Frage zu 3,3 Volt Sense

[JamesFunk]

Hi,

ich habe mir gerade mal die PIN Belegung eines 24-PIN ATX Steckers angesehen (weil ich ihn die Kabel sleeven möchte).

Dabei ist mir aufgefallen, dass in einem PIn (hier oben rechts):

++2 orange Kabel stecken. Das ist wohl normal.

Ein Kabel ist dünner, als die anderen und wird bei Wikiedia so erklärt:

Auf Pin 11 (beim 24-poligen Stecker Pin 13), gelegentlich auch auf Pin 1 oder Pin 2, sind meist zwei Adern angeschlossen. Eine der beiden, häufig mit geringerem Querschnitt, dient als Sensorleitung zur besseren Ausregelung der 3,3-Volt-Schiene.

http://de.wikipedia.org/wiki/ATX-Format

Die Funktion dieses Kabels ist also klar.

Ich habe jetzt Frage:

Kabel mit gleicher Belegung (z.B. orange Kabel - 3,3V) laufen im Netzteil auf der Platine zusammen.
Was nützt es da, das dünne orange Kabel aus dem Netzteil bis zum ATX Stecker zu führen und dort mit einem orangen Kabel zu verbinden?

Dieses Kabel ist intern im Netzteil mit allen anderen orangenen Kabeln verbunden.
Das hätte man doch direkt auf der Platine des Netzteiles erledigen können.

Wäre nett, wenn mich da jemand aufklären könnte!

 

[derChemnitzer]

Es ist so als ATX-Standard definiert und gut

oder was ist deine Frage?
bzw begreifst du die Sinnlosigkeit deiner Frage?

Ansonsten studiere und führe in 10 Jahren neue NT Standards ein

 

[Luxuspur]

Dieses Kabel ist intern im Netzteil mit allen anderen orangenen Kabeln verbunden.
Das hätte man doch direkt auf der Platine des Netzteiles erledigen können.

Nein hätte man nicht ... wenn du wissen willst wieso schaust du dir mal Artikel zur Strom/ Spannungsregelung mit Senseleitungen an, dann wird sehr schnell klar wieso das so geregelt ist!

Wikipedia scheinst ja zu kennen ... wieso du dann hier noch fragen musst kapier ich aber dann nicht!

 

[Stefan Payne]

Dieses Kabel ist intern im Netzteil mit allen anderen orangenen Kabeln verbunden.

Nein, eigentlich nicht, schau noch mal GENAU nach!

Das hätte man doch direkt auf der Platine des Netzteiles erledigen können.

Ja und den Spannungsabfall des Kabels nicht berücksichtigen, dabei...

Was glaubst du wohl, warum man diesen Aufwand betreibt? (AFAIR nicht nur mit +3,3V sondern auch mit anderen Leitungen)

 

[JamesFunk]

Nein, eigentlich nicht, schau noch mal GENAU nach!

Doch, intern sind alle orangen Kabel in einem Lötpunkt zusammengefasst.

@ Luxus: kannst du bitte konkret werden, warum es so ist?
Danke

 

[Kausalat]

Die Suche nach "Sense-Leitung" hätte dich z. B. zu diesem informativen Thread geführt: klick.

 

[JamesFunk]

Das ist doch Quatsch.

Den Spannungsabfall an "langen Leitungen" gibts beim PC doch gar nicht.
Erstens sind die Leitungne ziemlich kurz und zweitens imemr gleich lang. Man kann den Spannungsabfall also auch einfach rausrechnen (wenn man die Kabeldaten kennt - und die sollte der Hersteller kennen)

 

[Kausalat]

Na wenn du es sagst ... . Dass der Widerstand eines Kabels von der Wicklung, der Umgebungstemperatur, der Belastung, Materialschwankungen und anderen Faktoren abhängt, ist natürlich völliger Quatsch.

Sicherlich hat sich die Kabellobby die Kontrolleitung nur zur Gewinnmaximierung überlegt.

 

[Stefan Payne]

Das ist doch Quatsch.

Nein, ist es nicht, sonst hätte man diese Leitung nicht spezifiziert. Und sieh einfach ein, dass das so ist, wie bei Kausalats Link!

Den Spannungsabfall an "langen Leitungen" gibts beim PC doch gar nicht.

Doch, gibt es. Deswegen nutzt man VSense Leitungen...

Erstens sind die Leitungne ziemlich kurz und zweitens imemr gleich lang. Man kann den Spannungsabfall also auch einfach rausrechnen (wenn man die Kabeldaten kennt - und die sollte der Hersteller kennen)

Ach und wie stellst du dir das genau vor?!
Schon mal dran gedacht, dass das nicht möglich ist, weil man eine Toleranz von mal eben 0,33V bei der 3,3V leitung hat?!
Und, wenn man hier mal die Spannung um 0,2V anhet, das schon sehr wahrscheinlich außerhalb der Spec sein kann?!

 

[JamesFunk]

In PCs gibt es keine sehr lange Leitungen.
Die Kabel sind maximal 70cm lang.

Ich verstehe unter sehr lang etwas anderes.

Zum Spannungsabfall in Folge des Kabels:

Die abfallende Spanung erhält man aus dem Produkt aus Stromstärke und Widerstand (des Kabels):

U = R x I

Interessant ist hier der Widerstand des Kabels (R).
Den kann man einfach ausrechnen:

Länge des Kabels x spezifischer Widerstand des Kabels (in Ohm x mm² / m) durch Querschnitt (in mm²)

Ich habe gerade mal nachgeschaut, wie hoch derLeiterwqiderstand bei 1Km (!!!) von meinem Lautsprecherkabel (2,5mm²) ist. Er wird mit weniger, als 7,8 Ohm angegeben.

Der spezifische Widerstand wäre dann: 7,8 Ohm x 2,5mm² / 1000m
Bezogen auf die Einheiten oben wären das 3,12mOhm x 1mm² / 1m

Bei einem 70cm langen Kabel (ich habe gerade nachgemessen, ab Platine ist das Kabel 67cm lang) wären dass dann 2,184mOhm Kabelwiederstand.

Man könnte nun einfach einen 2,184mOhm Wiederstand auf der Platine anbringen, über den der Sense-Abgriff der 3,3V Leitung erfolgt.

Oder man berechnet gleich, wieviel Volt Abfall das bedeutet und berücksichtigt das bei der 3,3V Regulierung.

Viel wird da nicht verloren gehen.

Und wenn die Leitung um 0,2V (oder um was anderes) schwankt, dann würde das so auch gemessen.

 

[Sive]

Man könnte nun einfach einen 2,184mOhm Wiederstand auf der Platine anbringen, über den der Sense-Abgriff der 3,3V Leitung erfolgt.

Ja. Einen 2.184*10^-3 Ohm Widerstand. Bekommt man im Baumarkt.

 

[JamesFunk]

Lies doch mal bis zum Ende!

...oder man berechnet gleich...

Ich hab manchmal das Gefühl, dass manche hier einfach nicht kapieren wollen.

 

[Sive]

Lies doch mal bis zum Ende!

...oder man berechnet gleich...

Ich hab manchmal das Gefühl, dass manche hier einfach nicht kapieren wollen.

Folgendes wurde schon verlinkt:

"In einem stabilisierten Netzteil wird die Ausgangsspannung oder ein Teil davon mit einer Referenzspannung verglichen und so ausgeregelt, daß auch bei schwankender Last die Ausgangsspannung konstant bleibt.
Wenn aber die Zuleitungen zur Last einen nicht zu vernachlässigenden Widerstand haben und es demzufolge auf ihnen einen mit der Belastung schwankenden Spannungsabfall gibt, ist die schöne Spannungskonstanz natürlich dahin. Deshalb wird die mit der Referenzspannung zu vergleichende Spannung nicht irgendwo innerhalb des Netzteils, sondern in der Nähe der Last, also hinter den Zuleitungen mit dem schwankenden Spannungsabfall mittels der Sense-Leitung "erfühlt". Der Spannungsabfall auf den Zuleitungen wird dadurch mit ausgeregelt und die Spannung an der Last bleibt tatsächlich konstant."

 

[derFireBird]

hehe, ist ja ne lustige disskusion hier.

@JamesFunk:

Deine Theorie mit dem Widerstand funktioniert aber nicht, denn es geht ja um den Spannungsabfall über die Leitung und nicht nur um das, was im Netzteil durch die ganzen Schaltungen und Regelungen abfällt (denn da misst du nur dass, was an dem Spannungsausgang des Netzteils anliegt, abzüglich des Spannungsabfalls über den sehr kleinen Widerstand welcher durch den kleinen Strom des meist Hochohmigen "Messeingangs" des Netzteils nicht wirklich hoch ausfällt).


Da du ja oben schon vom Ohmschen Gesetz geschrieben hast, rechne doch einmal den Spannungsabfall bei definiertem Widerstand X (Leitungswiderstand) und U=3,3V bei beispielsweise 5A und 10A aus. Je größer der Strom über die Leitung, desto mehr Spannung fällt ab.

Wenn du jetzt noch mal dein 2,5mm² Lautsprecherkabel nimmst und neben das Kabel von deinem Netzteil hälst, kannst du auch gleich noch den Leitungswiderstand neu ausrechnen - denn meine Netzteile haben keine 2,5mm² Kabel.

Wenn du magst, kann ich auch noch ne beispielrechnung Posten

PS: bei 2,5mm² und 0,7m Länge komme ich auf 0,004984=4,984mOhm bei einem Spezifischen Widerstand von 0,0178Ohm*mm²/m (=Typischer Wert von Kupferkabeln - siehe Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand Einzelnachweis [9] )

 

[JamesFunk]

@ Sive:

Verlinkt wurde:

Wenn aber die Zuleitungen zur Last einen nicht zu vernachlässigenden Widerstand haben und es demzufolge auf ihnen einen mit der Belastung schwankenden Spannungsabfall gibt, ist die schöne Spannungskonstanz natürlich dahin.

Wir sind irgendwo im Milliohmbereich. Das habe ich oben errechnet.
Dieser Widerstand ändet sich doch auch fast gar nicht (die Temeraturabhängigkeit ist ein Witz. Die Kabel werden kaum Temperaturschwankungen haben; Temperaturabhängigkeit ist eh zu vernachlässigrn).

@ derFireBird:
Mit ist schon bewusst, dass der Spannungsabfall direkt proportional zur Stromstärke ist (hab ich ja oben auch indirekt gepostet).

Aber der Spannungsabfall über der Leitung ist doch immer nur abhängig vom Leitungswiderstand. Wenn ich diese Senseleitung durch einen (gleichgroßen) Widerstand ersetze, dann fällt da (bei höherer Stromstärke) auch mehr Spannung ab.
Der Effekt ist der gleiche, wie beim Kabel.

Wenn du jetzt noch mal dein 2,5mm² Lautsprecherkabel nimmst und neben das Kabel von deinem Netzteil hälst, kannst du auch gleich noch den Leitungswiderstand neu ausrechnen - denn meine Netzteile haben keine 2,5mm² Kabel.

Korrekt. Die haben 16awg (ca 1,3mm²). Ich habe oben von 2,5mm² auf 1,00mm² umgerechnet (7,8Ohm/2,5mm² x 1,00mm² = 3,12Ohm/mm²)

Bei 2,5mm² wäre der Widerstand noch kleiner.


PS: bei 2,5mm² und 0,7m Länge komme ich auf 0,004984=4,984mOhm bei einem Spezifischen Widerstand von 0,0178Ohm*mm²/m (=Typischer Wert von Kupferkabeln - siehe Wikipedia http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand Einzelnachweis [9]
Auf den Wert komme ich auch:

1,78 ⋅ 10−2 Ω · mm2/m x 0,7m / 2,5mm² = 4,984mOhm.

Der Wert von oben ist anders, weil der Leiterwiderstand anders (höher) ist. War aber nur ein Beispiel für die Größenordnungen.

5mOhm

Ich habe gerade mal nachgeschaut - mein 400W Netzteil kann über die 3,3V Leitung maximal 20A schicken.

Spannungsabfall wären dann: 20A x 5mOhm = 0,1V

Mehr Spannung kann da nicht abfallen (es sei denn das Mateiral hat einen höheren spezifischen Widerstand).

Wäre es jetzt nicht besser, eine Elektronik zu verbauen, die (bezogen auf das Beispiel gerade) an 3,3V diese Spannung abgibt:

Uab = 3,3Volt + (XAmpere/20Ampere x 0,1V)

XAmpere = aktuelle Stromstärke

 

[Sive]

Das was du beschrieben hast ist viel komplizierter als das einfache Vergleichen von zwei Spannungen.

 

[derFireBird]

@ derFireBird:
Mit ist schon bewusst, dass der Spannungsabfall direkt proportional zur Stromstärke ist (hab ich ja oben auch indirekt gepostet).

Aber der Spannungsabfall über der Leitung ist doch immer nur abhängig vom Leitungswiderstand. Wenn ich diese Senseleitung durch einen (gleichgroßen) Widerstand ersetze, dann fällt da (bei höherer Stromstärke) auch mehr Spannung ab.
Der Effekt ist der gleiche, wie beim Kabel.

Da hast du nen Denkfehler drin.

Oben schreibst du es ja schon.

Konkret mit 1,3mm² gerechnet:
Wenn nur 5A über die 3,3V Leitung fließen, fallen nur 0,048V ab, wenn aber 20A drüber fließen fallen schon 0,192V ab 0,0178 Ohm * (0,7m / 1,3mm²) = 0,009584615 Ohm Leitungswiderstand.
0,00958Ohm * 20A = 0,192V Spannungsabfall macht bei 3,3V Spannung am Netzteilausgang nur noch 3,11V am Stecker.

Die Spannung muss also Dynamisch je nach Last ausgeglichen werden.

Wenn du jetzt aber am Netzteilausgang (3,3V) über einen 10mOhm Widerstand den gleichen Spannungsabfall messen willst, muss über diesen Widerstand der gleiche Stom fließen, der auch über das Kabel fließt um das gleiche Ergebnis zu erhalten.
Aber im normalfall siehts doch so aus:
Strom über den Widerstand= 3,3V / (0,001 + 1 000 000) = 0,0000033A (Typischerweise hat ein normales Multimeter einen eingangswiderstand von 10MOhm! Da ich nicht weiß, wie das im Netzteil gemessen wird - ich denke es werden beiden Spannungen verglichen - gehe ich mal von 1MOhm aus.)
Wie gering der Spannungsabfall dann an dem "Nachgebauten" Kabel ist, braucht man glaube ich gar nicht erst ausrechnen.
Und lastabhängig ist dieser dann auch nicht. Hoffe, das leuchtet ein.
Alternativ, falls du meintest, dass der Widerstand in Reihe zum Ausgang sein soll, wäre wohl schon eher möglich (Einsatz als sogenannter Shunt) aber da sich der Gesamtwiderstand dann verdoppelt ist es von natur aus schon mal schlecht und der gemessene Wert müsste so gesehen auch verdoppelt werden um auch wirklich das Kabel noch mit einzubeziehen und nicht nur den Widerstand allein.


Daher ist es viel einfacher für ein paar Cent ein weiteres dünnes Kabel anzubringen und einfach am ende des Kabels zu messen, anstatt irgendwie zu versuchen, die Schaltung im Netzteil selbst nachzustellen oder wie du zuletzt vorschlägst, eine Schaltung die von der Stromstärke abhängig die Spannung erhöht.
Das würde grob nachgedacht folgende schritte benötigen:
- Stomstärke messen
- Über Mikrocontroller o.ä. Messwert auswerten und mit vorhandenen Daten vergleichen, wie weit die Spannung erhöht werden muss
- Elektronik ansteuern, welche entsprechend die Spannung anpasst (und man kann ja nicht einfach einem Bauteil sagen du musst jetz +x V geben, die Ansteuerung ist mit sicherheit auch etwas komplexer)

Im gegensatz dazu ist es doch einfacher eine Spannung zu messen (VSense) und mit einem Sollwert zu vergleichen.

 

[Stefan Payne]

Im gegensatz dazu ist es doch einfacher eine Spannung zu messen (VSense) und mit einem Sollwert zu vergleichen.

Und schneller gehts auch noch...

 

[JamesFunk]

Die Spannung muss also Dynamisch je nach Last ausgeglichen werden.

Ja klar, das hab ich oben ja auch in der Beispielformel für die Elektronik beschrieben:
Uab = 3,3Volt + (XAmpere/20Ampere x 0,1V)

Aber schau dir mal an, wie es jetzt ist:

3,3V Ausgang des Netzteiles ----70cm Kabel ---- Eingang in 24PIN ATX Stecker
(wo das Kabel mit der Senseleitung zusammengeschlossen wird)
---- 70cm Kabel 3,3V sense ---- in Platine des Netzteiles.

Wenn man jetzt das Kabel durch einen äquivalenten Widerstand ersetzt, dann könnte man sich das Kabel zum Stecker sparen.

Alternativ, falls du meintest, dass der Widerstand in Reihe zum Ausgang sein soll, wäre wohl schon eher möglich (Einsatz als sogenannter Shunt) aber da sich der Gesamtwiderstand dann verdoppelt ist es von natur aus schon mal schlecht und der gemessene Wert müsste so gesehen auch verdoppelt werden um auch wirklich das Kabel noch mit einzubeziehen und nicht nur den Widerstand allein.

Ich würde das als Mix aus Reihen und Parallelschaltung beschreiben.

Aktuell geht 1 3,3V Kabel aus dem Netzteil raus und bis zum Stecker.
Dort gabelt es sich in 2 Arme:

1. 3,3V sense
2. 3,3V, die ins MB gehen.

Wenn man jetzt mal NUR die 3,3V sense Sache betrachtet, dann führen erst 70cm Kabel vom Netzteil zum Stecker (mit 3,3V) und von hier wieder 70m Kabel zurück aufs Netzteil mit dem Abgriff des Messwertes.

In der 3,3V sense Sache sind 2 Kabel (mit entsprechendem Kabelwiederstand) in Reihe geschaltet.

Betrachtet man die beiden Arme (1. und 2.), dann ist das eine Parallelschaltung. Ist ja auch sinnvoll, weil in beiden Armen die gleiche Spannung herrscht. Und die will man ja haben/vergleichen.

Interessant ist bei der Schaltung aber auch, was auf der Platine nach dem Eingang des 3,3V sense Signals kommt.
Da muss ja noch ein ziemlich großer Widerstand (bzw ein Bauteil mit hohem Widerstand) hintersitzen, weil sonst der komplette Strom über die Senseleitung fliessen würde.
Dabei frage ich mich was für Toleranzen der nachfolgende Widerstand hat bzw. ob die 5mOhm des Kabels überhaupt einen Einfluss haben.

 

[derFireBird]

Heute nur noch ne kurze Antwort:

Wie schon geschrieben, nen normales Messgerät (Multimeter) hat 10MegaOhm eingangswiderstand.
Denke ähnlich viel wird es auch bei der Schaltung im Netzteil sein. Daher sind vom Spannungsabfall her die 70cm Kabel zurück zu vernachlässigen, da hierüber keine Leistung fließt. (Siehe meinen letzten Beitrag, habs mit 1MegaOhm ausgerechnet).

Und wie ebenfalls schon geschrieben bei angenommener vollauslastung der 3,3V Schiene (20A) sind dort fast 0,2V Spannungsabfall bei einer zulässigen Toleranz von 0,33V sind das schon 60,6% der zulässigen Gesamttoleranz! Ist schon ne menge Holz, daher ist die Regelung erforderlich.
Das Kabel kostet den Hersteller vielleicht nen paar Cent zusätzlich, der Spannungsvergleich ist mit sicherheit schon im Regelchip des Netzteils integriert. Eine solche Schaltung mit Messwiderstand als Kabelersatz und Lastabhängig u.s.w. ist einfach viel zu aufwändig.