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    Gute gegen schlechte Netzteile



    Auch wenn der Titel der Gegenüberstellung zwischen qualitativ hochwertigen und eher einfacher konstruierten Massenwaren etwas reißerisch klingen mag, so ist es dennoch eine der Grundsatzfragen, warum man denn statt eines kleinen Geldbetrages lieber mehr für ein Netzteil ausgeben sollte. Natürlich gestaltet es sich oftmals schwierig, repräsentative Vergleiche heranzuziehen, zumal man die Begriffe „gut“ oder „schlecht“ erstmal definieren muss. Jedoch kann man von aktuellen Technologien und diversen Testergebnissen ausgehend zu den verschiedensten Netzteilen gewisse Erwartungen stellen. Hierzu verwenden wir im folgenden Artikel anschauliche Beispiele, bei denen wir beide Seiten gut repräsentieren können und zeigen vor allem im Herzstück des Gerätes, wo Differenzen zu erkennen sind.

    Was viele Endkunden bisher leider davon abgehalten hat, sich einen soliden Stromversorger zuzulegen, war mitunter und nicht gerade selten das Desinteresse an der Thematik, fehlende oder inkorrekt interpretierte Informationen, und als „cooler Gamer“ möchte man sein Geld vielleicht lieber in knackige Gehäuse mit LED-Lüftern oder eine starke Grafikkarte stecken. Gegen das Zulegen solcher Hardware spricht auch nichts, nur sollte man sich die Verteilung des Budgets möglichst nochmals überlegen, um nicht an einem potenziell schädlichen Ende sparen zu müssen. Das Problem an der Sache ist nämlich, dass diese Komponenten alle miteinander unmittelbar mit dem Netzteil verbunden sind. Damit hängt auch die Lebensdauer jener Hardware ab, die man so zu schätzen weiß. Saubere Ströme ohne hohen Restwelligkeitsanteil mit der nötigen Zuverlässigkeit und aktuellen Sicherheitsmechanismen sind von hoher Bedeutung für das gesamte System. Zwar wird ein Netzteil niemals die Bildwiederholungsraten bei Spielen erhöhen, wenn man jedoch daran spart, zeigt der Rechner irgendwann vielleicht gar keine Grafikwunder mehr. So wie das Herz die Organe mit Blut versorgt, versorgt das Netzteil die Komponenten mit elektrischem Strom. Und haben Sie schon mal jemanden gesehen, der an seinem Herz sparen würde?
    Wir können dies jedenfalls verneinen.

    Somit kommen wir zu der Erkenntnis, dass man am Netzteil nicht sparen sollte. Es ist zu bedenken, dass man sich nicht gleich das beste redundante Servernetzteil zulegen muss, wenn man einen einfachen Arbeitsrechner betreiben will. Mit den Anforderungen und der steigenden Fähigkeiten der Bauteile, sollte aber auch parallel die Qualität des Netzteils zunehmen. Um das genauer darzulegen, kommen jetzt im Anschluss weitere Ausführungen zu der Materie.

    [break=Essentielle Kaufkriterien]
    Wichtig und richtig ist, dass nicht jeder Leser sein Netzteil aufschrauben kann oder will und sich beim Kauf oft an Äußerlichkeiten und seit einiger Zeit besonders an dem 80Plus Zertifikat orientiert. Man kann es nicht anders formulieren, als das diese Vorgehensweise nicht dazu führen wird, immer ein zwangsweise einwandfreies Produkt zu bekommen. Denn ein Hochglanzgehäuse mit Kabelsträngen im Nylonmantel ist zwar ansehnlich, der ein oder andere Hersteller wird das allerdings sicherlich als Köder nutzen. Wenn man dann noch mit einem leisen Lüfter wirbt, fällt es manchmal schwer, dem scheinbar günstigen Angebot zu widerstehen und Gesamtpreise weit unter 50€ das Paket komplett machen. Und was der Kunde nicht sieht, kann er nicht bemängeln, weshalb die Produzenten interessanterweise gerade daran sparen, was dem Netzteil eigentlich seinen Namen gibt, nämlich der Eletkronik. Dies findet scheinbar oft weniger Beachtung als die Hülle. Auch hier sei gesagt, dass natürlich nichts gegen die Aspekte einer netten Optik oder einer modern geregelten Kühlung spricht und diese sogar erwünscht sind, aber ohne die passende Stabilität nützen einem diese Eigenschaften relativ wenig. Aus diesem Grund bieten wir natürlich in unseren vorhandenen und kommenden Tests genaue Informationen zu dem jeweiligen Netzteil, bei denen wir objektiv Spannungswerte, Wirkungsgrade und vor allem auch die inneren Elemente mit den wichtigen Elektronikbaugruppen behandeln und beurteilen. Entscheidend dabei ist, dass hier ausschließlich professionelle Teststationen mit elektronischen Lasten eingesetzt werden, bei denen man in Sachen Präzision einem Computer und dem Einsetzen eines einfachen Multimeters bei weitem überlegen ist. Um ATX konformen Belastungstests durchzuführen, setzen wir nämlich die bekannte Chroma 8000 ein. Für weitere Beratungen steht natürlich auch insbesondere das Planet 3DNow! Forum mit vielen technisch versierten Nutzern jederzeit zur Verfügung, um das optimale Netzlteil, im passenden Leistungsbereich, ermitteln zu können.


    Wer jetzt vermutet, dass man im letzen Winkel seines Geldbeutels suchen oder das Bankkonto plündern muss, dem können wir eine gute Nachricht vermitteln. Der Markt hat sich durch die Vielfalt an Geräten insofern positiv entwickelt, dass sich die diversen Anbieter gegenseitig mit Preisen unterbieten wollen und auch wieder die eine oder andere Serie im Bereich unter 500W starten wird. Seit jeher stellen auch die OEM Netzteile diverser Anbieter wie Fortron oder Seasonic recht günstige Alternativen zu preisnahen Noname Fabrikaten dar. Und trotz des oben genannten Ratschlags kann man sich im untersten Budgetsegment durchaus an 80Plus Zertifikaten orientieren. Mit diesem auftretenden Effekt werden mehr und mehr Billiganbieter in die Ecke gedrängt. Wer mit alten AT-Netzteilen wirbt oder praktikable Low-ESR Bauteile zurückhält, wird diese Auszeichnung dementsprechend gar nicht erst erhalten. Somit fallen sie als Kaufoption schlicht und ergreifend weg.

    Weiterhin ist es wichtig, auf Kriterien wie eine aktive Leistungsfaktorkorrektur, realistisch wirkende Leistungsangaben und vertraute Marken zu achten. Hierzu eignen sich Preisvergleichsseiten, wenn man denn beispielsweise ein 500W Modell für 25€ erspäht, wird man feststellen können, das konkurrierende Firmen vergleichbare Leistungen zu weitaus größeren Preisen anbieten. In dem Fall meist nicht, weil sie im Grunde genommen dasselbe teurer verkaufen, um mehr Gewinne einzufahren, sondern das teurere diese Leistung voraussichtlich auch tatsächlich bereitstellt und man das ganze mit angemessenen Kondensatoren, Halbleitern und Sicherungskontrollchips bestückt hat. Leider gibt es eben weiterhin Hersteller, die bewusst falsche Angaben in die Produktangaben setzen, um dem Kunden Fähigkeiten zu suggerieren, die gar nicht bestehen. Insbesondere bei der Tabelle für die Leistungen sollte man daher auf Combinedangaben achten. Wenn der Anbieter einfach alle Leitungen zusammenaddiert hat, um zu seiner Gesamtleistung zu kommen, so ist diese Beschriftung schlicht und ergreifend falsch. Einzelbeschriftungen zeigen lediglich die maximale Belastbarkeit unter Extrembedingungen (sog. Peakwert) von Schienen, nicht aber die erbrachte Dauerleistungen. Die dann vom Käufer verschätzte Realleistung führt im schlimmsten Fall zu einer Überlast und wenn dann die Sicherheitsvorkehrungen wie der Überlastschutz fehlen, brennen einem Teile wie Dioden oder sonstiges durch und fehlerhafte Ströme breiten sich möglicherweise auf den gesamten Computer aus. Der Fall mag zwar nicht allzu oft eintreten, jedoch besitzt auch ein Auto keinen Airbag in der Erwartung, dass der Fahrer bei jedem Ausflug gegen die Wand fährt, sondern um im Fall der Fälle ein sicheres Polster darstellen zu können. Es ist jedenfalls ein wesentlich beruhigenderes Gefühl, mit Sicherheitsmechanismen zu arbeiten statt ohne jegliche Vorkehrungen.

    [break=Grundwissen zur Beurteilung der Elektronik]


    Damit Sie als Leser den darauffolgenden Ausführungen in der Beurteilung eines Netzteils in Sachen Elektronik besser folgen können, fassen wir kurz allgemeine Konzepte und den Aufbau eines Netzteils zusammen. Falls Sie bereits einen gewissen Grad an Vorwissen mit sich bringen und der Theorieabschnitt so weniger ansprechend ist, können Sie diesen Teil überspringen und zu den Beispielnetzteilen übergehen.

    Sicherlich ist dem ein oder anderen bereits bekannt, dass die Hauptaufgabe eines PC-Netzteils darin besteht, Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Während des Vorgangs der Umwandlung geht bei den unterschiedlich effektiven Baugruppen Leistung verloren und so wird weniger Watt ausgegeben, als aufgenommen wird, wodurch sich der Wirkungsgrad definiert. Je weniger Verlustleistung entsteht, desto besser äußert sich das in Sachen Stromkosten als auch in der Wärmeentwicklung.

    Zunächst haben wir beim Aufbau im Eingangsbereich die Eingangsfilterung mit Spuleneinheiten, X-Kondensatoren, welche Taktstörungen kurzschließen als auch Y-Kondensatoren, zum Ableiten von Störungen an den Nulleiter. Hier und allgemein gilt: Je mehr, desto besser. Darauf folgt die Gleichrichterbrücke, welche die Gleichspannung erzeugt, aber den Nachteil mit sich bringt, so genannte Oberschwingungen zu produzieren. Damit ist gemeint, dass die Stromaufnahme nicht sinusförmig verläuft und diese Schwingungen über dem normalen Niveau können ihrerseits Störungen hervorrufen. Deshalb kompensiert man den Effekt dieses notwendigen Bauteils mit einer anschließenden Leistungsfaktorkorrektur, vertreten durch eine schwere Drossel bei passiven oder besser noch einer komplexeren Schalteinheit mit eigenem Chip als aktive Version, die bessere Resultate in der Korrektur hervorbringt. Also kann man festhalten, dass eine aktive Lösung besser ist als eine passive. In jedem Fall sind neben einer Siebschaltung Spulen zur Unterdürckung der Welligkeit eine Notwendigkeit. Ein großer Kondensator speichert Energie, bei dem man auf kapazitive Kriterien gleichermaßen achten sollte wie auf Spannungsfestigkeit und die Temperatur. Auch hier gilt das mehr ist besser Prinzip: Eine möglichst hohe Spannungsfestigkeit zum Schutz vor Überspannungen, eine dem Leistungsbereich angemessene Kapazität und 105°C statt den konventionellen 85°C bei der Temperaturangabe sind vorteilhaft und zu beachten.

    Der zentral platzierte Transformator, welcher nun auf einem hochfrequenten Bereich arbeitet, generiert über die jeweiligen Wicklungen einzelne Spannungen (+12V, +3,3V, +5V, -12V). Ein weiterer kleiner Trafo ist für 5VSB, sprich die Standbyspannung zuständig. Wenn man so will, hat man also 2 Netzteile in einem für den Hauptbetrieb als auch den lastfreien Zustand. -12V wird hierbei von +12V, +3,3V von +5V abgeleitet.


    Ferner zeigen sich hier Vorzüge einer standhaften Marke, wenn die beiden zuletzt genannten Spannungen im Sekundärbereich jeweils eigene Filtereinheiten aus weiteren Spulen und Pufferkondensatoren zur Glättung besitzen, anstatt einer schlecht regulierenden Gruppenfilterung. Erkennen kann man dies daran, wenn mehrere Stellen unbesetzt sind und einfach überbrückt wurden, wie am Bild gut zu erkennen ist. Abschließend wird der Strom über die angelöteten Kabel an die Komponenten im PC verteilt. Optimalerweise werden dort Schrumpfschläuche angebracht.

    Das Bauteil, das dazu beiträgt, dass Netzteile möglichst nur so wenig an Energie aufnehmen, wie sie ausgeben, ist der PWM-Chip.

    Ein Punkt, der neben den bereits erwähnten Qualitätsmerkmalen eine Rolle spielt, ist eine saubere Optik in der Verarbeitung, sodass die Kabel ordnungsgemäß verlegt sind und nicht zu nah an Wärmequellen kommen, wo die Isolierung abschmelzen kann und durch Kontakte ein Kurzschluss entsteht. Zielgerichtetes Isolationsmaterial ist erwünscht und Bauteile sollten sauber platziert sein.

    Um die vorhergehenden Erklärungen zu veranschaulichen, folgen Bildausschnitte von diversen Netzteilen, da Bilder bekanntlich mehr als tausend Worte sagen.

    [break=Beispielnetzteile]
    Im Anschluss an diese einleitenden Worte folgt nun der Vergleich der Bauweise zweier ausgewählter Modelle. Auf der Seite der „schlechten“ Vertreter wollen wir keine Namen nennen, obgleich sich dem einen oder anderen die Herkunft erschließen wird. Dennoch wollen wir Diskretion bewahren und bitten an dieser Stelle um Verständnis. Auf Seiten der „guten“ Netzteile haben wir bewusst das 500W SilentPro von CoolerMaster gewählt, welches in der Preisklasse recht weit oben anzusiedeln ist.

    Bevor ein Netzteil nun aber geöffnet wird, ist der Sicherheitshinweis erforderlich, dass dieser Vorgang lebensgefährlich sein kann und davon abzuraten ist, wenn man ein solches Produkt als Privatkunde erwirbt. In den Kondensatoren kann sich immer noch Restspannung befinden, die sich bei Berührung entlädt. Abhängig von der Kapazität benötigen diese üblicherweise eine Ruhepause von etwas mehr als einem Tag, damit sich die Spannung komplett abbauen kann. Jedoch lässt sich auch einfach der Stromstecker trennen, während man das Netzteil im AN Zustand behält, sodass sich die Restenergie in Richtung der Verbraucher (PC-Komponenten) verteilen kann. Ein sorgfältiger und vorsichtiger Umgang mit dem Gerät ist zudem erforderlich, um keine empfindlichen Bauteile zu beschädigen. Bei einem Eingriff erlischt außerdem die Herstellergarantie.



    Massenfabrikat:
    Äußerlich betrachtet kommen billige Netzteile meist in mausgrauem Gewand und mit wenigen, nur selten ummantelten, Anschlüssen daher.Das heißt nicht, dass dies zwangsläufig ein Indikator für schlechte Qualität sein muss, aber zumindest erweckt man so zuvor bereits die Sparsamkeit am Produkt.


    Dieses einfache Massenfabrikat gehört mit seiner Maximalspezifikation sicherlich nicht zu den Varianten, die man sonderlich umfangreich ausstatten müsste mit großen Bauteilen. Aufgrund dessen gestaltet es sich schwieriger, dies mit größeren Modellen wie dem CoolerMaster zu vergleichen. Dennoch lässt sich festlegen, dass sich die Struktur an sich veraltet präsentiert. Besonders abstrakt wirkt der Umgang mit Siliconkleber. Ein markanter Punkt, an dem ironischerweise weniger mehr gewesen wäre. Denn Sauberkeit ist ein der Elektrotechnik nun einmal besonders wichtig. Primär stehen zwei einfache Samxon Kondensatoren mit je 200V und 85°C bereit. Als Zusatzinformation bei diesen dualen Primärkondensatoren ist sicherlich interessant, dass bis zu 400V im Primärkreis erreicht werden. Und da diese beiden Elkos in Reihe geschaltet wurden, addiert sich die Spannungsfestigkeit auf das Niveau.



    Die Wahl der Bauteile sekundär setzt sich aus gängiger Fernost-Elektronik zusammen, wobei der wilde Mix, (hauptsächlich bestehend aus Capxon, Samxon und weiteren einzeln platzierten Modellen,) nicht die Creme de la Creme an Kondensatoren darstellen. Schade ist in diesem Zusammenhang auch der Einsatz von einer passiven PFC Einheit mit einer unter Last hörbaren Drossel. Immerhin wird keine ganz minderwertige Gruppenfilterung eingesetzt.

    CoolerMaster SilentPro 500W:
    Auch wenn vor allem die Elektronik genauer beleuchtet wird, sind gleichermaßen die Features zu erwähnen und optische Aspekte, die natürlich in die Kosten mit eingeflossen sind bei der Produktion. Es fällt insbesondere die mattschwarze Beschichtung des CoolerMaster auf, die sich von vielen OEM Waren mit schlichten und sehr dünnen Gehäusewänden abhebt. Dazu kommt das modulare Steckersystem, bei dem wahlweise die verschiedenen Flachkabel für Peripheriegeräte angeschlossen werden können. Dieses Feature ist aktuell sehr beliebt, obgleich man den Aufpreis verkraften muss für etwas, was nicht zwangsläufig benötigt wird. Dem Leistungsbereich entsprechend sind viele Anschlüsse installiert worden.


    Im Gesamtüberblick verfügt das CoolerMaster über eine äußergewöhnlich große Kühlkörperstruktur und ist üppig bestückt. Wenn man zuvor das günstige Modell betrachtet hat, kann man auch als Laie sofort erkennen, dass dort große Unterschiede in der Bestückung des Netzteils sind.



    Wenn man den primären Sektor betrachtet, werden einem die 105°C Elektrolytkondensatoren auffallen, die wie zuvor erwähnt höherwertiger als jene mit 85°C sind. Es mag angesichts der Gesamtbetriebsdauer eines Netzteils immer wieder die Diskussion aufkommen, welchen Sinn diese besseren Varianten haben. Jedoch ist das Netzteil nun mal ein Produkt, an dem gerne gespart wird, da der Kunde selten die Elektronik begutachten kann, weshalb es umso löblicher ist, wenn man dort ein fähiges Modell einsetzt. Natürlich kommt es dabei auch auf Markenwahl an, denn mit bekannten Herstellern sind genügend Erfahrungen vorhanden, die einem die Funktionalität bescheinigen. In diesem Fall handelt es sich um Nippon-Chemicon, womit man gleich einer der Topproduzenten gewählt hat. Insbesondere gelten Kondensatoren aus Japan als qualitativ höherwertiger gegenüber ihren chinesischen oder taiwanesischen Gegenspieler. Auch hier finden wir, wie normalerweise weniger üblich, duale Primärkondensatoren vor, allerdings sind diese hier mit 450V beschriftet. Die Höhe des Wertes hat erstmal damit zu tun, dass man sich einen Sicherheitspuffer schafft, daher sind es 450V und nicht 400V. Im Unterschied zum billigen Modell addiert sich die Spannung auch nicht, da hier eine Parallelschaltung vorzufinden ist, bei der sich die Ströme aufteilen. Der Einsatz von zwei Stück begünstigt in dem Fall also die kapazitive Verteilung, da die beiden Modelle im Low-Profile gewählt wurden und somit physikalisch kleiner sind als die konventionellen Kondensatoren. Denn nur so konnte man die Aluminiumelemente der Kühlkonstruktion auch über die Elkos hinweg ausweiten, wohingegen man diese bei einem durchschnittlich großen hätte unterbrechen müssen. Folglich steckt alleine schon hinter diesem Gebilde viel Raffinesse im Gegensatz zur Billigproduktion.


    Sekundär befinden sich genügend Pufferkondensatoren des oft gesehenen Unternehmens Teapo, die in Schaltnetzteilen bisher immer einwandfrei gearbeitet haben. Vor allem zeigt sich hier eine einheitliche Wahl anstatt eines bunt gewürfelten Haufens. Hier wurden die einzelnen Bauelemente sauber verlötet.

    Ein kurzer Abstecher zu den Messwerten:
    Zur Offenbarung der tatsächlichen Umsetzung muss man die Spannungsüberprüfung durchführen, bei der die Werte innerhalb des Bereiches von 5% bei den Hauptspannungen liegen müssen. Je weniger Schwankungen bestehen und je geringer der Abfall unter (Voll)last ist, desto besser ist die Qualität des Netzteils. Die zur Glättung der Spannung eingesetzten Kondensatoren hinterlassen eine möglichst klein zu haltende Restwelligkeit mit einer Grenze von 50 bzw. 120mV. Nicht selten erlebt man bei Billigprodukten einen Anstieg auf mehrere hundert mV.
    In Zeiten von „Green-IT“ hat sich auch der Wirkungsgrad als Indikator für Perfektion durchgesetzt und ein durchschnittlicher Vertreter erreicht bereits gut und gerne 85% in der Spitze, wenn nicht noch höher. Zu guter letzt wird der PFC-Wert ermittelt, auf den, wie erwähnt, eine aktive oder passive Lösung ihren Einfluss hat, ob man hohe 90er Resultate erreicht oder eben nicht.

    [break=Zusammenfassung]


    So sehen wir Netzteile gerne:
    Hochwertige Elektronikbaugruppen aus bekannten Kreisen mit zuverlässigen Werten und 105°C Kondensatoren wissen gleichermaßen zu begeistern wie ein hoher Wirkungsgrad von über 85% und eine nahezu perfekte Stabilität mit Schutzmechanismen, die rückversichern. Innovative und kreative Designs mit aktuellen Technologien wie aktivem PFC werden wie eine hohe Verarbeitungsqualität bevorzugt.

    So sehen wir Netzteile weniger gerne:
    Einfach bestückte Ware mit schlecht verlegten Kabelsträngen als Gefahrenquelle und fehlende Schutzmechanismen bei Überlastungen beispielsweise bilden das Schlusslicht der Erwartungen. Die Werte über- oder unterschreiten gesetzte Toleranzen weitläufig, sodass dauerhafte Schäden eintreten. Auch die Lebenserwartung angeschlossener Geräte kann durch unsaubere Ströme verkürzt werden. 85°C Kondensatoren, schlechte Wirkungsgrade unter 80% als auch eine einfache Leistungsfaktorkorrektur machen das negative Bild komplett.

    Optische Spielereien und ein laufruhiger Lüfter (bei dennoch effektiver Kühlung) sowie ein Kabelmanagementsystem sind meist erstrebenswert, allerdings auch kein unabdingbares Mittel zur Vollendung der Qualität des Kernstückes ansich.

    Wie wir nun feststellen konnten, lohnt es sich keineswegs, beim Netzteil zu sparen. Für ein Mittelklassesystem muss man auch nicht allzu große Geldbeträge bereithalten, sondern kann bereits für einen geringen Aufpreis eine deutlich bessere Netzteilqualität erhalten. Nur bei High-End Computern sind dem ganzem natürlich keine Grenzen gesetzt.

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    rOOst (14.03.2012)

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