Noch ein flaches Netzteil, 12 V, 20 A

Der dritte Test eines Netzteils, diesmal ein Modell mit 240 W und 12 V. Dieses Netzteil ähnelt dem vorherigen sehr: ebenfalls flach, ebenfalls günstig, und auch hier wird einem ein Glücksspiel angeboten. Am besten lest ihr aber alles dazu – einschließlich des Glücksspiels – im Test.


Sowohl das heutige als auch das vorherige Netzteil haben tatsächlich vieles gemeinsam. Bei genauerem Hinsehen sind sie aber doch nicht ganz so ähnlich.

Die Verpackung ist identisch, abgesehen vielleicht von der Größe.


Das vorherige Netzteil wirkte dünn und sehr lang. Im Vergleich zu diesem sieht sogar jenes wie ein Winzling aus: Das Gehäuse ist hier immerhin 308 mm lang, bei derselben Breite von 53 mm.

Diesmal ist es tatsächlich ein 12-V-Netzteil, so wie ich es bestellt hatte. Nur warum sind 250 W angegeben, bei gleichzeitig 12 V und 20 A? Vielleicht gelten inzwischen neue Regeln in der Mathematik, aber ich dachte immer, 12 × 20 = 240. Verbuchen wir das einfach als Rechenungenauigkeit :)


Letztes Mal hatte ich mich darüber beschwert, dass auf der Produktseite 12 V standen, aber ein 24-V-Modell geliefert wurde. Hier wird einem von Anfang an ein Ratespiel angeboten, denn im Namen stehen gleich beide Varianten: 12 × 20 und 24 × 10. Eine Auswahlmöglichkeit gibt es nicht.


Die Anschlussklemmen sind diesmal mit Abdeckungen versehen. Außerdem sind sie deutlich größer und sitzen gerader. Insgesamt kann man sagen: alles in Ordnung.
Die Kühlung ist aktiv, was bei so kompakten Netzteilen dieser Leistungsklasse normal ist. Auf der Unterseite gibt es außerdem zwei Ausprägungen für die Befestigungsschrauben der Bauteile.


Auch die Höhe ist hier etwas größer: 22 mm gegenüber 19 mm beim Vorgänger.


Der Deckel sitzt etwas fester, wird aber trotzdem über die ganze Länge von Rastnasen gehalten.


Die Lüfterdrehzahl ist nicht geregelt. Obwohl ich mit viel Lärm gerechnet hatte, war ich in diesem Fall angenehm überrascht: Der Lüfter läuft sehr leise. Er ist so eingebaut, dass kalte Luft ins Gehäuse geblasen wird.


Ich habe schon viele verschiedene Netzteile auseinandergebaut, aber ein so langes halte ich zum ersten Mal in den Händen. 31 cm sind wirklich eine Menge. Als ich das Gehäuse öffnete und die Platine sah, verstand ich zunächst nicht, was dieser freie Platz sollte. Erst etwas später wurde mir klar: Hier kommt der Lüfter hin :)


Bei der Untersuchung des Innenlebens fiel mir sofort auf, dass die Transformatoren beider Netzteile sehr ähnlich sind, obwohl sich die Leistung um den Faktor zwei unterscheidet. Tatsächlich ist der Transformator der 240-W-Version etwas dicker, etwa 3 mm. Da die Kühlung aktiv ist, hat der Hersteller beschlossen, ihm mehr Leistung abzuverlangen.


Im Eingangsteil gibt es nicht einmal einen X-Kondensator, geschweige denn eine Gleichtaktdrossel oder andere Kleinigkeiten. Der Eingangskondensator sitzt in einer Aussparung der Platine, und am Gleichrichter fehlt ein Kühlkörper.


Am Ausgang sind eine Speicherdrossel (nicht mit einer Filterdrossel zu verwechseln) und zwei Kondensatoren mit 3300 µF und 16 V verbaut. Ich hätte allerdings vier davon eingesetzt, und zwar möglichst mit 25 V Spannungsfestigkeit.


1. Der Eingangskondensator hat eine angegebene Kapazität von 150 µF bei einer Spannungsfestigkeit von 450 V. Er sieht nach einem Markenprodukt aus, aber für die angegebene Leistung ist die Kapazität selbst unter Berücksichtigung des angegebenen „engen“ Eingangsspannungsbereichs zu gering.
2. Im Wechselrichter kommen zwei Transistoren vom Typ 13N50 zum Einsatz: 12,5 A, 500 V.
3. Auch der Transformator ist mit einem Bündel aus dünnem Draht gewickelt.
4. Am Ausgang befinden sich zwei Diodenmodule MBR30100, 30 A, 100 V.


Überraschenderweise lag die tatsächliche Kapazität nahe am angegebenen Wert. Ich bin es inzwischen gewohnt, dass ein Kondensator, der wie ein Markenprodukt aussieht, meistens eine deutlich zu geringe Kapazität hat, weil er in Wirklichkeit kein Original ist.


Auch ein Missgeschick blieb nicht aus. Beim Anschließen der Krokodilklemmen an den Kondensator habe ich versehentlich etwas stärker gedrückt als beabsichtigt. Daraufhin gab es ein leises Knacken und die Lötstelle eines Anschlusses löste sich ...
Von allein wäre das wohl kaum passiert, aber wie dem auch sei: Es ist passiert, und außerdem zeigte sich sofort, dass die Bauteile im Inneren nicht befestigt sind


Anders als beim vorherigen Netzteil ist die Platine hier zusätzlich mit einer Schraube an einem am Gehäuse befestigten Abstandshalter verschraubt. Diese Verbindung dient zugleich der Erdung des Gehäuses, der Ausgang des Netzteils ist jedoch nicht mit dieser Erde verbunden.




Im Bereich des Transformators hat die Platine schmale Stellen, und im Grunde trägt auch er zur Versteifung der Konstruktion bei.


Als PWM-Controller kommt ein „unverwüstlicher Klassiker“ zum Einsatz: KA3845, früher UC3845. Chinesische Ingenieure verwenden in solchen Netzteilen meist einen von zwei Controllern, UC3845 oder TL494, je nach Topologie.


Hier hat der Hersteller RC-Glieder parallel zu den Ausgangsdiodenbaugruppen geschaltet. Die Rückkopplung wird korrekt, praktisch direkt an den Ausgangsklemmen, abgegriffen und verläuft dann über lange Leiterbahnen zum Spannungsregelkreis, der sich in der Nähe des PWM-Controllers befindet.


Anhand der Platine habe ich einen Schaltplan gezeichnet. Ich habe mich bemüht, alles möglichst genau wiederzugeben, kann aber nicht garantieren, dass er völlig fehlerfrei ist.



Die Invertertopologie ist für ein solches Netzteil sehr ungewöhnlich, denn hier kommt eine sogenannte asymmetrische Halbbrücke zum Einsatz, auch „Schrägbrücke“ genannt. Diese Schaltungstopologie wird meist in Schweißinvertern verwendet. Bei Netzteilen sieht man dagegen üblicherweise:
1. Bei geringer Leistung: einen eintaktigen Sperrwandler
2. Bei mittlerer und hoher Leistung: einen eintaktigen Durchflusswandler.
3. Bei mittlerer und hoher Leistung: eine Halbbrückenschaltung
4. Bei hoher Leistung: eine Vollbrückenschaltung.


Im Grunde ist das ein Hybrid aus einem gewöhnlichen Vollbrückeninverter, bei dem jedoch zwei Schalter durch Dioden ersetzt wurden. Der Inverter arbeitet im Eintaktbetrieb, das heißt, beide Transistoren schalten synchron durch.


Da meine elektronische Last, die an den Computer angeschlossen wird, maximal 150 W verträgt, muss ich für die Tests eine weniger ausgefeilte, dafür aber leistungsstärkere Variante verwenden.

Die Ausgangsspannung des Netzteils beträgt im Leerlauf in diesem Fall etwa 12,1 V.


Anschließend folgte ein Test mit Wirkungsgradmessung. Die Messpunkte lagen jeweils 2 A Laststrom auseinander. Die Fotos zeige ich jedoch in der Reihenfolge 0, 4, 8, 12, 16 und 20 A.
Leider schaffte das Netzteil den angegebenen Strom von 20 A nicht und die Ausgangsspannung sank bei dieser Belastung auf 8,9 V.


Ich musste zur letzten Stufe zurückkehren, bei der die Spannung noch im normalen Bereich lag, und den Strom schrittweise erhöhen. Dabei stellte sich heraus, dass bei 18,1 A Schluss ist. Danach fällt die Spannung linear mit steigendem Laststrom ab. Tatsächlich liefert das Netzteil also maximal etwa 215–220 W.


Der Wirkungsgrad war gar nicht so schlecht und lag über fast den gesamten Lastbereich bei 82–84 %. Die Werte auf der horizontalen Achse entsprechen Vielfachen der Ausgangsleistung, jeweils mit dem Faktor 24 W.


Das thermische Verhalten habe ich wie gewohnt geprüft: Der Laststrom wurde alle 20 Minuten stufenweise erhöht. Es gab drei Stufen: 6, 12 und 18 A. Der letzte Wert wurde passend zum Modus mit maximaler Ausgangsleistung gewählt.
Das Netzteil lief mit geschlossenem Gehäusedeckel, da es aktiv gekühlt wird. Danach nahm ich den Deckel ab, machte so schnell wie möglich ein Wärmebild und führte einzelne Messungen mit einem berührungslosen Thermometer durch.

Ansicht nach 20 Minuten Belastung mit 6 A (72 W)


Weitere 20 Minuten später, bei 12 A (144 W).


Und die letzte Messung nach 20 Minuten bei 18 A (215 W)


Auf den Gesamtaufnahmen sind die Stellen zu sehen, an denen die heiße Luft austritt. Natürlich wird dabei auch das Gehäuse spürbar warm, aber aufgrund der Messmethode erscheint es kalt.
Auf der Gesamtaufnahme im zerlegten Zustand ist zu erkennen, dass die heißeste Komponente der Eingangs-Gleichrichter ist. Das liegt zum Teil daran, dass er keinen Kühlkörper hat, und zum Teil daran, dass ihn die vom Transformator und den Transistoren des Wechselrichters erwärmte Luft anströmt.
Leider wird auch der Eingangskondensator von heißer Luft angeblasen, sodass seine thermische Belastung – und damit seine Lebensdauer – alles andere als optimal ist.


Nach einer Stunde Aufwärmzeit sank die Ausgangsspannung unter Last auf 11,9 V. Das liegt höchstwahrscheinlich daran, dass der Strom an der Auslöseschwelle des Überstromschutzes lag.
Nach dem Entfernen der Last betrug die Spannung 12,122 V, während sie beim kalten Netzteil bei 12,114 V lag – ein hervorragendes Ergebnis in Sachen Stabilität.


Während des gesamten Tests überschritt die Temperatur bei keiner Komponente einen vernünftigen Wert, obwohl es im Inneren merklich heiß war.


Zum Schluss schauen wir uns natürlich noch an, was am Ausgang passiert. Auch die elektronische Last hat ein Schaltnetzteil, aber ich hoffe, dass es das Messergebnis nicht allzu stark beeinflusst.


Betriebszustände des Netzteils: ohne Last sowie bei 4, 8, 12, 16 und 20 A.
Hier lassen sich zwei Arten von Restwelligkeit unterscheiden: die grundlegende mit bis zu 200 mV Spitze-Spitze und die „Nadelspitzen“, die bis zu 1,6 V erreichen. Der Unterschied besteht darin, dass sich die zweite Art deutlich einfacher mit einer Drossel am Ausgang unterdrücken lässt. Sie wird vermutlich durch das Schalten der Gleichrichterdioden im Wechselrichter verursacht. Vielleicht helfen Snubber-Schaltungen oder schnellere Dioden auf der „heißen“ Seite.


Die Messung der Restwelligkeit bei 100 Hz erfolgte in vier Betriebszuständen: ohne Last sowie bei 6, 12 und 18 A. Bei maximaler Leistung sind die „Buckel“ deutlich zu sehen, die durch die zu geringe Kapazität des Eingangskondensators entstehen.
Die vertikale Skala beträgt hier 500 mV/Div und nicht wie oben 200.


Mein Fazit wird dem ähneln, was ich am Ende des vorherigen Tests geschrieben habe, auch wenn es ein paar Unterschiede gibt.
Die Netzteile haben ungefähr die gleiche Verarbeitungsqualität – genauer gesagt, sie ist bei beiden gleichermaßen traurig. Es gibt keinerlei Filter; das einzige Bauteil, das Störungen reduziert, ist ein Y-Kondensator zwischen den Wicklungen.
Außerdem konnte dieses Netzteil die vom Hersteller angegebene Leistung nicht liefern. Das Maximum lag bei etwa 90 % des angegebenen Werts.

Trotzdem gibt es auch positive Unterschiede. Zum Beispiel ist das Gehäuse hier immerhin mit der Erde verbunden, sodass die Störungen möglicherweise geringer ausfallen. Auch die Schaltungstechnik gefällt mir besser, wird aber leider teilweise durch die Einsparungen bei den Bauteilen zunichtegemacht. Die Restwelligkeit am Ausgang ist geringer – oder genauer gesagt: Mit dieser Restwelligkeit lässt sich deutlich einfacher umgehen.

Ein großer Nachteil ist die Kombination aus aktiver Kühlung und fehlendem Überhitzungsschutz. Deshalb sollte man dieses Netzteil nicht unbeaufsichtigt laufen lassen.

Das war’s von mir. Ich hoffe, der Test war hilfreich.