Redundante Netzteile - Doppelte Sicherheit
Zu den vom Anwender am wenigsten beachteten Komponenten eines Computers gehören die Netzteile.
Dabei stellen sie erst die Energie zur Verfügung, die zum Betrieb jedes
Computers benötigt wird. Während in
Arbeitsplatzrechnern oder auch in mobilen Geräten relativ einfache und kostengünstige
Netzteile ihren Dienst versehen, werden in Servern und teilweise auch
Hochleistungs-Workstations
wesentlich höhere Anforderungen an die Energieversorgung und die dazu verwendeten
Komponenten gestellt. Insbesondere in Serversystemen muss eine zuverlässige,
lastunabhängige Stromversorgung rund um die Uhr gewährleistet sein, was sich nur durch
redundante Netzteile realisieren lässt.
Unterschiede zwischen redundanten Netzteilen und Standard-Modellen
Diese Hochleistungsnetzteile weisen einige Merkmale auf, die sie von herkömmlichen
Standard-Modellen unterscheiden.
Zwei getrennte Netzteile
Redundante Netzteile bestehen eigentlich aus zwei getrennten Netzteilen, die jedoch in
einem Gehäuse vereint sind. Fällt eines der Netzteile aus, so stellt das zweite Netzteil
ohne Betriebsunterbrechung die Energieversorgung des Servers sicher.
Enorme Leistungsbandbreite
Die Leistungsbandbreite der redundanten Netzteile ist enorm: Angefangen bei kleineren
Modellen, die weniger als 100 Watt abgeben, reicht die Palette bis zu großen
Server-Netzteilen mit mehreren Kilowatt Leistungsabgabe. Dementsprechend variiert
auch die Anzahl der möglichen Verbraucher, die von den Netzteilen versorgt werden können.
In aller Regel sind moderne redundante Netzteile jedoch bereits in der Standard-Ausführung
für den Betrieb von Hauptplatinen mit mehreren aktuellen Zwei- oder
Vierkern-Prozessoren ausgelegt.
Kleinere redundante Netzteile
Kleinere Modelle werden in einem Käfig mit Standardmaßen, der die beiden Netzteile aufnimmt,
eingeschoben. Dieser Einbaukäfig stellt in der Regel einen gemeinsam genutzten Netzanschluss
zur Verfügung.
Größere redundante Netzteile
Größere redundante Netzteile erhalten in der Regel jeweils einen eigenen Netzanschluss.
Über eine Backplane des Einschubkäfigs wird zentral für alle Netzteile die getrennte
Stromversorgung sichergestellt. Solche redundanten Netzteile kommen in großen
Stand-Alone-Servern und in Einbauschränken zum Einsatz.
Wechsel im laufenden Betrieb
Die Netzteile können im Bedarfsfall im laufenden Betrieb des
Servers gewechselt werden ("Hot Plugging").
Blindströme minimieren
In aller Regel verfügen redundante Netzteile ab Werk über eine PFC-Schaltung
("Power Factor Compensation"), die dazu dient, eine möglichst sinusförmige
Stromabgabe zu gewährleisten und Blindströme zu minimieren.
Lastaufteilung zwischen den Netzteilen
Die redundanten Netzteile arbeiten im normalen Betrieb des Servers üblicherweise
mit Lastaufteilung: Jedes Netzteil stellt die Hälfte der gerade benötigten Leistung
zur Verfügung. Fällt eines der Netzteile aus, so übernimmt das zweite Netzteil die
komplette Leistungsabgabe.
Verschiedenen Schutzschaltungen
Da ein Totalausfall der Netzteile in Servern
verheerende Folgen zeitigen kann, sind hochwertige redundante Netzteile in aller Regel
mit verschiedenen Schutzschaltungen versehen, um Defekte aufgrund von Überspannung
und Überstrom zu vermeiden.
Praktische Belüftungssysteme
Um auch unter Dauer-Vollast thermische Probleme und daraus resultierende Defekte zu umgehen,
sind redundante Netzteile mit ausgeklügelten Belüftungen versehen: So verfügt in der Regel
nicht nur jedes einzelne Netzteil über einen eigenen Ventilator, sondern auch der Einschubkäfig
ist mit einem unabhängig arbeitenden Lüfter ausgestattet. Alle Lüfter sind zudem elektronisch
reguliert und regeln ihre Drehzahl abhängig von der im System auftretenden Temperatur.
Mehrfach-Energieversorgung
Bei redundanten Netzteilen für große Serversysteme kann über eine passive Backplane
eine Mehrfach-Energieversorgung sichergestellt werden: Da hier jedes der Netzteile über
einen eigenen Stromanschluss verfügt, kann über den zweiten Netzanschluss eine USV
("Unterbrechungsfreie Stromversorgung") an das Netzteil angeschlossen werden, die im
Fall eines Defekts der regulären Energieversorgung verzögerungsfrei den Betrieb des
Gesamtsystems sicherstellt. Der Server schaltet sich somit erst dann ab, wenn
Netzanschluss und USV gleichzeitig ausfallen.
Vorhandene Zertifizierungen
Aufgrund ihrer technischen Komplexität und des anspruchsvollen Einsatzbereiches
sind redundante Netzteile nicht nur erheblich kostspieliger in der Anschaffung als
einfache Consumer-Produkte, sondern weisen in aller Regel auch unterschiedliche
Zertifizierungen auf, die die Einhaltung von anerkannten Sicherheits- und Leistungsstandards
garantieren.