如何看懂计算机电源

随着电源市场新品新技术的不断增加，各种各样的品牌与型号充斥着全世界每一家电脑城。一时间消费者选择的范围大了，但是弄虚作假的也多了。所以消费者如何去选购一款优质的或者说适合自己的产品就尤为重要了。中关村在线机电散热频道专注于机箱，电源，散热器这三大类产品的评测。本文将会向大家讲解测试电源中的各种规范对我们日常选购电源的哪些方面有影响，真正做到用户可以通过评测文章来自主理性的选购电源。根据笔者的调查，有较多的用户对电源测试文章中的一些数据、项目都不了解。所以选购电源的时候自然会发晕，但是当大家看懂电源测试项目了以后就会对选购电源有一个相对清晰的脉络了。为什么说菜鸟必看，因为当别人向你推荐一款电源的时候。可能对方还停留在这个品牌好，这个瓦数大这样的外行评论水平，但是此时菜鸟已经对这个人产生了来自心底的敬畏。可是如果想成为一名真正的DIYer，去崇拜这样一位伪高手是十分不明智的。PBzoneLogo在2009年，我们的团队曾经制定过电源测试的标准规范。经过一年的运作，我们基本上每一台电源的测试均是按照这个规范来执行的。所以本文也将围绕着这个规范来向用户展示每个项目所决定电源的哪一项优劣。●规范之一：工业级电子负载测试仪工业级电子负载测试仪正所谓工欲善其事必先利其器，所以想把一个电源测试的面面俱到没有一个合适的工具是不行的。中关村在线为了给广大用户提供权威的检测数据撒下重金购买了当下先进的仪器确保每个参数的误差都在国际标准之内。首先，我们需要知道电源是个什么东西。电源并不是一个简单的小盒子，它相当于我们人体的心脏，源源不断的向计算机提供能量。电源的功能是把220V的高压市电转化为电脑所需的+3.3V、+5V、+12V等低压直流电。电源功能模拟图既然是电能转换，其中必然有电能转换的速度（额定功率）、电能转换中的损耗（转换效率）、电能转换的品质（电压稳定，输出纹波），还有电源的工作噪音（静音效果）、电源适用于什么平台（插头规格）、转换器的工作寿命（电源用料）。上面七个黑字部分共同组成一款电源的性能，在传统电源测试中，我们只能分析额定功率、内部做工与插头规格，而最关键的转换效率、电压稳定、输出纹波、静音散热都无法测试。为了破除攒机选配件的最大迷题，我们巨资购置了用于测试这些参数的相关设备，所以PBzone能够彻底挖掘出一款电源的品质。谨防奸商忽悠PBzone无意定义电源“好”或者“坏”的标准，而是希望告诉消费者电源的七大参数所代表的意义，然后把任何一款电源都按照这七大参数测试出结果。我们认为，与其定义所有产品的好与坏，不如把所有参数与数据都放在用户面前，让消费者根据自己的需求来选择。我们选择这么做的原因是，电源的黑幕太重，如果我们无力揭开，就只能寄托于更多了解电源的消费者。●额定功率电能转换的速度其实就是电源的额定功率，它的意思是电源在单位时间内能转换出的最大能量，单位是焦耳/秒。功率代表了“速度”的概念，功率确实是越大越好，但越大功率的电源就越贵，而我们没必要为200瓦就够用的电脑配置买400瓦的电源。●转换效率转换效率代表了省电能力。电能进入电源到从线材输出的转化过程伴随着大量的损耗，100瓦进去后出来的可能是60瓦，也可能是80瓦。如果100瓦能量转换成60瓦就意味着转换效率是60%，如果是80瓦就是80%，设计方案越先进，用料越好的电源损耗越低，转换效率就越高。为什么需要高效率？因为损失的那部分功率也算进你的电费里。●电压稳定稳定是电源最高贵的品质。220V市电进入电源，理想状态下电源线材输出的是+12V、+5V、+3.3V的低压电，但世界上还不存在精确到死人心电图一样的输出电压，电源输出的是类似+12.1、+4.9、+3.4这样上下波动的电压，相应的，CPU、显卡、北桥等元件的工作电压也会上下波动，输出电压频繁大幅波动会对硬件造成伤害，影响系统稳定。●输出纹波纹波与电压一样代表电源品质，完美的低压直流应该是非常平滑的波形，但实际上经过电容滤波的直流波形仍旧有小幅波动，这个波动就是纹波。电流纹波对于普通消费者来说是比较难理解的概念，大家只需要知道两款电源比转换效率与输出电压都不相上下时，纹波可以作为最后的仲裁者。●静音与散热静音与散热效果其实都取决于风扇转速。风扇转速越低越静音，但散热性能越差；风扇转速越高噪音越高，散热性能越好。厂商在设定风扇转速时会考虑到电源寿命的问题，因为高温会使电源寿命锐减，承诺的3年保修期很可能达不到，所以一般电源风扇转速都比较大，噪音较高，值得用户关注。●线材规格1000瓦电源如果只有1个显卡供电插头，也无法使用GTX260这样的中端显卡吧？虽然实际情况没这么夸张，但不少电源都忽视接口规格与线材长度，导致空有强大性能却无法使用，或者出现与机箱不兼容的情况。●内部用料内部用料决定了电源的使用寿命，很多优秀电源之所以能够使用长达5年之久，是因为内部使用了比较宽裕的用料，优秀的用料能够提升电源的综合品质。下面我们来详细说明针对这七点的PBzone测试设备与测试方案。我们日常购买电源常说的，300W，400W，500W其实是电源选购中最为容易理解的参数。电源功率是描述电源输出能力的概念，300瓦额定功率就意味着电源每秒能输出300焦耳能量供给主板、显卡、硬盘等配件。更好的显卡或者更多的硬盘都会对功率提出更高要求，如果功率无法满足需求，电脑就会罢工。前面我们说过电源是把220V高压交流转换成+12V、+5V、+3.3V、-12V、+5VSB这样的低压直流电，这几路的功率大小是由电源设计及用料来决定的，它们的输出能力总和就是额定功率，厂商会按照一款电源在50℃下能够持续输出的功率来设定这个数值。额定功率是几路低压输出功率之和不过正如笔者刚刚所说，电源的额定功率是工厂自行设定的。换句话说就是如果用户买到的是不良厂家胡乱写的功率，那就没有任何参考价值了。胡乱写的电源什么样，这个后文会有介绍。一般电脑的功率配比上图是一般电脑的功率配比，可以说大部分电脑都可以按照上表计算。对于当前的计算机配置来说，显卡功耗超过CPU已经是再正常不过的事情了，所以给显卡供电的电流大小就很重要。因电流不足导致的蓝屏，黑屏现象比比皆是。●PBzone电源额定功率测试设定在实际测试中，我们会分别让电源额定功率满载与+12V满载，记录两种满载测试的电压与纹波，然后与Intel在ATX12V2.31标准相比较，如果没有超过标准则视为额定功率达标。Intel对电源电压稳定的规定电压测试范例电源的稳定与否与电源是否稳压有着极大的关系。和上文所说的电流要够量一个道理，电压决定了使用电源供电的硬件是否稳定。在我们的测试规范里，我们会分别测试3.3V、5V、12V在10%到100%负载下的电压情况。最终结果会以图表的形式出现，从上图我们可以看到5V的超标范围是上限5.25和下线4.75。如果没有超过则说明这款电源的电压稳定测试通过。●电源输出纹波简介理想状态时，电源输出的直流电压应为一固定值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，或多或少会有剩余的交流成分，这种包含周期性与随机性成分的杂波信号我们称之为纹波。较大的纹波会影响CPU与GPU正常工作，这个数值越小越好。●判定纹波的标准Intel在ATX12V2.31规范中规定+12V输出纹波不得超过120毫伏，+3.3V与+5V纹波不得超过50毫伏，这个量对于大多品牌电源是非常宽裕的，笔者测试过的绝大多数电源都不会超过这个数值，但几乎所有山寨电源在满载时纹波都会超标，内部用料设计可想而知。其实，我们完全可以把电源的纹波图案和声音的波谱联系到一起。当声音震动频率十分高时，往往会出现声音波谱杂乱甚至高低偏离十分明显的情况。这和电源纹波中的表现情况是相对一样的。IntelATX12V2.31对电源纹波的规定●PBzone输出纹波测试设定电源每路输出负载的纹波值与该路的电流值有很大关系，一般电源在轻载下纹波是绝不会超标的，所以我们记录三种状态下的纹波：100%负载、+12V联合输出满载、+3.3V输出满载，+5V输出满载。在测试三路输出满载时，我们把其中一路按照铭牌标称满载，另外两路的电流均设定为2A。测试纹波使用的数字示波器+12V纹波记录截图纹波测试结果其实不难看懂，上面两张图分别是高频与低频的截图，两种纹波值相加即为最终结果。请大家单击一张图放大，会发现图的最下面一行有两个数值，纵向分度值20.0mV，和横向分度值10.0us。我们只需要关注mV这个数值，20.0mV代表Y轴网格每一格等于20mV，第一张图的波峰与波谷相隔大致一个网格，就意味着10.0us的高频纹波峰-峰值大约是20mV*1=20mV。此外还要注意代表低频的10.0ms，即右图，右图中除去毛刺后的高频纹波峰-峰值大约是1个网格即20.0mV。高频与低频相加即为该路输出的纹波值，两者相加为40mV,远远小于Intel规定的120mV，所以测试结果可以说非常优秀。●2个参数影响节能功率因数与转换效率均能够影响节能，简单地说，功率因素决定电源对市电的利用率，转换效率决定有多少能源能够真正被硬件使用，前者可以减轻电网负担，后者真正为用户节能。转换效率为什么重要呢？假设A电源转换效率是75%，B电源转换效率是85%，两个电源额定功率均是450W，每天开机满载5小时，B电源一年的省电量：[(450÷75%)-(450÷85%)]×5×365÷1000=128.8度电。国家规定的电费是0.52元/度，B电源每年可以节省67元人民币！电源的3年保修期内就是201元，其实不仅仅是金钱，转换效率也会影响到静音和使用寿命。●80%是效率及格标准我们遵循80Plus认证标准来判定电源转换效率与功率因素的优劣。对国内电源市场不甚了解的用户请看此文:一块钱买几瓦才划算?国内电源市场剖析；对80Plus有兴趣的用户请看此文：80Plus电源市场格局分析。80Plus认证标准80Plus是美国Ecos和EPRI两个组织倡导的节能标准，规定了桌上型电脑及服务器的电源转换效率在输出功率为额定功率20%、50%、100%情况下的转换效率，分为白牌、铜牌、银牌、金牌认证。●PBzone电源转换效率测试设定在PBzone电源测试中，我们把电源额定功率分为从10%到100%十种负载，记录十种负载下的转换效率。在把负载划分给每路输出时，默认的情况下我们把+12V联合输出功率设定为85%，15%给+3.3V、+5V、+5VSB。如果电源的+12V联合输出无法达到额定功率的85%，则按照+12V联合输出与+3.3V&5V联合输出的比例来分配。电源测试数据分配电子负载仪测试效率非常便捷我们会按照上述测试设定记录十种负载下的转换效率与功率因数，然后汇总成如下的折线图。转换效率曲线上图是一款电源的效率折线图，我们可以看出它在20%负载下转换效率为78.19%，50%负载下转换效率为83.32%，100%负载下转换效率为79.19%，与80Plus白牌标准有弱微的差距。●散热与静音两全代价高电源的静音与散热效果其实都取决于风扇转速。风扇转速越低越静音，但散热性能越差；风扇转速越高噪音越高，散热性能越好。厂商在设定风扇转速时首先考虑的是散热问题，因为散热与电源寿命相关，高温会使电源寿命锐减，承诺的3年保修期很可能达不到，所以一般电源风扇转速都比较大，噪音普遍较高。静音电源是如何设计的呢?首先转换效率必须足够高，假设一个500瓦电源的转换效率是80%，那就意味着有100瓦电能会转化成热量，而如果转换效率是90%的话，就只有50瓦能量转化成热量，散热工作量会降低一半！风扇转速自然可以放置较低水准，静音随之而来。再者静音电源内部还要使用高耐温值元器件，只有使用较高耐温值的元器件，电源才敢于无视稍高的温度，大胆把风扇转速放低，但这种做法会带来一定的成本。●PBzone散热与静音测试我们暂时无法测试噪音值，只能记录电源风扇转速，以此来代表电源在各个负载下的静音效果。测试风扇转速时，我们会记录从10%到100%十种负载下的转速，使用的仪器为光电转速计；测试温度时，我们把万用表的温敏电阻头放置在电