PC Stromverbrauch Netzteil Wirkungsgrad

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David Johnstone

Guest
Hi Leute,

ich versuche es ein möglichst stromsparende PC zu bauen für
den Dauerbetrieb als Server.

Der erste Versuch basierte auf einer Via mini-itx Hauptplatine
mit Eden 533MHz CPU und sonst standard Komponenten: 120GB Samsung
5400rpm Festplatte, Fritz!DSL SL DSL card, CD-Brenner,
Diskettenlaufwerk.

Ich war etwas enttäuscht um festzustellen, daß dieser Rechner
in Ruhezustand (hochgefahren unter Mandrake 9.1 linux, kein Last)
ca. 48W verbraucht, gemessen mit handelsüblichen Energiemeßgerät
am Stromstecker.

Daraufhin habe ich versucht festzustellen wo der Strom im PC
verbraucht wird. Messen an den einzelnen Leitungen im PC ist
nicht einfach (Tips?). Ich habe mit einem Gleichstrom-
Zangenmeßgerät mit 10mA Genauigkeit gearbeitet. Ich habe den
Strom in den einzelnen Leitungen zur Hauptplatine (20-polige ATX
Stecker), und zum HDD, FDD und CD gemessen und nach Spannung
summiert. Ergebnis:

3.3V 1300mA
5.0V 1220mA
12.0V 220mA
-5V 20mA
-12V 0mA

Also wurde das bedeuten, wenn kein gravierenden Meßfehlern
vorliegen, daß die Komponenten im PC in Rühezustand eigentlich
nur knapp über 13W verbrauchen. Das ist auch ungefähr im Rahmen
der Spezifikationen der einzelnen Komponenten.

Jetzt bleibt mir nur noch übrig der Wirkungsgrad des Netzteils
zu verbessern. Rechnerisch ergeben die Meßwerte für meinen
Netzteil ein Wirkungsgrad von ca. 27%. Suchen im www zeigen,
daß die meisten Netzteile ein Wirkungsgrad zwischen 65% und 80%
schaffen. Ich habe aber kein Hinweis auf den Testbedingungen
gefunden und meine Vermutung ist daß ein relativ
hochdimensionierter Netzteil unter geringem Last ein viel
schlechterer Wirkungsgrad aufweist.

Also suche ich jetzt nach Hinweise, ob das so sein kann, bzw.
wo sonst das Problem liegen könnte. Wenn meine Vermutung
stimmt wo könnte ich ein Netzteil bekommen der mit möglichst
geringen Verlusten ein Rechner mit meinem bescheidenen
Stromverbrauch versorgen könnte? Oder vielleicht Hinweise wie
man so etwas bauen könnte?

vielen Dank im Voraus,
David
 
"David Johnstone" schrieb:


Also suche ich jetzt nach Hinweise, ob das so sein kann, bzw.
wo sonst das Problem liegen könnte. Wenn meine Vermutung
stimmt wo könnte ich ein Netzteil bekommen der mit möglichst
geringen Verlusten ein Rechner mit meinem bescheidenen
Stromverbrauch versorgen könnte? Oder vielleicht Hinweise wie
man so etwas bauen könnte?
Nimm ein möglichst "schwaches" Netzteil. Wenn die Teile für 400W ausgelegt
sind, dann wird auch der Wirkungsgrad nur in diesem Bereich gut sein.

Mfg, Bernd
 
David Johnstone wrote:
Jetzt bleibt mir nur noch übrig der Wirkungsgrad des Netzteils
zu verbessern. Rechnerisch ergeben die Meßwerte für meinen
Netzteil ein Wirkungsgrad von ca. 27%. Suchen im www zeigen,
daß die meisten Netzteile ein Wirkungsgrad zwischen 65% und 80%
schaffen.
Der Wirkungsgrad wird meist bei hoher Last gemessen, weil da der
Eigenverbrauch weniger ins Gewicht fällt und der Messwert besser aussieht.
Bei geringer Last ist Deine Messung durchaus plausibel.

Also suche ich jetzt nach Hinweise, ob das so sein kann, bzw.
wo sonst das Problem liegen könnte. Wenn meine Vermutung
stimmt wo könnte ich ein Netzteil bekommen der mit möglichst
geringen Verlusten ein Rechner mit meinem bescheidenen
Stromverbrauch versorgen könnte?
Eine Lösung wäre:
Ein Netzteil geringerer Leistung benutzen, darauf achten daß die nötige
Maximallast geliefert werden kann.

Allgemein kann man sagen:
Standard-PC-Netzteile unterliegen extremer Konkurrenz auf dem Markt,
deshalb ist die Schaltung auf minimale Herstellungskosten optimiert,
darunter leidet der erreichbare Wirkungsgrad.
"Gute" Netzteile sind selten und teuer.

Gruß,
Michael
 
On 9 Oct 2003 02:08:47 -0700, david_ffm@mail.com (David Johnstone)
wrote:

Daraufhin habe ich versucht festzustellen wo der Strom im PC
verbraucht wird. Messen an den einzelnen Leitungen im PC ist
nicht einfach (Tips?).
Also zumindest für die Verbraucher im PC mit diesen 5
1/4"-Laufwerk-Stromsteckern (4 pins, +12V, 2xGND, +5V) habe ich mir
mal aus so einem Y-Adapterkabel ein Strommesskabel gebaut: einfach die
5 und 12V-Leitung gekappt und Bananenstecker drangelötet. Das kann man
dann einfach ins Multimeter einstecken. Die Leitung, die man nicht
messen will einfach mit einem Female-Female Bananenadapter
zusammenschließen. Wie sich das allerdings mit induktiven Lasten (z.B.
Motor von Festplatte/CDROM etc.) verhält weiß ich nicht genau.

3.3V 1300mA
5.0V 1220mA
12.0V 220mA
-5V 20mA
-12V 0mA
Bist du dir sicher, dass auf der 3,3V-Leitung nur 1,3A fließen? Ich
habe versucht nach Spezifikationen für deine CPU zu suchen, leider
aber keine Gefunden. Ich weiß nur, dass "normale" Desktop-CPUs
durchaus Verlustleistungen von 30-50W haben können und dass richtig
grosse Ströme auf diesen Kleinspannungsleitungen fließen.

Jetzt bleibt mir nur noch übrig der Wirkungsgrad des Netzteils
zu verbessern. Rechnerisch ergeben die Meßwerte für meinen
Netzteil ein Wirkungsgrad von ca. 27%.
Ich vermute da einen Messfehler, ein Schaltnetzteil hat - wie du schon
schreibst - normalerweise einen deutlich höheren Wirkungsgrad. Aber an
einem SNT herumzubasteln ist nicht ungefährlich und man braucht schon
einiges an Equipment (zumindest mal ein Trenntrafo und Oszilloskop) um
da effektiv Arbeiten zu können - sonst stochert man nur blindlings in
der Schaltung rum. Zum Basteln an SNTs gibts genug Links im Netz, z.B.

dse FAQ (F.24. Schaltregler):
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm

Linklist (202. Schaltnetzteilapplikationen):
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/mawin.htm

Viel Glück noch,
Johannes
 
David Johnstone schrieb:
Der erste Versuch basierte auf einer Via mini-itx Hauptplatine
mit Eden 533MHz CPU und sonst standard Komponenten: 120GB Samsung
5400rpm Festplatte, Fritz!DSL SL DSL card, CD-Brenner,
Diskettenlaufwerk.
Hallo,

mit geringerer Taktfrequenz könntest Du Strom sparen.

3.3V 1300mA
5.0V 1220mA
12.0V 220mA
-5V 20mA
-12V 0mA
Da hast Du wohl die Meßwerte bei -5 und -12 V vertauscht, bei -5 V
braucht ein neueres Motherboard überhaupt nichts.

Bye
 
On Thu, 9 Oct 2003 10:57:35 +0000 (UTC), j@ida.interface-business.de
(Joerg Wunsch) wrote:

Johannes Bauer <dfnsonfsduifb@gmx.de> wrote:

Bist du dir sicher, dass auf der 3,3V-Leitung nur 1,3A fließen? Ich
habe versucht nach Spezifikationen für deine CPU zu suchen, leider
aber keine Gefunden. Ich weiß nur, dass "normale" Desktop-CPUs
durchaus Verlustleistungen von 30-50W haben können und dass richtig
grosse Ströme auf diesen Kleinspannungsleitungen fließen.

Das betrifft aber dann eher den Betrieb, während er ja vom Ruhezustand
(CPU idle) ausgegangen ist. Das kommt schon hin. Selbst den Akku
meines betagten Toshiba Libretto bekomme ich in ca. 1/3 der Zeit
entladen, wenn ich das Teil mit einem rechenintensiven Job beschäfige,
bei modernen CPUs könnte der Unterschied durchaus noch krasser sein.
Hast Recht. Aber selbst im Idle-Modus sind 1,3A schon recht wenig,
oder? Also wiegesagt ich kenn die spezielle CPU nicht, die scheint
schon auf Sparsamkeit ausgelegt zu sein. Vielleicht kriegt die das
wirklich hin. War trotzdem über die Zahlen etwas überrascht, die
üblichen Verdächtigen sind ja selbst im Idle-Modus richtige
Energieverschwender u.a. wegen den hohen Leckströmen.

Viele Grüße
Johannes
 
David Johnstone wrote:

meine Vermutung ist daß ein relativ
hochdimensionierter Netzteil unter geringem Last ein viel
schlechterer Wirkungsgrad aufweist.
So ist es auch. Der höchste Wirkungsgrad wird üblicherweise knapp unter
Vollast erreicht.

wo könnte ich ein Netzteil bekommen der mit möglichst
geringen Verlusten ein Rechner mit meinem bescheidenen
Stromverbrauch versorgen könnte?
Es gibt mehrere Anbieter für Netzteile mit geringer Leistung. In einer
der letzten c't wurden (unter dem eigentlichen Thema leiser Rechner,
lüfterlose Netzteile oder sowas in der Art) einige Modelle vorgestellt.
 
Johannes Bauer <dfnsonfsduifb@gmx.de> wrote:

Bist du dir sicher, dass auf der 3,3V-Leitung nur 1,3A fließen? Ich
habe versucht nach Spezifikationen für deine CPU zu suchen, leider
aber keine Gefunden. Ich weiß nur, dass "normale" Desktop-CPUs
durchaus Verlustleistungen von 30-50W haben können und dass richtig
grosse Ströme auf diesen Kleinspannungsleitungen fließen.
Das betrifft aber dann eher den Betrieb, während er ja vom Ruhezustand
(CPU idle) ausgegangen ist. Das kommt schon hin. Selbst den Akku
meines betagten Toshiba Libretto bekomme ich in ca. 1/3 der Zeit
entladen, wenn ich das Teil mit einem rechenintensiven Job beschäfige,
bei modernen CPUs könnte der Unterschied durchaus noch krasser sein.

--
J"org Wunsch Unix support engineer
joerg_wunsch@interface-systems.de http://www.interface-systems.de/~j/
 
Johannes Bauer wrote:

Hast Recht. Aber selbst im Idle-Modus sind 1,3A schon recht wenig,
Dürfte aber hinkommen. In der c't 15/03 Seite 123 ist eine Testtabelle mit
Mini-ITX-Barebones, die Kiste mit einem VIA C6-800 verbrät 13.9/28.5 W
(idle/vollast)

Gruß, ALF


http://www6.tomshardware.com/cpu/20020605/c3-03.html
http://www.dansdata.com/m10000.htm
 
Johannes Bauer schrieb:
3.3V 1300mA

Bist du dir sicher, dass auf der 3,3V-Leitung nur 1,3A fließen? Ich
habe versucht nach Spezifikationen für deine CPU zu suchen, leider
aber keine Gefunden. Ich weiß nur, dass "normale" Desktop-CPUs
durchaus Verlustleistungen von 30-50W haben können und dass richtig
grosse Ströme auf diesen Kleinspannungsleitungen fließen.

Eine echte Spec habe ich auf die Schnelle auch nicht gefunden.
Aber hier http://www.mini-itx.info/html/body_cv860a.html
werden 5W (Eden 533MHz CPU) erwähnt. Das passt doch sehr
gut zu den gemessenen Werten.

Als Lösung für das eigentliche Problem sehe ich i.A. nur
zwei Möglichkeiten:
Ein effizientes, für den gesuchten Leistungbereich ausgelegtes
Netzteil A) kaufen, B) selber bauen.

Michael.
 
On Thu, 09 Oct 2003 17:13:31 +0200, Michael Förtsch
<michael.foertsch@tuwien.ac.at> wrote:

Eine echte Spec habe ich auf die Schnelle auch nicht gefunden.
Aber hier http://www.mini-itx.info/html/body_cv860a.html
werden 5W (Eden 533MHz CPU) erwähnt. Das passt doch sehr
gut zu den gemessenen Werten.
Wow, ja, richtig. 5W Verlustleistung ist _wirklich_ wenig, da hab ich
mich richtig vertan. Interessant zu sehen dass Chiphersteller auch
stromsparende CPUs produzieren können, wenn sie wollen. Und es nicht
immer darum geht, die Taktfrequenzgrenze zu brechen.

Als Lösung für das eigentliche Problem sehe ich i.A. nur
zwei Möglichkeiten:
Ein effizientes, für den gesuchten Leistungbereich ausgelegtes
Netzteil A) kaufen, B) selber bauen.
Ja.

Viele Grüße
Johannes
 
Hallo,
unter http://www.mini-box.com/via-power-simulator.html findest du einen
Simulator, der den Stromverbrauch eines Via-Systems anzeigen kann. Den
CD-Brenner kann man vernachlässigen, solange er nicht benützt wird.
Ansonsten: Verwende ein kleines Netzteil (<150W, gibt es bei ebay für ein
paar Euro).
Gruß
Wolfgang
 
Moin,
daß ein PC-Netzteil viel Strom verbraucht, ist ja nix neues. In einer
c't dieses Jahr (glaube ich) wurde darüber berichtet. Da ging es um
stromsparende PCs.

Wenn Du ein normales Netzteil benutzen möchtest, könntest Du vielleicht
ein Mini-ATX-Netzteil versuchen, das hat nur 150W

Mehr weiß ich dazu auch nicht, wir versuchen in der Firma auch gerade,
ein sparsames Netzteil zu bauen, aber von 24V ausgehend.

Grüße


--

Arnt Schepke
Hannover-Linden

Rückantworten (auch) per Mail, da ich die Newsgroup nicht regelmäßig
lese.
----
Nicht, weil die Dinge schwierig sind, wagen wir sie nicht,
sondern weil wir sie nicht wagen, sind sie schwierig.


schepke/at/gmx.de
 
On Thu, 09 Oct 2003 13:13:24 +0200, Johannes Bauer wrote:


Also wiegesagt ich kenn die spezielle CPU nicht, die scheint schon auf
Sparsamkeit ausgelegt zu sein. Vielleicht kriegt die das wirklich hin.
Um ein wenig Licht in die Sache zu bingen:

Der Prozessor ist ein entweder ein "Cyrix" Prozessor oder ein IDT (die mit
dem WinChipŠ), die Rechenleistung bewegt sich irgendwo zwischen verdammt
mager und kümmerlich, wenn man sie mit einem gleichgetakteten PIII oder
Athlon vergleicht, aber die Dinger brauchen einfach verdammt wenig Strom,
weshalb sie für bestimmte bereiche durchaus sehr interessant sind.

Im Prinzip wurde da nix anderes gemacht, als einen alten Prozessor mit den
modernsten Fertigungstechniken herzustellen, deswegen ist die
Verlustleistung so gering.

Henning
 
Danke für die vielen hilfreichen Antworten.

Um es zusammen zu fassen, sieht es so aus als bräuchte ich wirklich
einen Netzteil der für geringerer Lasten ausgelegt ist, und dazu
gibt es drei Möglichkeiten:

(1) Teuerer Netzteil von spezialist Firma wie z.B. für EUR123:
http://www.bicker.de/deutsch/produktpdf/MPI-810H.pdf

(2) Älterer billiger Netzteil, möglichst schwach, e.g. von eBay für
ein paar Euro

(3) Selber etwas basteln.

Das Problem mit allen 3 Varianten ist leider daß man nicht so genau
weißt, was herauskommt vor man gekauft oder gebaut hat. Deswegen
werde ich vielleicht erst mal die billigste Variante (2) ausprobieren!

Noch etwas hat mich überrascht bei der Strommessung:
Für den CD Laufwerk habe ich gemessen +5V 400mA, +12V 30mA
GND1 -70mA, GND2 -70mA. Erstens frage ich mich ob er soviel TTL logik
o.ä. hat das er wirklich 400mA in Rühezustand braucht, und zweitens
warum die Summe nicht ca. auf null kommt - kann es sein daß Strom
irgendwie anders zurückfließt, über Datenleitungen oder geerdet
durch das Gehäuse? Ich war von einem Meßfehler überzeugt und habe
es deswegen mehrfach wiederholt, immer mit dem selben Ergebnis.

Die kompletten Ergebnissen habe ich in einem Excel Spreadsheet
zusammengefasst, falls jemanden Interesse hat.

Die Hauptplatine Epia 5000 mit Eden 533MHz CPU ist wirklich sehr
sparsam und die habe ich auch deswegen gewählt. Ich habe mich auch
auf einer sehr bescheidene Leistung eingestellt. Mein letzter Server
war ein PII 266MHz der auch ausreichend war. Der hat sogar insgesamt
aber etwas weniger strom verbraucht, dazu aber Modem und Router
benötigt so daß die Konstellation insgesamt etwas mehr gebraucht hat.
Von Rechenleistung her ist der Via deutlich schneller als der PII -
man kann z.B. auch mit Windows XP darauf arbeiten.

nochmals danke,
David
 
Uwe Hercksen <hercksen@mew.uni-erlangen.de> wrote in message news:<3F853D70.600@mew.uni-erlangen.de>...
mit geringerer Taktfrequenz k nntest Du Strom sparen.
Das stimmt, allerdings von den insgesamt 48W verbraucht
Hauptplatine vielleicht 9W und CPU 5W, also denke ich daß
die Einsparungsmöglichkeiten da ziemlich gering sind.
3.3V 1300mA
5.0V 1220mA
12.0V 220mA
-5V 20mA
-12V 0mA

Da hast Du wohl die Me werte bei -5 und -12 V vertauscht, bei -5 V
braucht ein neueres Motherboard berhaupt nichts.
Ich meine gelesen zu haben, daß die -12V nur von älteren seriellen
Schnittstellen (RS232) benötigt werden, und wahrscheinlich nicht von
meiner Hauptplatine. Meine Zangenmeßgerät hat aber eine Auflösung
von 10mA und ist etwas empfindlich, insofern sind beide dieser Werte
(leider) im Grenzbereich was die Aussagekraft angeht.

David
 
Joerg Wunsch wrote:

David Johnstone <david_ffm@mail.com> wrote:
Ich meine gelesen zu haben, daß die -12V nur von älteren seriellen
Schnittstellen (RS232) benötigt werden, und wahrscheinlich nicht von
meiner Hauptplatine.

Nö, auch die heute nach wie vor noch üblichen GD75232 benötigen separate
-12 V. Ist eigentlich auch logisch, die Spannung ist ja sowieso
vorhanden und die RS-232 braucht negative Pegel, warum also sollte man
umständlich in jedem Chip noch eine Ladungspumpe mit 4 Kondensatoren
einbauen (wie beim MAX232)?
Das ist richtig. Allerdings brauchen VIAs Mini-ITX-Boards (ein solches
verwendet David) tatsaechlich keine -12 Volt. Siehe dazu die VIA
Mini-ITX-Spezifikation:

http://www.via.com.tw/en/VInternet/Mini-iTX.PDF

Uebrigens: manche fuer Mini-ITX-Boards gedachten Gehaeuse (z.B. die der
Fa. Casetronic) enthalten einen Spannungswandler, der von einem externen
12-Volt-Schaltnetzteil versorgt wird. Dieses Set aus Netzteil und
Spannungswandler ist (zumindest bei <http://www.mini-itx.com/>) auch
einzeln erhaeltlich.

--
Gruesse,
Pascal Le Bail, Wien
Meine Absenderadresse ist derzeit inaktiv. Siehe <http://swen.pascal.at/>.
 
David Johnstone <david_ffm@mail.com> wrote:

Ich meine gelesen zu haben, daß die -12V nur von älteren seriellen
Schnittstellen (RS232) benötigt werden, und wahrscheinlich nicht von
meiner Hauptplatine.
Nö, auch die heute nach wie vor noch üblichen GD75232 benötigen
separate -12 V. Ist eigentlich auch logisch, die Spannung ist ja
sowieso vorhanden und die RS-232 braucht negative Pegel, warum also
sollte man umständlich in jedem Chip noch eine Ladungspumpe mit 4
Kondensatoren einbauen (wie beim MAX232)?
--
J"org Wunsch Unix support engineer
joerg_wunsch@interface-systems.de http://www.interface-systems.de/~j/
 
On 10 Oct 2003 03:15:37 -0700, david_ffm@mail.com (David Johnstone)
wrote:

Hi!

Noch etwas hat mich überrascht bei der Strommessung:
Für den CD Laufwerk habe ich gemessen +5V 400mA, +12V 30mA
GND1 -70mA, GND2 -70mA.
[ich frage mich] warum die Summe nicht ca. auf null kommt.
Misst Du immer noch mit dem Zangenmessgerät?
Wenn nein: Die GND-Leitungen sind parallel und der Strom nimmt den Weg
des geringesten Widerstands - also fließt das meißte auf der jeweils
anderen Leitung zurück.
Wenn ja: Ist das Laufwerk eingebaut? Dann fließt wohl Strom übers
Gehäuse. Und auf dem Flachbandkabel gibts auch Masseleitungen, die
(und der Umweg übers Board zum Netzteil) dürften aber einen
vergleichsweise hohen Widerstand haben.

Gruß,
Michael.
 
Michael Eggert <m.eggert.nul@web.de> wrote in message news:<tktdov4erqp8t0hjhr0e4c4aqamhlg3s92@4ax.com>...
Misst Du immer noch mit dem Zangenmessgerät?
Ja, doch, vielleicht sollte ich mir jetzt etwas genaueres basteln.
Mit dem ATX Motherboard Stecker ist es aber gar nicht so einfach,
und das ist ja das wichtigste.

Wenn nein: Die GND-Leitungen sind parallel und der Strom nimmt den Weg
des geringesten Widerstands - also fließt das meißte auf der jeweils
anderen Leitung zurück.
Das ist ja einleuchtend!

Wenn ja: Ist das Laufwerk eingebaut? Dann fließt wohl Strom übers
Gehäuse. Und auf dem Flachbandkabel gibts auch Masseleitungen, die
(und der Umweg übers Board zum Netzteil) dürften aber einen
vergleichsweise hohen Widerstand haben.
Zu dem Thema: Es fällt mir auf daß der PC insgesamt unglaublich
viel Redundanz an Stromleitungen hat. Wieso braucht man 2 GND
Leitungen in der standard-Stecker? Gut, eins ist vielleicht nötig
weil man ein PC auch aus Kunststoff bauen kann, aber hätte man sich
die zweite nicht sparen können? Oder gibt es irgendwo Konstruktionen
wo die +5 und +12V Kreisläufe galvanisch getrennt sind? Und schau
mal der ATX Stecker an - da hast du
3 x +3.3V
7 x GND (!)
4 x +5V
Da könnte man doch mit 10 statt 20 Leitungen auskommen, oder?
Kennt jemanden eine gute Beschreibung von dem ATX Standard im
Internet, das mehr hat als nur die pinout?

nochmals danke,
David
 

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