ID.nl logo
Schakelende voedingen: efficiëntie op de vierkante centimeter
© Reshift Digital
Huis

Schakelende voedingen: efficiëntie op de vierkante centimeter

Tot zo’n beetje halverwege de jaren tachtig van de vorige eeuw was voor thuisgebruik eigenlijk alleen de klassieke netvoeding beschikbaar. Met de opkomst van de pc en later ook mobiele apparaten veranderde dat razendsnel. Schakelende voedingen zijn nu de norm. Maar waarom?

Eerst een stukje theorie wat netvoedingen betreft. Standaard werkt het overgrote deel van de kleine elektronica in huis niet op de 230 Volt netspanning; een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz. Het gaat altijd om (veel) lagere gelijkspanningen. Vanaf een paar Volt zelfs. Om van die netspanning een veilige laagspanning te maken is in ieder geval een transformator nodig. Niet alleen brengt deze de spanning omlaag, maar zorgt ook voor een galvanische (ofwel elektrische) scheiding tussen de levensgevaarlijke netspanning en de gewenste laagspanning. Een transformator bestaat in z’n eenvoudigste vorm uit twee spoelen waarin een ijzerpakket is gebouwd. Aan de primaire kant wordt de netspanning aangesloten. Doordat deze spoel een magneetveld opwekt, werkt de andere – secundaire - spoel als een soort van dynamo. Ofwel: deze wekt spanning op. De hoogte van de spanning is afhankelijk van de verhouding tussen de wikkelingen van de primaire en secundaire spoel. Stel je hebt een primaire spoel met 3000 wikkelingen en een secundaire met 300. Dan is de verhouding 3000 : 300, ofwel de spanning wordt met een factor 10 verlaagd: 230 / 10 = 23 Volt. Met een beetje simpel rekenwerk kun je zo allerlei spanningen realiseren. Overigens: omhoog transformeren kan óók, maar zie je tegenwoordig niet heel veel meer in apparatuur voor thuis. Vroeger, in de tijd van de buizenradio en beeldbuis-tv was dat omhoog transformeren veel meer gemeengoed.

Gelijkrichten en afvlakken

We zijn er nog niet. We hebben nu een keurige laagspanning. Echter: het betreft hier een wisselspanning met een frequentie van 50 Hz. Dat is hoe de netspanning op de primaire spoel wordt aangeleverd (een transformator werkt alleen met wisselspanning!). Het overgrote deel van de elektronische apparatuur vereist gelijkspanning. Kortom: de wisselspanning moet gelijkgericht worden. Dat kan eenvoudig met een zogeheten bruggelijkrichter, bestaande uit een viertal diode’s (vaak in één elektronisch onderdeel samengebouwd). Is die klus geklaard, dan hébben we weliswaar een gelijkspanning, maar wel een heel bobbelige, bestaande uit halve sinusvormige spanningspulsen. Om daar een mooie, vlakke gelijkspanning van te maken wordt een condensator over de gelijkrichter heen geplaatst. Deze condensator houdt lading (kort) vast, zie het maar als een soort van batterij met een heel korte laad- en ontlaadtijd. Het resultaat: een netjes afgevlakte gelijkspanning. Vervolgens volgt veelal nog een elektronische schakeling die de spanning precies op de gewenste uitgangsspanning houdt, bijvoorbeeld 5 Volt. Ziedaar: het aloude principe van de lineaire voeding.

Meer vermogen, grotere transformatoren

An sich werkt die truc prima en was dan ook decennialang dé standaard voor het beschikbaar maken van laagspanningen voor elektronische apparaten. Nadelen zijn er ook. Ten eerste groeien transformatoren snel al naar gelang er meer vermogen nodig is. Een standaard pc ‘trekt’ al gauw 600 Watt of meer, verdeeld over diverse uitgangsspanningen. Dat zou een enorme en loodzware transformator opleveren. Ook de condensatoren na de gelijkrichter zouden gigantische capaciteiten (en dus afmetingen) moeten hebben. Dergelijke voedingen zag je vroeger wel eens in een mainframe-computer. Veelal was het dan een aparte, zware kast met daarin een grote transformator en een arsenaal aan grote condensatoren. Een laatste nadeel van lineaire voedingen is, dat de efficiëntie te wensen over laat. Veel gaat verloren in de vorm van warmte.

©PXimport

Frequentie omhoog

Nu is het zo, dat transformatoren efficiënter worden al naar gelang de frequentie stijgt. Kortom: als je de frequentie verhoogt alvorens de wisselspanning de transformator in gaat biedt dat voordelen. Gangbaar voor dit soort schakelende voedingen is een frequentie ergens tussen de 20 kHz en 2 MHz. Om een wisselspanning met die frequentie te realiseren, wordt eerst de netspanning direct gelijkgericht. De hoge resulterende spanning wordt door een oscillator gebruikt om een wisselspanning met een frequentie van ergens tussen die genoemde 20 kHz en 2 MHz op te wekken. Die wisselspanning gaat vervolgens een transformator – met nu lekker bescheiden afmetingen – in. Daarna wordt de zaak (weer) gelijkgericht en afgevlakt. Dankzij de hoge frequentie van de wisselspanning is nu maar een relatief bescheiden condensator nodig. Vaak zie je verder dat de oscillator voor de transformator via het spanningsstabilisatiecircuit wordt aangestuurd. Het levert een ongelooflijk efficiënt geheel op meet een hoog rendement. Mits goed uitgevoerd.

Veiligheid

In dat laatste zinnetje hierboven zit ‘m de kern van het probleem. Je hebt vast al gemerkt dat je een schakelende voeding (in de vorm van bijvoorbeeld een telefoonlader) voor een paar Euro op eBay, bij AliBaba of de Action kunt kopen. Terwijl een merklader van bijvoorbeeld Apple, Samsung of Sony beduidend meer kost. Dat heeft alles te maken met kwaliteit en veiligheid. Bij de ultragoedkope adapters is veelal alleen de allernoodzakelijkste elektronica ingezet om een min of meer stabiele uitgangsspanning te realiseren. Vaak is bezuinigd op filters, met als gevolg dat die goedkope adapters verschrikkelijk storen op bijvoorbeeld aangesloten apparatuur, maar ook radio’s en dergelijke in de omgeving. Ernstiger is, dat de gemiddelde Chinese wegwerp-fabrikant het onderwerp veiligheid vaak volledig negeert. En dat bijvoorbeeld geen of niet voldoende scheiding is aangebracht tussen onderdelen die hoog- en laagspanning voeren. Met telkens weer trieste verhalen tot gevolg. Elektrocutie in de badkamer komt nog altijd te vaak voor. Daar zal je geen last van hebben met een correct, veilig en gecertificeerd opgebouwde adapter. Maar een goedkope Chinees kan zomaar de volle netspanning op een van de pinnen van je laadplug hebben staan. Merk je niks van, totdat je én je ladende telefoon én een geaard onderdeel in huis (verwarming, kraan, vol bad) aanraakt. Of je ladende mobiel in het bad laat vallen. Dan gaat het ineens gruwelijk mis.

©PXimport

Goedkoop is duurkoop

Ook zijn de supergoedkope laders vaak ondergedimensioneerd. Hetgeen betekent dat ze ofwel snel warm worden, ofwel een korte levensduur hebben (of allebei). Goedkoop is duurkoop, geldt ook nu maar weer eens. Ja, een merklader is duurder. Maar ook significant veiliger in alle opzichten. Betaal liever twee of drie tientjes voor een veilige lader die de rest van je leven meegaat (de USB-exemplaren zijn voor van alles en nog wat te gebruiken!) dan voor een el cheapo lader van onduidelijke herkomst. Tenzij je van spelletjes als Russisch Roulette houdt.

En die ‘oude’ netvoeding?

Is die klassieke netvoeding nu helemaal verleden tijd? Nee, want dat ding heeft ook zo z’n specifieke voordelen. Een nadeel van schakelende voedingen is dat ze (hoogfrequent) ruis introduceren. Dat stoort op bijvoorbeeld hifi-apparatuur en allerhande andere meer gevoelige elektronica. Nu is die ruis wel weg te filteren, maar dat vergt weer extra elektronica. En op een gegeven moment bereik je een omslagpunt waarbij dat economisch niet meer lonend is. Vandaar dat je in die genoemde hifi-apparatuur nog heel vaak klassieke, niet-schakelende voedingen aantreft. De uitgangsspanning van een dergelijke voeding is – mits goed ontworpen natuurlijk – vrij van HF-ruis en andere hoogfrequente storingen. Voor heel specifieke toepassingen blijft die ‘oude’ voeding dus nog gewoon in gebruik.

©Aleksandr Stepanov

▼ Volgende artikel
Waar voor je geld: 5 gamingmuizen voor minder dan 120 euro
© ID.nl
Huis

Waar voor je geld: 5 gamingmuizen voor minder dan 120 euro

Ben je fanatiek gamer en doe je dat op een desktopcomputer of laptop? Dan mag een goede gamingmuis natuurlijk niet ontbreken. Wij vonden op Kieskeurig.nl goede gamingmuizen voor minder dan 100 euro.

Logitech G Pro X

Logitech G Pro X Superlight is een draadloze muis die communiceert via een meegeleverde 2.4 GHz USB-ontvanger met je Windows-computer. Binnenin bevindt zich een Hero 25K-sensor, waarmee je de gevoeligheid kunt instellen tot een maximum van 25.600 dpi. Je laadt de ingebouwde accu op via de meegeleverde micro-USB-kabel. Wanneer de batterij volledig is opgeladen, gebruik je het apparaat tot 70 uur onafgebroken voordat je deze weer op de stroom moet aansluiten. Het ontwerp weegt 63 gram en heeft een symmetrische vorm, al bevinden de twee duimknoppen zich uitsluitend aan de linkerkant.

In totaal heb je de beschikking over vijf programmeerbare knoppen: de linker- en rechtermuisknop, een klikbaar scrollwiel en de twee genoemde zijknoppen. Aan de onderkant van de behuizing zitten teflon-voetjes (PTFE) die contact maken met de ondergrond. Via de Logitech G Hub software op je pc pas je de instellingen van de DPI en de knoppen aan. De muis heeft een polling rate van 1000 Hz, wat betekent dat de positie duizend keer per seconde aan het systeem wordt doorgegeven.

Gewicht: 63 gram
Programmeerbare knoppen: 5
Sensor: 25.600 dpi

Razer DeathAdder V3

Razer DeathAdder V3 verbind je met je computer door middel van een vaste, gevlochten kabel met een USB-A-aansluiting. Deze muis heeft een asymmetrisch ontwerp dat specifiek is gevormd voor rechtshandig gebruik. Onder de linker- en rechtermuisknop zijn optische schakelaars geïnstalleerd die door middel van een lichtsignaal registreren wanneer je klikt. De interne Focus Pro 30K optische sensor ondersteunt resoluties tot maximaal 30.000 dpi.

Je bedient in totaal zes knoppen, waaronder een speciale knop aan de onderkant waarmee je schakelt tussen verschillende, vooraf ingestelde DPI-profielen zonder dat je de software hoeft te openen. Verder ondersteunt het model een maximale polling rate van 8000 Hz. Dit houdt in dat de muis vaker per seconde gegevens naar je Windows-pc stuurt dan standaardmodellen. Het gewicht van de behuizing bedraagt 59 gram. Om de functies van de knoppen toe te wijzen of macro's in te stellen, gebruik je de Razer Synapse 3-software. Je slaat deze instellingen vervolgens direct op in het ingebouwde geheugen van het invoerapparaat, zodat ze behouden blijven als je hem op een ander systeem aansluit.

Gewicht: 59 gram
Programmeerbare knoppen: 6
Sensor: 30.000 dpi

SteelSeries Rival 5

SteelSeries Rival 5 beschikt over negen afzonderlijk programmeerbare knoppen. Aan de linkerzijde van de behuizing vind je naast de reguliere knoppen ook een tuimelschakelaar die je zowel omhoog als omlaag kunt bewegen, plus een extra knop aan de voorkant van het duimgedeelte. Het apparaat is ontworpen voor rechtshandigen en weegt 85 gram. De registratie van je bewegingen gebeurt via een TrueMove Air optische sensor.

Deze sensor heeft een maximaal bereik van 18.000 dpi en een registratiesnelheid van 400 IPS. Je sluit het apparaat aan op een vrije USB-poort van je Windows-systeem via de vaste, met microvezel beklede kabel. De behuizing bevat tien verlichtingszones die onafhankelijk van elkaar in te stellen zijn via de SteelSeries GG-software. In deze applicatie pas je ook de CPI-waarden en de toewijzing van de negen knoppen aan. De hoofdschakelaars onder de muisknoppen zijn ontworpen met een IP54-certificering, wat inhoudt dat ze afgeschermd zijn tegen de invoer van stof en opspattend water. Er zijn grote glijders van PTFE op de onderkant gemonteerd voor de verplaatsing over een muismat.

Gewicht: 85 gram
Programmeerbare knoppen: 9
Sensor: 18.000 dpi

Corsair M65 RGB Ultra

Corsair M65 RGB Ultra is opgebouwd rondom een frame van geanodiseerd aluminium. Aan de onderkant van dit frame bevinden zich drie uitsparingen waar je meegeleverde gewichtjes in kunt plaatsen. Hiermee verander je het standaardgewicht van 97 gram naar maximaal 115 gram en pas je het zwaartepunt van het apparaat aan. Een opvallend kenmerk aan de linkerzijkant is de zogeheten 'sniper-knop'. Wanneer je deze ingedrukt houdt, verlaagt de muis tijdelijk de DPI-waarde, wat de cursorbeweging in Windows vertraagt.

In totaal zijn er acht programmeerbare knoppen aanwezig. De optische Marksman-sensor registreert bewegingen tot een instelbaar maximum van 26.000 dpi. De verbinding verloopt via een vaste USB-kabel en het apparaat maakt gebruik van AXON-technologie. Deze technologie maakt een polling rate tot 8000 Hz mogelijk. Binnenin is een zes-assige gyroscoop en versnellingsmeter ingebouwd. Met deze sensoren meet het apparaat de fysieke kanteling, waardoor je via de iCUE-software acties kunt koppelen aan het optillen of scheefhouden van de muis.

Gewicht: 97 gram / aanpasbaar tot 115 gram
Programmeerbare knoppen: 8
Sensor: 26.000 dpi

Glorious Model O 2 Wired

Glorious Model O 2 Wired heeft een gesloten voorkant, maar is op de handpalmsteun en de onderzijde voorzien van uitsparingen in een honingraatpatroon. Door deze fysieke structuur te gebruiken, is het totale gewicht van de behuizing op 59 gram gehouden. Aan de voorzijde bevindt zich een vaste, flexibele kabel met een standaard USB-A-stekker voor in je pc. Het apparaat maakt gebruik van een BAMF 2.0 optische sensor. Je past de resolutie van deze sensor handmatig aan tot een bovengrens van 26.000 dpi, waarbij snelheden tot 650 IPS worden geregistreerd.

De linker- en rechtermuisknop zijn voorzien van mechanische schakelaars. Bovenop de muis, direct achter het scrollwiel, bevindt zich een knop waarmee je stapsgewijs de DPI-waarde wijzigt. De actuele stand lees je af aan een indicator aan de onderkant. Via de Glorious Core-software pas je in Windows zaken aan zoals de 'lift-off distance', de polling rate (tot 1000 Hz) en de reactietijd van de knoppen. Er zijn in totaal zes knoppen in de behuizing verwerkt.

Gewicht: 59 gram
Programmeerbare knoppen: 6
Sensor: 26.000 dpi

▼ Volgende artikel
Microsoft Gaming-baas Phil Spencer en Xbox-president Sarah Bond vertrekken
Huis

Microsoft Gaming-baas Phil Spencer en Xbox-president Sarah Bond vertrekken

Microsoft Gaming-ceo Phil Spencer en Xbox-directeur Sarah Bond vertrekken bij het Amerikaanse bedrijf.

Dat hebben verschillende media vernomen, en Spencer zelf heeft het inmiddels ook bevestigd via social media. Daarbij publiceerde IGN ook interne e-mails van Microsoft's ceo Satya Nadella, de te vertrekken Spencer en de nieuwe Microsoft Gaming-ceo Asha Sharma en Matt Booty.

Naar verwachting vertrekt Spencer, die bijna veertig jaar bij Microsoft werkzaam was, aanstaande maandag. Xbox-president Sarah Bond - waarvan voorheen werd gedacht dat ze Spencer uiteindelijk zou vervangen - gaat ook weg. Asha Sharma is op dit moment nog de president van Microsofts CoreAI en gaat dus Microsoft Gaming bestieren. Matt Booty, het hoofd van Xbox Game Studios, wordt gepromoot naar chief content officer en zal nauw samenwerken met Sharma.

"Afgelopen najaar deelde ik met Satya dat ik nadacht over mijn vertrek en het beginnen aan het volgende hoofdstuk van mijn leven", zo stelt Spencer in zijn e-mail. "Vanaf dat moment gingen we aan de slag met onze aanpak, met het oog op het behoud van stabiliteit en het versterken van de fundering die we hebben gebouwd. Xbox is altijd meer dan een bedrijf geweest. Het is een levendige gemeenschap bestaande uit spelers, makers en teams die erg veel geven om wat we bouwen en hoe we dat doen. Het verdient een goed doordacht plan voor de toekomst."

"Ik wil Phil bedanken voor zijn uitzonderlijke leiderschap en samenwerking", aldus Nadella in zijn e-mail naar werknemers. "In meer dan 38 jaar bij Microsoft, waaronder 12 jaar aan het hoofd van de gamedivisie, heeft Phil geholpen met het transformeren van wat we doen en hoe we dat doen."

View post on X

De nieuwe Microsoft Gaming-ceo aan het woord

Sharma, de nieuwe ceo van Microsoft Gaming, meldt in haar e-mail: "Mijn eerste taak is simpel: begrijpen hoe dit werkt en het vervolgens beschermen. Dat begint bij drie verplichtingen. Ten eerste geweldige games - daar begint alles mee. We moeten geweldige games hebben die door onze spelers geliefd worden." Vervolgens vertelt Sharma over het belang van onvergetelijke personages, de macht geven aan ontwikkelstudio's en iconische franchises.

"Ten tweede: de terugkeer van Xbox. We verbinden ons opnieuw aan onze trouwe Xbox-fans en -spelers, die de afgelopen 25 jaar in ons hebben geïnvesteerd, en de ontwikkelaars waar we de uitgebreide universa en ervaringen die onze spelers wereldwijd omarmen mee hebben gebouwd. We zullen onze afkomst eren met een vernieuwde inzet voor Xbox, te beginnen bij de console, die heeft gevormd wie we zijn." Sharma benadrukt daarbij dat games tegenwoordig op meerdere apparaten te vinden zijn, en spreekt uit dat Microsoft zich niet wil limiteren aan één apparaat. "Terwijl we uitbreiden op pc, mobiel en cloud, moet Xbox naadloos, onmiddellijk en waardig voor de gemeenschappen die we serveren voelen."

Het derde punt van Sharma is "de toekomst van spelen. We nemen de heruitvinding van spelen waar. Daarom zullen we investeren in nieuwe zakenmodellen en nieuwe manieren om te spelen door gebruik te maken van wat we al hebben: iconische teams, personages en werelden waar mensen van houden. Maar we zullen die werelden niet behandelen als statische IP om uit te melken en geld uit te onttrekken. We bouwen een gedeeld platform en gereedschappen die ontwikkelaars en spelers de macht geven om hun eigen verhalen te creëren en delen."

Over Spencer en de staat van Xbox

Phil Spencer werd in 2014 hoofd van Xbox, toen hij de opdracht had Xbox One van een gebrekkige release het jaar ervoor te redden. Tijdens die consolegeneratie werd onder andere het populaire Xbox Game Pass gelanceerd. Dankzij onder andere die service en zijn veelvuldige interviews werd hij al snel populair onder gamers.

Na de Xbox Series X en S-release in 2020 begon de mening over Spencer om te slaan, vooral gevoed door de veranderingen rondom Xbox als merk. Sinds enkele jaren komen de spellen van Xbox-ontwikkelaar zelfs vaak ook op andere platforms uit - bijvoorbeeld op PlayStation 5 en Nintendo Switch. Tegelijkertijd loopt de verkoop van de huidige Xbox Series X en S-consoles flink terug. Spencer zelf verscheen de afgelopen jaren steeds minder vaak in interviews, en ook de vele ontslagrondes en studiosluitingen binnen de Xbox-divisie zorgden voor reputatieschade.

Tegelijkertijd werden onder Spencers leiding grote aankopen als Bethesda en Activision Blizzard gedaan, bekend van gamefranchises als The Elder Scrolls, Fallout en Call of Duty.

Microsoft heeft eerder laten weten aan een nieuwe console te werken, die de grenzen tussen consoles en pc moet vervagen. Voor zover bekend wordt dit een apparaat die in feite pc-games af gaat spelen, alsmede Xbox-games, en waarop verschillende digitale pc-winkels bereikbaar zullen zijn - en dus niet alleen die van Microsoft zelf.

Het vertrek van twee belangrijke kopstukken binnen Microsofts gamedivisie is opvallend, zeker in combinatie met het feit dat de gametak van het bedrijf schijnbaar in een transitieperiode zit. Ook het feit dat de nieuwe ceo van Microsoft Gaming van CoreAI afkomt, houdt de gemoederen onder gamers bezig. Microsoft zet groots in op kunstmatige intelligentie, maar onder gamers heerst vooral onvrede over de invloed die AI tegenwoordig heeft op hun hobby. Sharma benadrukte in haar interne e-mail echter dat Xbox zich niet gaat richten op "zielloze AI-slop".