Bei PC-Netzteilen handelt es sich aus technischer Sicht um primärgetaktete Schaltnetzteile (SNT). Die Netzeingangswechselspannung wird im Netzteil durch Gleichrichtung und Siebung in eine (annähernde) Gleichspannung gewandelt, diese mit im An/Aus-Schaltbetrieb arbeitenden Transistoren in eine puls- oder rechteckförmige Wechselspannung hoher Frequenz "zerhackt" und dann in einem Transformator heruntergesetzt. Diese niedrige Wechselspannung wird erneut gleichgerichtet, gefiltert und am Netzteilausgang bereitgestellt.
Eine primärseitig über Pulsbreitensteuerung wirksame Lastregelung sorgt dabei für Energieeffizenz und stabile Ausgangsspannungen. Der Transformator sorgt sowohl für die nötige Spannungsanpassung als auch eine vollständige galvanische Trennung zwischen dem ans Stromnetz angeschlossenen primärseitigen Schaltungsteil und den sekundärseitigen Ausgangsteil des Netzteils. Durch das verlustarme Schalten mit hoher Frequenz (typ. 30KHz) können die Netzteilkomponenten sehr klein ausfallen, ein Betriebsgeräusch (akustisches Rauschen) ist normalerweise nicht hörbar.
Die Welligkeit- und Rauschproblematik
Bei allen technischen Vorteilen haben Netzteile vor Allem den Nachteil, dass ihr Ausgang immer mit einem periodischen und zufälligen Wechselanteil (Welligkeit und Rauschen bzw. Ripple und Noise) beladen ist. Jeder rechteckförmige Spannungsverlauf setzt sich grundsätzlich zusammen aus einer Schwingung mit der Grundfrequenz und solchen mit ganzzahligen Vielfachen davon (Oberwellen). Der Ausgangsfilter eines Netzteils muss so ausgelegt werden, dass er die Schaltfrequenz, ihre Oberwellen und hochfrequente Störungen möglichst wirkungsvoll unterdrückt. Da Schaltnetzteile nicht schnell auf Laständerungen reagieren können, muss er zudem eine große Kapazität aufweisen und (z.B. durch große Querschnitte der Kupferwicklungen auf Transformator und Drosseln sowie hochwertigen "Low-ESR"-Kondensatoren) niederohmig ausgelegt sein.
Die parasitären (ungewollten, unvermeidlichen) Induktivitäten und Kapazitäten von Bauelementen und Leitungen bilden kleine Schwingkreise, welche durch die mit den Schaltvorgängen assoziierten schnelle Spannungspulse zum kurzzeitigen Schwingen angeregt werden. Dynamische Ströme induzieren sich schnell ändernde magnetische Felder, die schwer abzuschirmen sind und in anderen Schaltungsteilen wiederum Störspannungen hervorrufen können. So entstehen in einem Netzteil kurzlebige, transiente Störungen mit sehr hoher Frequenz, die nur schwer auszufiltern sind und die die Funktion oder Performance angeschlossener Komponenten oder anderer Geräte (EMV-Problematik) unkalkulierbar stören können. Ein langsameres Schalten würde dieses Problem mindern, allerdings auch die erzielte Effizienz, denn in den längeren Übergangszeiten fällt eine erhöhte Verlustleistung an den Schalttransistoren an. Zur Verringerung dieser Störspikes und deren Abstrahlung über die Zuleitungen werden kleine Entstördrosseln mit wenigen Drahtwindungen und zusätzlich gegen Störungen im Radiofrequenzbereich mitunter auch kabelumgreifende Ferritringkerne oder abgeschirmte Leitungen eingesetzt. Allerdings sparen hier viele Netzteilhersteller aus Platz- oder Kostengründen auch gern.
Folgende Wechselkomponenten können am Netzteilausgang identifiziert werden
Reste des Schalttaktes bedingt durch die endliche Kapazität des Ausgangsfilters (Ripple)
hochfrequente transiente Störungen die beim elektronischen Schalten entstehen
Rauschkomponenten durch eine vorgeschaltete aktive PFC-Lösung
verzögerte Reaktionen auf schnelle Lastwechsel durch die PWM Regulation
Ausgangswiderstandsbedingte Spannungseinbrüche bei Lastwechseln
zufälliges, unkorreliertes Rauschen
In der ATX-Spezifikation 2.03 wird festgelegt, dass Welligkeit und Rauschen im Frequenzbereich von 10 Hz bis 20 MHz unter keiner Belastungssituation 120mV auf der (den) 12V Schiene(n) und 50mV auf den 3,3 und 5,0V Schienen überschreiten. Außerdem darf auch bei schnellen (1A/us mit 50 Hz bis 10 KHz) Laststromänderungen über 30% der Kapazität der 3,3 und 5V sowie 40% (12V1) bzw. 60% (12V2-CPU) der 12V Schienen die Spezifikation der Ausgangsspannungstoleranzen nicht verletzt werden.
Dabei muss das Netzteil auch kapazitive Lasten von 6000uF an 3.3 und 5V, 5000uF an 12V1 und 3000uF an 12V2 vertragen.
Primärgetaktete Netzteile bringen auch den Nachteil mit, dass sie den Strom aus dem Versorgungsnetz nur in Form kurzer Impulse aufnehmen, weil der eingangsseitige Siebekondensator über den Gleichrichter nur bei den Spitzen der Eingangswechselspannung geladen wird. Die Folge sind hohe, recht abrupte Ladeströme mit starken Oberwellen.
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