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Ein erster wichtiger Schritt ist die Minimierung des Stromverbrauchs des HTPC durch Beschränkung auf das Wesentliche. Durch Probieren bestimme ich den Verbrauch meiner Einzelkomponenten des HTPC wie folgt:

       7 W - DVB-Premium-Karte
       7 W - HDD
       3 W - CD-ROM (standby)
     33 W - Rest (Mainboard, CPU, RAM)

Das von mir ausgewählte Mainboard mit dem Duron 700 erwies sich als Energieverschwender, darann war im Nachhinein aber nichts mehr zu ändern. Da der Einsatz von mindestens 2 DVB-Karten vorgesehen ist, muss das Schaltnetzteil (SNT) primär 60W bereitstellen. Um die dadurch produzierte Hitze aus dem Gehäuse abzutransportieren müssen pro Stunde wenigstens 11 qm Luft aus dem Gehäuse abgesaugt werden.

Eine typische Netzteileffektivität von 75% lässt im SNT weitere 20 W Hitze entstehen. Primär nimmt der HTPC also 80 W auf. Dadurch erhöht sich der nötige Kühlluftstrom auf 15 qm/h. Ein 60-mm-Lüfter kann diese Bedingungen bei 2500 rpm geradeso erfüllen, er ist dabei aber auch schon deutlich hörbar. Ein 80mm-Lüfter benötigt für diese Aufgabe deutlich weniger als 2000 rpm, ist aber schwieriger zu montieren.
 

Normale SFX-Netzteile (90°-airflow) mit leisem 80-mm-Lüfter passen leider nicht in das Gehäuse, da deren Lüfter mit dem CPU-Kühler kollidieren. Nur Netzteile mit deutlich lauterem 60-mm-Lüfter an der Rückseite (180°-airflow) passen. Ich erstehe bei Ebay einen solchen 150W-Typ.

Das 150-W-Netzteil hat einen internen 60mm-Lüfter, der mit ca. 3000 rpm viel Lärm macht. Ich entferne ihn. Um den Luftstrom durch das Netzteil zu verbessern entferne ich das Lüftergitter mit einem Dremel und demontiere auch den Netzspannungsumschalter. Am Lüfterloch montiere ich extern einen besseren 60mm-Lüfter, und schließe ihn an 5V an, um die Drehzahl zu verringern. Das Lüftergeräusch war nun erträglich, aber noch nicht wirklich befriedigend. Außerdem war die Ablufttemperatur des Netzteils im Dauerbetrieb bedenklich hoch. Bei offenem Gehäuse erreichte sie 45°C und bei geschlossenem Gehäuse 50°C (bei 25°C Zimmertemperatur). Am Lufteinlass des Netzteils maß ich 32°C. Das entspräche einem Luftstrom von nur 4 qm/h.
Durch den probeweisen Einsatz zweier gedrosselter (2000 rpm) 60-mm-Lüfter zum Entlüften des Gehäuses sank die Temperatur am Luftaustritt des SNT auf  38°C. Da gibt es noch viel zu tun.

Im Labor belastete ich das Netzteil primär mit 57 W, wobei es 79 W aus dem Stromnetz aufnahm. Das entspricht einem Wirkungsgrad von 72%. Das ist durchaus typisch, bedeutet aber auch, das das Netzteil selbst 22 W Hitze erzeugt. Nach einem mehrminütigen Testlauf ohne Kühlung unter Last hatte sich der Gleichrichterkühlkörper so stark erwärmt, dass man ihn nicht mehr anfassen konnte. Der Kühlkörper der Schalttransistoren war dagegen nur reichlich handwarm (Vorsicht mit solchen Experimenten. Der Schalttransitor-Kühlkörper liegt auf der primären Seite des Netzteils, und das Anfassen desselben im Betrieb und auch danach (ohne spezielle Sicherheitsmaßnahmen) ist lebensgefährlich. Fachwissen und Sicherheitsmaßnahmen  sind für solche Experimente unabdingbar.)

Ich mass die Geschwindigkeit der Erwärmung der Kühlkörper, um die von den Gleichrichtern an den Kühlkörper abgegebene Wärmemänge festzustellen. Daraus lässt sich die Wärmeenergie ableiten, die die Gleichrichter erzeugen. Ich schlage pauschal 0,5W für jeden aktiven Gleichrichter auf das Messergebnis auf, um die Wärmeabgabe durch die Pins auf die Leiterplatte zu berücksichtigen. In der Tabelle habe ich auch die zu erwartenden Verluste annähernd berechnet, wobei die Umschaltverluste in den Dioden nicht berücksichtigt sind. Gemessene wie berechnete Werte liegen alle im selben Bereich.
 

gemessene und errechnete Verluste an serienmäßigen Gleichrichtern

Last	Strom 12V/5V/3,3V	sek. Last [W]	Wärme [W]	Wärme +Pins	errechnete Wärme [W]
gesamt (1. Messung)	2A / 4,5A / 3,3A	57 W	4,2 W	5,7 W	1,6 + 2,25 + 1,65 = 5,5 W
gesamt (2. Messung)	2A / 4,5A / 3,3A	57 W	4,7 W	6,2 W	1,6 + 2,25 + 1,65 = 5,5 W
nur +5V	- / 4,5A / -	22 W	1,8 W	2,3 W	0 + 2,25 + 0 = 2,25 W
nur +5V & +3,3V	- / 4,5A / 3,3A	32 W	3,2 W	4,2 W	0 + 2,25 + 1,65 = 3,9 W

Die Gleichrichter schlagen in der SNT-Effektivität mit ca 10% Verlust zu Buche. Das ist der größte Verlustposten im SNT. Die auf die gleiche Art&Weise ermittelten Verluste der primären Schalttransistoren liegen dagegen deutlich unter 2W.

Die sekundären Gleichrichterdioden limitieren den Wirkungsgrad eines SNT erheblich. Ich habe in meinem Netzteil Flussspannungen von 0,8 V bzw 0,5 V an den Gleichrichtern gemessen. Wenn z.B. die Last auf alle drei Spannungen gleich verteilt wäre, ergibt sich auch rechnerisch Wirkungsgradverlust von fast 10 % durch die Sperrspannung der Gleichrichter. Je stärker die Belastung auf der 3,3 V-Leitung ist, umso schlimmer ist das Ergebnis.
 

errechnete Verluste an serienmäßigen Gleichrichtern

Spannungspfad	Diodenflussspannung	Verlust	Lastverteilung	Anteil am Gesamtverlust
12 VDC	0,8 V	6 %	33 %	2 %
5 VDC	0,5 V	9 %	33 %	3 %
3,3 VDC	0,5 V	13 %	33 %	4,3 %
				S = 9,3 %

Als einfaches Mittel zur Erhöhung der Effizienz des Netzteils bietet sich der Tausch der sekundären Gleichrichter an. Ich schätze, das die 12V-Gleichrichter mit Pulsströmen von 5A, und der 3,3V- und der 5V-Gleichrichter mit jeweils 7A belastet werden. Die dabei an den verwendeten billigen Shottky-Gleichrichtern (BYQ28E, STPS2015CT) auftretenden Flussspannungen betragen 0,8V bzw. 0,5V. Bessere Typen (40CPQ040 von IR, bei RS für 5,05 €) bringen es nur auf 0,2V bzw. 0,3V. Dadurch lassen sich etwa 3W Hitze einsparen. Im 5V und 3,3V-Zweig ließen sich auch preiswertere Dioden (MBR2535CTL, bei RS für 1,34 €) mit einem Spannungsabfall von 0,35 V einsetzen. Die brächten immer noch 2,2 W Einsparung. Der Wirkungsgrad des Netzteils verbessert sich um 3%.
 

errechnete Verluste an verbesserten Gleichrichtern

Spannungspfad	Diodenflussspannung	Verlust	Lastverteilung	Anteil am Gesamtverlust
12 VDC	0,3 V	2,5 %	33 %	0,8 %
5 VDC	0,35 V	7 %	33 %	2,3 %
3,3 VDC	0,35 V	10 %	33 %	3,3 %
				S = 6,4 %

Nach dem Wechsel der Gleichrichter, erwärmte sich das Gleichrichterkühlblech langsamer als das Transistorkühlblech. Vorher war es umgekehrt. Ich bin zufrieden.
 

Ohne aktive Lüftung geht es natürlich trotzdem nicht, und normale 60-mm-Lüfter sind relativ laut.. Am Netzteil ist nur Platz für einen Lüfter mit Außenabmessungen von bis zu 65 mm. Da trifft es sich gut, das Verax so einen Lüfter (50/65) für superleise Prozessorkühler herstellt. Der Neupreis von fast 40 € ist jenseits von gut und böse, doch bei Ebay ersteigerte ich einen neuen Lüfter für 18 €. Verax Lüfter sind zwar leiser als Standard-Lüfter, erreichen aber nicht deren Förderleistung. Mein Modell pumpt bei Gehäuseinnentemperaturen von 30..40°C mit 2500..3500 rpm etwa 10..15 qm/h Luft durch das Netzteil. Wenn im Netzteil 20 W Wärme erzeugt werden, bleibt die Netzteilablufttemperatur unter 50°C.

Der Verax-Lüfert reicht zwar für das Netzteil aus, ist aber nicht stark genug, um auch das Gehäuse zu 'entlüften'. Ein zusätzlicher 80-mm-Gehäuselüfter ist nötig, um die insgesamt 80W Hitze aus dem PC abzuführen.