Netzteile: Messungen & Equipment

Schalldruckpegelmessung

Viele aktuelle Netzteile sind insbesondere bei geringer Belastung derart leise, dass kein Unterschied in den Messdaten festgestellt werden kann, wenn der Umgebungsschall nicht gedämpft wird. ComputerBase nutzt daher eine professionelle Messeinrichtung des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik an der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg.

Die Messungen finden in einem Akustiklabor statt, in dem das Netzteil von allen äußeren Schallquellen isoliert ist und Schallwellen absorbiert werden, sodass Überlagerungen der Schallwellen stark vermindert werden. Die Grenzfrequenz des Raums beträgt circa 300 Hz und der Ruheschalldruckpegel liegt bei ungefähr 16,2 dBA.

Das Netzteil wird mittig im Raum platziert und wird mit einer rein resistiven Last verbunden, die für die Messung passiv gekühlt wird. Der Messaufbau entspricht dem der DIN EN ISO 3745. Zur Erfassung des ortsabhängigen Schalldruckpegels werden demnach Mikrofone über eine kugelförmige Messfläche verteilt, die in einem Radius von 1 m zum Mittelpunkt des Netzteils aufgestellt werden. Mit zwölf Mikrofonen wird die obere Halbkugel komplett und die untere Halbkugel nur beschränkt abgedeckt. Anstatt eines Schallleistungspegels wie nach der DIN-Norm gibt ComputerBase einzig den A-bewerteten Schalldruckpegel an, der aus dem Mittelwert aller zwölf Messungen berechnet wird. Es findet ebenso eine zeitliche Mittelung statt, indem über einen Zeitraum von 20 Sekunden mit einer Abtastfrequenz von 48 kHz gemessen wird.

• 12 x Freifeldmikrofone Brüel & Kjaer 4189
• 3 x Mikrofonverstärker Brüel & Kjaer Nexus 2690-A
• A/D-Wandler National Instruments PXIe-4496 24 Bit
• National Instruments PXIe-1075-3-HE-PXI-Express-Chassis mit Wechselspannung

Die Raumtemperatur liegt zwischen 25 und 27 °C.

Schutzschaltungen

Nachfolgend wird eine kurze Erläuterung der verschiedenen, bei Netzteilen zum Einsatz kommenden Schutzschaltungen aufgelistet. Darüber, welche Schutzschaltung beim jeweiligen Netzteil zum Einsatz kommt und ob diese sinnvoll umgesetzt ist, geben die Einzeltests der jeweiligen Netzteile Auskunft.

• UVP (Unterspannungsschutz): Falls die Ausgangsspannung einer Spannungsschiene unter einen gewissen Toleranzwert fällt, schaltet sich das Netzteil automatisch ab.
• OVP (Überspannungsschutz): Falls die Ausgangsspannung einer Spannungsschiene über einen gewissen Toleranzwert steigt, schaltet sich das Netzteil automatisch ab.
• SCP (Kurzschlusssicherung): Im Falle eines Kurzschlusses auf einer Ausgangsleitung verhindert diese Sicherung eine Beschädigung der Kernkomponenten des Netzteils und der einzelnen Systemkomponenten.
• OPP (Überlastschutz): Diese Sicherung schützt das Netzteil, wenn das System deutlich mehr Leistung als die aufgedrückte Ausgangsleistung des Netzteils verbraucht. Eine Abschaltung findet meist erst bei über 110 % der Ausgangsleistung statt. Eine Auslastung von über 100 % über einen längeren Zeitraum kann dennoch eine wesentliche Verringerung der Lebensdauer des Netzteils zur Folge haben.
• OCP (Überstromschutz): Sollte der Strom einer Ausgangsleitung höher als zulässig sein, schaltet das Netzteil automatisch ab.
• OTP (Überhitzungsschutz): Wird im Inneren des Netzteils eine zu hohe Temperatur gemessen, schaltet es sich ab, um einen dauerhaften Schaden des Netzteils zu vermeiden. Eine unzureichende Luftzufuhr, starke Verschmutzung durch Staub oder zu hohe Umgebungstemperatur kann ein Grund für eine solche Abschaltung sein.

Die Schutzschaltungen OVP, UVP und SCP sind von der ATX-Norm verbindlich vorgeschrieben. Der Überlastschutz und Überhitzungsschutz sind optional und werden häufig bei günstigen Netzteilen weggelassen. Die Umsetzung eines Überhitzungsschutzes kann oftmals nicht eindeutig festgestellt werden, weil in der temperaturgeregelten Lüftersteuerung der meisten Netzteile auch ein Überhitzungsschutz integriert sein kann.

Der Überstromschutz OCP ist insbesondere bei sehr leistungsstarken Netzteilen nützlich. Bei kleineren Netzteilen wird diese Funktion auch vom Überlastschutz übernommen, bei stärkeren Netzteilen funktioniert dieses Prinzip jedoch nur eingeschränkt. In der gehobenen Leistungsklasse sollte die 12-Volt-Leistung sinnvoll auf mehrere, getrennt mit OCP gesicherte 12-Volt-Leitungen verteilt werden. Damit kann der Auslösewert für jede einzelne Schiene niedriger angesetzt werden, was die Wirksamkeit des Überstromschutzes deutlich erhöht. Wichtig ist dabei, dass der Hersteller eine sinnvolle Zuordnung der Anschlussstränge zu den Schienen auswählt, um Fehlauslösungen des Überstromschutzes auszuschließen. Die Zuordnung wird bei allen Netzteilen mit mehreren 12-Volt-Leitungen überprüft.

Die verbauten Schutzschaltungen werden an einer manuellen Chroma-Teststation auf ihre Funktionen geprüft. Zuerst werden die einzelnen 3,3-Volt-, 5,0-Volt- und 12,0-Volt-Schienen bei Überlast geprüft, bei Netzteilen mit mehreren 12,0-Volt-Schienen werden im Anschluss sämtliche Schienen überlastet. Während der Überprüfung wird die Belastung bis zur Abschaltung langsam erhöht, um Probleme in der Spannungsregulation erkennen zu können.

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