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
PlayStation sluit de ontwikkelaar van Demon's Souls-remake
Huis

PlayStation sluit de ontwikkelaar van Demon's Souls-remake

Sony PlayStation sluit in maart Bluepoint Games, de studio achter de remake van Demon's Souls.

Dat heeft een woordvoerder van Sony aan Bloomberg bevestigd. Door de sluiting zullen ongeveer zeventig werknemers hun baan verliezen. Volgens de woordvoerder is het besluit om de studio te sluiten genomen na "een recente zakelijke beoordeling."

"Bluepoint Games is een enorm getalenteerd team en hun technische expertise heeft exceptionele ervaringen voor de PlayStation-gemeenschap opgeleverd", zo stelde de woordvoerder. "We bedanken ze voor hun passie, creativiteit en vakmanschap."

Hermen Hulst aan het woord

In een bericht die via ResetEra werd gedeeld, liet PlayStation Studios-baas Hermen Hulst - voorheen van de Amsterdamse studio Guerrilla Games - weten dat het besluit werd genomen vanwege "een toenemende uitdagende industrie-omgeving". Aldus Hulst: "Stijgende ontwikkelkosten, een vertraging in de groei van de industrie, veranderingen in het gedrag van spelers en bredere economische tegenwind maken het moeilijker om games duurzaam te bouwen."

Watch on YouTube

Hulst vervolgt: "Om ons in deze realiteit te navigeren moeten we ons aanpassen en moeten we evolueren. We hebben goed gekeken naar ons bedrijf om er zeker van te zijn dat we hedendaags leveren, terwijl we ook klaar zijn voor de toekomst. Daarom zullen we Bluepoint Games in maart sluiten."

Hij eindigde zijn bericht met het volgende: "Ik weet dat dit moeilijk nieuws is om te horen, maar ik ben zeker van de richting die we hebben gekozen. Creativiteit, innovatie en het bouwen van onvergetelijke ervaringen voor spelers blijven de kern van PlayStation Studios. We hebben een robuuste line-up voor het fiscale jaar 2026, en hebben de komende maanden veel om naar uit te kijken."

Watch on YouTube

Over Bluepoint Games

Bluepoint werd in 2021 overgenomen door Sony Interactive Studio. Daarvoor werkten de bedrijven al veel samen, en de studio stond vooral bekend om hun expertise bij het creëren van remakes en remasters. Denk aan de remake van Demon's Souls die tegelijk uitkwam met de PlayStation 5, maar ook God of War Collection, de remake van Shadow of the Colossus en Uncharted: The Nathan Drake Collection.

Vorig jaar bleek al dat Sony een liveservicegame die ontwikkeld werd door Bluepoint had geannuleerd. Volgens geruchten ging het om een liveservicegame gesitueerd in het God of War-universum.

Sony heeft de afgelopen jaren meer studio's gesloten. In 2024 sloten bijvoorbeeld Firesprite, Firewalk en Neon Koi hun deuren.

▼ Volgende artikel
Waar voor je geld: 5 NVMe-ssd's van 2 TB voor je laptop
© ID.nl
Huis

Waar voor je geld: 5 NVMe-ssd's van 2 TB voor je laptop

De prijzen van NVMe-chips voor ssd's zijn flink aan het stijgen. Ben je van plan om je laptop van een grotere opslagcapaciteit te voorzien? Dan is dit het moment om te kijken waar je de beste deal kunt vinden. Wij vonden op Kieskeurig.nl een vijftal NVMe-ssd's, met uiteenlopende prijzen. Wees er snel bij, want deze prijzen kunnen snel verder stijgen.

Samsung 990 PRO 2 TB NVMe SSD

Met de Samsung 990 PRO 2 TB NVMe SSD kun je je computer of spelconsole voorzien van een extra snelle opslagoplossing. Deze M.2‑module maakt gebruik van de PCIe 4.0‑interface en haalt sequentiële leessnelheden tot 7.450 MB/s en schrijfsnelheden tot 6.900 MB/s. Volgens Samsung liggen de willekeurige lees‑ en schrijfsnelheden 40 % en 55 % boven die van de vorige 980 PRO, waardoor de drive geschikt is voor data‑intensieve toepassingen zoals videobewerking, 3D‑ontwerp of gaming.

Het energiemanagement is volgens Samsung verbeterd: de ssd levert ruim 50 % meer prestaties per watt ten opzichte van zijn voorganger. Om je systeem stabiel te houden, beschikt de controller over slimme temperatuurbeheersing en een slanke heatsink zodat oververhitting en lawaaierige ventilatoren worden vermeden. Deze NVMe‑schijf werkt in pc’s en consoles en is ook geschikt voor de PlayStation 5. Verder ondersteunt de Samsung Magician‑software het monitoren van de schijftemperatuur en het kopiëren van gegevens.

Leessnelheid: tot 7.450 MB/s
Schrijfsnelheid:
tot 6.900 MB/s

WD Black SN770 2 TB NVMe SSD

De WD Black SN770 2 TB NVMe SSD is een M.2‑ssd die is bedoeld om je laptop of desktop een turboboost te geven. Het model ondersteunt de PCIe Gen 4‑interface en levert leessnelheden tot 5.150 MB/s. WD noemt een 20 % hogere energie‑efficiëntie in vergelijking met de vorige generatie, zodat je systeem minder energie verbruikt tijdens intensieve sessies. Voor gamers is er een speciale ‘gamingmodus’ in het WD Black‑dashboard: hiermee kun je de piekprestaties optimaliseren en tegelijkertijd de status van de schijf in de gaten houden.

De fabrikant benadrukt dat de drive dankzij thermische technologie consistent presteert, zelfs wanneer je langdurig speelt of grote bestanden verwerkt. Het compacte M.2‑formaat maakt hem geschikt voor moderne moederborden en laptops. Doordat de SN770 zowel voor pc als laptop is geformatteerd, kun je hem zonder speciale aanpassingen installeren.

Leessnelheid: 5.150 MB/s
Schrijfsnelheid: 4.850 MB/s

Kingston FURY Renegade 2 TB NVMe SSD

De Kingston FURY Renegade 2 TB NVMe is ontworpen voor gebruikers die hun pc of gameconsole willen uitrusten met veel opslag en hoge snelheden. Deze M.2‑drive maakt gebruik van een Gen 4x4‑NVMe‑controller en 3D‑TLC‑NAND; hierdoor zijn sequentiële lees‑ en schrijfsnelheden tot 7.300 MB/s en 7.000 MB/s mogelijk.

Kingston meldt bovendien dat de drive maximaal 1.000.000 IOPS haalt, wat van belang is bij multitasking of het laden van grote games. Om de prestaties stabiel te houden bij langdurige belasting, heeft Kingston een low‑profile grafeen‑aluminium warmtegeleider ontwikkeld. Voor de PlayStation 5 is een uitvoering met geïntegreerde heatsink beschikbaar; deze extra koellaag helpt de schijf koel te houden wanneer je console continu wordt belast. Met een capaciteit van 2 TB heb je genoeg ruimte voor games en multimediabestanden, en de M.2‑vormfactor maakt hem geschikt voor moderne moederborden.

Leessnelheid: tot 7.300 MB/s
Schrijfsnelheid:
tot 7.000 MB/s

Seagate FireCuda 520N 2 TB NVMe SSD

De Seagate FireCuda 520N 2 TB NVMeis een compacte NVMe‑schijf die speciaal is ontworpen voor handheld gamingapparaten en ultracompacte pc’s. Met een M.2 2230‑vormfactor past hij in handheld consoles zoals de Steam Deck en de ASUS ROG Ally. De drive gebruikt een PCIe Gen4 x4‑interface en levert sequentiële leessnelheden tot ongeveer 5.000 MB/s en schrijfsnelheden tot 3.200 MB/s.

Het door Seagate opgegeven uithoudingsvermogen vermeldt voor de 2 TB‑versie een schrijflast van 660 TBW, wat duidt op de hoeveelheid data die je in de levensduur kunt wegschrijven. Dankzij het compacte formaat en de bijbehorende 5‑jaar garantie is de drive bedoeld als duurzame upgrade voor draagbare systemen. Je hoeft daarbij geen adapters te gebruiken omdat de drive rechtstreeks in het M.2‑2230‑slot past, wat montage vereenvoudigt. Met 2 TB aan opslagruimte is er voldoende ruimte voor games, apps en systeemupdates op een handheld platform.

Leessnelheid: tot 5.000 MB/s
Schrijfsnelheid:
tot 3.200 MB/s

SanDisk SN7100 2 TB NVMe SSD

De SanDisk SN7100 2 TB NVMe SSD richt zich op gamers en professionals die behoefte hebben aan hoge bandbreedte. In zijn 2 TB‑uitvoering gebruikt deze M.2 2280‑drive een PCIe 4.0 x4‑interface met NVMe 1.4‑protocol. Volgens een review haalt hij sequentiële leessnelheden tot 7.250 MB/s en schrijfsnelheden tot 6.900 MB/s, terwijl de random leesprestaties tot 1.000 K IOPS en de random schrijfprestaties tot 1.400 K IOPS reiken. De SN7100 combineert een BiCS8 TLC‑flashgeheugen met een host‑memory‑buffer (HMB), waardoor de drive DRAM‑loos is maar toch hoge prestaties levert. De review benadrukt dat de schijf energiezuinig is en gericht is op langdurig gebruik. Op Kieskeurig wordt vermeld dat deze SSD geschikt is voor zowel pc’s als gameconsoles en een opslagcapaciteit van 2 TB heeft. Daardoor kun je hem gebruiken in een desktop, laptop of console zonder dat je extra configuratie nodig hebt.

Leessnelheid: tot 7.250 MB/s
Schrijfsnelheid:
tot 6.900 MB/s