[PLUS] So funktioniert ein Netzteil
PCGH Plus: Heute wollen wir das Netzteil etwas entmystifizieren und die Innereien solch eines Spannungswandlers genauer unter die Lupe nehmen. Was passiert eigentlich beim Wandeln des Stroms in 12 Volt? Der Artikel stammt aus PC Games Hardware 02/2019.
Auf dieser Seite
Der Blick ins Innere
Aus europäischen Steckdosen kommen normalerweise 230 Volt Wechselspannung, für Ihren Computer sind aber 3,3 bis 12 Volt Gleichspannung (DC) notwendig, um einen einwandfreien Betrieb zu garantieren. Damit aber aus der angebotenen Netzspannung ein für Rechner nutzbarer Strom werden kann, müssen Spannungswandler die Spannung aus der Steckdose gleichrichten, entstören und strikt reguliert wieder ausgeben. Dabei passieren die Elektronen auf der Primär- und Sekundärseite im Netzteil mehrere Stationen, die wir auf den folgenden Seiten genauer beleuchten möchten.
Das Schaltnetzteildesign
Die heutige Stromversorgung in Rechnern übernehmen Schaltnetzteile, sodass die Energieübertragung üblicherweise mit Frequenzen von 15 kHz bis 300 kHz vonstattengeht. Natürlich gibt es noch weitere Netzteiltypen wie etwa ein Kondensator- oder ein Trafonetzteil, die ein anderes Design verwenden, diese sind aber nicht in der Lage, die Anforderungen der PC-Hardware adäquat zu erfüllen.
Beim Schaltnetzteil wird der Strom aus der Dose im Spannungswandler durch Transistoren in kleine Pakete zerlegt. Transistoren sind beispielsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und fungieren als An/Aus-Schalter. Entsprechend der verwendeten Frequenz werden die Strompakete dank anderer Komponenten wie Kondensatoren oder Spulen weitergegeben. Bevor aber irgendwelche Computer-Hardware die Strompakete bekommen kann, werden diese wieder zu einem kontinuierlichen Strom zusammengefügt und können dann problemlos verbraucht werden.
Das hat gegenüber linear-regulierten Netzteilen einige Vorteile, beispielsweise das Gewicht. Dieses kann nämlich bei hohen Frequenzen reduziert werden, indem sowohl beim Ferrit- oder Eisenkern als auch bei den Kupferwicklungen des Transformators die Masse verringert wird. Ein Umspanner, der für eine Leistung von 4.000 Watt geeignet sein soll, wiegt bei einer Frequenz von 50 Hz - was übrigens der europäischen Netzspannung entspricht - ganze vier (!) Kilogramm. Erhöht man dagegen die Schaltfrequenz auf 125 kHz, sind es nur noch knapp 470 Gramm, was einer Gewichtseinsparung von 88,25 Prozent entspricht.
PC Games Hardware PLUSJetzt für 0,99 € kaufen
oder Werbefreiheit und Zugriff auf alle PLUS-Artikel (Monatsabo)
Für 4,80 EUR PLUS-Abo abschließen Bitte loggen Sie sich in Ihren PCGH-Community-Account ein, um diesen Artikel kaufen zu können. Alle Angebote für PLUS (Monatsabo, Jahresabo, Upgrades für Werbefrei) finden Sie auf unserer Supporter-Seite
Folgende Themen finden Sie im Artikel:
- Grundaufbau eines Netzteils: Der Blick ins Innere
- Schaltnetzteildesign
- Eingangsfilterung - EMI
- Leistungskorrekturfilter
- Primäre Gleichrichtung
- Transformator: Was die Wicklung hergibt
- Überblick bei Baugruppen
- LLC-Resonanzwandler
- Sekundäre Gleichrichtung
- Entstehen der Spannungen
Als PCGH-Digital-Abonnent erhalten Sie kostenfrei Zugriff auf alle PLUS-Artikel.
