Warum Gruppen-regulierte Netzteile in 2019/20 nicht mehr gekauft werden sollten.

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Maurice Janssen

Neues Mitglied
14. 06. 2020
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Kevelaer
In Kooperation mit Luke Savanije; noch nicht auf Fehler überprüft

Einleitung

Heutzutage ist die 12v Rail dafür bekannt, fast alles im PC mit Strom zu versorgen. Dazu gehören unter anderem CPU, GPU, Lüfter, Teile des Motherboards und teilweise auch DRAM (In der Regel noch mit 5v oder 3.3v betrieben). Manche PCs arbeiten inzwischen ausschließlich mit der 12v Spannung (Hier : Abwärts-Regulierung über Motherboard. Das war jedoch nicht immer so. Als man langsam auf die Verwendung der 12v Spannung für viele Komponenten Umstieg & nur noch SATA-Geräte der letzte Große 5v Verbraucher waren, kamen Gruppen-regulierte Netzteile auf den Markt und wurden für viele Jahre aktiv auf dem Markt angeboten. Auch heute noch wird die Gruppen-Regulierung in Budget Netzteilen verwendet, so auch in diesen :

• Be Quiet - Pure Power 11 (300-350w)
• Cooler Master - Masterwatt Lite
• Corsair - VS 2017
• EVGA - W1, N1, N2, BT
• FSP Hexa+, Hyper, Hammer, Raider, manche Aurum Modelle
• Seasonic - S12ii/M12ii
• Thermaltake - Smart 80+
• Xilence - Performance C

und noch viele Weitere, die zu diesem Zeitpunkt auch noch verkauft werden.

Problem 1: Gruppen-Regulierung und sogenannte Crossloads

Das große Problem besteht darin, dass bei einer Gruppen-Regulierung die 12v und 5v Rails zusammen reguliert werden. Wie bereits erwähnt, ist inzwischen SATA der einzige Grund für 5v-Rails. Somit ist die Last auf der 5v-Rail relativ gering im Vergleich zur 12v-Rail.
Der Zustand, dass eine Rail deutlich höher belastet ist, nennt man in der Netzeil-Thematik "Crossload". Wenn die 12v-Rail auf einer hohen
Last agiert, kann der PWM Controller, der die Rails reguliert, die 5v-Rail nicht stabil regulieren. Auf Grund dieses Problems kann die 5v-Rail in der Spannung fallen. Da ältere sowie Budget Netzteile häufig keine UVP (Unter-Spannungs Schutz) aufweisen kann die Spannung so tief fallen, dass es den Komponenten auf Langzeit schadet, da die Spannungs-Korrektur der Komponenten sehr aufwendig ist. Ein Low Voltage/High Current Verhältnis (niedrig Spannung/ hohe Last) kann außerdem zu Beschädigungen der Kabel führen. Laut dem ATX-Standard ist eine maximale Abweichung von 5% bereits seit Haswell vorgesehen. Gruppen-regulierte Netzteile kommen diesen Richtlinien jedoch häufig nicht nach.

Problem 2: Low Load Operation

In einem sogenannten "Low Load Operation" Szenario wird das Netzteil auf der 3.3v- und 5v-Rail belastet während die 12v-Rail unter sehr niedriger Last steht. Das ist ebenfalls für viele Gruppen-regulierte Netzteile innerhalb der Richtlinien seit Haswell nicht möglich.
Siehe : In Problem 1 wurde Crossload bereits erklärt (Hier umgekehrt).

Beispiele : Gruppen-Regulierte Netzteile verfehlen ATX-Standard

http://www.jonnyguru.com/blog/2018/11/12/evga-750n1-750w-power-supply/3/
http://www.jonnyguru.com/blog/2018/10/08/cooler-master-masterwatt-lite-600w-230v-power-supply/3/

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Woran erkennt man ein Gruppen-reguliertes Netzteil?

1. Sofern Fotos des Netzteil Inneren vorhanden sind, kann man bei 2 Regulierungs-Spulen davon ausgehen, dass das Netzteil Gruppen-Reguliert ist. Andernfalls ist es unabhängig reguliert. Die größere Spule ist in der Regel für 5v und 12v, die kleinere für 3.3v.

2. Ein Blick auf das Label des Netzteils kann Klarheit verschaffen. Manche Netzteile werden mit einem Output von 600w beworben, jedoch ist das Maximum der 12v-Rail laut Label zum Beispiel 400w bzw. 33a.

Folgend ist ein Bild, welches die Regulierungs-Spulen zeigt:

masterwatt_w16interior.jpg

Blau - Primäre Seite: Hier befinden sich z.B. PFc, Bulk Kondensatoren und die AC/DC Konvertierung.
(Mehr dazu ist im Beitrag von Saibot im Thema Netzteile zu finden)

Rot - Sekundäre Seite. Die Große Spule wird für die Regulierung von 5v und 12v verwendet, die kleine für 3.3v.
Es gibt Netzteile, die 3 Spulen aufweisen. Hierbei handelt es sich dann um eine "Double Mag Amp" Topologie.
Das heißt, dass alle Spannungen zwar einzeln reguliert werden, effizient ist es jedoch nicht. Bereits existierende Netzteile weisen eine bessere Leistung auf, aber weisenhäufig eine 80+ Bronze Effizienz und in seltenen Fällen eine 80+ Silber Effizienz auf. Eine Höhere Effizienz eines solchen Netzteils ist mir bis heute nicht bekannt.

Folgend ist ein Bild eines Corsair CX 450 mit einer DC/DC Regulierung. Die DC/DC Spulen sind auf einem sogenannten "Daughter-Board" zu sehen und regulieren 5v und 3.3v separat zu der 12v-Rail. Hier sind die Spulen verdeckt, dass ist jedoch nicht immer so.

Screenshot_2.png

Finaler Kommentar:

sofern möglich, sollte ein DC/DC Netzteil mit allen Schutzschaltungen gekauft werden. Falls das zu teuer ist wenigstens eins mit einzeln regulierten Spannungen (Dual Mag Amp). Sollte dies nicht möglich sein, muss man jedoch wenigstens zu einer höheren Watt-Gesamtleistung greifen, um die 12v-Last im vergleich zur Gesamt-Last niedrig zu halten. In mid-range Systemen haben solche Netzteile jedoch nichts verloren & sind auch nicht dafür gedacht.
 

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