Bei der Versorgung von Computerbaugruppen war eine Änderung der Stromversorgungstechnik besonders dringlich,
weil diese trotz oder gerade wegen der Digitaltechnik spezielle, hohe Ansprüche an ihre Versorgung haben.
Inzwischen betrifft dies längst die Versorgung aller modernen Geräte.
Als Steve Wozniak und Steve Jobs 1976 den Apple I vorstellten, nutzte dieser TTL-Logikbausteine, die mit 5 V
Gleichspannung zu versorgen waren. Dazu, diese bereitzustellen, diente ein Netztransformator, gefolgt von
Gleichrichtern, Ladekondensatoren und einem großen Linearregler auf einem noch größeren Kühlkörper. Dies war der
Stand der Technik für Heim- und Personal Computer der Anfangsjahre, auch der C64 wurde so versorgt. Hinzu kam
nur noch eine kleinere ±12-Volt-Versorgung für Komponenten wie Diskettenlaufwerke.
Die Linearregler entwickelten viel Hitze und Netztransformator, Gleichrichter und Ladekondensatoren benötigten
viel Platz. Deshalb wurde das Netzteil bei Heimcomputern wie dem C64 oft in einen „Netzklops“ ausgelagert – der
eigentliche Computer blieb so klein und leicht.
Kam mit dem PC:
Getaktete Stromversorgung
statt Linearreglern
Der Netztransformator verschwand als erstes aus den Computer-Stromversorgungen, denn die
5-V-Gleichspannungsversorgung aus einem Linearregler war nicht nur extrem ineffektiv – mit 50 Prozent
Wirkungsgrad war man hier schon richtig gut – sondern auch sehr unzuverlässig: Beim kleinsten Spannungseinbruch
im Netz schlug dieser auch auf den 5-V-Ausgang durch und der Rechner stürzte ab – beim Anspringen des
Kühlschranks war „Mario“ tot.
Primär getaktete Schaltnetzteile haben dagegen Ladekondensatoren bereits auf der Netzseite statt nur auf der
Sekundärseite des Transformators, die damit auch den Ausfall einer Halbwelle überbrücken können. Zudem können
sie auch bei Netz-Unterspannung noch eine stabile Ausgangsspannung liefern, ohne inakzeptable Wirkungsgrade zu
produzieren.
Außerdem wurden die Netzteile kleiner und der Wirkungsgrad stieg – bei einfachen Sperrwandlern jedoch nicht der
Platzreduktion entsprechend, weshalb nun Lüfter erforderlich wurden, um die Verlustwärme abzuführen.
Über die Jahre wurden die Netzteile besser, doch die PCs – ebenso wie Industrielösungen mit 24-V-Bus – auch
immer leistungshungriger: Die Folge: Auch auf der Hutschiene haben sich Schaltnetzteile durchgesetzt und den
traditionellen drei PC-Spannungen +5 V, +12 V, -12 V folgten weitere: Dem Netzteil entsprossen immer mehr
Stecker und Strippen, beispielsweise für Hochleistungs-Grafikkarten. Dabei kamen noch niedrigere Spannungen
hinzu: erst 3,3 V, dann 2,5 V, dann 1,8 V. Mittlerweile laufen manche Prozessoren mit weniger als einem Volt.
Dezentrale Stromversorgung macht flexibler
Diese Spannungen ließen sich jetzt nicht mehr vernünftig über Kabel zuführen, sie wurden stattdessen vor Ort
über Point-of-Load-Regler (POL) erzeugt: DPA – Distributed Power Architecture – hatte Einzug gehalten. Hier wird
eine mehr oder weniger gut geregelte Zwischenkreisspannung weiter gewandelt und schließlich zur final
gewünschten Arbeitsspannung geregelt.
In der Profi-Technik war DPA schon Ende der 80er-Jahre aufgetaucht: Neben den „dreibeinigen“ POL-Reglern, die
inzwischen ebenfalls als Schaltregler verfügbar sind, verbreiteten sich auch die hochleistungsfähigen „Bricks“,
isolierende DC/DC-Wandler, die mit bis zu 90 Prozent Wirkungsgrad und bis über 700 Watt Leistung
Eingangsspannungen von 9 bis 425 V DC zu Arbeitsspannungen von weniger als einem bis zu 60 V DC umsetzen. Der
„Brick“ ist dabei die Baugröße 117 x 55,9 x 12,7 mm, kleinere Bauformen nutzen dann 1/2, 1/4, 1/8 oder 1/16
Brick.
Bricks haben eine Metallgrundplatte, mit der sie an Kühlkörper geschraubt werden, und eine sehr
robuste
Bauweise, was sie auch im Bahn-, Avionik- und Militärbereich sehr beliebt macht. Der zulässige
Eingangsspannungsbereich liegt meist bei 2:1 bis 4:1, die Eingangsspannung muss also nicht stabilisiert sein.
Sie produzieren aus einer Bus-Eingangsspannung eine geregelte Ausgangsspannung. So können auch weit verzweigte
Anlagen verlustarm versorgt werden – ebenso ist aber auch bei Bedarf ein klassisches zentrales Netzteil mit
solchen Bricks flexibel auch in Kleinstserien aufbaubar.
