Netzteil-Kaufberatung2026: Technik zu PC-Netzteilen

Technik: Netzteile und Spulenfiepen

Jeder hat sicherlich schon mal das allseits unbeliebte "Spulenfiepen", auch Coil Whining, gehört. Dabei handelt es sich um einen hochfrequenten Ton, der meist durch ein elektrisches Bauteil mit Spule hervorgerufen wird - daher der Name. In so manchem Online-Forum liest man, dass sich die Geräte gegenseitig beeinflussen können: Ein zuvor stiller Rechner gibt beispielsweise nach einem Netzteilwechsel die unangenehme Geräuschkulisse wieder. Aber ist das möglich, kann ein bestimmtes Hardware-Ensemble den Rechner zum Fiepen anregen?

Um es vorweg zu nehmen: Ja, es ist möglich. Der Grund hierfür liegt in der Natur der Sache: die elektromagnetische Eigenschwingung. Die Verwendung von Spulen in Transformatoren, als Drosseln oder in Form eines Schwingkreises erzeugt magnetische Felder im Bauteil. Mehrere Ursachen können dann eine Resonanz verursachen, der Hauptgrund sind aber "Synchronisationsprobleme" zwischen den verwendeten Komponenten. Durch das Anlegen einer Wechselspannung kann man beispielsweise einen LC-Schwingkreis zur elektromagnetischen Eigenschwingung anregen, bei der periodisch die elektrische Feldenergie im Kondensator in magnetische Feldenergie in der Spule gewandelt wird und vice versa. Dadurch entstehen schnell oszillierende Magnetfelder und die Spule ist der Magnetostriktion ausgesetzt, wodurch Windungen und Kern der Spule abwechselnd schrumpfen und gedehnt werden - die Spule vibriert. Die materielle "Deformation" ist durch die magnetische Krafteinwirkung auf die Spule dann in hörbaren Frequenzen wahrnehmbar und lässt sich nur durch Abstimmung der Resonanzwerte der Bauggruppen zueinander minimieren.

Vielen Herstellern von Netzteilen ist diese Problematik schon länger bewusst, sodass dementsprechend Maßnahmen ergriffen werden und wurden. Laut dem technischen Direktor für Netzteile Christian Rex bei Be Quiet, müssen Störimpulse aus dem Strom mittels Kondensatoren herausgefiltert werden. Neben der Qualitätskontrolle der Komponenten werden noch andere Parameter justiert, erörtert Christian Rex weiter: "Ebenso werden Widerstandswerte in Feedbackschaltkreisen und das Kernmaterial der Spulen so lange angepasst, bis elektronische Geräusche auf ein Minimum reduziert sind. Um speziell Spulenfiepen von Grafikkarten zu unterbinden, wird zusätzlich darauf geachtet, die Taktfrequenzen des Netzteils so zu balancieren, dass Resonanz vermieden wird." Ähnlich sieht es Cooler Master: Der Grund für das Spulenfiepen im Rechner ist die Rückkopplung der Bauteile zueinander, sodass die Spulen in Netzteil und Grafikkarte eine Mitschwingung erzeugen. Das gleiche Prinzip finden wir auch bei einem einfachen Experiment aus der frühen Schulzeit: Wird eine Stimmgabel angestoßen, beginnt diese sofort zu schwingen und versetzt eine benachbarte Stimmgabel ebenfalls in Schwingung. Es liegt also an der Frequenz der Eigenschwingung der Bauteile - ist diese ähnlich, kommt es zum induzierten Fiepen.
Quelle: PC Games Hardware

Technik: LLC-Resonanzwandler

Um Wirkungsgrade von elektrischen Geräten zu erhöhen und den 80-Plus-Vorgaben für Platinum oder Titanium bei Netzteilen gerecht zu werden, mussten neue Verschaltungen in den Spannungswandlern her. Energiesparen kann man, indem LLC-Resonanzwandler verwendet werden, die so die Schaltverluste an Transistoren minimieren. Die LLC-Technik in Schaltnetzteilen ist die Weiterentwicklung der Pulsweitenmodulation. Bei einem Schaltvorgang liegt an einem geöffnetem Schalter nun ein hoher Strom und nahezu keine Spannung an, vice versa bei geschlossenem Schalter. Dennoch kommt es zu einer Überlappung, bei der Strom und Spannung anliegen, die im Produkt dann die Verlustleistung ergeben. Mit den alten Techniken hätte die Schaltgeschwindigkeit deutlich erhöht werden müssen, was aber an physikalische Grenzen stößt.

Mit einem LCC-Wandler kann diese Problematik umgangen werden: Der LLC-Resonanzkonverter bildet auf der Primärseite des Netzteils einen Schwingkreis aus Transformator und zusätzlichem Kondensator. Der Schaltmechanismus, der mit Rechteckimpulsen angesteuert wird, bekommt stattdessen eine Sinuskurve. Damit gibt der LLC-Wandler die Transformatorfrequenz vor und erlaubt ein Schalten, wenn keine hohe Spannung mehr anliegen - es kommt zum sogenannten Nullspannungsschalten (ZVS - Zero Voltage Switching). Dadurch werden die Schaltverluste auf ein Minimum gehalten und die Effizienz in Netzteilen auf bis zu 98 Prozent angehoben und eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit. Dank des Schwingkreises ist die sinusförmige Spannung leicht versetzt zum Strom - quasi eine Aufholjagd. Ist die Spannung nun am Nulldurchgangspunkt, ist auf Grund der Verfolgungsjagd der Strom noch negativ und ermöglicht so das ZVS. Auf Grund dieser Technik können Netzteile bis zu 200 Watt ohne Kühlkörper betrieben werden.

Technik: Der Aufwärtswandler

Die in Schaltnetzteilen zum Einsatz kommenden DC-DC-Wandler können die zugeführte Gleichspannung anheben, absenken oder invertieren. Damit kann man eine sehr gute Spannungsstabilität garantieren, da hierdurch exakte Voltzahlen ausgegeben werden können und durch die Schaltvorgänge der Wirkungsgrad gegenüber Trafonetzteilen deutlich angehoben wird. Bekannte Vertreter sind beispielsweise Abwärts- (Buck Converter) und Aufwärtswandler (Boost Converter), die unteranderem in batteriebetriebenen Geräten und eben Schaltnetzteilen zum Einsatz kommen. Diese Topologien werden in der Regel mit einem periodisch arbeitenden elektronischen Schalter und einem Energiespeicher, wie ein Kondensator (elektrische Kapazität) oder eine Spule, (Induktivität) realisiert. Dabei bilden diese beiden Schaltkreise Wandlertopologien ohne galvanische Trennung, es besteht also eine elektrische Leitung zwischen den Stromkreisen. Galvanische Trennungen sind in ihren Bezugspotentialen (Masse) getrennt und kommen zum Beispiel in Übertragungstechnologie zum Einsatz.
Quelle: Wdwd auf wikipedia.de Aufwärtswandler
Bei einem Aufwärtswandler geht die geringere Eingangsspannung durch eine Spule (Induktivität), die in Reihe zu einer Diode geschalten ist, welche wiederum Strom nur in eine Richtung passieren lassen kann. Die gesamte Topologie verwendet einen Transistor, also einen Schalter wie eine MOSFET, die sehr hohe Schaltfrequenzen erlaubt. Im Endeffekt handelt es sich bei diesem Schaltkreis um ein Schaltnetzteil, jedoch wird in solchen Netzteilen geringer Leistung ein Transformator anstatt der erwähnten Spule verwendet. Ist der Schalter nun geschlossen (On-State), fließt der Strom von der Eingangsspannung, durch die Spule und den Schalter zurück zur Einspeisung. Durch den durch die Spule fließenden Strom entsteht ein sich aufbauendes magnetisches Feld. Wird nun die MOSFET, also der Schalter, geöffnet (Off-State), bleibt dem Strom nur noch der Weg durch die Diode, den Kondensator und die Last. Dadurch wird die in der Spule aufgebaute Energie im On-State in den Kondensator übertragen. Dadurch kann dann eine Ausgangsspannung entsprechend der Spezifikationen des Kondensators erzielt und abgegriffen werden.

Technik: Eingangsfilterung - EMI

Schaltnetzteile haben nicht nur Vorteile wie eine bessere Effizienz, sondern erzeugen durch die Schaltvorgänge der MOSFETs ungewollte elektromagnetische Interferenzen (EMI, auch als Funkstörungen bekannt), die andere elektronische Geräte im Netz beeinflussen können: Jeder kennt sicherlich die elektromagnetischen Interferenzen, die entstehen, wenn ein Handy in die Nähe eines Lautsprechers kommt. Auf der anderen Seite muss das Netzteil - und damit der Computer - vor Störungen aus dem Stromnetz geschützt werden. Mittels der EMI-Filterstufe direkt nach dem Kaltgerätesteckereingang wird diese wichtige Station erreicht. Die Filterung erfolgt immer vor der Gleichrichtung des Wechselstroms, da an dieser Position Störungen der Netzteil-Dioden (für die Spannungsstabilität zuständig) entstehen und so mit herausgefiltert werden müssen. Um die Störungen zu unterdrücken, werden unter anderem X- und Y-Kondensatoren (Entstörkondensatoren) eingesetzt. Diese Baugruppen leiten hochfrequente Störsignale, die durch den Betrieb von Elektrogeräten entstehen, gegen die Masse (X-Kondensator) oder den Neutralleiter (Y-Kondensator), sodass die ungewollten Störungen reduziert werden.
Quelle: PC Games Hardware Direkt nach dem Kaltgerätestecker kommt die Eingangsfilterung, die Störsignale aus dem Netz filtern beziehungsweise das Netz vor ebensolchen aus dem Spannungswandler schützt. (1) Y-Kondensator, (2) Ableitwiderstand, (3) X-Kondensator
Daneben werden auf der Filterstufe noch Spulen, Metall-Oxid-Varistoren (MOV, variabler Resistor) und Sicherungen genutzt. MOVs sind spannungsabhängige Widerstände, die das System vor Spannungsspitzen aus dem Versorgungsnetz schützen. Billige Netzteile, die auf solch eine MOV verzichten, sollten Sie dann nur mit einem zugeschalteten Überspannungsschutz betreiben, sonst könnte solch ein Spannungsausschlag die Hardware beschädigen. In diesem Bereich kommen auch Spulen zum Einsatz, da diese mit steigender Frequenz ihren Innenwiderstand erhöhen und so hochfrequente Störsignale filtern. Direkt hinter der EMI-Filterung wird meist ein Heißleiter oder ein Relais eingesetzt, damit der Einschaltstrom möglichst gering bleibt. Dieser kann nämlich bis zu zehn Mal so ausgeprägt sein wie der Nennstrom und dementsprechend zu Problemen mit den Stromsicherungen im Haus führen.

Technik: Leistungskorrekturfaktor (PFC)

Heutzutage ziehen viele Verbraucher ihren Strom impulsartig aus den Netzen, wodurch die verbaute Technik viele Schwingungen erzeugt, die eine Phasenverschiebung zwischen Spannung und Strom im Stromnetz verursacht. Dieses Ungleichgewicht hat Auswirkungen auf andere Elektronik im Netz, verbraucht unnötig Energie und kann zu Instabilitäten führen, sodass Stromproduzenten diesen Umstand durch Vergrößerung der eingesetzten Komponenten kompensieren. Der Leistungsfaktor beschreibt dieses Ungleichgewicht und wie effizient ein System eingesetzte Energie verwenden kann. Sind die Phasen zueinander verschoben, wird mehr Strom aus dem Netz gezogen, als eigentlich nötig ist. Systeme mit einem höheren Leistungsfaktor können so durch eine effizientere Nutzung der Energie mehr Arbeit verrichten.

Seit 2001 schreibt eine EU-Norm vor, dass alle Verbraucher ab 75 Watt einen Leistungsfaktor vorweisen, der Oberschwingungen minimiert und eine effizientere Verwendung der Energie ermöglicht. Und hier kommt der Leistungskorrekturfaktor - oder Power Factor Correction - ins Spiel, da diese eine Einhaltung der EU-Norm ermöglicht. Es gibt zwei Möglichkeiten die Grenzwerte einzuhalten: die passive Oberschwingungsfilterung oder die aktive Oberschwingungsfilterung. Bis 200 Watt wird in der Regel auf die passive Variante mit Drosseln hoher Induktivität zurückgegriffen. Solche Anwendungen sind zwar kostengünstig, aber auch schwer und erzielen Leistungsfaktorkorrekturwerte von 0,7 bis 0,8. Mit einer aktiven Filterung kann man dagegen Werte von bis zu 0,99 erreichen, diese sind aber aufwendiger in der Produktion und kosten dementsprechend mehr. Aktive PFCs beruhen auf doppelt geregelten Aufwärtswandlern, besser als DC-DC-Wandler bekannt, die durch Aufladung von Kondensatoren Netzschwankungen ausgleichen können, da Verbraucher darüber versorgt werden.

Technik: Primäre Gleichrichtung

Computer nutzen keinen Wechselstrom, der aus der Steckdose kommt, sondern Gleichstrom. Um diesen zu erzeugen, muss der Netzstrom gleichgerichtet werden. Der Strom aus der Steckdose wechselt seine Polung (Richtung) in regelmäßiger Wiederholung und der Spannungsverlauf entspricht einer Sinuskurve. Bei der Gleichrichtung bekommen alle Amplituden, die eine negative Polung aufweisen (also die Täler der Sinusschwingung im Graph), ein positives Vorzeichen, sodass die Täler der Sinuskurve in einem Graph vollständig nach oben geklappt werden.
Quelle: PC Games Hardware Sie sehen eine vereinfachte schematische Darstellung, wie aus Wechselstrom computertauglicher Gleichstrom wird. Wechselstrom wird gleichgerichtet und dann gesiebt. Die Topologie, die dafür heutzutage verantwortlich ist, nennt sich Gleichrichterbrücke und je nachdem, wie viele MOSFETs eingesetzt werden, spricht man entweder von einer sogenannten Half oder Full Bridge. Die MOSFETs müssen aber aktiv angesteuert werden, damit die Netzspannung in eine Gleichspannung gewandelt werden kann. Früher wurde dies ohne Ansteuerung über eine Diodenbrücke realisiert, die den Wechselstrom während der positiven Phase der Sinuskurve ("Berge" der Schwingung) in eine Richtung durchlässt (Durchlasspolung). Der Nebenwiderstand der Diode kehrt dann den negativen Teil der Sinusschwingung ("Täler") um (Sperrpolung), sodass der Strom nun keine Halbschwingung mehr besitzt. Bevor aber der Strom Computer-Hardware betreiben kann, müssen die Elektronen noch weitere Stationen durchlaufen, denn im Moment liegt noch eine gepulste Gleichspannung vor.

Technik: Induktivität

Unter dem Begriff Induktivität werden in der Elektrotechnik Bauelemente mit festem oder einstellbaren Induktivitätswert zusammengefasst. Solche Bauelemente könnten zum Beispiel Spulen sein, die elektrische Energie in Form eines Magnetfeldes speichern können. Erreicht wird das durch Aufwickeln eines Drahtes um einen Kern, der im simpelsten Fall aus Luft besteht, da durch die magnetische Flussverkettung der einzelnen Windungen untereinander die Induktivität erhöht wird. Eine Luftspule weist eine niedrige, aber konstante Induktivität auf und kann nur durch die Erhöhung der Windungszahl einen höheren Induktivitätswert erreichen. Erst bei Verwendung eines Kerns (aus beispielsweise Eisen oder Ferrit) können auch hohe Induktivitätswerte bereits mit wenigen Windungen erzeugt werden. Wenn nun ein zeitlich ändernder Strom durch solch eine Spulen fließt, entsteht um den aufgewickelten Draht ein sich zeitlich ändernder magnetischer Fluss. Jede Veränderungen des Stroms erzeugt im Draht zunächst eine Änderung der Magnetfeldstärke und führt damit zu einer magnetischen Flussänderung in der Spule selber. Beim Einschalten steigt der Strom also auf einen Plateauwert, beim Ausschalten sinkt der Strom wiederum langsam auf Null. Der Strom fließt beim Einschalten also nicht sofort mit dem maximalen Wert, da ein Teil der Energie für den Aufbau des Magnetfeldes genutzt wird. Vice versa sinkt der Strom nicht sofort auf Null, weil die magnetische Energie der Spule den Strom noch antreibt. Der entstehende Stromfluss wird durch die Selbstinduktionssapnnung angetrieben, die nach der Lenzschen Regel der Ursache entgegenwirkt.

Technik: Transformator

Der gepulste gleichgerichetete Gleichstrom aus dem Primärkondensator wird nun durch einen Transistor in ein rechteckiges Wechselstromsignal gewandelt, das eine Frequenz von 50 bis 125 kHz aufweist und in den Tranformator eingespeist wird. Wie schon angesprochen ist die Frequenz notwendig, damit Gewicht und Größe des Transformators im Rahmen eines ATX-Netzteils bleiben können. Die Stromkreise beider Wicklungen sind durch eine galvanische Trennung voneinander isoliert, sodass der angelegte hochfrequente Wechselstrom an der Primärspule ein magnetisches Feld erzeugt, welches wiederum Strom in der Sekundärspule induziert. Der Umspanner wandelt also über zwei oder mehrere Kufperspulen, die über einen Eisen- oder Ferritkern miteinander verbunden sind und unterschiedlich starke Wicklungen aufweisen, die Eingangsspannung in die benötigten 12 Volt um.
Quelle: PC Games Hardware/Wikipedia Transformatoren bestehen aus zwei Spulen mit jeweils einer unterschiedlich starken Wicklung aus einem Kupferdraht. Beide Wicklungen teilen sich einen gemeinsamen Ferrit- oder Eisenkern und sind so über diesen „magnetisch“ verbunden. Die Eingangsspannung an einer der Spulen wird dann in eine veränderte Ausgangsspannung an der anderen Spule umgewandelt. Dabei entspricht das Verhältnis der Wicklungen zueinander dem Verhältnis der Spannungen. (Wikipedia, User Zátonyi Sándor, pcgh.de/Transformator; CC 3.0 SA)

Sekundäre Gleichrichtung

Nachdem der Strom die Transformation durchlaufen hat und damit auf der Sekundärseite des Netzteils angelangt ist, muss der nun heruntergewandelte Wechselstrom in computertauglichen Gleichstrom gerichtet werden. Dies kann passiv über Schottky-Dioden erfolgen oder synchron mittels eines sogenannten Synchronous Rectifier, der anstelle von Dioden mehrere MOSFETs verwendet. Auch hier lässt sich wieder an der Effizienzschraube des Netzteils drehen, da Schottky-Dioden einen typischen Spannungsabfall besitzen, der Leistungsverluste nach sich zieht.

Solch ein typischer Spannungsdrop beträgt beispielsweise 0,5 V. Wenn wir nun 28 A durchleiten wollen, dann erzeugt die Schottky-Diode 14 Watt Dissipation (28 A × 0,5V). Bei MOSFETs ist dieser Wert viel geringer, da diese Transistoren über einen niederohmigen Einschaltwiderstand von ca. 1 mΩ verfügen. In unserem Fall bedeutet das, dass ein MOSFET 0,784 Watt dissipiert und damit die Effizienz um 5,6 Prozent gesteigert wird. Neben diesen beiden Typen der Gleichrichtung gibt es auch noch Hybridschaltungen aus MOSFETs und Schottky-Dioden, um so die Kosten bei einer gleichzeitigen Steigerung der Effizienz (verglichen mit einer passiven Lösung) zu drücken.

Technik: Netzteillüfter

Genau wie bei anderen Komponenten im Rechner müssen auch Netzteile gekühlt werden, um die entsprechende Leistung kontinuierlich erbringen zu können. Durch die Kühlung der Baugruppen in einem Spannungswandler können diese auf der optimalen Betriebstemperatur gehalten werden, sodass die Lebensspanne des Netzteils erheblich verlängert wird. Neben der aktiven Kühlung mit Luft oder Wasser gibt es natürlich noch passiv beziehungsweise semi-passiv gekühlte Vertreter. Bei der wohl am verbreitetsten Kühlungslösung, der aktiven Kühlung mit Luft, ist der Rotor entscheidend, weil dieser nicht nur maßgeblich die Kühlleistung bestimmt, sondern auch für einen Großteil der vom Netzteil emittierenden Lautheit verantwortlich ist. Je nachdem, welches Lager im Lüfter verwendet wird, können sich andere Geräuschkulissen in unterschiedlichen Szenarien entwickeln. Im Wesentlichen gibt es mehrere unterschiedliche Lagersysteme, die in Netzteilrotoren zum Einsatz kommen: hydrodynamische beziehungsweise hydrostatische Gleitlager, Wälzlager oder einfache Gleitlager.

Das günstigste "Bearing", welches Sie in einem Netzteil finden werden, wird sicherlich das einfach Gleitlager sein, besser bekannt als Sleeve Bearing. Hier werden Öle oder Fette genutzt, um die Reibung klein zu halten. Oft wird dies durch porös gesinterte Laufbuchsen (Sleeves) erreicht, die das Gleitlager dann selbsttätig im Laufe der Zeit schmieren. In der Regel ist diese Rotorenart für geringere Temperaturen sehr gut geeignet, da sie hier mit weniger Geräuschemission die erforderliche Kühlleistung erbringen können. Bei höheren Temperaturen kann der Schmierstoff austrocknen und sobald der Rotor anders als vertikal genutzt wird, sind die Lüfter schlechter in der Lage ihre Rotationsgeschwindigkeiten zu erreichen. Dies liegt daran, dass das Öl oder Fett im Inneren bei einer horizontalen Montage nicht mehr gleichmäßig verteilt ist. Meist findet man in kostengünstigen Netzteilen diesen Rotor-Typus, da er billig zu produzieren ist und wie schon erwähnt bei geringen Temperaturen und Umdrehungsgeschwindigkeiten eine geringe Geräuschkulisse bietet.

Nicht ganz so günstig, wie die oben genannten Sleeve-Bearing-Rotoren, sind die Lüfter mit Wälzlager, auch bekannt als Ball Bearing. Die Rotation in diesem Lüfter wird über rollende Körper - meist Kugeln - gelöst. Diese bewegen sich zwischen einem geschmierten Außen- und Innenring, sodass ein recht geringer Rollwiderstand erreicht wird. Im Gegensatz zu einem Gleitlager kann man diese Rotorart in jeder Position montieren. Sie sind zudem bei höheren Rotationsgeschwindigkeiten leiser als Sleeve-Bearing-Lüfter, sind in der Herstellung aber auch teurer zu produzieren und können ohne Probleme bei höheren Temperaturen betrieben werden. Wälzlager sind aber dafür bekannt, bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten einen höheren Geräuschpegel als Gleitlager zu entwickeln.

Sogenannte Fluid Dynamic Bearings (FDB) nutzen eine Vollschmierung mittels Öl, seltener auch mit Gas, um eine nahezu reibungsfreie Rotation zu ermöglichen. Dank der geringeren Reibung, können diese Rotoren länger eingesetzt werden und emittieren weniger Vibration als bei den anderen Rotortypen. In der Regel gibt es zwei Arten von FDBs: hydrodynamische oder hydrostatische Gelitlager. In solch einem Lüfter sind beide Gleitpartner durch das Schmiermittel voneinander getrennt, sodass die Lüfterwelle in der Lagerung "schwimmt" und nahezu keine Geräusche im Betrieb von sich geben sollte. Bei einem hydrodynamischen Lager ist zu Beginn und beim Auslaufen des Rotors nicht genügend Schmiermitteldruck vorhanden, der innerhalb beider Szenarien einen vollgeschmierten Rotor garantiert - es kommt zu einer Mischreibung mit Festkörperkontakt. Bei einem hydrostatischem Lager wird durch eine Pumpe zu Beginn und beim Auslaufen der beweglichen Teile so viel Schmiermittel zu gepumpt, sodass der Druck durchgehend konstant bleibt.

Neben diesen aktiven Kühllösungen über unterschiedliche Rotorenlager, gibt es für Netzteil auch noch semi-passive beziehungsweise passive Möglichkeiten, die Temperaturen innerhalb der ATX-Spezifikationen zu halten. Hersteller nutzen bei passiv gekühlten Spannungswandlern oft hochwertige Baugruppen und modernste Topologien, um so ein berechenbares Maß an Abwärme zu generieren. Meist liegt die emittierte Hitze innerhalb der Spezifikationen der sensitiven Bauteile, wie etwa bei Elektrolytkondensatoren. Erreicht wird diese Kühlleistung aber nicht nur über die qualitativ hochwertigen Baugruppen, sondern auch über Kühlkörper. Dabei handelt es sich meist um Elemente, die einen geringen Wärmewiderstand haben, weil sie aus einem wärmeleitenden Material (Aluminium, Kupfer und neuerdings auch Keramik) mit möglichst vergrößerter Oberfläche bestehen. So kann Verlustwärme durch Wärmeleitung über Wärmestrahlung und Konvektion vom wärmeerzeugenden Bauteil abgeleitet werden.

Bei einem semi-passiven Kühlansatz wird der Lüfter unter einer bestimmten Temperatur- oder Lastgrenze nicht angeworfen. Jedoch kann sich bis zu diesem Schwellenwert die Wärme innerhalb des Netzteils stark stauen, was wieder kontraproduktiv wäre. Ein semi-passiver Modus lässt sich in der Regel nur durch vergrößerte Kühlkörper und hochwertige Baugruppen realisieren, ungefähr wie bei einer passiven Kühlung.

NT-Technik: Kondensatoren

In heutigen PC-Netzteilen werden Aluminium-Kondensatoren verbaut, die auch als sogenannte Elkos bekannt sind. Prinzipiell befinden sich zwei Metallplatten in einem Kondensator, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind. Ein Dielektrikum ist eine schwach- oder nichtleitende, nichtmetallische Substanz, wie etwa Keramik oder eine formierte Oxidschicht aus Aluminium(III)-oxid, die in ebendiesen Elkos vorzufinden ist.

Kondensatoren speichern aber nicht nur die Energie in einem elektrischem Feld, sondern puffern Unregelmäßigkeiten ab, sodass eine konstante Spannung garantiert ist. Wichtig wird diese Eigenschaft bei der Gleichrichtung von Wechselspannung zu Gleichspannung, da hier eine Mischspannung entsteht, die es gilt durch Kondensatoren zu glätten. Der verbleibende Wechselspannungsanteil wird dann als Restwelligkeit bezeichnet. Wichtige Kenngrößen für Elkos sind neben der elektrischen Kapazität in Farad (F), die Arbeitsspannung und die Temperatureinstufung.

Die Umgebungstemperatur beeinflusst stark die Lebensdauer eines Netzteils, da die Flüssigkeit in den Elektrolytkondensatoren mit der Zeit verdunstet und chemische Prozesse bei einer Temperaturerhöhung um zehn Grad schon doppelt bis drei Mal so schnell ablaufen können. Aus diesem Grund, gibt es bei Kondensatoren eine Temperatureinstufung: 105°C Elkos haben eine deutlich längere Lebenserwartung bei 60 °C Umgebungstemperatur als zum Beispiel 85 °C eingestufte Exemplare. Die Hersteller von Spannungswandlern schwören zudem auf Kondensatoren aus japanischer Produktion, da während der Kondensatorenpest (2002-2007) hauptsächlich taiwanesische Produkte massenhaft kaputtgingen. Heutzutage haben sich die Qualitätsstufen der beiden Herstellerländer nahezu angeglichen.

• Güteklasse 1: Japanische Kondensatoren mit 105 °C z.B. von Rubycon, Chemi-Con oder Nichicon
• Güteklasse 2: Taiwanische Kondensatoren 105 °C z.B. von Taicon, Teapo, SamXon
• Güteklasse 3: Taiwanische Kondensatoren 105 °C z.B. von Jamicon oder CapXon
• Güteklasse 4: Chinesische Kondensatoren 105 °C/85 °C

Ein weiteres Merkmal für hochwertige verbaute Baugruppen ist die zugestandene Garantiezeit der Hersteller: je länger, desto bessere Komponenten wurden verbaut.

Transistoren in PC-Netzteilen

Neben den oft zitierten Kondensatoren haben auch andere Bauelemente in einem Netzteil wichtige Aufgaben zu erfüllen, man denke nur an das weitaus wichtigste aktive Bauteil in elektronischen Schaltungen, den Transistor. Das Bauelement, das zum Steuern oder Verstärken von elektrischen Signalen verwendet wird, wurde bereits 1925 von Julius Edgar Lilienfeld erdacht und beschrieben, konnte aber erst 1947 von den drei Amerikanern Bardeen, Brattain und Shockley technisch realisiert werden. Heutzutage bilden die Transfer Resistoren das Rückgrat unserer digitalen Informationsgesellschaft, nicht nur weil sie in jedem elektronischem Gerät verbaut sind, sondern auch weil in integrierten Schaltkreisen meist viele Milliarden solcher elektronischen Bauelemente miteinander verknüpft sind, sodass es zu hochkomplexen Schaltungen wie einem Mikroprozessor kommt.

Quelle: PC Games Hardware Ein Feldeffekttransistor an einem Kühlkörper
Man unterscheidet zwischen zwei wichtigen Gruppen innerhalb der Transistoren, den Bipolartransistoren (BJT) und den Feldeffekttranstoren (FET). Transistoren haben in der Regel drei Anschlüsse: Einen Zufluss (Source), ein Gatter zur Steuerung (Gate) und einen Abfluss (Drain). FETs sind im Gegensatz zu BJTs spannungs- und nicht stromgesteuert und finden in Schaltnetzteilen beispielsweise als sogenannte MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-FET) Anwendung. Hier können sie den Wirkungsgrad erhöhen, indem ohmsche Verluste möglichst gering gehalten werden, FETs finden aber auch in der aktiven Leistungskorrektur Verwendung. Legen wir nun eine Spannung an den Gatter-Anschluss der MOSFET, können wir den Zufluss von Source zu Drain steuern. Ähnlich wie der Wasserhahn, der den Zufluss von Wasser aus der Leitung ins Waschbecken und den Abfluss begrenzt, kontrolliert ein FET den Elektronenfluss von der Quelle zum Verbraucher.

Artikel teilen

Netzteil-Test und Kaufberatung: Die besten Netzteile Im Folgenden erhalten Sie viele Tipps zur Netzteil-Technik, um das beste Netzteil zu finden. Wir erklären Spulenfiepen, LLC-Resonanzwandler, Netzteillüfter, Kondensatoren und Transistoren.

Per E-Mail versenden

151

1. Seite 1 Netzteil-Kaufberatung 2026: Leistung, Effizienz, Lautstärke
2. Seite 2 Netzteil-Kaufberatung2026: Technik zu PC-Netzteilen
3. Seite 3 Das beste PC-Netzteil: Weitere Infos, Fazit, NT-Empfehlungen
4. Seite 4 Das beste PC-Netzteil 2026: Konkrete NT-Empfehlungen