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Audio PC: Tipps für die Stromversorgung (DC-ATX Konverter)

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    Audio PC: Tipps für die Stromversorgung (DC-ATX Konverter)

    Einführung in das Thema

    Jeder PC benötigt Gleichstrom (DC). Aus 230V Wechselstrom (AC) werden in der ersten Stufe meist 19V Gleichstrom (DC) erzeugt. In der zweiten Stufe werden aus diesen 19V nach dem jetzigen ATX Standard die Motherboards mit 3,3V, 5V und 12V bedient. Es gibt übrigens einen neuen Standard ATX12VO, der nur noch 12V bereitstellt. Dieses Konzept hat sich in der Breite allerdings (noch) nicht durchgesetzt.

    In diesem Beitrag geht es um die zweite Stromversorgungsstufe mithilfe des DC-ATX Konverters, welcher das Motherboard mit Strom versorgt. Im Bild unten gehen über ein lineares Netzteil Keces P8 (erste Stromversorgungsstufe) 19V an den HDPLEX 400W DC-ATX Konverter (6 Pin an DC Input). Über das 24 Pin ATX Kabel erhält dann das Motherboard den Strom. Die CPU wird extra mit einem 8 Pin Kabel mit 12V versorgt (CPU EPS).

    Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht  Name: 40910610bv.png Ansichten: 51 Größe: 636,7 KB ID: 597457

    Auswahlkriterien

    Für einen High Performance Audio PC ist zunächst die Stromstärke ein wichtiges Kriterium. Die Spannung muss stabil gehalten werden. Und nicht zuletzt sollte der Ripple Noise geringe Werte aufweisen.

    Ausgewählte DC-ATX Konverter

    Der Markt ist sehr überschaubar. Ich nutze den HDPLEX Hi-Fi 400W DC-ATX und den HDPLEX 800W DC-ATX mit einer Ripple Noise von 10mV (Millivolt). Es gibt zwar bessere Werte. Dafür sind die Preise günstig. Es handelt sich um Schaltnetzteile, auch bezeichnet als SMPS (Switch Mode Power Supply). Aus diesem Grunde empfehle ich für die CPU eine direkte Versorgung mit einem linearen Netzteil (unter Umgehung des DC-ATX Konverters). Alternativ gibt es lineare Netzteile mit ATX-Spezifikation. Diese werden im nächsten Beitrag vorgestellt.

    Die Komponenten machen durchaus einen hochwertigen Eindruck und ich hatte weder bei der Zuverlässigkeit, noch bei der Wärmeentwicklung jemals Probleme oder Ausfälle.

    Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht  Name: 37939948np.jpg Ansichten: 42 Größe: 100,0 KB ID: 597458

    Ein deutlich höherwertigeres Design verspricht Taiko Audio. Das Taiko Audio DC-DC ATX Netzteil verfolgt dabei einen völlig neuen Ansatz.

    SMPS (Switch Mode Power Supply) oder LPS (Linear Power Supply) arbeiten lt. Taiko Audio mit unterschiedlichen Frequenzen. Ein LPS mit 50/60 Hz oder 100/120 Hz (abhängig von der Gleichrichtungsschaltung) und ein SMPS mit wesentlich höheren Frequenzen von 50KHz oder höher. Das Schaltrauschen von SMPS wird jedoch im allgemeinen als störend für den Klang empfunden. Weshalb oft LPS bevorzugt werden, jedoch immer in Verbindung mit einer hohen Verlustleistung, die als Wärme abgeführt wird. SMPS sind wesentlich energieeffizienter und werden nicht sehr warm. Aber die Schaltfrequenzen müssen gefiltert werden, jedoch je höher der Strom ist, desto schwieriger ist dies.

    Taiko Audio zieht bei den SMPS Schaltfrequenzen eine Parallele zu digitalen Audio-Abtastfrequenzen. Für Abtastraten von 44,1 kHz muss die Nyquist-Frequenz von 22,05 kHz herausgefiltert werden. Durch Erhöhen der Abtastrate wird diese Frequenz erhöht. Dies reduziert die Filterkomplexität bzw. die Anforderungen an die Filtersteilheit. Das sind die Vorteile von PCM-Abtastraten von bis zu 1.536 kHz oder auch der DSD-Abtastraten ab 2,8224 MHz.

    Hier ist entscheidend, dass die Schaltfrequenz für ein SMPS entworfen werden kann. Es ist möglich, Schaltregler für Frequenzen in Höhe der DSD-Abtastraten zu entwickeln. Der Vergleich des Umschaltens mit Abtastfrequenzen mag weit hergeholt sein, aber für praktische Anwendungen und in der Wahrnehmung von Taiko Audio ist damit das Filtern von Umschaltresten auf verschwindend niedrige Pegel möglich. Es ist sogar "einfacher" mit geringen Verzerrungen zu filtern , welche niedriger sind als bei einem LPS. Die Schaltfrequenz wurde unter audiophilen Gesichtspunkten festgelegt. Hier liegt das Betriebsgeheimnis von Taiko Audio.

    Wer sich genauer darüber informieren möchte kann dies bei Whatsbestforum hier und hier tun.

    Spezifikation Taiko Audio DC-DC ATX Netzteil

    Eingangsspannung:

    - 16VDC min

    - 48VDC max

    Ausgangsschienen:

    - 12VDC - 40A

    - 5VDC - 15A
    
- 3,3VDC - 15A

    - 5VDC SB - 4A (dies ist auch am SATA-Anschluss als immer verfügbare Versorgungsschiene für eine USB-Karte oder ähnliches verfügbar)

    Die Abmessungen betragen ca. 170 mm x 78 mm.

    Foto vom Prototyp

    Anschlüsse von links nach rechts: 6 Pin DC-Eingang, 8 Pin EPS-Anschlussausgang, 24 Pin ATX-Anschlussausgang, 8 Pin EPS-Anschlussausgang, 4 Pin SATA-Anschlussausgang. Weitere Informationen gibt es bei Audiophilestyle hier.

    Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht  Name: 40319253sw.png Ansichten: 44 Größe: 1,53 MB ID: 597459

    Nachtrag vom 08.05.2021: Der Taiko Audio 500W DC DC-ATX Konverter ist offiziell erhältlich und ich habe ihn getestet. Nachzulesen unter Audio PC: Test Taiko Audio 500W DC DC-ATX Konverter.

    Zusammenfassung

    Jeder High Performance Audio PC benötigt eine stromstarke und spannungsstabile Stromversorgung. Geringe Restwelligkeiten sind klanglich von Vorteil. Eine direkte Versorgung der CPU sollte angestrebt werden. Der Markt ist aktuell sehr übersichtlich.
    Zuletzt geändert von StreamFidelity; 08.05.2021, 14:15.
    Grigg Audio Solutions
    Lösungen für Audio PCs
    (fis Audio PC, JCAT, SOtM, Keces, GigaWatt)
    Inhaltsverzeichnis: StreamFidelitys Tipps für High Performance Audio PCs

    #2
    Konsequent wäre es dann, gleich mit einem höchstwertigen (ext.) NT 12V bereitzustellen und sich so die weniger als höchstwertige (int.) Wandlung von 19V auf 12V einzusparen. Dazu braucht man z. B. nur ein PicoPSU und ein 12V-Netzteil. In summe technisch besser und deutlich kostengünstiger. Hat mir mal Herr Sauermann geraten. Leuchtet mir technisch ein. Und du empfiehlst ja selber, die CPU direkt höchstwertig zu versorgen. Dann doch gleich konsequent auf 19V und den dadurch notwendigen zusätzlichen Wandlungsschritt verzichten.


    LG
    CompEx

    Kommentar


      #3
      Zitat von CompEx Beitrag anzeigen
      Konsequent wäre es dann, gleich mit einem höchstwertigen (ext.) NT 12V bereitzustellen und sich so die weniger als höchstwertige (int.) Wandlung von 19V auf 12V einzusparen.
      Und was ist mit der Wandlung von 12V auf 5V und auf 3,3V? Da sind jede Menge Anschlüsse, welche das Motherboard (Main Power) benötigt.

      Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht

Name: 700px-ATX-Stecker.png
Ansichten: 123
Größe: 84,0 KB
ID: 597594
      Quelle https://de.wikipedia.org/wiki/ATX-Format

      Zitat von CompEx Beitrag anzeigen
      Dazu braucht man z. B. nur ein PicoPSU und ein 12V-Netzteil. In summe technisch besser und deutlich kostengünstiger.
      Ich kenne keine PicoPSU mit 400W Leistung, welches der audiophilen Qualität eines HDPLEX Hi-Fi 400W DC-ATX entspricht. PicoPSU werden eher für leistungsschwache Mini PCs eingesetzt und enthalten oft Bauteile minderer Qualität.
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      Inhaltsverzeichnis: StreamFidelitys Tipps für High Performance Audio PCs

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        #4
        Der Vorteil am PicoPSU ist ja gerade, dass eine interne Wandlung nach 12V wegfällt. Die Bauteilequalität vom PicoPSU ist dann zweitrangig. Die Wandlung zu den 12V hängt beim Einsatz eines PicoPSU von der Qulität des externen NT ab. Und da ist es jetzt nicht so schwer, das HDPLEX deutlich zu übertreffen.

        Klar, die 5V müssen noch gewandelt werden. Wenn man eine USB-Karte mit externem Netzteil versorgt, ist aber auch das höchstwertig lösbar. Für die HDD habe ich dann aber tatsächlcih keinen höchstwertigen Lösungsvorschlag. Und den zusätzlichen Power-Anschluss braucht man je nach CPU und MB auch nicht.

        Im übrigen gibt's die PicoPSU auch mit 400W. Aber wieso sollte ein Audio-PC so viel Watt benötigen? Lieber weniger nehmen.


        Im Ergebnis kann ich allerdings nicht beurteilen, ob die möglichen Nachteile bei 5V und 3,3V schwerer wiegen als die Vorteile bei 12V. Habe ich nicht ausprobiert. Wäre als Vergleich ja mal interessant.


        LG
        CompEx

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          #5
          Das Motherboard verwendet für alles mögliche die Spannungen von 3,3V und 5V. Das betrifft nicht nur PCIe-Karten. Die Idee die benötigten Spannungen direkt zuzuführen finde ich aber gut. Ich würde es nur nicht mit einer PicoPSU machen, denn dieses Netzteil wandelt auch nur Spannungen. Da gibt es bessere Ansätze, zum Beispiel die Stromschienen direkt zu legen. Siehe zum Beispiel Building a DIY Music Server:

          Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht  Name: ATX-done.thumb.jpg.8ec56c8ea6a55c7ad410b2c1d53d8b9b.jpg Ansichten: 0 Größe: 474,7 KB ID: 597623

          Noch besser finde ich die Idee eines ATX Linear Power Supply. Da wird weder ein DC-ATX Konverter noch eine PicoPSU benötigt, da die benötigten Spannungen direkt über ATX Stecker bereitgestellt werden. Darüber werde ich noch etwas schreiben.

          Zitat von CompEx Beitrag anzeigen
          Im übrigen gibt's die PicoPSU auch mit 400W. Aber wieso sollte ein Audio-PC so viel Watt benötigen? Lieber weniger nehmen.
          Die Rubrik hier nennt sich "High Performance Audio PC". 😉 Nach meinen Erfahrungen lohnt es sich in hohe Leistungsreserven zu investieren, auch wenn die Leistung nicht in voller Höhe abgerufen wird. Das sind Erfahrungen mit großartigen klanglichen Auswirkungen, wie es auch in englischsprachigen Foren berichtet wird.

          Zitat von CompEx Beitrag anzeigen
          Wäre als Vergleich ja mal interessant.
          Für so etwas bin ich auch immer zu haben. Wenn die Corona Impfungen durch sind bist Du herzlich nach Berlin zu einem Soundcheck eingeladen.

          Grüße Gabriel
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          Inhaltsverzeichnis: StreamFidelitys Tipps für High Performance Audio PCs

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            #6
            Jaaaa, die Lösung mit der direkten Verkabelung ist natürlich klasse. Ich kann sowas leider nicht selber. Bietet sowas jemand an?

            Und klar, ein höchstwertiges ATX-Netzteil wäre natürlich toll. JCAT arbeitet ja wohl an einem ATX LPS. Oder Taiko bietet noch ein hochwertiges Pico an, mit 12V-Eingang.

            Mal sehen was kommt. Werde jedenfalls weiter mitlesen, denn der nächste AV-PC kommt bestimmt!


            LG
            CompEx


            Edit:
            Zitat von StreamFidelity Beitrag anzeigen
            Die Rubrik hier nennt sich "High Performance Audio PC". 😉 Nach meinen Erfahrungen lohnt es sich in hohe Leistungsreserven zu investieren, auch wenn die Leistung nicht in voller Höhe abgerufen wird. Das sind Erfahrungen mit großartigen klanglichen Auswirkungen, wie es auch in englischsprachigen Foren berichtet wird.
            Marcin von JCAT schreibt, dass NT, die höhere Ströme liefern können, leider auch mehr Störungen bringen. Das Argument habe ich auch schon von anderen gehört und gelesen.
            Zuletzt geändert von CompEx; 06.04.2021, 13:42.

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              #7
              Was spricht denn gegen ein Seasonic Prime 750+? Minimalste Toleranz und Ripple werte. Wieso sich für 3% "Mehr Klang" so einen Haufen Arbeit antun? Wenns überhaupt was bringt.

              Grüße

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                #8
                Zitat von VerloK Beitrag anzeigen
                Was spricht denn gegen ein Seasonic Prime 750+?
                Wenn Du Spiele zocken willst gar nichts. Aber wir reden von Audio.

                Ist beim Seasonic Schaltnetzteil nicht ein Lüfter verbaut? Welche Qualität haben die Bauteile? Schau Dir die Bauteile im Bericht von HardwareLuxx Seasonic PRIME Ultra 750 W & 1.000 W Titanium im Test an. Da hast Du wahrscheinlich die Ripple-Werte her. Auch manch AVR misst sich gut. Will man damit Musik hören? Ich jedenfalls nicht.

                Zitat von VerloK Beitrag anzeigen
                Wieso sich für 3% "Mehr Klang" so einen Haufen Arbeit antun?
                Hast Du schon mal einen Audio PC mit einer linearen Stromversorgung gehört?


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