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ATX-Netzteil-Tester
Aus ELVjournal
05/2005
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Technische Daten
Anzeigen | 7 Leuchtdioden |
Vorlast +3,3 V | 330 mA |
Vorlast +5 V | 333 mA |
Vorlast +12 V | 1,03 A |
Anschluss | 20-Pin-Mainboard-Steckverbinder |
Max. Betriebsdauer | 5 Minuten |
Abmessungen (B x H x T) | 135 x 50 x 75 mm |
Multimeteranschluss zur Überprüfung | |
Mit
diesem kleinen Testgerät kann die Funktion von ATX-Computer-Netzteilen
schnell überprüft werden. LEDs zeigen alle vorhandenen Spannungen an,
und ein zusätzlicher Multimeteranschluss erlaubt auch die Überprüfung
der jeweiligen Toleranzen.Allgemeines
Der
ATX-Netzteil-Tester ist ein Beispiel dafür, dass einfache,
unkomplizierte Schaltungen oft einen sehr hohen Nutzen haben und u. U.
eine Fehlersuche wesentlich vereinfachen können. Die Überprüfung, ob ein
ATX-PC-Netzteil grundsätzlich funktioniert, ist in wenigen Sekunden
erledigt. Ohne ein entsprechendes Netzteil arbeitet kein Computer, und
oft liegt es an der Spannungsversorgung, wenn ein System plötzlich
instabil läuft. Neben einem Defekt kommt es häufig zur Überlastung von
Computer-Netzteilen, wenn weitere Komponenten eingebaut oder bestehende
Komponenten durch leistungsfähigere ersetzt werden. Eine schnellere
Festplatte oder eine leistungsfähigere 3D-Grafikkarte kann erheblich
mehr Energie benötigen als die bisher verwendeten Baugruppen.Die
Gesamt-Leistungsaufnahme aus dem PC-Netzteil ist dabei nicht unbedingt
ausschlaggebend, vielmehr muss sichergestellt sein, dass die einzelnen
Spannungszweige nicht überlastet werden. Entsprechend der
ATX-Spezifikation liefern alle ATX-PC-Netzteile die Spannungen +3,3 V,
+5 V, + 12 V, -5 V und -12 V. Des Weiteren steht eine Stand-by-Spannung
von 5 V ständig, auch bei ausgeschaltetem Gerät, zur Verfügung. Die
Belastbarkeit ist je nach Leistungsklasse des Netzteils unterschiedlich.
Häufig wird die Maximalleistung des +3,3-V und des 5-V-Zweiges als
„Combined Power“
zusammengefasst. Welcher Spannungszweig nun wie stark belastet wird, ist
abhängig von den verwendeten Komponenten und vom eingesetzten
Prozessorsystem. Während beim Pentium-4-System die 12-V-Spannung stark
belastet wird, erfordern AMD-Prozessoren eine höhere Belastbarkeit im
„Combined Power“-Zweig. Der zur Verfügung stehende Strom bei dem am
stärksten belasteten Ausgang ist wesentlich wichtiger als die zur
Verfügung stehende Gesamtleistung des Netzteils. Üblicherweise ist auf
dem Typenschild des Netzteils die maximal zulässige Belastung der
einzelnen Spannungszweige angegeben. Sehr wichtig sind natürlich die
Spannungen +3,3 V, +5 V und +12 V, da neben dem Mainboard auch alle
Steckkarten und Laufwerke damit versorgt werden. Spannungsabfälle können
zu Instabilitäten führen oder Fehler verursachen, die nur schwer zu
lokalisieren sind. Die
zulässigen Toleranzen der einzelnen Versorgungs- spannungen sind in
Tabelle 1 zu sehen. Die bei verschiedenen Netzteilleistungen zur
Verfügung stehenden Ströme nach älterer ATX- bzw. ATX12V-Spezifikation Die
bei verschiedenen Netzteilleistungen zur Verfügung stehenden Ströme
nach älterer ATX- bzw. ATX12V-Spezifikation (Power Supply Design Guide
v1.0) sind Tabelle 2 zu entnehmen. Zum
Betrieb dieser Netzteile ist ausschließlich eine Mindestlast im 3,3-V-
und im 5-V-Zweig vorgeschrieben. Tabelle 3 zeigt, welche Ströme
Netzteile liefern müssen, die nach der ATXSpezifikation v1.3 bzw. v2.01
gebaut sind. Netzteile
nach ATX12V PSDG v2.01 sind hauptsächlich für Mainboards mit
Pentium-4-Prozessor konzipiert. Diese Netzteile können im 12-V-Zweig
wesentlich höhere Ströme liefern. Zu bedenken ist allerdings, dass bei
diesen Netzteilen auch im 12-V-Bereich eine Mindestlast zum sicheren
Betrieb erforderlich ist. Ältere Netzteiltypen haben diese Forderung
nicht. Neben den bereits beschriebenen Spannungen liefern ATX-Netzteile
zusätzlich eine Stand-by-Spannung von 5 V, die das Mainboard auch bei
ausgeschaltetem PC versorgt. ATX-PCs werden über einen Taster ein- und
ausgeschaltet, wobei das Netzteil durch ein PS-on-Signal vom Mainboard
aktiviert wird. Einige Geräte können mit einem zusätzlichen Netzschalter
direkt am Netzteil auch vollständig vom Netz getrennt werden.Laut
Spezifikation müssen ATX-Netzteile mit mehreren verschiedenen
Steckverbindungen ausgestattet sein. Zur Verbindung mit dem Mainboard
dient dabei ein 20-poliger bzw. bei neueren Modellen ein 24-poliger
Kabelstecker (Abbildung 1), dessen Pin-Belegung in Abbildung 2 zu sehen
ist. ![Bild 1: 20-poliger bzw. 24-poliger Kabelstecker Bild 1: 20-poliger bzw. 24-poliger Kabelstecker](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_009.jpg)
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Bild 1: 20-poliger bzw. 24-poliger Kabelstecker |
![Bild 2: Pin-Belegung des ATX-Mainboard- Steckverbinders Bild 2: Pin-Belegung des ATX-Mainboard- Steckverbinders](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_010.jpg)
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Bild 2: Pin-Belegung des ATX-Mainboard- Steckverbinders |
![Bild 3: 12-V-Stecker mit 4 Pins Bild 3: 12-V-Stecker mit 4 Pins](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_003.jpg)
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Bild 3: 12-V-Stecker mit 4 Pins |
Nach ATX-v2.01-Spezifikation muss ein zusätzlicher 12-V-Stecker mit 4 Pins (Abbildung 3) vorhanden sein.![Bild 4: Festplatten-Steckverbinder Bild 4: Festplatten-Steckverbinder](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_013.jpg)
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Bild 4: Festplatten-Steckverbinder |
Der
Peripheral-Power-Anschluss (Abbildung 4) dient zur Versorgung von
Festplatten. Üblicherweise sind von diesem Steckertyp mehrere Exemplare
vorhanden, so dass auch CD-ROM-Laufwerke usw. versorgt werden können.![Bild 5: Laufwerk-Steckverbinder Bild 5: Laufwerk-Steckverbinder](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_004.jpg)
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Bild 5: Laufwerk-Steckverbinder |
Ein
weiterer Anschluss, der bei jedem ATX-Netzteil vorhanden sein muss, ist
der Floppy-Drive-Anschluss in Abbildung 5. Um die geltenden
EMV-Vorschriften einzuhalten, müssen Computer-Schaltnetzteile über eine
aktive PFC (Power- Factor-Correction) verfügen, um eine sinusförmige
Stromaufnahme zu gewährleisten.Bedienung und Funktion
Der
ATX-Netzteil-Tester wird am Haupt- Mainboard-Kabelstecker des zu
prüfenden Netzteils angeschlossen und gibt in wenigen Sekunden
Aufschluss über die grundsätzliche Funktion des Prüflings. Solange sich
der rechte Schiebeschalter des Netzteil-Testers in der unteren Position
befindet, ist das Netzteil deaktiviert, d. h. ausschließlich die
Stand-by-Spannung von 5 V muss vorhanden sein und die entsprechende
Leuchtdiode (+5 V STB) am Tester muss aufleuchten. Zur genauen
Überprüfung der Spannungstoleranzen kann an den 4-mm-Messgerätebuchsen
ein beliebiges Multimeter angeschlossen werden. In der mittleren
Schalterstellung des Powerschalters (S 1) wird dann die
Stand-by-Spannung zum Multimeter durchgeschaltet, wobei das Netzteil
gleichzeitig eingeschaltet wird. In der obersten Schalterstellung des
Powerschalters können alle weiteren Netzteilspannungen mit Hilfe des
angeschlossenen Multimeters überprüft werden. Das grundsätzliche
Vorhandensein der einzelnen Spannungen wird mit Hilfe der zugehörigen
Leuchtdioden angezeigt. Die Ausgänge +3,3 V, +5 V und +12 V werden vom
ATX-Netzteil-Tester mit dem jeweils erforderlichen Mindeststrom
belastet. Aufgrund der dadurch entstehenden Verlustleistung im Bereich
der Hochlastwiderstände ist kein Dauerbetrieb zulässig. Die maximale
Betriebsdauer beträgt 5 Minuten. Danach ist jeweils eine Abkühlphase
erforderlich. Die Auswahl der mit dem Multimeter zu überprüfenden
Spannungen erfolgt mit den beiden linken Schiebeschaltern.Schaltung
![Bild 6: Schaltbild des ATX-Netzteil-Testers Bild 6: Schaltbild des ATX-Netzteil-Testers](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_014.jpg)
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Bild 6: Schaltbild des ATX-Netzteil-Testers |
Wie
das Schaltbild in Abbildung 6 zeigt, ist die Schaltung des
ATX-Netzteil-Testers ausgesprochen einfach, da ausschließlich
konventionelle passive Bauelemente zum Einsatz kommen. Alle
Ausgangsspannungen eines ATXNetzteils sind, wie bereits erwähnt, am 20-
bzw. 24-poligen Mainboard-Kabelstecker verfügbar, und da auch das Ein-
und Ausschalten eines ATX-Netzteils über diesen Steckverbinder erfolgt,
sind keine weiteren Verbindungen zum Tester herzustellen. Eingeschaltet
wird ein ATX-Netzteil, wenn Pin 14 (grüne Leitung) mit Schaltungsmasse
verbunden wird. Solange diese Leitung offen ist, liegt ausschließlich
die Stand-by-Spannung von 5 V an Pin 9 (violette Leitung) an. Der
20-polige Kabelstecker des Netzteils wird mit BU 1 des Netzteil-Testers
verbunden, und das Ein- und Ausschalten des Prüflings erfolgt dann mit
Hilfe des Schiebeschalters S 1, wobei das Netzteil eingeschaltet ist,
sobald sich der Schiebeschalter in einer der beiden oberen
Schalterstellungen befindet. Die Leuchtdioden D 1 bis D 7 sind direkt an
die einzelnen Ausgangsspannungen des Netzteils angeschlossen, wobei die
zugehörigen Widerstände R 1 bis R 7 jeweils zur Strombegrenzung dienen.
Für die erforderliche Mindestlast des Netzteils sorgen die Widerstände R
8 bis R 12. Der Widerstand R 8 belastet dabei den 3,3-V-Zweig, R 9 den
5-V-Ausgang und die in Reihe geschalteten Widerstände R 10 bis R 12 den
12-V-Ausgang des Netzteils. Zur Überprüfung der grundsätzlichen
Funktionsweise des Prüflings reichen bereits die LED-Anzeigen und die
Vorlastwiderstände aus. Zur genaueren Prüfung, insbesondere der
Spannungstoleranzen, dienen die 4-mm-Anschlussbuchsen BU 1 und BU 2.
Hier kann ein beliebiges Multimeter angeschlossen werden, welches im
entsprechenden Spannungsbereich zu betreiben ist. Die Auswahl der
einzelnen Prüfspannungen erfolgt dann mit Hilfe der Schiebeschalter S 1
bis S 3 im unteren Bereich des Schaltbildes.Nachbau
Da
beim ELV-ATX-Netzteil-Tester ausschließlich bedrahtete konventionelle
Bauteile zum Einsatz kommen, ist der praktische Aufbau des Gerätes
besonders einfach und schnell erledigt. Zum Einsatz kommt eine
doppelseitig durchkontaktierte Leiterplatte, so dass keine Drahtbrücken
erforderlich sind. Zuerst werden die Metallfilmwiderstände R 1 bis R 7
auf Rastermaß abgewinkelt, von oben durch die zugehörigen
Platinenbohrungen geführt und an der Platinenunterseite leicht
angewinkelt, damit die Bauteile nach dem Umdrehen der Platine nicht
wieder herausfallen können. Danach ist die Platine umzudrehen, und alle
Widerstände sind in einem Arbeitsgang zu verlöten. Die überstehenden
Drahtenden werden direkt oberhalb der Lötstellen abgeschnitten, ohne die
Lötstellen selbst zu beschädigen. Im nächsten Arbeitsschritt sind die
drei Schiebeschalter einzubauen. Es ist dabei unbedingt darauf zu
achten, dass die Schaltergehäuse vor dem Verlöten plan auf der
Platinenoberfläche aufliegen. Dann sind die Leuchtdioden an der Reihe,
wobei hier auf die korrekte Polarität zu achten ist. Zur Kennzeichnung
verfügt die Anode grundsätzlich über einen längeren Anschluss, und im
Bestückungsdruck ist die Anodenseite mit einem Plus-Symbol
gekennzeichnet. Die LEDs benötigen eine Einbauhöhe von 11 mm, gemessen
von der LED-Spitze bis zur Platinenoberfläche. Auch hier sind an der
Platinenunterseite die überstehenden Drahtenden sorgfältig
abzuschneiden. Weiter geht es nun mit dem 20-poligen Steckverbinder BU
1, der von der Platinenunterseite zu bestücken ist. Wenn das
Buchsengehäuse plan auf der Platine aufliegt, sind an der Oberseite alle
Anschlusspins![Bild 7: So müssen die Anschlüsse bei den Hochlastwiderständen abgewinkelt werden Bild 7: So müssen die Anschlüsse bei den Hochlastwiderständen abgewinkelt werden](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_007.jpg)
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Bild 7: So müssen die Anschlüsse bei den Hochlastwiderständen abgewinkelt werden |
Jetzt
werden die Hochlastwiderstände R 8 bis R 12 für den Einbau vorbereitet,
indem die Anschlüsse entsprechend Abbildung 7 abgewinkelt werden![Bild 8: Einbau der Hochlastwiderstände Bild 8: Einbau der Hochlastwiderstände](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_005.jpg)
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Bild 8: Einbau der Hochlastwiderstände |
Die
Hochlastwiderstände müssen ebenfalls von der Platinenunterseite
eingesetzt werden und die Anschluss-Drahtenden sind vor dem Verlöten
entsprechend Abbildung 8 umzubiegen. Das Verlöten erfolgt dann unter
Zugabe von reichlich Lötzinn.![Bild 9: Einschub der Fixierungsplatine in die Führungsnuten Bild 9: Einschub der Fixierungsplatine in die Führungsnuten](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_008.jpg)
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Bild 9: Einschub der Fixierungsplatine in die Führungsnuten |
Damit
ist bereits die Platinenbestückung erledigt, und wir können uns dem
Gehäuseeinbau zuwenden. Im Gehäuseoberteil werden zuerst die beiden
Messgerätebuchsen mit aufgeschraubter Kunststoffkappe eingesetzt. Auf
der Innenseite folgt dann die jeweils zugehörige Kunststoffhülse und je
zwei 1,2 mm dicke Polyamid-Futterscheiben. Danach wird die Platine so in
das Gehäuseoberteil geführt, dass die 20-polige Buchse durch die
zugehörige Gehäuseöffnung ragt und die Messgerätebuchsen durch die
Leiterplatte geführt werden. Die Messgerätebuchsen sind danach mit
jeweils einer M6-Unterlegscheibe zu bestücken und mit den zugehörigen
Muttern fest zu verschrauben. Eine Fixierungsplatine ist entsprechend
Abbildung 9 in die Gehäuse- Führungsnuten zu schieben. Bevor im letzten
Arbeitsschritt das Gehäuseunterteil aufgesetzt wird, sind die
Hochlastwiderstände sorgfältig auszurichten, so dass keine
Berührungsgefahr zum Gehäuse besteht. Dem Test von ATXPC- Netzteilen
steht nun nichts mehr entgegen.![Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Bestückungsseite Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Bestückungsseite](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_002.jpg)
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Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Bestückungsseite |
![Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Lötseite Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Lötseite](ATX-Netzteil-Tester%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic.jpg)
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Ansicht der fertig bestückten Platine des ATX-Netzteil-Testers mit zugehörigem Bestückungsplan von der Lötseite |
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