Review: Netzteile: Buffer für das Netzteil: Levicom Stabilizer S und Stabilizer V

Wie lassen sich Spannungsschwankungen unterbinden?
Schutz vor gefährlichen Peaks aus dem Stromnetz
Wer einen Ausfall oder gar eine Beschädigung des Computers durch das Stromnetz nicht riskieren kann, braucht ein spannungsunabhängiges (VI) oder ein spannungs- und frequenzunabhängiges (VFI) USV-Gerät (Unterbrechungsfreie Stromversorgung). Diese unterdrücken Peaks aus dem Stromnetz effektiv, indem die Netzspannung zuerst heruntergewandelt, durch eine Batterie gepuffert und dann wieder hoch transformiert wird. Der Vorteil von USV-Geräten liegt zudem darin, dass das PC-Netzteil selbst auch geschützt wird, dass Stromausfälle einige Zeit überbrückt werden können und der Anwender mit dem Kauf eines Gerätes meistens auch eine Versicherung erwirbt.



Spannungsschwankungen innerhalb des PCs
Netzteile an sich haben schon die Hauptaufgabe, eine Spannung möglichst exakt zu regulieren. Schaltnetzteile haben eine bestimmte Frequenz (Grössenordnung 50kHz), mit der sie arbeiten. Schwankungen zu minimieren, die über mehrere Perioden dieser Schaltfrequenz andauern, ist meistens kein Problem. Problematischer sind sehr kurze Peaks und Drops. Diesen kann nicht aktiv entgegengewirkt werden (also nicht durch eine elektronische Schaltung), sondern nur mittels passiver Bauteile, konkret mittels Kondensatoren.

Kondensatoren
Kondensatoren, welche die Spannung „glätten“ sollen, sind daher im Netzteil wie auch auf dem Mainboard und teilweise auch auf den Erweiterungskarten meist mehrfach verbaut. Kondensatoren werden manchmal mit Akkumulatoren verglichen. Es gibt aber grosse Unterschiede. Akkumulatorzellen haben eine chemisch bedingte Urspannung (Bleiakkus: 2.05V, Nickel-Cadmium: 1.2V, Lithium-Ionen 3.6V). Das bedeutet, eine Normale Nickel-Cadmiumzelle liefert immer cirka 1.2 Volt, egal, ob sie voll oder leer ist. Ein Kondensator hingegen speichert genau die Spannung, mit der er aufgeladen wurde und nach der kompletten Entladung ist er wieder leer, d. h. 0V. Vergleichbar mit einem Eimer Wasser, den man zu einer beliebigen Höhe auffüllt und dann wieder ausschüttet.
Weitere Unterschiede sind die Energiedichte, der Innenwiderstand und die Lebensdauer. Akkumulatoren haben eine viel höhere Energiedichte. Sie können bei gleichen Abmessungen viel mehr elektrische Energie speichern als Kondensatoren. Hingegen können Akkumulatoren nur eine begrenzte Stromstärke liefern, sonst drohen sie zu überhitzen. Kondensatoren hingegen können kurzzeitig sehr hohe Stromstärken liefern. Ausserdem können Kondensatoren praktisch unbegrenzt geladen und entladen werden, ohne an Kapazität zu verlieren, wie es bei Akkumulatoren der Fall ist, die nach wenigen hundert Ladezyklen das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben.

Levicom Stabilizer
Im Levicom Stabilizer sind im Prinzip einfach haufenweise Elektrolytkondensatoren verbaut. Elektrolytkondensatoren bestehen aus gewickelter Alufolie und erreichen durch diese Bauweise grössere Kapazitäten als „normale“ Kondensatoren (Plattenkondensatoren). Dies hat aber auch einen Nachteil, nämlich, dass sie zur Glättung von Drops und Peaks mit hohen Frequenzen eigentlich schlecht geeignet sind, bedingt durch die Spulenwirkung der Wicklung. Durch Parallelschaltung vieler „kleiner“ Elkos anstelle eines grossen lässt sich dieser negative Effekt aber wieder kompensieren.
Da die Elkos nicht nur hohe Stromstärken abgeben können, sondern auch mit ebenso hohen Stromstärken geladen würden, können sie nicht direkt mit dem Netzteils verbunden werden, da dieses ansonsten im Einschaltmoment überlastet wäre. Stattdessen werden sie über einen Widerstand langsam aufgeladen, was etwa 15-20 Sekunden dauert, danach wird der Widerstand durch einen FET überbrückt.

Schaltprinzip Stabilizer: Mehrere Elektrolytkondensatoren (im Schema drei Stück) sind parallel geschaltet und werden über einen Widerstand (darunter) aufgeladen. Sobald sie geladen sind, überbrückt ein FET den Widerstand. Die Elkos sind dann direkt parallel zur Versorgungsspannung geschaltet, die sie nun glätten.