Netzteil

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Das Netzteil ist die Basis jeder PC-Konfiguration, denn es muss alle Komponenten mit ausreichend Strom versorgen. Leistungsstarke Grafikkarte, superschnelle CPU und jede Menge Laufwerke – im Rechnergehäuse sitzen viele Stromkonsumenten. Das PC-Netzteil garantiert, dass sie alle ausreichend Saft bekommen. Im Idealfall stellt es jeder Komponente so viel Strom zur Verfügung, wie sie gerade benötigt – aber auch nicht mehr, um den PC nicht unnötig aufzuheizen und die Stromrechnung nicht in die Höhe zu treiben.

Spannungswandler

Einfach ausgedrückt wandelt ein PC-Netzteil die 230 Volt Wechselspannung der Steckdose in Gleichspannungen um, da der PC nur damit umgehen kann. Außerdem hat es die Aufgabe, dem Rechner über das „Power-OK“-Signal mitzuteilen, dass alle Spannungen stabil anliegen. 12-Volt-Leitung: Ein Netzteil besitzt drei Spannungsleitungen, die von den Komponenten unterschiedlich genutzt werden. Alle aktuellen Komponenten wie CPU, DDR2/3-Speicher, PCI-Express-Grafikkarten und SATA-Laufwerke, aber auch Lüfter verwenden die 12-Volt-Leitung. Sie wird am häufigsten gebraucht und ist in mehrere Stränge aufgeteilt. 5- und 3,3-Volt-Leitung: Ältere CPUs und Speicherriegel sowie Steckkarten nutzen die 5- und die 3,3-Volt-Schiene. Zusätzlich bieten Netzteile die negativen Spannungen -5 und -12 Volt, die jedoch nur bei älteren Platinen eine Rolle spielten. So stellen beispielsweise ISA-Steckplätze -5 Volt und ältere serielle Controller -12 Volt zur Verfügung. Letztere benötigen mittlerweile weniger Strom und werden daher über die 5-Volt-Leitung versorgt. Übrigens: Laut ATX-Spezifikation ist bei allen Spannungsleitungen nur eine Abweichung von +/- 5 Prozent erlaubt (Infos zum Beispiel unter www.formfactor.org).

Aufbau

Ein Netzteil besteht grob gesagt aus einem Metallgehäuse mit einer Euro-Kaltgeräte-Buchse für den Anschluss an das Stromnetz, einem Netzschalter und – je nach Ausführung – einem oder mehreren Lüftern. Die 230 Volt Wechselspannung aus der Steckdose werden im Netzteil in Gleichspannung umgewandelt. Im Detail: Zunächst erzeugt ein Gleichrichter 230 Volt Gleichspannung. Anschließend baut ein Transistor eine Rechtecksspannung (Wechselspannung) auf, indem er die Gleichspannung in Wechselspannungen von etwa 15 bis 50 kHz zerhackt. Ein Transformator wandelt die einzelnen Wechselspannungen in 3,3, 5 und 12 Volt um, die wiederum von einem Gleichrichter und Glättungskondensatoren zu Gleichspannungen umgemodelt werden. Diese Gleichspannungen werden über die verschiedenen Spannungsleitungen beziehungsweise Stromstecker zur Platine und den Komponenten gebracht. Hier die wichtigsten Stecker: Der 20- oder 24-polige Stromstecker versorgt die Schnittstellen und Slots mit +3,3, +/-5 und +/-12 Volt. Neben den Spannungsleitungen hat der Kabelstrang noch weitere Leitungen: die Masse (schwarz), Power-OK (grau) und PS-ON (Power-Supply-On; grün) für den An- und Ausschalter. Sense Amp (braun) regelt die 3,3 Volt exakt nach, um Spannungsverluste etwa durch Kabel oder Steckverbinder auszugleichen. Hinzu kommt die Standby-Spannung 5VSB (violett), mit der sich der Rechner aus Stromsparmodi aufwecken lässt. Per 4-poligem PATA-Stecker oder SATA-Anschluss mit 15 Kontakten bekommen Festplatten und andere Laufwerke ihren Strom. Beide Stecker besitzen zwei Masseleitungen und je einen 12- sowie 5-Volt-Kanal. SATA-Platten benötigen zusätzlich 3,3 Volt Spannung. Spezielle 6-polige Stecker gibt es für PCI-Express-Grafikkarten. Die Stecker sind mit drei 12-Volt- und drei Masseleitungen verbunden. Die Hauptplatine: Um ihrerseits die Stromanschlüsse des Netzteils aufnehmen zu können, benötigt eine Platine hauptsächlich zwei Buchsen: die 20- oder 24-polige für den ATX-Stromstecker und die 4- oder 8-polige für die zusätzliche 12-Volt-Versorgung. Die Steckplätze und Schnittstellen, die sich auf einer Hauptplatine befinden, holen sich über die Leitungen auf der Platine die Spannung, die ihnen laut Spezifikation zusteht. Benötigt eine Komponente – etwa eine Grafikkarte oder eine CPU – mehr Strom, als der Steckplatz zur Verfügung stellen kann, kommen die zusätzlichen Spannungsleitungen zum Einsatz. Im Fall von Grafikkarte oder CPU ist das der 6- beziehungsweise 8-polige 12-Volt-Kanal.

ATX-Formate

Am häufigsten sind ATX-Netzteile, da ATX (Advanced Technology eXtended) der Formfaktor ist, der bei Desktop-PCs normalerweise im Einsatz ist. Man unterscheidet zwischen ATX 1.3, 2.0 und 2.2, wobei jede Version einen anderen Stromstecker für die Hauptplatine vorschreibt (siehe dazu auch www.formfactor.org). Bei ATX 1.3 ist dieser Molex-Stecker 20-polig, bei ATX 2.0 24-polig. Manche CPUs wie Intels Pentium 4 brauchen bei ATX 1.3 zusätzlich einen 4-poligen 12-Volt-Stecker (AUX). ATX 2.2 setzt ebenfalls einen 24-poligen Stecker voraus, hier steht CPUs zusätzlich ein 8-poliger 12-Volt-Stecker zur Verfügung. Dafür fehlt die Leitung, die -5 Volt erzeugt. Adapter: Um das Stecker-Wirrwarr etwas zu vereinfachen, gibt es Adapter, die beispielsweise aus einem 24- einen 20-poligen Stromstecker machen. Oder der 24-polige Stecker lässt sich aufteilen, so dass Sie nur den 20-poligen Teil nutzen können. Bei den 8-poligen 12-Volt-Buchsen, die manche Platinen zusätzlich bieten, besteht dagegen die Möglichkeit, sie nur mit einem 4-poligen Stecker zu bestücken – falls das den eingebauten Komponenten reicht.

Leistung

Meist werben die Netzteilhersteller mit der maximalen Leistungsangabe (in Watt). Viel wichtiger als dieser Wert ist jedoch die kombinierte Leistung: Das ist die maximale Leistung, die zur PC-Stromversorgung tatsächlich nutzbar ist. In den Datenblättern finden Sie entweder die maximale kombinierte Leistung der 3,3- und 5-Volt-Leitungen und/oder die der 3,3-,5- und 12-Volt-Leitungen. Fehlt dieser Wert, können Sie sich mit einer einfachen Faustregel behelfen: Ziehen Sie 20 bis 30 Watt von der maximalen Leistungsangabe ab, um den kombinierten Wert zu bekommen. Richtig dimensionieren: Kalkulieren Sie beim Kauf eines neuen Netzteils die benötigte Leistung nicht zu knapp. Sonst kommt es zu PC-Abstürzen, Außerdem altert das Netzteil schneller, wenn es ständig unter Volllast arbeitet. Wappnen Sie sich auch für eventuelle Aufrüstaktionen, denn neue Grafikkarten und CPUs verbrauchen eher mehr als weniger Strom. Wirkungsgrad: Ein Netzteil sollte einen möglichst hohen Wirkungsgrad haben. Damit ist das Verhältnis zwischen Ein- und Ausgangsleistung gemeint, also wie viel von der aufgenommenen Leistung das Netzteil wirklich an die Komponente weitergibt. Denn einiges an Strom bleibt ungenutzt und verlässt als Wärme das PC-Gehäuse – was sich auf Dauer auch auf die Stromrechnung niederschlägt. Der ATX Power Supply Design Guide (z.B. unter www.formfactor.org) fordert für ein ATX-Netzteil einen Wirkungsgrad von mindestens 65 bis 75 Prozent bei geringer und 70 bis 77 Prozent bei Volllast. Netzteile, die einen Wirkungsgrad von über 80 Prozent haben, dürfen das „80plus“-Label (www.80plus.org) tragen.

Belastbarkeit

Ein weiterer Indikator für die Qualität eines Netzteils ist die Belastbarkeit der einzelnen Stromschienen. Beispielsweise liefert ein 400-Watt-Netzteil auf der 3,3-Volt-Leitung zwischen 23 und 30 Ampere. Auf der 5-Volt-Schiene sind zwischen 28 und 30 Ampere verfügbar, auf der 12-Volt-Schiene um die 30 Ampere. Bei -12 Volt liegt die Belastbarkeit zwischen 0,3 und 0,7 Ampere. Wichtig: Es dürfen nicht alle Schienen gleichzeitig mit der vollen Leistung betrieben werden. Bei der Auswahl eines Netzteils sollten Sie auch die Stromaufnahme im Standby-Modus beachten. Er sollte natürlich möglichst niedrig sein. Entsprechende Angaben finden Sie in den technischen Daten.

Lärm

Damit ein Netzteil möglichst leise arbeitet, sollten seine Lüfter temperaturgeregelt sein. Das bedeutet, dass sich ihre Drehzahl der Wärme im PC-Gehäuse anpasst. Manche Hersteller wie Be Quiet bauen von vornherein leise Lüfter in ihre Netzteile ein. Passive Netzteile: Es gibt auch Modelle, die ganz ohne Lüfter auskommen. Sie besitzen Kühlrippen aus Aluminium sowie diverse Schlitze und Löcher, durch die Wärme entweichen und Luft zirkulieren kann. Allerdings bieten diese passiven Lösungen in der Regel weniger Leistung als ihre Kollegen mit Lüfter. Sie eignen sich daher nur bedingt für Rechner, die auch leistungsintensivere Aufgaben wie Grafik, Videobearbeitung oder 3D-Spiele meistern sollen. Ein Beispiel für solch ein passives Netzteil ist das Silverstone ST30NF Fanless 300W für etwa 120 Euro. Ein guter Mittelweg sind Netzteile, deren Lüfter sich nur bei Bedarf zuschaltet. Silentmaxx hat mit dem Semi-Fanless 450W für etwa 185 Euro eine solche Lösung im Sortiment. Redundante Netzteile: Dieser Typ wird hauptsächlich in Servern eingesetzt. Dabei sind zwei Netzteile in einem Gehäuse vereint, die beide nur mit Halblast arbeiten. Bei Störungen kann das funktionierende Netzteil die Arbeit des kaputten Kollegen übernehmen. Beispiel: das Etasis EFRP-2462 2 x 460 Watt für etwa 360 Euro.

Nützliche Extras

Möchten Sie in Ihrem PC zwei Grafikkarten im SLI- oder Crossfire-Verbund betreiben, sollten Sie darauf achten, dass Ihr Netzteil entsprechend zertifiziert ist. Das gewährleistet, dass es die nötige Leistung für den Zwei-Karten-Betrieb bringt und auch die erforderlichen Anschlusskabel mit mindestens 18 Ampere pro Kanal hat. Kabelmanagment: Um das Kabelchaos im PC möglichst gering zu halten, sollten Sie ein Netzteil mit Kabelmanagement wählen, etwa das Seasonic M12-600 für etwa 150 Euro. Kabelmanagement bedeutet, dass das Netzteil lediglich ein oder zwei fest montierte Kabel hat; alle anderen – für Grafikkarte, SATA- und PATA-Laufwerke – lassen sich nach Bedarf anstecken. Das hat die Vorteile, dass im PC-Gehäuse die Luft besser zirkulieren kann. Noch ein Tipp: Befestigen Sie Kabel mit Kabelbindern, das bringt zusätzlichen Platz im PC-Gehäuse. Tachosignal: Dieses nette Extra bieten manche Netzteile. Damit lässt sich der Betrieb der Lüfter per Software kontrollieren und regeln. Einige Netzteile sind darüber hinaus mit Anschlüssen für weitere Lüfter ausgestattet. Diese lassen sich dann über das Netzteil steuern.

Leistungsfaktorkorrektur (PFC)

Sinnvoll, wenn auch ohne Einfluss auf die Leistung eines Netzteils, ist die Power Factor Correction (PFC), zu Deutsch Leistungsfaktorkorrektur. Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis aus der Wirkleistung – also das, was Sie auf Ihrer Stromrechnung aufgelistet haben – und der Scheinleistung. Darunter versteht man einen Leistungsanteil, der entsteht, wenn die Spannung und der vom Netzteil aus dem Stromnetz gezogene Strom nicht in Phase sind. Diesen Leistungsanteil erfasst der Stromzähler nicht, da er zwischen dem Netzanschluss und dem Netzteil hin und her pendelt. Dennoch belastet er die Stromleitung und das Energienetz. Passiv vs. aktiv: Idealerweise hat der Leistungsfaktor den Wert 1, das entspricht 100 Prozent. In der Realität liegt er jedoch deutlich darunter. Die Leistungsfaktorkorrektur hebt diesen Wert an, was auf zwei Wegen geschieht: Die passive Korrektur setzt einfache elektronische Bauteile wie Spulen und Kondensatoren ein. Sie erzielt einen Leistungsfaktor von 65 bis 75 Prozent. Die aktive Korrektur ist aufwendiger, aber auch wirkungsvoller. Sie schafft um die 95 Prozent, da bei ihr eine Art Schaltnetzteil den Phasenunterschied ausgleicht.