Wat voor capaciteit voeding heb je nu écht nodig?

113 reacties
Inhoudsopgave
  1. 1. Inleiding
  2. 2. Test
  3. 3. Testresultaten: verbruik in de praktijk
  4. 4. Rekenen
  5. 5. Effect van overklokken
  6. 6. Lineair en kwadratisch
  7. 7. Reacties

Inleiding

Iedere hardwareliefhebber zal het zich bij het samenstellen van een PC wel eens hebben afgevraagd: wat voor capaciteit voeding moet ik nu eigenlijk kopen? Menigeen koopt een te zware voeding “om maar zeker te zijn dat het goed zit”, maar verspeelt daarmee kostbare euro’s. Met een uitgebreide test zoeken we uit wat je écht nodig hebt.


Op het internet zijn verschillende zogenaamde PSU calculators te vinden, waarin je kunt invoeren wat voor hardware je gaat combineren, waarna er een advies uitrolt voor de te kiezen voeding. Dat lijkt allemaal handig, maar heel nauwkeurig is het advies niet. Vrijwel al deze calculators werken simpelweg door de TDP’s van verschillende onderdelen bij elkaar op te tellen, met daar bovenop nog wat marge voor overklokken. Zo’n berekening is beter dan niks, maar er is genoeg op aan te merken. Hoog tijd dus om daar eens wat beter naar te kijken en om te berekenen hoe het echt zit.

Rekenen aan TDP’s

TDP wordt door menigeen opgevat als het maximale stroomverbruik van hardwarecomponenten. We geven grif toe dat we die waardes ook bij Hardware.Info geregeld interpreteren als grove schatting voor het stroomverbruik. Het betekent echter wat anders. TDP staat voor Thermal Design Point en is de waarde waar systeembouwers rekening mee moeten houden qua warmteafvoer. Als Intel voor een processor een TDP van 88W opgeeft en Nvidia voor een videokaart 150W, moet je als systeemontwerper bij HP, Dell of andere firma er dus puur en alleen voor deze componenten al rekening mee houden dat je maximaal 233 watt aan opgewerkte warmte moet kunnen wegwerken.

Nu is zeker bij videokaarten de TDP-waarde vaak een aardige maat voor het maximale stroomverbruik, bij CPU’s is dat veel minder het geval. Zo geven Intel en AMD vaak complete series eenzelfde TDP, terwijl iedereen op zijn klompen kan aanvoelen dat een 3 GHz CPU aanzienlijk minder stroom zal verbruiken dan een 3,6 GHz CPU. Als je voor een berekening de TDP’s van je processor en videokaart(en) gaat optellen en aanvult met wat extra waardes voor moederbord, geheugen en opslag, kom je in de regel te hoog uit. Op zich is dat niet erg: je kunt beter een voeding hebben die 200W te veel levert, dan één die 20W te weinig levert.

Wat menigeen bovendien vergeet bij het maken van een berekening, is het effect van overklokken. Het stroomverbruik van een chip, of het nu een CPU of GPU is, schaalt in theorie lineair met de klokfrequentie en zelfs kwadratisch met het gebruikte voltage. Als je je CPU 25% overklokt en daarvoor een 20% hoger core-voltage moet inzetten, mag je in theorie een 80% hoger stroomverbruik voor de chip verwachten (1,25 * 1,2 * 1,2 = 1,8).


De verschillende PSU Calculators die je online kunt vinden zijn handig, maar niet allemaal even nauwkeurig. Op basis van onze test en zelf slim rekenen kun je een betere inschatting maken.

Benodigde voeding

Als je ofwel via een berekening, ofwel via de testresultaten verderop in dit artikel eenmaal een goede schatting van het stroomverbruik van je toekomstige PC hebt gemaakt, is de vervolgvraag natuurlijk welke voeding je het beste kunt gebruiken. Hierbij kan je enige stelregels aanhouden. Allereerst: het is nooit een goed idee om een voeding op zijn maximale vermogen te gebruiken, zeker niet lange tijd achter elkaar. Als je dus uitkomt op een maximaal verbruik van bijvoorbeeld 400 watt, moet je daar zeker ruim boven gaat zitten. Ook voor toekomstige upgrades is het handig om de bovengrens wat ruimer te nemen..

Daarnaast moet je je realiseren dat een voeding het efficiëntst is rond de 50% van het maximumverbruik. Dat betekent uiteraard niet dat je een voeding moet kopen die twee keer zo sterk is als je berekende maximumverbruik – dat heb je immers maar zelden – maar op basis van de testresultaten kan je wel het beste gaan voor een voeding die circa twee keer het gemiddelde verbruik van een configuratie tijdens normaal gebruik (bijvoorbeeld gaming) als vermogen heeft.

Ten slotte moet je je realiseren dat het gebruik van een veel te zware voeding ook geen goed idee is. Niet alleen vanwege de aanschafwaarde, maar ook omdat zeker goedkopere voedingen relatief inefficiënt zijn bij 10 à 20 procent belasting.

Test

Om een goede indruk te krijgen van het stroomverbruik van moderne PC’s gingen wij aan de slag met vijf verschillende configuraties. Die hebben we, indien mogelijk, getest met zowel geïntegreerde graphics als met een losse videokaart in drie verschillende prijs- en stroomverbruikklassen.

De systemen zijn gebaseerd op Intel Core i3 4160 (54W TDP), Intel Core i5 4670K (84W TDP), Intel Core i7 4790K (88W TDP) en Intel Core i7 5960X (140W TDP) processors. Daarnaast deden we nog een test met een AMD FX-8350 (125W TDP). De systemen voorzagen we van 16GB DDR3-1600 of DDR4-2133 geheugen en een OCZ Arc 100 240GB SSD. Vervolgens combineerden we de systemen met achtereenvolgens een Nvidia GeForce GTX 750 Ti (60W TDP), Nvidia GeForce GTX 960 (120W TDP) en Nvidia GeForce GTX 980 Ti (250W TDP).

De systemen voorzagen we van een Corsair AX1200i voeding. Die voeding is voor alle geteste systemen aanzienlijk overbemeten, maar we kozen specifiek voor deze voeding omdat deze op vrijwel alle wattages zéér efficiënt is, waardoor de gemeten waardes dichtbij het daadwerkelijk stroomverbruik van de PC’s liggen.

Wij testen het stroomverbruik van de configuraties zowel idle als tijdens Cinebench 15 single-threaded (één CPU core in gebruik), Cinebench 15 multi-threaded (alle CPU cores in gebruik), 3DMark Fire Strike Ultra en de games Far Cry 4, The Witcher 3 en Project Cars, in Full HD-resolutie met Ultra kwaliteitsinstellingen. Aangezien het verbruik in de games erg dicht bij elkaar ligt, tonen we in de tabellen alleen Project Cars, dat vrijwel zonder uitzondering net iets meer verbruikt dan Far Cry 4 en The Witcher 3. Bij alle metingen testten we zowel een gemiddeld verbruik gedurende één minuut als het maximale piekverbruik. Deze metingen deden we met een professionele Zes Zimmer stroommeter.

Voor de duidelijkheid: de in de tabellen getoonde getallen zijn gemeten bij het stopcontact. Aangezien de AX1200i in de regel zo’n 90% efficiënt is, is het eigenlijke stroomverbruik van de componenten van de systemen zo’n 10% lager.

Naast deze standaard tests hebben we ook specifiek gekeken naar het effect van overklokken, waarover verderop meer.


Wij maten het stroomverbruik van uiteenlopende configuraties van componenten.

Testresultaten: verbruik in de praktijk

Alle resultaten van de tests vind je in onderstaande tabel. Zonder losse videokaart kunnen we uiteraard enkel de i3 4160, i5 4670K en i7 4790K testen. Idle komen deze drie configuraties alle uit op 27 watt. In Cinebench 15 multi-threaded, waarbij de CPU volledig belast wordt, op pieken van respectievelijk 64W, 90W en 116W. In 3DMark Fire Strike Ultra met geïntegreerde GPU komen we op pieken van respectievelijk 61W, 78W en 104W, waarbij we moeten aantekenen dat het gemiddelde verbruik veel lager is. Oftewel, voor een systeem met een moderne CPU, zonder losse videokaart, zou zelfs als het een Core i7 betreft een 200W voeding – als die al van een A-merk te koop zou zijn – voldoende zijn!

Zodra we een GeForce GTX 750 Ti toevoegen, zien we aan de Cinebench scores dat een moderne videokaart als deze bij 2D-applicaties zo’n 10W aan het stroomverbruik toevoegt. Dat de high-end Core i7 5960X en de niet bepaald als zuinig bekend staande AMD FX-8350 CPU veel meer stroom verbruiken, mag geen wonder heten. In Cinebench multi-threaded komen we op pieken van respectievelijk 160W en 222W.

Bij gebruik van een GeForce GTX 960 meten we bij Project Cars bij de Core i3 gemiddeld zo’n 163W. Met beide Core i7’s komen we net boven de 190W en met de AMD FX-8350 zelfs boven de 260W. De pieken zijn telkens zo’n 10W hoger. Met een GTX 980 Ti ligt het stroomverbruik steeds zo’n 100W hoger en meten we tijdens Project Cars gemiddeld 254W op de i3, ca. 300W op beide i7’s en 381W op de FX-8350. Opvallend is dat de pieken hier tot 50W hoger liggen dan de gemiddelde waardes!

Juist het verbruik tijdens gaming is interessant, aangezien dan zowel CPU als GPU vrijwel 100% belast worden. Dat maakt games met zware instellingen qua stroomverbruik een worst-case scenario voor een PC.

Systeem Systeem 1 Systeem 2 Systeem 3 Systeem 4 Systeem 5
Processor Intel Core i7 5960X Intel Core i7 4790K Intel Core i5 4670K Intel Core i3 4160 AMD FX-8350
Moederbord MSI X99A SLI Plus Asus Z97 Pro Gamer Asus Z97 Pro Gamer Asus Z97 Pro Gamer MSI 970 Gaming
Geheugen DDR4-2133MHz 4x4GB DDR3-1600MHz 2x8GB DDR3-1600MHz 2x8GB DDR3-1600MHz 2x8GB DDR3-1600MHz 2x8GB
SSD OCZ Arc 100 240GB OCZ Arc 100 240GB OCZ Arc 100 240GB OCZ Arc 100 240GB OCZ Arc 100 240GB
GeÏntegreerde GPU     
Idle - 27 W 27 W 27 W -
Cinebench ST - Gem. - 59 W 52 W 45 W -
Cinebench ST - Max. - 79 W 64 W 57 W -
Cinebench MT - Gem. - 116 W 72 W 62 W -
Cinebench MT - Max. - 119 W 90 W 64 W -
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. - 68 W 63 W 51 W -
3DMark Fire Strike Ultra - Max. - 104 W 78 W 61 W -
Nvidia GeForce GTX 750 Ti     
Idle 55 W 33 W 33 W 33 W 61 W
Cinebench ST - Gem. 78 W 60 W 64 W 52 W 104 W
Cinebench ST - Max. 93 W 83 W 80 W 61 W 161 W
Cinebench MT - Gem. 155 W 123 W 80 W 69 W 215 W
Cinebench MT - Max. 160 W 126 W 102 W 70 W 222 W
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. 103 W 94 W 90 W 78 W 141 W
3DMark Fire Strike Ultra - Max. 143 W 118 W 117 W 105 W 211 W
Project Cars Ultra - Gem. 143 W 140 W 123 W 118 W 215 W
Project Cars Ultra - Max. 146 W 143 W 127 W 121 W 232 W
Nvidia GeForce GTX 960     
Idle 58 W 37 W 38 W 37 W 66 W
Cinebench ST - Gem. 82 W 69 W 65 W 59 W 123 W
Cinebench ST - Max. 91 W 102 W 74 W 74 W 192 W
Cinebench MT - Gem. 161 W 128 W 83 W 74 W 217 W
Cinebench MT - Max. 165 W 131 W 101 W 89 W 226 W
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. 150 W 124 W 114 W 106 W 167 W
3DMark Fire Strike Ultra - Max. 214 W 179 W 170 W 163 W 230 W
Project Cars Ultra - Gem. 193 W 192 W 167 W 163 W 266 W
Project Cars Ultra - Max. 200 W 202 W 170 W 166 W 278 W
Nvidia GeForce GTX 980 Ti     
Idle 52 W 41 W 42 W 41 W 69 W
Cinebench ST - Gem. 76 W 72 W 71 W 60 W 108 W
Cinebench ST - Max. 76 W 92 W 87 W 67 W 144 W
Cinebench MT - Gem. 147 W 131 W 103 W 77 W 219 W
Cinebench MT - Max. 153 W 134 W 109 W 78 W 229 W
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. 213 W 218 W 209 W 195 W 254 W
3DMark Fire Strike Ultra - Max. 622 W 631 W 633 W 611 W 725 W
Project Cars Ultra - Gem. 300 W 311 W 250 W 254 W 381 W
Project Cars Ultra - Max. 315 W 325 W 300 W 297 W 412 W

Rekenen

Hoe kun je op basis van deze resultaten nu een schatting maken voor de voeding die je voor je volgende systeem gaat kopen? Bekijk eerst op welke van de door ons geteste CPU’s het door jou uitgekozen model het meest lijkt, daarna met welke videokaart het door jou uitgekozen model de meeste overeenkomsten heeft.

Ga je gebruikmaken van een compleet ander type videokaart, bijvoorbeeld een AMD, dan kun je natuurlijk in onze tests op onze site het verschil in stroomverbruik opzoeken tussen de kaart die jij wil kopen en één van de kaarten die wij hebben getest. Als voorbeeld: in onze online review zagen we dat een AMD Radeon R9 390X tijdens gamen zo’n 50W meer verbruikt dan een GTX 980 Ti. Die 50W kun je er dus bij optellen.

Onze systemen maken gebruik van een standaard CPU-koeler, één SSD en twee (of bij de 5960X) vier geheugenmodules. Wil je meer toevoegen, mag je dat ook meerekenen. We weten uit onze tests dat een SSD gemiddeld zo’n 4W verbruikt. Voor een 3,5” harde schijf mogen we op basis van onze tests zo’n 7 à 10W rekenen, voor een 2,5” exemplaar hooguit de helft. Per extra geheugenmodule is een schatting van 5W al ruim. Voor een extra ventilator in je systeem mag je zo’n 3W rekenen, al zijn de meeste nog wel wat zuiniger. De pomp van een all-in-one waterkoelset is zo’n 5W extra.

Ook een tweede videokaart valt te berekenen. Voor een goede schatting van het verbruik van de rest van het systeem in een game zonder de videokaart, kun je het gemiddelde nemen van Cinebench single- en multithreaded. Trek dat gemiddelde af van het stroomverbruik bij Project Cars en je weet wat de videokaart toevoegt. Voor een tweede videokaart tel je dat verschil nog een keer bij het totaal op.

Op die manier kun je het verwachte gemiddelde verbruik van je toekomstige systeem bepalen. Als je dan een voeding neemt die ongeveer anderhalf à twee keer zo zwaar is, zit je goed en heb je nog voldoende marge voor toekomstige upgrades en overklokken.

Rekenvoorbeeld

Stel, je wilt een systeem samenstellen met Intel Core i5 processor, een GeForce GTX 960, drie casefans en naast een SSD ook een HDD. De i5 en GTX 960 doen in onze test gemiddeld 167W in de game test. 90% daarvan (vanwege de efficiëntie van de door ons gebruikte voeding) is 0,9 * 167 = 150W als gemiddeld verbruik door de betreffende componenten. Voor de drie casefans tel je er 3x 3W bij op en daarnaast voor de HDD nog eens 10W. Uiteindelijk komen we op een totaal te verwachten gemiddeld verbruik van 169W. Dat maal twee is 338W. Een 350W voldoet dan dus prima.

Dan een nog sneller systeem met Intel Core i7 4790K, twee GTX 980 Ti’s, drie SSD’s, een waterkoeler en vijf casefans. De 4790K met GTX 980 Ti verbruiken tijdens het gamen zo’n 311W. Het gemiddelde van de Cinebench ST en MT tests is (72 + 131) / 2 = 101W. Het maakt dat een schatting voor het verbruik van de videokaart in de game dus zo’n 311 – 101 = 210W is. Dat tellen we bij het oorspronkelijke gemiddelde verbruik op 311 + 210 = 521W. 90% ervan is 469W. Dan het extra verbruik: 2x 4W voor de twee extra SSD’s, 5W voor de waterkoeler en 4x 3W voor de extra ventilators. In totaal komen we zo op een te verwachten verbruik tijdens gamen van 491W. Een 750W voeding (1,5x zo veel) zou al voldoende moeten zijn, met een 850W heb je al wat meer speling voor OC en upgrades en met een 1000W voeding (het dubbele) zit je helemaal geramd.

Effect van overklokken

Overklokken heeft een groot effect op de testresultaten. Om dat te illustreren hebben we met drie configuraties, de i7 5960X, de i5 4670K en de FX-8350 in combinatie met een GTX 980 Ti, zowel een 20% CPU-overklok als een 20% GPU-overklok uitgevoerd. In alle gevallen is hier ook een voltageverhoging voor nodig.

Bij de 5960X zorgt de 20% CPU-overklok in Cinebench 15 multi-threaded voor een extra stroomverbruik van 67W, van gemiddeld 147W naar gemiddeld 214W. In Project Cars stijgt het gemiddelde van 300W naar 345W. De 20% GPU-overklok zorgt voor een stijging van zo’n 27W van 300W naar 327W. De combinatie zou dus maximaal zo’n 70W extra verbruik tijdens gamen kunnen opleveren voor producten van dit kaliber. Op het totaal is dat ook ongeveer zo’n 20%.

Bij de i5 4670K betekent de 20% CPU-overklok zo’n 58W extra in de game. De 20% GPU-overklok zorgt hier ook voor 60 à 70 watt extra verbruik. In potentie zou de combinatie het verbruik zo’n 30% kunnen laten toenemen in dit geval.

Deze steekproeven illustreren dat overklokken vanuit het oogpunt van stroomverbruik allesbehalve gratis is. Voor een simpele overklok mag je al snel tientallen watts bij je stroomverbruik optellen. Een mooi bewijs dat voor wie wil gaan overklokken een voeding die zo’n twee keer zwaarder is dan het verwachte maximumverbruik geen overbodige luxe is.

 Systeem Systeem 1 Systeem 3 Systeem 5
Processor Intel Core i7 5960X Intel Core i5 4670K AMD FX-8350
Videokaart Nvidia GeForce GTX 980 Ti Nvidia GeForce GTX 980 Ti Nvidia GeForce GTX 980 Ti
20% CPU OC   
Idle 66 W 61 W 74 W
Cinebench ST - Gem. 84 W 86 W 151 W
Cinebench ST - Max. 100 W 103 W 235 W
Cinebench MT - Gem. 215 W 136 W 245 W
Cinebench MT - Max. 222 W 140 W 255 W
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. 251 W 233 W 300 W
3DMark Fire Strike Ultra - Max. 695 W 260 W 730 W
Project Cars Ultra - Gem. 345 W 308 W 381 W
Project Cars Ultra - Max. 379 W 336 W 414 W
20% GPU OC   
3DMark Fire Strike Ultra - Gem. 237 W 230 W 271 W
3DMark Fire Strike Ultra - Max. 681 W 648 W 784 W
Project Cars Ultra - Gem. 327 W 324 W 402 W
Project Cars Ultra - Max. 338 W 376 W 440 W

Lineair en kwadratisch

Ten slotte komen we nog even terug op het lineaire en kwadratische verband tussen stroomverbruik en enerzijds klokfrequentie en anderzijds voltage. In tabel drie vind je voor de Core i5 4670K het stroomverbruik van het systeem tijdens Cinebench 15 multi-threaded in verschillende combinaties van enerzijds verschillende klokfrequenties (4000, 4100, 4200 en 4400 MHz) en anderzijds verschillende core-voltages (1,2V, 1,21V, 1,22V, 1,25V en 1,3V). We zien dat het verhogen van de klokfrequentie bij alle voltages telkens gelijkaardige stappen in extra stroomverbruik oplevert. Oftewel, van 4100 MHz naar 4200 MHz komt er telkens ruwweg evenveel bij als van 4000 naar 4100 MHz. We zien ook dat het voltage verhogen een veel groter effect heeft. Wanneer we de CPU 5% in klokfrequentie overklokken op 1,2V, van 4000 MHz naar 4200 MHz, maakt dat het gemiddelde verbruik in de benchmark 2,8W hoger. Een circa 5% hoger core-voltage, van 1,2V naar 1,25V zorgt voor een stijging in het verbruik van 6,7W. Met 1,35V op 4000 MHz is het verbruik zelfs 15,3W hoger.

Om 4400 MHz mogelijk te maken is 1,3V benodigd. Het gemiddelde verbruik is dan 142,8W, tegen 119,9W voor 4000 MHz @ 1,2V. Een 10% hogere klokfrequentie en 8% hoger voltage kan dus al zorgen voor een 20% hoger systeemverbruik. Het stroomverbruik van de processor zelf, dat we helaas niet kunnen isoleren, zou in theorie (1,1 * 1,08 * 1,08) – 1 = 28% hoger moeten zijn.

i5 4670K OC test 1.2V 1.21V 1.22V 1.25V 1.3V
4000 MHz 119,9 W 119,6 W 122,5 W 126,6 W 135,2 W
4000 MHz - Max. 121,7 W 122,8 W 125,0 W 128,7 W 137,5 W
4100 MHz 121,0 W 122,8 W 124,5 W 128,9 W 136,3 W
4100 MHz - Max. 124,3 W 125,4 W 127,0 W 131,1 W 140,2 W
4200 MHz 121,7 W 123,6 W 125,6 W 129,8 W 139,0 W
4200 MHz - Max. 125,4 W 126,9 W 128,4 W 133,1 W 141,9 W
4400 MHz n.m. n.m. n.m. n.m. 142,8 W
4400 MHz - Max. n.m. n.m. n.m. n.m. 145,9 W
0
*