtig ist hierbei die Länge der Kabel oder sogar die Integration bereits angebrachter und mitgelieferter Kabel durch den Hersteller, um ein chaotisches Kabelwirrwarr im PC-Gehäuse zu verhindern und gleichzeitig auch die Luftzirkulation zu verbessern.

Computernetzteil kaufen: Single-Rail- oder Multi-Rail-Netzteil?

Die Hersteller von PC Netzteilen geben neben der Gesamtleistung in Watt mittlerweile auch Auskunft über die Anzahl der integrierten +12-Volt-Schienen, welche auch Rails genannt werden. Generell lassen sich Netzteile unterscheiden, die entweder nur eine einzige leistungsstarke Schiene besitzen oder aber auch die Ausgabe auf zwei oder mehr +12-Volt-Schienen verteilen. Modelle der zuerst genannten Art werden demzufolge als Single-Rail-Netzteil bezeichnet und andere wiederum als Multi-Rail-Netzteil.

Aufgrund der internen Trennung der 12-Volt-Schienen sollen Multi-Rail-Netzteile für einen stabileren Betrieb sorgen, wobei ein integrierter Überspannungsschutz jede einzelne Schiene überwacht und das Netzteil bei Überladung einer Schiene abschaltet. Der Nachteil dieser Modelle zeigt sich jedoch darin, dass die Energie zwischen den Schienen nicht aufgeteilt werden kann, weshalb hier darauf geachtet werden sollte, welche Hardware an das Netzteil angeschlossen wird.

Im Gegensatz dazu bringen Single-Rail-Netzteile den Vorteil mit sich, dass die Energie, unabhängig vom Anschluss und der Art der Anbindung an das Netzteil, jeder Komponente in gleicher Weise zur Verfügung steht und fast die gesamte Stromstärke auf einer einzelnen 12-Volt-Leitusng bereitsteht. High-End-Netzteile bringen hierbei Leistungen von bis zu 80 Ampere aus, wohingegen es die Multi-Rail-Netzteile lediglich auf Maximalwerte von 20 bis 40 Ampere pro 12-Volt-Schiene schaffen. Da Überlastschaltungen eher auf geringere Amperezahlen ausgelegt sind, gelten Multi-Rail-PSUs insgesamt als besonders sicher, die die teuren Komponenten im Inneren des PCs gleichzeitig vor Überhitzung schützen.

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