Mysterium +12V

soulpain

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Mysterium +12V
Das Geheimnis um die Leistungsverteilung


Wenn man die größten Fragen zum Thema PC-Netzteile formulieren müsste, würde vor allem eine mehrfach auftreten: Was hat es eigentlich mit der Leistungsverteilung bei +12V auf sich?
Technische Hintergründe sind für viele schwer nachvollziehbar und eine allgemeingültige Antwort nach dem Sinn und Unsinn der Aufteilung gibt es im Grunde gar nicht. Aber man kann sich zumindest die Ursprünge dieser Überlegung herleiten und die einzelnen Argumentationen der Hersteller von PSU nachvollziehen, um zu verstehen, wie die Entwicklung eine Vielzahl an Meinungen hervorgebracht hat. Diese zu analisieren, damit sich jeder eine eigene Meinung bilden kann, ist das Ziel des folgenden Textes, der einen interessanten Einblick in die Gedankengänge vieler schlauer Köpfe erlaubt und diese möglichst einfach und verständlich darstellen soll.

Fangen wir also an. Sie als Leser können das Projekt interaktiv mitgestalten, indem sie selbst nachsehen, zu welcher Gruppierungen denn eigentlich ihr eigenes Netzteil zählt. Dazu muss man sich überwinden, den PC herunter zu fahren. Wie herunterfahren? Ja, herunterfahren, ehrenwerte 24h Nutzer. Man muss dazu lediglich den Start Button unter Windows betätigen und den Computer anschließend in den Aus-Zustand zu bewegen, bis der Bildschirm schwarz ist. Die nächste große Herausforderung ist es, sich vom Stuhl (Bett, Sessel, Barhocker, Sofa) zu erheben und die Steckerleiste, falls vorhanden, auszuschalten. In jedem Fall sollte man aber den PC komplett vom Strom trennen, alle Geräte und den Kaltgerätestecker entfernen (Achtung: Nicht aus dem Fenster werfen, diese braucht man später wieder) und anschließend selbigen Rechner seitlich aufschrauben bzw. aufdrehen. Wenn sie oben oder unten einen kleinen Kasten sehen, aus dem merkwürdige Kabelstränge herausschauen, dürfte es sich dabei höchstwahrscheinlich um ihr Netzteil handeln. Darauf finden sei einen seitlichen Aufdruck, in dem man eine Leistungstabelle auffinden kann. Um diese zu erkennen, empfiehlt es sich, das Licht ausnahmsweise mal an zu schalten oder wahlweise die Vorhänge bei Seite zu ziehen. Achtung: Das grelle Licht, was darauf hin erscheint, ist nur die Sonne, die möchte ihnen aber nichts böses.

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Wenn man diese Tabelle genauer betrachtet, sieht man dort die einzelnen Leitungen +3,3V, +5V, +12V, 5VSB, -12V (oder ggf. -5V, die heut allerdings keine Rolle mehr spielen und lediglich bei älteren Modellen vertreten sind). Die 5VSB Leitung ist die Standbyspannung, die über einen eigenen Transformator bereitgestellt wird und sie im Grunde zwei Netzteile in einem Gerät haben. Da diese für aber hier nun keine Rolle spielt, genauso wenig wie -12V, beachten sie daher nur mal +12V. Wie, sie haben mehrere mit +12V? Vielleicht zwei, möglicherweise sogar vier oder sechs oder doch nur eine einzige? Die Person neben ihnen wird nun eventuell entgegnen: Mein Netzteil hat mehr Schienen als deines, also ist es besser. Diese Aussage können sie schon mal dem nächst besten Mülleimer anvertrauen. Das ganze ist einfach eine Sache der Verteilung. Denn wenn sie darunter blicken, merken sie, dass dort vermutlich eine Combinedleistung angegeben ist. Wenn sie ein Netzteil haben mit +12V1 und +12V2, die jeweils 20A bereitstellen und zusammen (=combined) 30A ergeben, so können diese ebenso viel liefern, wie eine einzelne mit 30A. So viel steht fest. Ergeben aber 20A und 20A nicht eigentlich 40A? Nein, nicht unbedingt. Es geht darum, dass in der Mehrheit der Fälle beide bzw. alle weiteren +12V Leitungen aus einer einzigen Quelle kommen. Und diese Quelle kann in diesem Beispiel eben 30A produzieren. Die 20A sind ausschließlich eine Bezeichnung dafür, wie viel von diesen 30A maximal auf eine Schiene verteilt werden dürfen. D.h. man könnte je nach Komponentenverbrauch beispielsweise 20A bei +12V1 und 10A bei +12V2, oder 15A bei +12V1 und 15A bei +12V2 usw. generieren, um insgesamt auf 30A zu kommen. So wird übrigens auch die Gesamtleistung des Netzteils festgelegt, weil dort nicht einfach +3,3V, +5V und +12V zusammenaddiert werden, sondern sich aufgrund des oftmals gleichen Quelltransformators eine Combiendleistung ergibt. Das ganze ist eigentlich gar nicht so schwer und eine wichtige Grundlage, um zu verstehen, welche Leistung das Netzteil eigentlich erbringt. Die Herstellerempfehlungen für Grafikkarten beziehen sich übrigens immer auf diese zusammengefasste Leistung und das gesamte System.

Vor- und Nachteile

Daraus kann man sich bereits einige Nachteile herleiten. Wenn sie jetzt schon stöhnen, dann kann man auf jeden Fall die Verwirrung und Unklarheiten beim Endkunden aufführen. Aus technischer Sicht gibt es ein weiteres Problem. Was passiert, wenn es Verbraucher an einer Schiene gibt, die diese überlasten können? Meistens sind es eben 20A oder geringfügig weniger, was einen speziellen Hintergrund hat. Dazu muss man klären, wer das ganze festgelegt hat. Wer hatte also eigentlich die Idee dazu? Intel hat in seiner ATX Norm ATX12V v2.0 im Februar 2003 veröffentlicht, wo Athlon XP Rechner noch Gang und Gebe waren, wie das ganze nach der Richtlinie ein zu teilen ist. Der Halbleiterriese hat sich auf diese 20A oder auch 240VA (12Vx 20A = 240W) festgelegt. Als Vorteil wurde die Netzteilsicherheit genannt, damit während Kurzschlüssen mitunter weniger Ampere durch die Leiterbahnen schießen und sich das einfacher gestalten lässt. So lassen sich die Leitungen besser absichern, damit es währenddessen nicht durch hohe Widerstände zu einer Erwärmung führt, die letzten Endes einen internen Brand hervorrufen kann, weil sich das Netzteil nicht korrekt abschaltet. Die Problematik dabei ist, dass man in diesen Tagen natürlich noch keine GTX 280 oder Konsorten kannte. Vor allem bei Triple-SLI oder Quad-Crossfire Systemen mit Mehrkernprozessoren und wie sie alle heißen werden also schnell Limits erreicht. Meistens hält ein gutes Netzteil noch mehr als 20A aus, wieder andere haben einen streng gesetzten Überlastschutz, der das Netzteil im Betrieb ausschaltet, wenn ein Lastzustand ausgelöst durch Spiele und belastende Benchmarks, die Grenze überschreitet und im schlimmsten Fall ist die Überforderung so stark, während keine Sicherheitsvorkehrungen getroffen wurden, sodass das Fabrikat einfach abraucht. Dann werden eventuell auch die anderen Hardwareteile etwas abbekommen. Letzteres passiert weniger häufig, jedoch treten zumindest Systeminstabilitäten sehr oft auf und keiner will während einer Crysis-Session einen PC haben, der sich zwischendrin an der spannendsten Stelle abschaltet. Jedenfalls wollte Intel erreichen, dass deren Produkte unabhängig von den anderen Gerätschaften versorgt werden. In der Vorgabe werden der Übersichtlichkeit halber die gelben Leitungen mit weiteren Farbstreifen gekennzeichnet, um sie unterscheiden zu können.

Kommentar Civilizatior

Veranschaulichung


Alte Struktur
Bewegen wir uns also ein paar Jahre zurück und haben ein altes ATX-Netzteil vor uns. +3,3V und +5V spielen hier noch eine größere Rolle. +12V ist meist so klein, das man zu diesem Zeitpunkt einfach noch nicht über eine Aufteilung nachgedacht hat.

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Grundformen
Wie bereits erwähnt, hat sich der Leistungshunger zum einen verstärkt und zum anderen auch noch in Richtung +12V verschoben. Die erste Grundidee ist die, einfach die Größe der Schienen anders zu gestalten und +12V deutlich zu erhöhen. Die andere ist die, sie in zwei Stück zu je 20A Maximum auf zu teilen. Aktuelle Systeme benötigen 90% ihrer Energie von der +12V Schiene. Das sieht man an der CPU Zusatzversorgung und dem PCIe Stecker, die beide mit gelben (= +12V) Kabeln versehen sind. Und Prozessor als auch die Grafikkarte sind aktuell nun mal die Hauptverbraucher. Ganz verzichten kann man auf die kleinen aber nicht, da besonders bei vielen externen Geräten bzw. Festplatten und Laufwerke besonders noch +5V belastet werden.

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Diese Methode wurde seit jeher von Herstellern wie PC Power & Cooling, SilverStone und dergleichen umgesetzt. Der Vorteil ist, dass die volle Leistung einer einzelnen Schiene zur Verfügung steht, sich keine kleinen der Gefahr der Überlastung aussetzen und diese somit einen idealen Begleiter für High-End Systeme darstellen. Der Unterschied zum alten System ist nur die Stärke der einzelnen Leitungen. Das kann in sofern negativ sein, weil man bei einer äußerst dicken Leitung logischerweise viel Platz benötigt.

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Bei der Intel Variante, wie sie herkömmlich festgelegt wurde, hat man die besagten zwei Schienen zu je 20A. Eine für den Prozessor/Mainboard, die andere für alle Peripheriegerätschaften. Der Nachteil liegt nicht nur in der Überlast einzelner, sondern dass natürlich auch Leistung brach liegen kann und nicht auf die andere übertragen werden kann.

Modifikationen

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Aus dieser einen Intel Grundform haben sich mehrere Untergruppen herausgebildet, die aus zwei Schienen einfach noch weitere machen. So hat man wie hier im Beispiel zu sehen 4 Stück, wobei 2 davon für jeweils einen Grafikkartenanschluss eingesetzt werden. Die anderen sind wie üblich für den Prozessor/Mainboard und die restliche Hardware.

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Es gibt aber auch diverse Hersteller, die zwei Leitungen letzten Endes wieder zusammenschalten, um ihre eigenen Vorstellungen zu vertreten. Das ist vor allem dann der Fall, wenn man einen externen Produzenten hat und dessen Aufteilungen im Layout per Herstellungsauftrag rückgängig macht. Damit man die Struktur nicht grundlegend ändern muss, werden die Schienen einfach wieder zusammengefasst (Überbrückung). Zwecks dessen kann man den OLP ( Over Load Protection ) höher ansetzten oder einfach nicht verbauen im Sicherungskontrollchip. Wobei sich hier bereits zeigt, wie sinnbefreit der Vorgang im Grunde doch ist, wenn man aus einer Quelle zwei Leitungen speist, um diese wieder in eine münden zu lassen. Optisch sind es zwar mehrere, elektronisch ist es aber faktisch eine.

Zwei Transformatoren
Mittlerweile gibt es diverse 1000W Netzteile oder gar noch stärkere. Zugelassen sind hier in Deutschland 1500W, während in den USA durch die UL (Underwriters Laboratories) die Begrenzung bis 1200W geht. Denn das Stromnetz ist in Amerika einfach hoffnungslos veraltet und höhere Ströme sind schwer zu bewältigen. Um diese großen Leistungen zu ermöglichen, braucht man größere Bauteile oder mehrere die sich die Arbeit teilen. Letzteres setzt man hier um, indem zwei Transformatoren jeweils für sich Spannungen über die jeweiligen Wicklungen generieren. Der Vorteil liegt im Leistungspotenzial der Struktur und das weniger Abwärme durch Verlustleistung entsteht- denn geteilte Last ist halbe Last. Was man eventuell als Nachteil ansehen könnte, dass man natürlich folglich auch doppelt so viel Raum im zentralen Bereich benötigt.

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Die erste Form wird aktuell bei CWT (im Auftrag für Corsair, Xigmatek, Thermaltake etc.) verwendet. An der Stelle bestehen wenn man so will, zwei eigene, unabhängig Netzteile, die letzten Endes eine hohe Leistung bereit stellen. PC Power & Cooling lässt mit Wintact Technik beiläufig erwähnt nur +12V generieren, um die kleinen per Spannungsreglern auf das gewünschte Niveau zu bekommen.

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Eine weitere Sonderform ist die, dass man eine Schiene auf den Trafo 1 und die andere(n) auf Trafo 2 verlegt und so jede ihren Zuständigkeitsbereich hat. Vor allem Enhance (Cooler Master 850/1000W) setzt dies zielgenau um und es ist eine der wenigen Arten, bei der es real mehrere +12V Schienen sind mit unterschiedlichen Wicklungsquellen ohne eine Ableitung.

Zum Abschluss sei gesagt, dass es jedem selbst überlassen ist, wer welche Vorgangsweise für die richtige hält. Es kommt auch immer auf den Verwendungszweck an und welche Argumentationen man mehr Vertrauen schenkt. Wie auch immer man sich entscheidet, die Details sind ebenso komplex wie interessant. (mk)
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich würde sagen, das Hauptproblem bei nur einer 12V Schiene wäre die zugehörige Leiterbahn. Da alllgemein festgelegt ist das man für 1A 1mm Leiterbahnbreite braucht um die Erwärmung der Leiter in Grenzen zu halten dürfte es nicht schwer sein, auszurechnen wie breit eine Leiterbahn für 30 und mehr Ampere sein müßte. Dann doch lieber aufteilen. Alles was bei Platinen über 20A geht wird problematisch zu beherrschen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Perfekte und anscheuliche Erklärung :daumen:! Bei künftigen Nachfragen - und diese kommen bestimmt, schließlich wachsen täglich neue PC-Enthusisaten in die Community nach :D - reicht ein Verweis auf diesen thread, das erspart 'ne Menge Arbeit :)

===> Sollte daher unbedingt in die FAQ Eingang finden!

LG N.
 
Nette Erklärung, thx.

Alleine schon die Einleitung :D
Fangen wir also an. Sie als Leser können das Projekt interaktiv mitgestalten, indem sie selbst nachsehen, zu welcher Gruppierungen denn eigentlich ihr eigenes Netzteil zählt. Dazu muss man sich überwinden, den PC herunter zu fahren. Wie herunterfahren? Ja, herunterfahren, ehrenwerte 24h Nutzer. Man muss dazu lediglich den Start Button unter Windows betätigen und den Computer anschließend in den Aus-Zustand zu bewegen, bis der Bildschirm schwarz ist. Die nächste große Herausforderung ist es, sich vom Stuhl (Bett, Sessel, Barhocker, Sofa) zu erheben und die Steckerleiste, falls vorhanden, auszuschalten. In jedem Fall sollte man aber den PC komplett vom Strom trennen, alle Geräte und den Kaltgerätestecker entfernen (Achtung: Nicht aus dem Fenster werfen, diese braucht man später wieder) und anschließend selbigen Rechner seitlich aufschrauben bzw. aufdrehen. Wenn sie oben oder unten einen kleinen Kasten sehen, aus dem merkwürdige Kabelstränge herausschauen, dürfte es sich dabei höchstwahrscheinlich um ihr Netzteil handeln. Darauf finden sei einen seitlichen Aufdruck, in dem man eine Leistungstabelle auffinden kann. Um diese zu erkennen, empfiehlt es sich, das Licht ausnahmsweise mal an zu schalten oder die Vorhänge bei Seite zu ziehen. Achtung: Das grelle Licht, was darauf hin erscheint, ist nur die Sonne, die möchte ihnen aber nichts böses.
 
yep, gratulation^^ beste einleitung ever xD auch der artikel sehr informativ.
 
Genial! Gibts hier eine Hall of Fame der besten Artikel? Da gehört der Artikel hin in der Rubrik beste Einleitung. Echt sehr informativ der Artikel.
 
Wieder mal ein Super-Beitrag von Soulpain, unserem Netzteilspezialisten. Danke.
 
Einleitung TOP! (konnte glatt nich weiter frühstücken :D bis ich den artikel fertig gelesen hatte)

auch sonst sehr interessant da ich nun weiß wozu dieser sticker eig notwendig ist!

5 Fische :D
 
hallo,

hab mir nit alles durchgelesen, weil ich da irgendie nit durchblicke.

kann mir einer ein kleines fazit sagen, was es jetzt eigentlich damit auf sich hat?

ich habe nähmlich nur bahnhof verstanden ^^
 
@Boniiii:
Wenn du nicht alles liest kannst du nicht alles verstehen. Also lies mal alles und schildere genau was du nicht verstehst. Zusammenfassen für DAUs kann man das so nicht so einfach.
 
Zuletzt bearbeitet:
sehr schöne Erklärung.

man sollte aber bei sowas auch bedenken, das es bei sehr hohen Strömen auch schwerer wird diese effektiv abzusichern.
Bspw.: Bei einem Kurzschlussfall muss auch immer gesichert sein, dass der Kurzschlussstrom, der zur Abschaltung führt auch fließen kann. Wird dieser durch zu geringe Leitungsdicken, sowie mehr oder weniger gute Steckverbindungen behindert, kann es schnell zu einem Kabelbrand führen.

ZB.: heute führt eine 12V Leitung ~18A (216W) wird diese irgendwie kurzgeschlossen (Steckerkontakte berühren Gehäuse oä.) muss das NT abschalten. Wird der Kurzschlussstrom aber behindert, zB durch einen schlechten Stecker der einen Widerstand von 0,4Ohm hat dazu noch die Leitungswiderstände (angen. 0,2Ohm gesamt), hat man schon 0,6Ohm.
das macht in einem Kurzschlussfall einen Strom von I=12V / 0,6Ohm I=20A
das wäre von den "normalen" 18A nicht weit entfernt. Es wäre fraglich ob das NT da schon abschaltet. Tut es das nicht, kommt es zu einer starken Erwärmung des Kabels und Stecker und dann im schlimmsten Fall zum Brand.

Wird also auf einer Schiene immer mehr Strom geführt, werden solche Schutzeinrichtungen immer schwerer. Das wollte ich nur mal noch anmerken.
 
Soulpain ich genieße es jedes mal deine Texte zu lesen. Einfach Super !
 
@Civilizatior
Eine gute Ergänzung die ich so gerne noch einbringen werde.

Ansonsten danke soweit für die Kommentare und das Feedback.

kann mir einer ein kleines fazit sagen, was es jetzt eigentlich damit auf sich hat?
Die Aufteilung hat Vor- und Nachteile gegenüber einer einzelnen Schiene. Vorteil: Bessere Absicherung, Nachteile: Eventuelle Überlastung bei High-End Systemen. Intel hat das ganze eingeführt mit der ATX Norm. Man darf bei den aufgeteilten nicht die Werte addieren, sondern muss auf den Combinedwert achten. Die einzelnen Werte bezeichnen nämlich lediglich die maximale Belastbarkeit und nicht die Leistung selbst.
 
Zuletzt bearbeitet:
Wußte gar nicht das es da ein Mysterium gibt bei der 12V Schiene:D

dank Soulpain bin ich jetzt aufgeklärt:cool_alt: Wie imer ein guter Beitrag und eine sehr nette
Einführung, bist du ein Fan des schwarzen Humors?;)

Spaß beiseite, Soulpain leistet, wenn es um Netzteile geht wie immer gute Arbeit und hat eine verständliche Art der Schreibe, auch Laien bekommen auf diese Weise einen guten Einblick
auf den Faktor Netzteil.

Danke Soulpain

MadeyeFrank :king:
 
Vielen Dank für diese Erläuterungen, man lernt doch immer wieder was dazu.

Aber müßten nicht die Farben von 3,3V und 5V vertauscht werden?
Meines Wissens nach steht doch rot für 5V (vergleiche die 4poligen Stromstecker für IDE-Geräte) und orange für 3,3V?
 
Ja doch stimmt, es ist umgekehrt.
Gnah, jetzt muss ich nochmal alle Bilder ändern. :freak:
 
Ist es nicht so das man heute garkeine Trafos mehr benutzt ?
So weit ich weis gibtes doch die Schaltnetzteiltechnik die komplett ohne Trafo auskommen.
Alleine schon wegen dem Wirkungsgrad von 90+ scheiden Trafos eigentlich aus...
Oder irre ich mich da..
 
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