Netzteile verständlich erklärt

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Viele PC-Bastler, auch Komplett-PC-Anbieter, unterschätzen die Wichtigkeit des passenden Netzteils. Kurz vor der Einführung von Battlefield 4 und den neuen AMD Radeon R9-290X-Grafikboliden ist es für viele Auf- und Umrüster wichtig zu wissen, ob das bisher verwendete Netzteil über genügend Leistung liefert. In diesem Ratgeber möchten wir aufzeigen, worauf bei einem Netzteil zu achten ist, wie sich dessen Leistung ergibt und wo die Unterschiede zwischen Billig- und Marken-Netzteilen liegen


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Viele Gamer wünschen sich dieses Jahr zu Weihnachten eine neue Grafikkarte aufgrund neuer, in Kürze auf dem Markt erscheinenden Tripple-A-Spieletiteln wie Battlefield 4, dem neuen Assassins Creed 4 oder einfach deshalb, weil sie eine der neuen Grafikkarten aus dem Hause NVIDIA oder AMD ihr Eigen nennen wollen. Doch wer sich für eine stärkere Grafikkarte entscheidet, überlegt häufig, ob das bisher verbaute Netzteil auch genügend Leistung für die Befeuerung selbiger noch ausreicht.

Man kann durchaus sagen, dass selbst aktuelle Top-Grafikkarten in den meisten Fällen nicht mehr Strom verbrauchen, als es Top-Modelle von vor drei bis vier Jahren auch getan haben. Wer also damals ein hochwertiges Markennetzteil mit einer Leistung zwischen 500 und 600 Watt erstanden hat, kann damit auch heute noch Grafikkarten aller Art damit betreiben.
Für ein gutes und aktuelles Mittelklasse-System bestehend aus einem AMD FX-6300, 8 Gigabyte RAM, einer AMD Radeon HD 7870 GHz, zwei Festplatten sowie einem optischen Laufwerk reicht in der Regel schon ein gutes 450 Watt-Netzteil. Doch was zeichnet ein Netzteil mit guter Qualität aus? Welche Rolle spielt die Watt-Angabe, die Ampere-Zahlen der verschiedenen Volt-Leitungen sowie die Energieeffizienzklasse, die sich von keiner, Bronze über Silber,Gold bis Platin hinzieht? Auf all diese Fragen gehen wir jetzt Punkt für Punkt genauer ein und klären ob bzw. inwieweit es sich lohnt, etwas mehr Geld für bessere Leistung auszugeben.


450 Watt sind nicht gleich 450 Watt

Die meisten Grafikkartenhersteller geben zu ihren Produkten immer eine Netzteilempfehlung mit auf den Weg. Somit ist die Ungewissheit der Käufer vorprogrammiert, wenn der User bereits ein gutes 450-Watt Markennetzteil in seinem Rechner verbaut hat, der Grafikkartenhersteller allerdings angibt, dass beispielsweise mindestens 550 Watt notwendig sind. Bei der Geschichte sind aber die Details nicht zu vernachlässigen, denn die Watt-Angaben auf den Netzteilen entsprechen lediglich den Watt-Wert-Angaben, welches ein Netzteil in der Lage ist zu liefern. Dabei ist darauf zu achten, dass ein PC noch lange keine 450 Watt aus der Steckdose ziehen muss, nur weil das Netzteil dazu in der Lage wäre. Auch verbraucht der PC noch lange keine 550 Watt, nur weil der Grafikkartenhersteller ein 550-Wat-Netzteil vorschreibt. Billigere Netzteile sind oftmals bei gleichem Wattwert weniger effektiv wie teurere Konkurrenzprodukte, doch darauf kommen wir später noch mal zu sprechen.

Grafikkartenhersteller empfehlen deshalb beispielsweise ein 550 Watt-Netzteil, da die Grafikkarte auch von effektiv schlechtesten 550 Watt-Netzteil betrieben können werden muss.


So errechnet sich der effektive Watt-Wert eines Netzteils

Die Gesamtaufteilung eines Netzteils ist im Grunde auf drei Hauptleitungen aufgeteilt, von denen wiederum jede einzelne Leistung ein eigenes Watt-Maximum aufweist. Die gesamte Wattzahl ergibt sich demzufolge aus den Maximalwerten der drei Hauptleitungen, welche dem Rechner die drei verschiedenen Hauptspannungen +3,3 Volt, +5 Volt und +12 Volt zur Verfügung stellt. Auf jeder dieser Leitung (oftmals auch Schiene genannt) gibt es einen maximalen Stromwert, den das Netzteil in der Lage ist zu liefern.
Um jedoch den Schaltungsaufwand und somit Kosten zu sparen, verbauen viele Hersteller eine Spule des Ausgangstransformators, welche sich die +3,3-Volt sowie die +5-Volt-Leitung teilen, was sich dann „Combined Power“ nennt. Die Wirkungsweise ist dann so, dass wenn die Ausgangslast auf einen der beiden Spannungszweige erhöht wird, sich die maximale Ausgangslast auf der jeweils anderen Leitung gleichzeitig verringert. Komponenten wie Steckkarten, USB-Anschlüsse oder Laufwerke, die von der 5-Volt-Leitung gespeist werden, können demzufolge gleichzeitig die Verfügbarkeit des Leistungsbedarfs der +3,3-Volt-Leitung, etwa dem Arbeitsspeicher nachgiebig beeinflussen. Diese direkte Abhängigkeit der +3,3-Volt- sowie +5-Volt-Leitungen unter „Combined Power“ kann unter Umständen bei Ausschöpfung der Maximallast zur Instabilität des Systems führen.

Nehmen wir mal zur besseren Verdeutlichung das Dark Power Pro 650 Watt von be quiet! Die +3,3-Volt- erreicht in Kombination mit der +5-Volt-Schiene 170 Watt. Da sich die Watt-Zahl aus der Volt-Zahl multipliziert mit der Ampere-Zahl ergibt, kann man in diesem Beispiel schön nachrechnen.

+3,3-Volt * 26 Ampere = 85,8 Watt Maximum
+5-Volt * 30 Ampere = 150 Watt Maximum


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Von den +12-Volt-Schienen bietet dieses Netzteil satte vier stück, welche durch +12V1, +12V2, +12V3 und +12V4 unterschieden werden. Das heißt, dass insgesamt bis zu vier Grafikkarten einen eigenen Stromanschluss zur Verfügung hätten, und das ohne irgendwelche Molex-Adapter. Jede einzelne wäre in der Lage, maximal 240 Watt zu leisten, jedoch nicht gleichzeitig. Insgesamt steht durch die, auch hier zum Einsatz kommende, „Combined Power“ insgesamt eine maximale Leistung von 624 Watt an, die aber in diesem Fall wieder in Abhängigkeit zur „Combined Power“ der +3,3-Volt sowie +5-Volt Schienen steht.

Ein hochwertiges Netzteil, wie das von uns soeben beschriebene be quiet! Dark Power Pro legt die Leistungsgewichtung auf die 12-Volt-Schienen, welche in erster Linie für die Grafikkarten bestimmt sind. Der Rest wird durch die Combined Power recht intelligent geregelt.


Unterschiede zwischen den Watt-Angaben trotz gleicher Leistungsangaben:

Warum reicht für die neue Grafikkarte kein Billig-550-Watt-Netzteil für 50 Euro? Warum ist ein gutes 450-Watt Netzteil teilweise sogar effizienter?


  1. Bei billigen oder No-Name-Netzteilen sind die oben erklärten Ampere- oder Watt-Werte sehr oft reine Theorie. Auch wenn beispielsweise auf der +12-Volt-Schiene bis zu 240-Watt angegeben wird, kann diese je nach Belastung der +3,3-Volt- sowie +5-Volt-Schiene auf 120 Watt einbrechen.
  2. Der vielleicht entscheidendere Nachteil ist die Verteilung der Ampere-Werte, welche bei billigen Netzteilen oftmals viel schlechter ausfällt. So kann ein Billig-500-Watt-Netzteil im Combined Power von +3,3-Volt und +5-Volt zusammen 380 Watt erzeugen, was aber im schlimmsten Fall auf der 12-Volt-Schiene nur noch 120-Watt ankommen lässt, was für moderne Grafikkarten nicht mehr ausreichend ist. Ein gutes 500-Watt-Netzteil hat dagegen diese Werte weitaus intelligenter und ausgewogener verteilt. So können beispielsweise auf der 12-Volt-Schiene bis zu 200-Watt anliegen, was dann der Combined Power von +3,3-Volt und +5-Volt noch 300 Watt lässt. Und genau aus diesem Grund ist ein gutes Marken-Netzteil mit intelligentem Power-Management oftmals effektiver als ein billiges 550-Watt-Netzteil.



Höhere Effizienz durch 80-Plus-Netzteile:


Oftmals hört man von der Energieeffizienz eines Netzteils, welches dann beispielsweise ein 80-Plus-Bronze-Zertifikat vorzuweisen hat. Doch was hat es mit 80-Plus sowie den Edelmetall-Bezeichnungen auf sich?


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Aktuelle und auch zukünftige Netzteile müssen nach den Energy-Star-4.0-Richtlinien den vor einigen Jahren ins Leben gerufenen 80-Plus-Standard erfüllen. Dieser Standard bezieht sich speziell auf Netzteile, die im Computer eingesetzt werden dürfen. Neben einem hohen Wirkungsgrad wird eine bessere Stromqualität gefordert, die sich beide an sehr strenge Reglements zu halten haben. Erfüllt ein Netzteil diese Spezifikationen, die messtechnisch von der 80plus.org geprüft werden, darf es sich mit der begehrten Plakette schmücken.
Dabei darf für eine 80-Plus-Zertifizierung, wie der Name schon vermuten lässt, bei einer Auslastung von 20, 50 und 100 Prozent keinesfalls der Wirkungsgrad von 80 Prozent unterschritten werden.


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Um es einigermaßen verständlich zu erklären nehmen wir auch ein einfaches Rechenbeispiel mit einem 500-Watt-Netzteil. Wenn der Rechner momentan 250 Watt benötigt, das Netzteil in unserem Fall aber maximale 500 Watt zur Verfügung stellen könnte, so ist es nur zu 50 Prozent ausgelastet. Benötigt der PC beispielsweise nur 100 Watt, so liegt die Auslastung des Netzteils bei gerade 20 Prozent, da zwanzig Prozent von 500 Watt sind 100 Watt. Doch wie kommt man jetzt auf die Effizienz von beispielsweise 80 Prozent?
Mal angenommen, die Rechner-Komponenten benötigen insgesamt 200 Watt, so zieht ein 80-PLUS-Netzteil 250 Watt aus der Steckdose, da 80 Prozent von 250 gleich 200 sind.
Beim Umwandeln des Stroms geht immer Energie in Form von Abwärme verloren, je hochwertiger jedoch die verbauten Teile in einem Netzteil sind, desto geringer der Verlust durch Abwärme.

Etwas komplizierter wird es jedoch, wenn man gleichzeitig die Auslastung betrachtet.

Doch nehmen wir gleich noch mal das Rechenbeispiel von oben und vergleichen ein 500-Watt 80-PLUS-Bronze-Netzteil mit einem 80-PLUS-Titanium-Netzteil bei einer Auslastung von 50 Prozent:

Bronze: 250-Watt/0,85 = 294,12-Watt

Titanium: 250-Watt/0,96 = 260,42-Watt

Die Differenz beider Netzteile bei einer 50-prozentigen Auslastung liegt hier bei 33,7-Watt.
Rein rechnerisch würde das bedeuten, dass man mit dem Titanium-Netzteil im Jahr 22 Euro sparen kann, insofern der Computer 10 Stunden pro Tag bei 50-prozentiger Auslastung arbeitet. Jetzt kann sich jeder selber im Einzelfall ausrechnen, ob und vor allem wann sich die höheren Anschaffungskosten eines neueren und besseren Netzteils amortisieren.


Nützliche Schutzfunktionen von Netzteilen

Um den sicheren Betrieb eines Rechners mit Schaltnetzteilen zu gewährleisten, kommen heutzutage eine ganze Palette von Schutzsystemen und Schutzschaltungen in den Netzteilen verschiedenster Hersteller zum Tragen. Ziel dieser Schutzfunktionen ist es, das Netzteil im Notfall einfach zu deaktivieren, um die teuren Komponenten zu schützen.

Eine der wichtigsten Schutzmaßnahmen besteht aus der Strombegrenzung, welche in jedem Spannungszweig eingebaut sein muss. Die Strombegrenzung tritt in Aktion, sobald am Ausgang des Netzteils bestimmte Stromlimits überschritten werden, wozu auch ein Kurzschluss zählt.

Der Überspannungsschutz stellt eine weitere wichtige Schutzfunktion dar, die ein gutes Netzteil beherrschen sollte. Ähnlich wie schon bei der Strombegrenzung deaktiviert eine Schaltung in den Spannungszweigen bei Erreichen bestimmter Schwellenwerte das Netzteil.

Auch gegen eine Überhitzung sollte ein gutes Netzteil geschützt sein. Neben temperaturgeregelten Lüftern gibt es interne Temperatursensoren, die bei Erreichen einer vorgegebenen Grenztemperatur das Netzteil ebenfalls ausschalten. Gerade in Fällen von hoher Stromentnahme oder gar dem Ausfall eines Lüfters sorgt die Temperaturschutzschaltung vor einer thermischen Zerstörung des Gerätes.

Um das Netzteil auch bei unbelasteten Eingängen vor undefinierten Regelzuständen zu schützen, statten viele Hersteller ihre Schaltnetzteile mit einer so genannten No-Load-Funktion aus, welche offene Steckereingänge erkennt und das Netzteil in einen Shutdown-Zustand versetzt, bis eine Last anliegt.


Wichtiges Feature, welches ein gutes Netzteil nochmals aufwertet


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Heutzutage können viele Rechner sehr individuell geplant werden. Zudem sind die Möglichkeiten dank vieler Gehäuse-Variationen quasi unerschöpflich und PC-Nutzer werden hinsichtlich des Grafikbeschleunigers vor die Wahl gestellt, ob eine interne Grafik-Einheit, eine Grafikkarte bis hin zum Quad-SLI respektive Crossfire den Rechner antreiben soll.

Für individuelle Planungen sowie für den momentan noch unbekannten zukünftigen Rechner empfiehlt es sich daher, auf Netzteil mit Kabelmanagement zurückzugreifen. Auch wenn dies in der Anschaffung noch einmal deutlich mehr als eins ohne dieses Feature kostet, so ist es gerade in sehr beengten Systemen von Vorteil, wirklich nur die Kabelstränge zu verbauen, die auch benötigt werden. Alle anderen Kabel können in den Karton zurückwandern und nehmen somit nicht wertvollen Platz im Computergehäuse weg. Das Ergebnis ist ein sauber aufgeräumter und gut durchlüfteter PC.
 
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