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.