Netzteile: Messungen & Equipment

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, 100 und 110 Prozent Belastung bestimmt. Diese Werte sind für Leser in Deutschland zwar wenig praxisrelevant, aber perfekt geeignet, um zu prüfen, ob ein Netzteil zu Recht das 80Plus-Zertifikat trägt. Die Last mit 110 % der spezifizierten Ausgangsleistung soll zeigen, ob das Netzteil eine kurzzeitige Überlast ohne Defekt überstehen kann.

Bei Netzteilen ohne Weitbereichseingang, die nur im 230-Volt-Netz einsetzbar sind, findet die Überprüfung einer möglichen 80Plus-EU-Zertifizierung mit einem entsprechend angepassten Spannungseingang statt. Zusätzlich zu den Lasten nach 80Plus müssen die Testkandidaten feste Lastszenarien im 230-Volt-Netz absolvieren, die auf den Lastverteilungen realer Systeme basieren.

Leistungsfaktorkorrektur (PFC)

Ein PC-Netzteil verhält sich im Stromnetz anders als gewöhnliche (ohmsche) Lasten wie zum Beispiel eine Glühlampe. Der nicht sinusförmig aufgenommene Strom bedeutet, dass neben der Wirkleistung auch Blindleistung aufgenommen wird. Wird zu viel Blindleistung aufgenommen, können Störungen anderer Verbraucher im Netz auftreten, weshalb für Netzteile, die mindestens 75 Watt aufnehmen, Grenzwerte für den Blindanteil in der EN 61000 definiert wurden. Der Leistungsfaktor fasst alle Anteile der Blindleistung zusammen, wobei mit diesem das Verhältnis von Wirk- zu Scheinleistung (Wirkleistung plus Blindleistung) ausgedrückt wird. Ein Messwert von "1" an dieser Stelle würde bedeuten, dass das Netzteil sich perfekt verhält und kein Blindstrom entsteht. Der Stromzähler deutscher Privathaushalte berücksichtigt lediglich die Wirkleistung, weshalb ein schlechterer Leistungsfaktor keine höheren Stromkosten zur Folge hat. Diese und alle folgenden Messungen werden mit 230 Volt Eingangsspannung durchgeführt.

Spannungsregulation

ComputerBase verzichtet auf eine grafische Darstellung der Spannungsregulation der Schienen mit 5 VSB 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.

Spannungen außerhalb des zulässigen Korridors können zu instabilem Betrieb und bei sehr hohen Spannungen zu permanenten Beschädigungen anderer Bauteile führen. Sehr kleine Spannungen bedeuten eine zusätzliche Belastung der 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. Auf den anderen Spannungsschienen müssen Werte unterhalb von 50 mV erreicht werden.

ComputerBase verzichtet auf eine grafische Darstellung der Schienen 5 VSB 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 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.

Grafikkartenkompatibilität

Ab Januar 2019 werden zudem Tests zur Grafikkartenkompatibilität durchgeführt. Zu empfindlich eingestellte Schutzschaltungen können bei Betrieb von Grafikkarten mit starken Lastwechseln fälschlicherweise auslösen. Ebenso kann eine zu schwache Ausgangsfilterung des Netzteils Grund für eine Inkompatibilität zu solchen Grafikkarten sein. Die Kompatibilität wird in diesem Test mittels einer Stichprobenmessung eines Systems bestehend aus einem AMD Ryzen 2600 mit 4,0 GHz und einer AMD Radeon RX Vega 56 überprüft. Der Spannungsripple auf der 12-Volt-Schiene wird direkt an den PCIe-Buchsen gemessen. Der Strom wird mit der Stromzange TA189 von Pico Technology gemessen, deren Messbereich allerdings nur auf 30 Ampere begrenzt ist, weshalb Peakströme in Höhe von 30 Ampere tatsächlich höher sind.

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Als Lastszenario wird eine Szene aus The Witcher 3 verwendet. Es wird mit zwei Leistungsprofilen der Grafikkarte Messungen durchgeführt. Als Normallast wird eine Undervolting-Konfiguration bezeichnet, mit der die GPU bis maximal 1.509 MHz taktet und mit der die Grafikkarte nach interner Messsensorik maximal 180 W aufnimmt. Bei „Maximallast“ wird lediglich das Power Target auf +50 % erhöht, woraus ein Takt von 1.551 MHz resultiert und eine Leistungsaufnahme von 240 W.

Stützzeit

Die Stützzeit (Hold-Up-Time) gibt an, wie lange das Netzteil bei voller Belastung und einer Unterbrechung der Netzspannung weiterhin die Hardware mit Strom versorgt. Die Intel-Vorgabe sieht ein Minimum von 16 Millisekunden vor, womit theoretisch der Ausfall einer kompletten 60-Hertz-Netzschwingung überbrückt werden kann. Netzteile, die das Minimum erfüllen, können problemlos an einer offline unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) betrieben werden.

Stand-by-Verbrauch (ErP)

Geringe Leistungsaufnahmen im Stand-by-Modus werden inzwischen durch gesetzliche Energiesparrichtlinien wie der 2013 ErP Lot 6 gefordert.

Netzteile dürfen im ausgeschalteten Zustand maximal eine Leistung von 0,5 Watt aufnehmen. Mit einem entnommenen Strom von 45 mA der 5-VSB-Schiene darf die Leistungsaufnahme im Stand-by ebenso maximal 0,5 Watt betragen.