Hardcore-Technik-Diskussion: Wie konkret ein Netzteil martern

[StefanV]

Für den Bereich Eingabegeräte gibt es nun schon genügend Interessenten. Es wäre schön wenn sich noch jemand für die Netzteile begeistern könnte. :)
Netzteile und Gehäuse, *meld*

Bräuchte aber noch ein halbwegs brauchbares Oszi und 'nen anständiges Zangenamperemeter (um die Effizienz abzuschätzen)
Könnt auch gleich mit 2 halbwegs aktuellen Geräten loslegen.

[anddill]

Scope:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=121202

DC-fähiges Zangenamperemeter mit Temperatursensor:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=122539

Leistungsmessgerät:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=125331

Und wie willst Du eine definierte Last erzeugen?

[StefanV]

Scope:
http://www.conrad.de/goto.php?artikel=121202
Da dachte ich eher an sowas (http://www.reichelt.de/?ARTICLE=62685;PROVID=2028), wobei man wohl auch nicht direkt messen kann sondern erstmal ein paar Kondensatoren dazwischen hängen muss...


Und wie willst Du eine definierte Last erzeugen?
Im Zweifel mit sowas (http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=L13;GROUPID=3972;ARTICLE=8421;START=0;SORT=preis;OFFSET= 16;SID=31UmXY5awQAR8AACGkwV4081fae6b993a549fe045245644aaf533), ist nur doof, das das eine Ohmsche Last ist.

Ansonsten muss ich mir halt noch was einfallen lassen, über eine aktive Last hab ich mir noch nicht soo viele Gedanken gemacht, was man da nehmen könnte...

[anddill]

Da dachte ich eher an sowas (http://www.reichelt.de/?ARTICLE=62685;PROVID=2028), wobei man wohl auch nicht direkt messen kann sondern erstmal ein paar Kondensatoren dazwischen hängen muss...

Nenn mich altmodisch, aber ein Messgerät ohne eigene Anzeige Bäh... Naja, in mir stecken 20 Jahre Feldtechniker. Ein Fluke-Scope hätte ich, würde es aber ungern aus der Hand geben. Andererseits hast Du so sofort ein Diagramm auf dem PC. das Du einfach weiterverwenden kannst.


Im Zweifel mit sowas (http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA=444;GROUP=L13;GROUPID=3972;ARTICLE=8421;START=0;SORT=preis;OFFSET= 16;SID=31UmXY5awQAR8AACGkwV4081fae6b993a549fe045245644aaf533), ist nur doof, das das eine Ohmsche Last ist.

Ansonsten muss ich mir halt noch was einfallen lassen, über eine aktive Last hab ich mir noch nicht soo viele Gedanken gemacht, was man da nehmen könnte...

Was hast Du gegen eine ohmsche Last? Kannst ja noch ein paar Elkos dazuschalten, wenn Du Elektronik simulieren willst. Aber damit machst Du es dem Prüfling nur einfacher.
Deine Idee mit der Halogenlampe hat was. Mit einer Reihe Fassungen auf einem Brett und einer Handvoll Lampen kann man leicht verschiedene Lasten simulieren. Ich hätte ja eher an Hochlastwiderstände (http://www.conrad.de/goto.php?artikel=423033) gedacht, und damit so eine Art Stufenwiderstand gebaut. Um die Last feinzutrimmen wäre für beide Varianten so ein Monsterpoti (http://www.conrad.de/goto.php?artikel=449952) geeignet. Parallel zu dem Stufenwiderstand/Lampenbrett mit einem Anschlagwiderstand versehen, so daß man 1-3A Stufenlos regeln kann.

Aktive Last im einfachsten Fall: Einen fetten Mosfet an einen fetten Kühler schrauben und am Gate 2-6V anlegen. Die Stromkennline ist flach genug im Linearbereich, um da recht genau regeln zu können. Ist wahrscheinlich sogar billiger als meine Widerstände.

[StefanV]

Genau und bei den Lampen hätte man ev. auch noch ein Bauteil, was nicht endlos Spannung verträgt.
Wenn man dann ein billig Schrotteil mal hoch gehen lässt, kanns so passieren, das die Lampen am +12V Ausgang nicht mehr gehen bzw zumindest einige davon, was wiederum ein Indiz dafür wäre, das das NT vorm absterben noch einen ganz schönen Impuls drauf gab.

Man könnte auch die Last recht einfach regeln, gibt die ja nicht nur in 50W sondern auch 35, 20 und 10W, so dass man auch hiermit recht genau die Last 'regulieren' kann (paar Schalter dazu).
Und das schönste ist: die Lampen sind erstens Billig und zweitens überall erhältlich.

Zur aktiven Last:
Da hab ich im ersten Moment an sowas eine Art Blinkenlights im Sinn gehabt...

PS: was ich gegen Ohmsche Last hab?
Ein PC ist keine Ohmsche Last ;)

[Pinoccio]

Ein wesentlicher Punkt (wenn auch nicht direkt für den User) ist ja PFC, da wird man ohne nicht-ohmsche Last wohl nichts messen können.

Wir wäre es, wenn man einfach entsprechnede PC-Hardware als Last nutzt? ;-)
Mit geschickter Softwarenutzung sollten 3 bis 4 Systeme ausreichen, um 50 bis 800 Watt abdecken zu können - u.U. sogar auf wenige Watt genau. Der Aufwand dafür ist natürlich enorm.

mfg

[anddill]

Ein wesentlicher Punkt (wenn auch nicht direkt für den User) ist ja PFC, da wird man ohne nicht-ohmsche Last wohl nichts messen können.

Wir wäre es, wenn man einfach entsprechnede PC-Hardware als Last nutzt? ;-)
Mit geschickter Softwarenutzung sollten 3 bis 4 Systeme ausreichen, um 50 bis 800 Watt abdecken zu können - u.U. sogar auf wenige Watt genau. Der Aufwand dafür ist natürlich enorm.

mfg
Ok, ich fang mal mit Dir an. Ob ich hinter dem Netzteil den PC mit Lampen, Widerständen, sauteuer Elektronik oder einem Topf Salzwasser simuliere ist der PFC der Primärseite herzlich egal.
Und der Nachteil mit PC-Hardware ist, daß man die genaue Stromaufnahme und Lastverteilung nicht beeinflussen und reproduzieren kann. Außerdem wäre es einfach zu riskant, ein Netzteil so an die Grenze zu treiben.

Genau und bei den Lampen hätte man ev. auch noch ein Bauteil, was nicht endlos Spannung verträgt.
Wenn man dann ein billig Schrotteil mal hoch gehen lässt, kanns so passieren, das die Lampen am +12V Ausgang nicht mehr gehen bzw zumindest einige davon, was wiederum ein Indiz dafür wäre, das das NT vorm absterben noch einen ganz schönen Impuls drauf gab.

Man könnte auch die Last recht einfach regeln, gibt die ja nicht nur in 50W sondern auch 35, 20 und 10W, so dass man auch hiermit recht genau die Last 'regulieren' kann (paar Schalter dazu).
Und das schönste ist: die Lampen sind erstens Billig und zweitens überall erhältlich.

Spannungsspitzen kann man auch mit einem Scope mit Glitch detektion oder einem Multimeter mit mitlaufender Min/Max Aufzeichnung fangen.
Zu den Lampen. Der Gedanke mit den verschiedenen Leistungen drängt sich ja auf. Und auf die Schalter würde ich verzichten. Einfach die Lampen in die Fassungen rammen und gut. Spart wieder einen Übergang (Kabelmanagement ahoy ;))


Zur aktiven Last:
Da hab ich im ersten Moment an sowas eine Art Blinkenlights im Sinn gehabt...

Nee, siehe Oben. Übergangswiderstand, Kontaktabbrand undso... Elektronisch wär es sinnlos, dann kannst Du auch gleich regeln.


PS: was ich gegen Ohmsche Last hab?
Ein PC ist keine Ohmsche Last ;)

Er verhält sich aber im Betrieb genauso.

[StefanV]

Ok, ich fang mal mit Dir an. Ob ich hinter dem Netzteil den PC mit Lampen, Widerständen, sauteuer Elektronik oder einem Topf Salzwasser simuliere ist der PFC der Primärseite herzlich egal.
Und der Nachteil mit PC-Hardware ist, daß man die genaue Stromaufnahme und Lastverteilung nicht beeinflussen und reproduzieren kann. Außerdem wäre es einfach zu riskant, ein Netzteil so an die Grenze zu treiben.
Genau, sowas kann auch ein guter Leistungsschätzer abschätzen.


Spannungsspitzen kann man auch mit einem Scope mit Glitch detektion oder einem Multimeter mit mitlaufender Min/Max Aufzeichnung fangen.
Zu den Lampen. Der Gedanke mit den verschiedenen Leistungen drängt sich ja auf. Und auf die Schalter würde ich verzichten. Einfach die Lampen in die Fassungen rammen und gut. Spart wieder einen Übergang (Kabelmanagement ahoy ;))
Hm, stimmt, die Schalter machen das ganze etwas unberechenbar(er)...
Dann müsst man 'irgendwie' den Strom messen, was ja nicht soo leicht ist...


Nee, siehe Oben. Übergangswiderstand, Kontaktabbrand undso... Elektronisch wär es sinnlos, dann kannst Du auch gleich regeln.
OK, da hast Recht.
Ich hab auch starke Probleme mit dem 'umschalten' gesehen.
Ein 'ratterndes Schütz' ist nicht sehr angenehm und, wie du sagst, hälts wohl nicht allzu lang...


Er verhält sich aber im Betrieb genauso.
Naja, resistive Widerstände haben den Vorteil, dass sie nicht in Resonanz mit dem Netzteil geraten und so falsche Ripple/Noise Werte liefern können...

Wobei ein nicht ganz unwichtiger Punkt noch dazu kommt:
Ich brauch 'ne Heizung, um dem NT etwa 40-50°C "kalte" Luft unter zu jubeln.
(aber da könnt man ja ein 2. Netzteil und einige Lämpchen in ein Gehäuse einbauen)

[dreas]

Wobei ein nicht ganz unwichtiger Punkt noch dazu kommt:
Ich brauch 'ne Heizung, um dem NT etwa 40-50°C "kalte" Luft unter zu jubeln.
(aber da könnt man ja ein 2. Netzteil und einige Lämpchen in ein Gehäuse einbauen)

Netzteil einfach in ein kleines Gehäuse bauen und die Temperatur innen nach definierter Zeit messen. Als Last könnte man doch auch z.B. ein altes Autoheizungsgebläse mit passendem Schalter der 3-4 Lastzustände einsetzen. Wobei die 3,3 und 5 Volt ja auch belastet sein sollten aber für die 12 Volt ists brauchbar.

[BlackBirdSR]

Tunnel vom Ausgang deiner Geforce bis Eingang Gehäuse legen. Die Luft kommt da im Idle mit ca. 50°C raus, bei leichter Last entsprechend höher um Verluste zu kompensieren ;)
Ich meine das ernst!°

[StefanV]

stimmt, die Idee ist gut.

Aber woher weißt, das ich 'ne G-Force hab? ;)

[anddill]

Der Prüfling kann sich doch selbst heizen. Ein Box bauen (im einfachsten Fall ein Pappkarton), die auf einer Seite eine recht kleine Belüftung hat und auf der anderen Seite einen Ablüfter. Der Prüfling kommt in die Box und wird belastet. Die Luft heizt sich sehr schnell auf. Wird eine definierte Temperatur von z.B. 45°C erreicht, startet der Ablüfter. Ob man den dann analog regelt oder einfach Aus-An ist dann wieder eine Kostenfrage. Geräuschmessungen sind so natürlich nur außerhalb der Hitzebox möglich.

[Philipus II]

jetzt im Sommer ist es mit der Temperaturmessung recht einfach:
Heiz einfach ein Zimmer auf 40 Grad:biggrin:
Ich erreiche hier schon ohne Einsatz der Heizung an einem heissen Tag 38 Grad Zimmertemperatur:(

[anddill]

Mal ein paar Zahlen zur Lastverteilung. Ich hab hier einen Bastelrechner, der dank Billignetzteil ohne Nylonschlauch um die Kabelstränge gut geeignet ist, mal mit der DC-Zange die einzelnen Leitungen auszumessen.
Der Rechner ist bestückt mit einem Asrock Dual-SATA, einer Radeon X1950pro, einem A64 X2 4400+ @ 10x240MHz, 2GB DDR1-Ram, einem DVD-LW und 2 SATA-HDDs. Dazu eine Audigy1 und eine D-Link GB-LAN NIC. Es istkein C&Q aktiv.
Im Idle zieht der Rechner 70W, dabei nimmt er aus der 3,3V-Schiene 6A. Bei voller CPU-Last steigt die Leistungsaufnahme auf 87W, die Belastung der 3,3V-Leitung ändert sich wie erwartet nicht. Bei voller Spielelast steigt die Leistungsaufnahme des Rechners auf 115W, dabei steigt die Stromaufnahme aus der 3,3V-Leitung minimal auf 6,8A bis 7A. Solange es keine SATA-Platten gibt, die die 3,3V-Leitung tatsächlich nutzen, wird dieser Wert kaum höher ausfallen. Bei moderneren Boards vielleicht sogar noch niedriger.

5V ist etwas schwieriger zu erfassen, da es ja einmal die Zuleitung zum Board und zu den Laufwerken gibt. Also messe ich erst mal nur das Board. Die Stromaufnahme der Laufwerke steht ja auf dem Typenschild und ist mit etwa 500-800mA pro Laufwerk zu kalkulieren.
Im Idle nimmt das Board 3,3A aus der 5V-Leitung. Auch hier ändert sich bei CPU-Last nichts an diesem Messwert. Und auch bei 3D-Last ändert sich das nicht mal um 10mA. Habs auch geschafft, mal den Laufwerksstrang vorzuzerren und die Zange drüberzuhängen:
0,98A für die beiden HDDs und 0,2A für das DVD-LW im Idle.

Ok, weitere sehr interessante Zahlen:
Ein µATX-System. PhenomII X3 710 auf einem Asrock K10N78FULLHD-hSLI. Onboard-Sound und LAN aktiv, IGP abgeschaltet und eine HD2600XT gesteckt. 4GB RAM und alles @ default, C&Q nicht aktiv. Hier werden im Idle (72W aus dem Netz) nur 0,96A aus der 3,3V-Leitung entnommen. CPU-Last ändert daran erwartungsgemäß nichts. 3D-Last hat bei diesem System auch absolut keine Auswirkung auf den Strombedarf aus der 3,3V Leitung.

Bei diesem System komme ich gut an den Kabelstrang, so daß ich alle 5V-Leitungen mit einem mal erfassen kann. Die Last schwankt im Idle dank Vista, das heftig auf der Platte rumbohnert um die 4,5A mit Minima um 3,9A. dann gibt es ein kleines Paradox. Wenn ich die CPU belaste, ändert sich an der Netzleistungsaufnahme kaum etwas, aber der Strom aus der 5V-Versorgung sinkt auf etwa 3,7A. Mit laufendem 3D-Mark steigt die Netzleistungsaufnahme auf 87-90W und die 5V-Leitung pendelt sich bei 4,25A ein.

Bei diesem Rechner kann ich auch die 12V-Leitungen mit einem mal erfassen. Im Idle ergeben sich hier 6,0A. Bei reiner CPU-Last sind es fast konstante 8,0A. Bei 3D-Last schwankt die Stromaufnahme zwischen 8,3 und 9A.
Mit diesen Messwerten kann man auch mal den Wirkungsgrad überschlagen und dabei kontrollieren, was das 10€ Leistungsmessgerät vom Grabbeltisch taugt.

3,3V x 1A = 3,3W
5,0V x 4A = 20,0W
12V x 6A = 72W
---------------------
zusammen = 95W. Mein Leistungsmesser zeigt 72W. Super, das alte Netzteil mit Passiv-PFC hat einen Wirkungsgrad von über 100% ;)
Hier addieren sich Fehler. Die DC- Strommessung mit einer Stromzange ist schon recht ungenau, und der Leistungsmesser ist auch nicht der beste. Und dabei sind die 5V-Standby und die negativen Spannungen hier gar nicht erfasst (aber bei dem Messfehler sowieso zu vernachlässigen). Hiermit habe ich also nebenbei auch bewiesen, daß man schon etwas ausgereiftere Messtechnik braucht, um einen realistischen Test eines Netzteils hinzubekommen. Aber es ging mir hier primär um die Aufteilung und Dynamik der Last auf den einzelnen Spannungen.

Aktiviertes C&Q senkt den Idle-Strombedarf auf der 12V-Leitung übrigens auf 3,96A, spart also rund 24W. Die Anzeige auf dem Leistungsmesser sinkt dabei von 71/72W auf 55W. Auch hier ist die Differenz viel zu niedrig. Werd das Ding wohl wegschmeißen.

[anddill]

...
Dann müsst man 'irgendwie' den Strom messen, was ja nicht soo leicht ist...
...

6x sowas: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=109386
und mit entsprechendem Shunt auf 30A getrimmt. Da hat man 5V, 3,3V und 4x 12V einzeln (!) gleichzeitig im Blick. Die Genauigkeit ist völlig ausreichend.

[StefanV]

OK, das ist eine gute Idee, muss mir dann wohl auch mal 'nen 'Testkasten' basteln bzw damit anfangen.

Und noch mals vielen Dank für deine Messungen von einem Realen System, das ist äußerst hilfreich!

PS: hättest du die Möglichkeit mal ein Core i7 System abzuschätzen?
Weil hier wird ja die NB der CPU aus der +3V3 Leitung gespeist.

[anddill]

Dazu müßte ich eins haben. Aber intel... Ihh bäähhh, sowas kommt mir nur in den Laptop, wo ich es nie sehe ;)

[StefanV]

Hehe, OK; wäre aber interessant zu wissen :D :D

Könnt man dann nämlich nachstellen, diese Szenarien, für Ripple & Noise Messungen ists Schwachsinn (weil ich hier keine nennenswerten Störungen erwarte), aber für Effizienzmessungen ist das interessant.
Von den relativen Belastungen a la 80+ halte ich wenig bis garnichts, IMO kann man sich damit nur den Hintern abwischen, wirklich taugen tut das nicht.

PS: es ist ja auch wichtig, etwas ganz anders zu machen als das der Rest so tut, das nachstellen von realen Systemen wäre etwas, das meiner Meinung nach dazu gehört!

[anddill]

Ich glaub da sind wir uns einig.
Ich dachte so an 5A bei 3,3V, 5A bei 5V und stufenweise von 2A bis Vollast bei 12V.
Dazu HTPC/Office-PC mit 1A/3A/3A nachstellen.
Naja, vielleicht hat ja einer der Mitlesenden irgendwo zwischen Eisenhüttenstadt und Cottbus ein i7-System? Der könnte sich mal bei mir melden, und dann würde ich mal mit der Stromzange vorbeikommen.

ps:

[StefanV]

Nettes Oszi, das du da hast ;)

Was versuchst du gerade?
Ripple & Noise messen??

Hast dran gedacht, das man die Prüfleitung 'cappen' muss? ;)

[anddill]

Ja, Ripple, ist sogar zu sehen. Aber leider ist die Strahlfocussierung im Arsch. Aber Schaltplan und Rep-Anleitung hab ich schon. Ist ein Schätzchen aus den 70ern :eek: