Ticken in allen Netzteilen

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Autor
Ticken in allen Netzteilen

    










BID = 827583

peon2t

Gerade angekommen


Beiträge: 16
Wohnort: Zürich
 

  


Hallo Forum

In den letzten Tagen hatte ich ein seltsames Problem, dessen Verursacher ich zwar mittlerweile gefunden habe, dessen mögliche technischen Hintergründe und eventuellen Schäden mich (als absoluten Elektronik-Laien) aber brennend interessieren würden.

Angefangen hat alles damit, dass ich vor einigen Tagen im Netzteil meines PCs ein leises, schnelles Ticken / Klicken wahrgenommen habe (man hört es im Betrieb wohl nur, weil der PC sehr leise Lüfter hat - es war ein bisschen wie das Ticken einer Uhr, nur viel schneller), welches zuvor nicht da war. Am Folgetag war es wieder weg, doch gestern war es wieder da und hat mich so genervt, dass ich der Sache auf den Grund gehen wollte.
Zu meinem erstaunen musste ich dann feststellen: Das Ticken ist auch da, wenn der PC aus ist. Mehr noch, es war sogar dann vorhanden, wenn das Netzteil via Kippschalter (am Netzteil) aus war. Einzig das ziehen des Steckers hat das leise Ticken zum verstummen gebracht.

Dann ist mir eingefallen, dass ich bei einem zweiten, wenig benutzten Rechner den ich in einer anderen Etage (und an einer anderen Sicherung) stehen habe ebenfalls einige Tage zuvor erstmal ein Ticken wahrgenommen habe, allerdings deutlich lauter und nur im Betrieb, wie ich dachte.
Also hab ich das überprüft und dabei festgestellt: Das selbe leise Ticken ist auch beim zweiten PC vorhanden wenn er aus ist, wird dann aber (im Gegensatz zum ersten PC) deutlich lauter wenn dieser läuft.

Also habe ich angenommen dass das Ticken irgendwie im Stromnetz des Hauses sein muss.
Langsam dämmerte mir, dass es wohl mit einem weiteren Phänomen zusammenhängen musste, welches mir schon einige Wochen zuvor aufgefallen war: Und zwar hat ein Mitbewohner von mir einen alten Rechner, dessen Netzteil seit einigen Wochen im Betrieb ebenfalls ein lautes Ticken von sich gibt. Ich habe mir das sogar als ers neu war schonmal angeschaut gehabt, konnte aber damals nur feststellen, dass es nicht (wie zunächst vermutet) irgend ein Kabel welches in einem Lüfter schleifft ist - und, dass man das Ticken kurzzeitig zum Verstummen bringen konnte, wen man den Kabelstrang der (innen) ins Netzteil reinführt in eine bestimmte Richtung drückt.

Nun, lange Red kurzer Sinn: Des Rätsels Lösung war, dass sobald der dritte PC (also derjenige meines Mitbewohners) aus war, das Ticken bei den anderen beiden verschwunden ist.
D.h. offenbar muss sich die laut tickende Störung von PC3 übers Stromnetz im ganzen Haus irgendwie fortgepflanzt haben und auch alle anderen Netzteile zum Ticken gebracht haben.
Ich habe meinem Mitbewohner dann gestern noch gleich ein anderes Netzteil eingebaut, mit dem das Phänomen nun nicht mehr auftritt. Es lag also wohl definitiv am Netzteil von Rechner 3. Es handelte sich dabei um ein "Be Quiet Blackline BQT P4-400W-S1.3" welches bereits gut sieben Jahre auf dem Buckel hatte.



Nun sind meine beiden Fragen:

1. Was könnte das gewesen sein?

2. Ist es möglich, dass das irgendwelche schäden an den Geräten (insbesondere eben auch PC1 und 2) verursacht hat?


Besten Dank!





BID = 827604

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  

Ein interessanter Bericht!
Das ist ein typischer Fall von Netzrückwirkungen, die sich meist aber anders äußern.
Daran sieht man auch, wie wichtig es ist, auf die Einhaltung der Störschutzbestimmungen zu achten und sie nicht leichtfertig zu ignorieren.
Prekärer Weise ist es hier aber offenbar gerade die aus diesem Grund vorhandene aktive PFC in dem Netzteil, welche diese Störungen verursacht.

Um deine Fragen zu beantworten:
2) Nein.
1) Die PFC-Schaltung.
Die Erklärung ist etwas länglich, und ich weiß nicht, ob sie dich interessiert, oder ob du ihr folgen magst/kannst. Sag an!

BID = 827623

Huhnsuppe

Stammposter



Beiträge: 230
Wohnort: Berlin

Also einen interessierten Leser Deiner Erklärung hättest Du schon mal, Perl...


BID = 827626

Surfer

Inventar



Beiträge: 3094

Bitte Perl

BID = 827631

peon2t

Gerade angekommen


Beiträge: 16
Wohnort: Zürich

Vielen Dank für eure Antworten!

Die Erklärung würde mich, wenn es nicht zuviel Umstände macht, durchaus interessieren.
Ob ich ihr komplett folgen können werde, ist hingegen wieder eine andere Frage, da meine Elektronik-Kenntnisse wie gesagt ziemlich rudimentär sind

Der Begriff "Active PFC" steht übrigens gross und werbewirksam auf einem eigenen Etikett auf dem nunmehr ausgebauten Netzteil von PC3. Scheint also damals vor gut sieben Jahren explizit ein Verkaufsargument gewesen zu sein. Worum es sich dabei handelt weiss ich allerdings bis heute nicht, da ich mich zugegebenermassen mit den technischen Details eines Netzteils bisher nur insofern beschäftigt habe, als es für den Betrieb meiner Rechner notwendig war. Aber vielleicht erfahre ich nun ja bald mehr darüber

BID = 827632

Offroad GTI

Urgestein



Beiträge: 12613
Wohnort: Cottbus


Zitat :
Der Begriff "Active PFC"[...]Worum es sich dabei handelt weiss ich allerdings bis heute nicht
PFC steht für Power Factor Correction.





_________________
Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

BID = 827641

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

Na gut, dann will mal etwas zusammenstottern:


Aufgabe der PFC ist es, den Netzstrom möglichst kontinuierlich zu entnehmen.
Das war bei älteren Netzteilen nicht der Fall, sondern da wurde mittels eines Gleichrichters ein großer Kondensator annähernd auf die Spitzenspannung des Netzes, also auf ca. 300V aufgeladen, und mit dieser Gleichspannung dann der Spannungswandler betrieben, der die eigentlichen und stabilisierten Betriebsspannungen im Computer herstellt (+3,3V +5V +12V).

Diese einfache Kombination aus Gleichrichter und Kondensators hat aber den Nachteil, daß nur dann Strom aus der Steckdose fliesst, wenn der Momentanwert der Wechselspannung die Kondensatorspannung übersteigt, welche somit ständig zwischen etwa 280V und 320V schwankt.
Nur in diesen kurzen Momenten fliesst also ein, -dann allerdings sehr hoher- Strom, mit welchem der Kondensator nachgeladen wird.

Diese kurzen und starken Stromimpulse können, wenn nur genügend viele Geräte dieser Art angeschlossen sind, den Neutralleiter im Stromnetz überlasten und dann im schlimmsten Fall sogar zu einem Brand führen.
Im Normalfall, wenn nur die seit altersher gebräuchlichen linearen Lasten wie Glühlampen, Heizöfen, Kochherde, Staubsauger angeschlossen sind, führt dieser Neutralleiter aber nur sehr wenig Strom. Das ist eine Besonderheit der zu Grunde liegenden Drehstromtechnik.

Wegen dieser Gefahr mit vielen Computern (auch z.B. Monitore und Fernseher verwenden die gleiche Netzteiltechnik) den Neutralleiter zu überlasten, sind neue Geräte mit solcher Schaltungstechnik hierzulande seit etwa acht Jahren nicht mehr zulässig.

Aus diesem Grund haben die neueren Geräte, so auch dein vor sieben Jahren gekauftes Netzteil, eine so genannte aktive Power Factor Correction (PFC) eingebaut, die den Strom nicht nur in kurzen Impulsen nahe dem Spannungsmaximum entnimmt, sondern kontinuierlich.
So wie es etwa auch eine Glühlampe macht.
Dann ist die (Drehstrom-)Welt wieder in Ordnung und der Neutralleiter wird nicht mehr überlastet.

Technisch funktiomniert diese PFC so, daß man den bereits erwähnten Speicherkondensator mit einem zusätzlichen Spannungswandler auf eine noch höhere Spannung, diesmal sind es etwa 400V, auflädt.
Man kann diesen Spannungswandler leicht so bauen, daß er diese höhere Spannung aus praktisch jeder geringeren Eingangsspannung erzeugt.
Wenn man den Wandler nun auch noch so führt, daß er dem Stronetz exakt umso mehr Strom entnimmt, je höher der Momentanwert der Netzwechselspannung ist, dann verhält er sich eingangsseitig wie eine der genannten linearen Lasten; - und fertig ist die PFC.

Das Problem dabei ist, daß man diesen Aufwärtswandler nicht gut dem ausgangsseitigen Energiebedarf anpassen kann, denn seine Vorgabe lautet ja in erster Linie, dass die Stromaufnahme exakt proportional der Eingangsspannung zu folgen hat.
Er kann also innerhalb einer Periode nicht mehr von der einmal eingeschlagenen Strategie abweichen, sondern er kann erst in der nachfolgenden Periode berücksichtigen, ob er zu viel oder zu wenig Energie bereitgestellt hat.

Eine solche Regelungsaufgabe ordentlich zu lösen ist nicht ganz trivial, und hinzu kommt noch, daß solch ein Wandler eine bestimmte Mindestleistung liefern muß, weil man z.B. die Einschaltdauer des Wandlertransistors nicht beliebig kurz machen kann.

Wenn diese Leistung ausgangsseitig nicht abgenommen wird, kann man den Wandler nur noch ganz abschalten, damit nicht die Spannung an dem Zwischenkreiskondensator bis zur Zerstörung wächst.

Ein derart unterbelasteter Wandler schaltet sich also nur ganz kurz für eine oder mehrere volle Perioden der Netzwechselspannung ein, und legt danach eine Pause ein, bis die Spannung am Zwischenkreiskondensator so weit gefallen ist, daß der ein neues Energiepaket aufnehmen kann.
Man nennt das Hiccup-(Schluckauf) Mode.

Genau das wird bei deinem 400W-Netzteil der Fall sein: Es ist in jenem PC schlicht unterbeschäftigt.

Normalerweise sollte sich der Wandler allerdings im Nulldurchgang der Netzspannung zuschalten, sodaß die Stromaufnahme ebenso allmählich ansteigt wie die Netzspannung. (sanft möchte ich das nicht nennen, denn es sind immerhin 72kV/s)

Augenscheinlich ist das bei dir aber nicht der Fall, sondern es entsteht bei höherer Spannung eine plötzliche Stromspitze, die eine eben solch scharfkantige Delle in der Sinuskurve der Netzspannung hinterlässt.

Ob das nun durch einen Bauteilefehler verursacht wird, oder ob es sich dabei um einen Designfehler handelt, vermag ich jedoch nicht zu sagen.
Dazu brauchte man den Schaltplan und am besten noch das fragliche Netzteil.

Jedenfalls kommen diese plötzlichen Spannungseinbrüche auch bei den beiden anderen Computern an, und dort versuchen dann die X-Kondensatoren des Eingangsfilters diesen Spannungseinbruch zu verhindern, inden sie ihr bischen Energie über die Doppeldrossel in das Netz einspeisen.
Diese magnetischen Bauteile (Drossel des Eingangsfilters) dürften höchstwahrscheinlich diejenigen sein, welche die (bei Netzteil 3 hereinkommenden und bei den beiden anderen herauskommenden) Stromspitzen in Schall verwandelt.


Das reicht dann hoffentlich für heute.

BID = 827651

Huhnsuppe

Stammposter



Beiträge: 230
Wohnort: Berlin


Zitat :
Das reicht dann hoffentlich für heute...


RIESEN Dank für Deine Mühe, Perl!!!


Offtopic :
Ach ja, fast vergessen, @peon2t: Nett und verständlich geschrieben, Dein "Problembericht"



[ Diese Nachricht wurde geändert von: Huhnsuppe am 30 Apr 2012 19:15 ]

BID = 827654

peon2t

Gerade angekommen


Beiträge: 16
Wohnort: Zürich

Vielen Dank für diese Ausführungen, die ich zugegebenermassen nicht vollständig nachvollziehen konnte, die mir aber einigermassen eine Vorstellung davon gehen, was hier abglaufen sein wird.

Meinerseits kann ich vielleicht noch anfügen:
Der Fehler in diesem PC (PC3) trat eindeutig erst seit einigen Wochen auf. Davor lief der Computer (in exakt der selben Konfiguration) sieben Jahre lang ohne diese Störung. Die Situation muss sich also mit hoher Wahrscheinlichkeit durch irgend eine Veränderung im Netzteil (sprich: mit den Jahren kaputt gegangenes Bauteil oder ähnliches) ergeben haben.

Inwiefern das Netzteil grossartig unterbeschäftigt gewesen ist kann ich nicht genau beurteilen, da mir der genaue Leistungshunger der damaligen Bauteile nicht mehr bekannt ist. Allerdings gilt hier wiederum: Wenn es unterbeschäftigt war, war es dies bereits seit sieben Jahren ohne zuvor dieses Phänomen zu verursachen.
(Der verbaute Prozessor ist übrigens ein AMD64 3500+ mit 67W TDP, die Grafikkarte eine GeForce 6800GT. Ich glaube nVidia empfahl damals insgesamt mindestens ein 350W Netzteil für diese Karte.)

Für einen internen Defekt spricht meines Erachtens auch noch die Tatsache, dass ich (im laufenden Betrieb) das Ticken bei PC3 jeweils unterbinden konnte, wenn ich den Kabelstrang in eine bestimmte Richtung gedrückt habe. Was da konkret ablief, kann ich natürlich in keiner Weise beurteilen, aber der PC lief dann weiter und das Ticken verschwand. Nur dass es eine extrem spezifische Position war, in der ich den Kabelstrang nicht fixieren konnte.

BID = 827665

Mirto

Schreibmaschine



Beiträge: 2236
Wohnort: Sardinien (IT)

Aenderungsanweisung für das folgende Bild:
- Streiche "VDE"
- Setze "perl"





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