Netzteile: Messungen & Equipment

Lastkalkulation

Die Lastszenarios bei 230-Volt-Eingangsspannung sind von allen Netzteilen unabhängig von ihrer Nennleistung zu absolvieren, diese Szenarios sollen alltägliche Systemkonfigurationen simulieren. Die beiden Crossload-Szenarien sind eigens von ComputerBase definierte Extremzustände, die regulären Lasten 10, 20, 50 und 100 Prozent entsprechen exakt den Vorgaben von 80Plus. Die seit April 2012 gültige Testmethodik wird im offiziellen Testprotokoll beschrieben. Die Kalkulation der Lastverteilung auf den einzelnen Spannungsschienen wird für jedes Netzteil individuell berechnet und ist im jeweiligen Artikel angegeben.

Messungen

Im Folgenden werden die einzelnen von ComputerBase durchgeführten Messungen abseits der Lautstärke erläutert. Dabei wird auch kurz auf die mindestens oder maximal einzuhaltenden Werte gemäß jeweiliger Spezifikation eingegangen.

Effizienz

Der Wirkungsgrad wird zunächst im nordamerikanischen 115-Volt-Stromnetz bei 10, 20, 50 und 100 Prozent Belastung bestimmt. Diese Werte sind für Leser in Deutschland zwar wenig praxisrelevant, aber perfekt geeignet, um zu prüfen, ob ein Netzteil zurecht das 80Plus-Zertifikat trägt.

Bei Netzteilen, die nur im europäischen 230-Volt-Netz einsetzbar sind, findet die Überprüfung der 80Plus-Zertifizierung mit einem entsprechend angepassten Spannungseingang statt. Zusätzlich müssen die Testkandidaten auch noch weitere feste Lastszenarios bei 25, 75, 150, 250 und 450 Watt im 230 Volt-Netz absolvieren. So müssen auch Netzteile mit einer Leistung von über einem Kilowatt realistische Leerlaufszenarien absolvieren.

Leistungsfaktorkorrektur (PFC)

Ein PC-Netzteil verhält sich im Stromnetz anders als gewöhnliche (ohmsche) Lasten wie zum Beispiel eine Glühlampe. Die Phasenverschiebung der Stromaufnahme zur Spannung bedeutet, dass neben der Wirkleistung sogenannter Blindstrom entsteht. Dies führt zum einen zu einer höheren gemessenen Scheinleistung, zum anderen zu einer Belastung für das Stromnetz. Ein Messwert von "1" an dieser Stelle würde bedeuten, dass das Netzteil sich perfekt verhält und kein Blindstrom entsteht. In der Realität werden immer geringere Ergebnisse gemessen. Verbraucher bezahlen in Deutschland übrigens in der Regel lediglich die Wirkleistung. Netzteile mit nicht funktionsfähiger oder nicht vorhandener Leistungsfaktorkorrektur und einer Leistung ab 75 Watt dürfen in der EU aber gemäß Richtlinie 2004/108/EG über die elektromagnetische Verträglichkeit nicht verkauft werden. Diese und alle folgenden Messungen werden mit 230 Volt Eingangsspannung durchgeführt.

Spannungsregulation

ComputerBase verzichtet auf eine grafische Darstellung der Spannungsregulation der Schienen mit +5Vsb und -12 Volt. Diese Schienen werden im Verhältnis zu den anderen Schienen nur minimal belastet. Die Redaktion überprüft nur, ob die Messwerte innerhalb des jeweils erlaubten Bereichs gemäß ATX-Norm liegen. Bei den 3,3-, 5- und 12-Volt-Schienen werden hingegen präzise Werte abgebildet.

Während die meisten Netzteile bei symmetrischer Belastung zulässige Spannungen liefern, sind die Tests von ComputerBase mit ungleichmäßiger Belastung im mittleren und oberen Wattbereich anspruchsvoll. Die Redaktion simuliert dabei zwei Extremzustände, die in modernen Systemen je nach Systemkonfiguration auftreten können.

Zunächst wird die +12-Volt-Leitung stark, die anderen Schienen aber nur schwach belastet. Derartige Lastverteilungen können am Netzteil anliegen, wenn ein leistungsfähiges Spielesystem mit einer sparsamen SSD eingesetzt wird. Anschließend wird das Szenario umgekehrt und die +3,3- und +5-Volt-Leitung wird gefordert. Als reales Beispielsystem passt beispielsweise ein Fileserver mit vielen Festplatten, aber sehr sparsamen Komponenten. Bewältigt ein Netzteil beide Crossload-Szenarien, muss der Anwender sich bei der Systemzusammenstellung keine Gedanken um die Lastverteilung der ausgewählten Bauteile machen.

Spannungen außerhalb des zulässigen Korridors können zu instabilem Betrieb und permanenten Beschädigungen anderer Bauteile führen. Eine besonders präzise Spannungsregulation entlastet die Spannungswandler auf Mainboard und Grafikkarte.

Restwelligkeit

Die Ripple-&-Noise-Messungen zeigen die Qualität der ausgegebenen Spannungen, indem nicht vollständig geglättete Wechselspannungsanteile in Spannungsspitzen sichtbar und erfasst werden. Dabei darf der Abstand zwischen dem unteren und oberen Punkt der Spannungsspitze (Peak-to-Peak) bei 12 V nicht höher als 120 mV sein. Die restlichen Spannungen müssen Werte unter 50 mV erreichen.

ComputerBase verzichtet auf eine grafische Darstellung der Schienen mit +5Vsb und -12 Volt. Diese Schienen werden im Verhältnis zu den anderen Schienen nur minimal belastet. Die Redaktion prüft nur, ob die Messwerte innerhalb des jeweils erlaubten Bereichs gemäß ATX-Norm liegen. Bei den 3,3-, 5- und 12-Volt-Schienen bilden werden hingegen präzise Werte abgebildet.

Zu hohe Restwelligkeit kann andere Komponenten des Rechners auf längere Sicht schädigen und vorzeitig altern lassen. Je nach Ausmaß der Spezifikationsverletzung kann ein überhöhter Wechselspannungsanteil auch sofort zu instabilem Betrieb führen. Besonders niedrige Restwelligkeit entlastet die Stromversorgung der übrigen Komponenten und wird daher beispielsweise von Übertaktern geschätzt.

Stützzeit

Die Stützzeit (Hold-up-Time) gibt an, wie lange das Netzteil bei voller Belastung und einer Unterbrechung der Netzspannung weiterhin spezifikationskonforme Versorgungsspannungen liefern kann. Eine hohe Stützzeit sorgt beispielsweise dafür, dass ein Rechner bei einem kurzzeitigen Spannungseinbruch im Stromnetz (erkennbar durch Flackern von Glühlampen) weiterläuft. Die Intel-Vorgabe sieht ein Minimum von 16 Millisekunden vor. Netzteile, die das Minimum erfüllen, können problemlos an einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) betrieben werden.

Standby-Verbrauch

Geringe Leistungsaufnahmen im Standby-Modus werden inzwischen durch gesetzliche Energiesparrichtlinien gefordert.

Ältere Netzteile wurden von ComputerBase mit den damals gültigen 90-mA-Standby-Strom getestet. Dieses Szenario ist etwas einfacher zu bewältigen. Zudem war der Grenzwert der Leistungsaufnahme ohne jede Last bei 0,50 Watt statt den jetzt gültigen 0,25 Watt.