Vergelijking van stroomverbruik van mini-ITX-borden: Energie-efficiënte compacte systemen ontwikkelen

Inhoudsopgave

• Inleiding
• Inzicht in stroomverbruik in Mini-ITX-systemen
• CPU en SoC-energieveloppen
• Invloed van VRM, voedingsfase en printplaatontwerp
• RAM, opslag en stroomverbruik randapparatuur
• Stroomkosten I/O-interface
• Modules aan boord en stroomverbruik op de achtergrond
• Efficiëntie-effecten PSU
• Benchmarks uit de praktijk
• Metriek voor energie-efficiëntie
• Mini-ITX vs Mini-PC Efficiëntiedebat
• Technische aanbevelingen

1. Inleiding

Voor ingenieurs van ingebedde systemen, IT-architecten en SFF-integrators is stroomverbruik een kritieke ontwerpparameter. Mini-ITX-borden bieden uitgebreide functionaliteit in een klein formaat, maar hun werkelijke energieafdruk varieert aanzienlijk afhankelijk van het platform, de firmware en de integratie van randapparatuur. Deze gids geeft een gedetailleerd overzicht van hoe je energiebewuste ITX-platforms kunt selecteren en configureren die prestaties in balans brengen met thermische en energiebudgetten.

2. Inzicht in opgenomen vermogen in Mini-ITX-systemen

Echt systeemvermogen gaat veel verder dan CPU TDP. Factoren zijn onder andere VRM-efficiëntie, chipsetvermogen en zelfs onboard I/O-controllers.

• Inactieve variantie: 10-30 W op ITX-borden met dezelfde CPU
• Belastingspieken: Boards met Thunderbolt of 10GbE kunnen meer dan 120 W trekken

"Door het verwisselen van de kaarten daalde de inactiviteit van mijn systeem van 38 W naar 23 W, ook al waren de CPU en het RAM-geheugen onveranderd." - Homelab forummedewerker

3. CPU en SoC Vermogensenveloppen

APU's vs Desktop CPU's

AMD's Ryzen G APU's (bijv. 5600G) verbruiken doorgaans minder energie in ruststand dan volledige Ryzen CPU's, terwijl Intels N100/N150 mobiele onderdelen in sommige builds minder dan 10 W verbruiken.

4. Invloed van VRM, voedingsfase en printplaatontwerp

Inefficiënties op het niveau van de printplaat worden vaak over het hoofd gezien. Een 10-fase VRM lijkt misschien overkill, maar kan rimpelingen verminderen, de efficiëntie verhogen en koeler blijven onder belasting.

• 8+2-fase VRM's: Lager transiënt vermogensverlies
• Goedkope 4-fase borden: Kan heter worden en 5-8 W meer vermogen verspillen bij stationair draaien

5. Energieverbruik van RAM, opslag en randapparatuur

Het geheugentype en de schijfkeuze hebben ook invloed op het energieverbruik:

• DDR4 vs DDR5: DDR4 efficiënter in idle
• M.2 NVMe: Sneller maar hogere belasting dan SATA SSD
• HDD's: Verbruikt 4-5 W, zelfs bij stationair draaien

6. Stroomkosten I/O-interface

Moderne I/O opties hebben een hoge overhead:

7. Boordmodules en stroomverbruik op de achtergrond

Niet-CPU componenten zijn ook belangrijk:

• Wi-Fi-modules: Intel AX210 trekt 1,5-2,2 W in ruststand
• RGB LED IC's: Constante stroomafname van 1-2 W
• Sensoren en regelaars: Cumulatieve stroom van temperatuursensoren, ventilator-IC's

8. Efficiëntie-effecten PSU

Gedrag bij lage belasting

Bij een belasting van 30-50 W zitten typische ATX PSU's ver onder hun piekefficiëntie. Gebruik SFX met platina of DC-DC PicoPSU voor idle-gerichte builds.

Tabel met rendementscurven

9. Benchmarks uit de praktijk

Steekproefsgewijze gebruikersrapporten en labmetingen:

• Mini-pc met N100: 9,4 W stationair, 24 W belast (YouTube-test)
• Ryzen 5700G ITX NAS: 30 W inactief, 95 W belast (met 2× HDD's)
• Z790 + i5-13400 + 10G: 55 W stationair, 170 W belast

10. Metriek voor energie-efficiëntie

Evalueer de efficiëntie in de praktijk met behulp van:

• Prestaties per Watt: FPS per watt (gaming), Mbps/Watt (NAS), MIPS/Watt (computer)
• Thermisch per Watt: Meet C° stijging per watt belast

11. Mini-ITX vs Mini-PC efficiëntie debat

Mini-ITX is flexibel, upgradable en duurzaam-maar niet altijd de meest energie-efficiënte. NUC's en vergelijkbare mini-pc's met gesoldeerde CPU's en afgestemde firmware verslaan DIY ITX-platforms tot wel 3× in inactiviteit.

"Onze NUC's werken stationair onder de 8 W met twee monitoren. De equivalente ITX draait 24-28 W met dezelfde belasting van het besturingssysteem." - SFF-team

12. Technische aanbevelingen

Checklist ontwerp

• Kies SoC's met idle onder 10 W
• Voorkeur voor DDR4 en PCIe Gen 3 schijven
• Uitschakelen van onboard I/O die niet in gebruik zijn (bijvoorbeeld TB4, RGB)
• Gebruik BIOS C-states en undervolting waar stabiel

BIOS-tuningsdoelen

• ASPM - Inschakelen voor PCIe energiebesparing
• C10 staat - Zorgen voor ondersteuning door kaart/CPU
• Offset kernspanning -0,05V tot -0,15V typisch voor Ryzen

Samenvatting

• Het werkelijke stroomverbruik voor Mini-ITX varieert van <10 W inactief tot 120 W+ onder belasting
• Optimaliseren op kaart-, CPU-, opslag- en PSU-niveau om stroomverbruik te verminderen
• Communautaire instrumenten en metingen gebruiken om de energievoetafdruk te verifiëren

Ga voor aanvullende tuningbronnen, BIOS energiebesparingssjablonen of platformspecifieke testscripts naar MiniITXBoard.