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Kolink Enclave 500W - Budget König des Underdogs
08.11.2019 von M.Plattner





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Technik im Detail

Ein Hinweis vorweg:
Nicht nachmachen! Ihr begebt euch in Lebensgefahr, wenn ihr ein Netzteil aufschraubt!

Vorweg einige Abkürzungen, die wir bei der Analyse des Netzteils verwenden werden:
  • PCB = Printed circuit board, zu Deutsch Leiterplatte. Ein Träger für elektronische Bauteile.
  • IC = Integrated Circuit, Integrierter Schaltkreis. Viele elektronische Bauteile, zu einer Baugruppe zusammengefasst, in einem Bauteil.
  • PFC = Power Factor Correction, Blindfaktorkorrektur. Ein etwas komplexeres Thema, zu dem wir gerne auf den Wikipedia Artikel verweisen würden.

Ein paar weitere Informationen für die nicht ganz so Elektronikbegeisterten: Eine Drossel ist eine Spule aus isoliertem Draht, der um einen Kern gewickelt wurde. Primärseitig finden sich meist Drosseln mit zwei getrennten Spulen auf einem Kern, sodass beide "Pole" des Wechselstroms über eine Drossel fließen. X-Kondensatoren sind zwischen den beiden "Polen" des Wechselstroms eingelötete Kondensatoren und Y-Kondensatoren zwischen jeweils einem Pol und dem Schutzleiter. Aus diesen drei Bauelementen kann man Filterglieder aufbauen. Je nach ihrer Komplexität können sie, unterschiedlich gut, auftretende Störungen aus dem Stromnetz herausfiltern.


Lüfter
Der Lüfter weist ein Kolink Branding auf, wird aber vom chinesischen Hersteller DWPH gefertigt. Der Antrieb ist für 12 Volt bei maximal 0,5 Ampere ausgelegt, weitere Informationen zum Modell waren nicht auffindbar. Während diese Typennummer üblicherweise für einen Gleitlager-Lüfter steht, wurde uns seitens Kolink bestätigt, dass es sich im Enclave um ein mit einem deutlich langlebigeren und hochwertigeren Rifle-Lager verbessertes Modell handelt.


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Die Platine ist aufgeräumt und hat ausreichend Abstände zwischen Bauteilen, sodass sich keine Hotspots bilden sollten. Alle Komponenten mit hoher Hitzeentwicklung weisen eigene Kühlkörper auf, die für ein 500 Watt Modell mit Gold-Effizienz ziemlich groß ausfallen. Dies lässt uns auf einen leisen Betrieb hoffen. An der großen Drossel zwischen PWM Kühlkörper und Transformator, sowie dem Folienkondensator daneben, lässt sich eine hocheffiziente LLC-Wandler Typologie erkennen. Die Alu-Bleche sekundär kühlen die auf der Unterseite montierten Halbleiter für eine synchrone und aktive Gleichrichtung. Ebenso erkennt man die senkrecht stehende Tochter-Platine mit DC-DC Wandlern für stabile Nebenspannungen. Dies sind state-of-the-art Technologien bei Netzteilen mit 80+ Gold oder höherer Einstufung, und damit in der gehobenen Mittelklasse und dem High-End-Bereich anzutreffen.


Filter und Gleichrichter
Der Filter beginnt noch vor dem einpolig trennenden Netzschalter mit zwei Y-, sowie einem X-Kondensator, die direkt an die Netzbuchse gelötet sind. Der X-Kondensator weist dabei eine kleine Platine auf, die vermutlich zum sicheren Entladen dient, nachdem das Netzteil vom Strom getrennt wurde. Auf der Hauptplatine folgen eine Schmelzsicherung sowie ein TVR 10561, ein Überspannungs-Ableiter (Varistor) mit 560 Volt Nennspannung, um das Netzteil vor Spannungsspitzen aus der Steckdose zu schützen. Ebenso wurden hier zwei Doppel-Drosseln, ein weiterer X- und noch zwei Y-Kondensatoren verbaut. Dieser Netzfilter entspricht dem aktuellen Standard bei hochwertigen Geräten. In einem Budget-Gerät einen Varistor zu finden ist hingegen eine kleine Überraschung, da dieser nicht unbedingt nötig ist und gerne mal aus Kostengründen eingespart wird.


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Der Gleichrichter ist leider mit der Typenbezeichnung zum Kühlkörper hin montiert und nicht ohne großen Aufwand entfernbar. Von der Bauform her könnte es ein bis zu 1000 Volt/10 Ampere Modell sein, wir gehen jedoch von etwas niedrigeren Werten aus.


PFC
Der PFC Controller ist ausnahmsweise kein weit verbreiteter Chip. Der kleine 8 Pin IC auf der Unterseite der Platine ist mit „54B56“ beschriftet. Dahinter verbirgt sich ein ON Semiconductor NCP1654. Trotz seiner kleinen Außenmaße kann dieser mit wenig externer Beschaltung eine vollständige Leistungs-Blindfaktorkorrektur bereitstellen. Des Weiteren verfügt er über eine OPP. Die beiden FETs von Advanced Power Electronics Corp., AP65SL380A, sind jeweils auf 700 Volt bei 10 Ampere ausgelegt und parallel geschaltet. Im Gegensatz zu Dioden und Bipolartransistoren kann man MOSFETs ohne weiteren Aufwand parallel verbauen, um ihren Innenwiderstand zu halbieren (und damit Verluste zu senken), sowie die maximale Belastbarkeit grob zu verdoppeln. Die Boost-Diode hingegen stammt aus dem Hause Infineon und hört auf den Namen IDH06G65C6. Dies ist eine 650 Volt/6 Ampere Schottky Diode.


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Darüber hinaus finden wir ein Relais, sowie einen MF72-5D15 NTC Thermistor um den Einschaltstrom (besser bekannt unter dem englischen Namen „inrush current“) zu begrenzen. Auch hier hat Kolink nicht gekleckert, sondern geklotzt. Die PFC könnte ebenso in einem High-End Netzteil verbaut werden.


PWM/SR
Hier treffen wir mit dem CM6901 wieder einen alten Bekannten aus dem Hause Champion Supermicro. Dieser ist auf der Unterseite des PCBs verlötet und kontrolliert sowohl den eigentlichen Schaltwandler als auch die synchronen Gleichrichter und wandelt somit die groben 350 Volt im Zwischenkreis nach der PFC in +12 Volt am Ausgang des Netzteils um. Er arbeitet mit einem Resonanzschwingkreis, bestehend aus einer kleinen Spule, dem Haupttransformator und einem Folienkondensator. Damit kann die Effizienz gegenüber stumpfen, als „hardswitching“ bezeichneten, Typologien stark erhöht werden, denn in den Halbleitern fallen hier deutlich weniger Verluste an.


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Die Endstufe ist als Vollbrücke, bestehend aus vier MOSFETs ausgeführt. Zu den vier Great Power GPT10N50 ist kein Datenblatt auffindbar, aber das Namensschema legt 500 Volt/10 Ampere Typen nahe.


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In der synchronen Gleichrichtung kommen vier PSMN2R5-40 zum Einsatz, wovon jeweils zwei parallel geschaltet sind. Jeder dieser FETs ist für 40 Volt und 100 Ampere ausgelegt. Mit 2 bis 2,8 mOhm Innenwiderstand sind diese nicht ganz so verlustarm wie manche – vermutlich teurere – Alternativmodelle, aber für diese Aufgabe trotzdem gut geeignet. Die Parallelschaltung halbiert den Innenwiderstand zudem auf 1 bis 1,4 mOhm. Bei 41 Ampere (der maximalen Belastbarkeit der +12 Volt Schiene) würden hier gerade mal grob 2,3 Watt abfallen. Diese Rechnung (Ohmsches Gesetz) ist natürlich stark vereinfacht, da während der Schaltvorgänge zusätzliche Verluste anfallen und der Stromfluss auch nicht bei konstanten 41 Ampere liegt, sondern je nach Schalt-Zustand niedriger oder höher.


DC-DC
Die DC-DC Wandler sind auf einem kleinen Tochterboard neben den DC-DC Wandlern untergebracht. Die Steuerung übernimmt ein Anpec APW7159, welcher pro Schiene von je einem Excelliance MOS EMB09N03HR sowie einem EMB06N03HR unterstützt wird. Der Anpec Controller beherrscht UVP, OVP und OCP auf den Minor Rails, wobei er für letztere den Strom misst, indem er den Spannungsabfall über den Innenwiderstand eines der beiden MOSFETs bestimmt. Damit kommt die OCP ganz ohne zusätzlichen Shunt aus - dies spart Kosten und erhöht die Effizienz.


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5 Volt Stand-By
Die 5 Volt Schiene wird von einem Infineon ICE2QR4765 gesteuert. Dieser kleine 8-Pin IC kann mit wenig externer Beschaltung ein volles Schaltnetzteil bereitstellen. Hierbei arbeitet der integrierte Schalt-FET beinahe in Resonanz, um laut Datenblatt Störungen und Verluste zu verringern.


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Schutzschaltungen
Die OPP konnte bereits das Datenblatt des PFC Controllers bestätigen, während der DC-DC Wandler UVP, OVP und OCP auf 3,3 Volt und 5 Volt zur Verfügung stellt. Die restlichen Schutzschaltungen auf der 12 Volt Schiene scheinen mit einem IN1S313I-DAG, zu dem sich leider kein Datenblatt finden lässt, vermutlich mit Hilfe des UTC393, einem zweifach-Komparator, implementiert zu sein. Da wir dies mangels Datenblatt nicht verifizieren können, müssen hier wohl noch unsere Messungen Aufschluss geben, ob die 12 Volt Schiene korrekt abgesichert wurde. Hinweise auf eine eventuell doch vorhandene, aber nicht in den Spezifikationen erwähnte, OTP, konnten wir leider keine finden.


Kondensatoren
  • Primär: Teapo LG 420 Volt -330 Mikrofarad - 2000 Stunden @105°C
  • +12 Volt: 2 Teapo SC 16 Volt - 2200 Mikrofarad - 3000 Stunden @105°C // 6 Feststoffkondensatoren 16 Volt - 470 Mikrofarad // 2 Feststoffkondensatoren 16 Volt - 330 Mikrofarad auf dem DC-DC PCB
  • +5 Volt und +3,3 Volt: Je 2 Feststoffkondensatoren 6,3 Volt - 560 Mikrofarad auf dem DC-DC PCB // Je ein Teapo FG 6,3 Volt 470 Mikrofarad - 105°C auf dem modularen PCB // 1 Feststoffkondensator 6,3 Volt - 560 Mikrofarad auf dem Haupt-PCB (nur für 5 Volt!)
  • +5 Volt Stand-By: Teapo SC 16 Volt - 2200 Mikrofarad - 3000 Stunden @105°C


Zusätzlich finden sich über das PCB verstreut mehrere kleinere Kondensatoren in diversen Aufgaben, wobei diese mit einer Ausnahme von Teapo gefertigt wurden. Ein einzelner CapXon ist auch dabei. Teapo SC sind – wenn an ihrem Limit belastet – mit 3000 Stunden nicht auffallend langlebig, aber dank der zahlreichen Feststoffkondensatoren, welche die stärkste Belastung abpuffern, erwarten wir uns auch von der Mittelklasse von Teapo eine zufriedenstellende Laufzeit. Da die Lebensdauer eines Kondensators von vielen Faktoren abhängt (Temperatur, Schaltungsdesign), kann man hier aber – wie bei jedem anderen Netzteil – nur mutmaßen. Auf der dauerhaft belasteten Stand-By Schiene Teapo SC Kondensatoren, die für hohe Belastungen aber mittlere Lebensdauer designt sind, zu verwenden, finden wir etwas eigenartig. Da hier aber ganze drei Stück verbaut sind, welche sich die Last aufteilen, sollte auch das kein Problem darstellen.


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Lötqualität und Verarbeitung
An der Verarbeitung können wir selbst mit Mühe kaum Kritikpunkte ausmachen. Für ein Budget-Modell ist diese herausragend. Etwas mehr Kleber um freistehende, hohe Elkos oder die ohne Kühlkörper verlötete TO-220 Diode, welche die 5 Volt Stand-By gleichrichtet, könnte man dem Netzteil eventuell spendieren, um es unempfindlicher gegen Schläge oder Vibrationen zu machen. Die Lötqualität ist einwandfrei, wobei selbst handgelötete Partien zufriedenstellend sind. Die Abstandshalter des modularen PCBs wurden mit rotem gummi-artigen Kleber gesichert – ein Detail, das wir uns öfter zu sehen wünschen würden. Mit demselben Klebstoff wurde auch der Stecker des Lüfterkabels fixiert, sodass dieses sich nicht aus der Buchse vibrieren kann.


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Abschließende Gedanken
Wir haben es mit einer durchdacht wirkenden Plattform am aktuellen Stand der Technik zu tun. Kondensatoren der gehobenen Mittelklasse, ein langlebiger Lüfter und eine hervorragende Verarbeitungsqualität vervollständigen das Paket – Hut ab, Kolink! Wir hätten angesichts des Preises deutlich mehr Kompromisse an der Elektronik erwartet. Der einzige Wermutstropfen ist die leider nicht vorhandene OTP. Aufgrund des zuverlässigen Lüfters ist dies ein verschmerzbares Manko – immerhin muss diese im Normalfall nur bei einem Lüfterdefekt eingreifen.




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