ATX电源采购指南应用改造全攻略(完美有图版)

实用百科全书:电源采购指南应用改造全攻略CPU辉煌的发展历史让我们感慨万千，显卡一次次的革命性换代让我们倍感兴奋……然而在PC整个家族中，却很少有人去重视一个一直默默贡献的功臣——电源。作为PC的动力之源。电源无疑担当着非常重要的角色，负责各配件能量的供给，但人们往往却要忽视它，商家也抓住用户这些缺点狠赚一把，把劣质电源作为高质量电源出售。事实上，由于电源问题导致的电脑故障比较常见。基于此，通过本专文将带给大家关于PC电源的方方面面，以此告诉大家“其实电源也重要”的必然道理！一、为什么要用好电源？一款好电源，能够让你的PC工作得更稳定，从表面来看似乎很有道理，但涉及到为什么要用好的电源，也许有的用户有点迷茫。但事先要申明一点，我们这里所说的“好电源”，并非一定要购买价格贵的电源，其实一些用户的电源质量也不错，但由于选择电源功率与电脑负载不匹配，导致电源供给不足而造成机器不稳定。比如硬盘启动失败、自动重启、死机等一些随机出现的故障。除了在选购上造成的错误问题，另外由于电源而造成的机器故障，大部分是由于使用了“不合格”电源引起的。我们知道，在大家装机时，特别是购买廉价的中低端PC，商家是连同机箱和电源一起卖给用户（如图1），绝大多数初级用户在配机箱时光顾着选喜欢的样式，对里面的电源却忽视了。因为主板和其他设备的用电都靠电源提供，而稳定、纯净和充足的电力是系统稳定的前提。图1，机箱一般带有电源笔者就有过一些经历，原来在大城市上班时用PC，由于市电电压相对稳定，所以电脑的电源不用承受由于电源波动大带来的负担，但当在一些小城市（特别是县级城市甚至农村），由于这类城市的电压经常不稳定，导致电源需要负担电源高低变化带来的危害，久而久之，电源就会出现问题。特别在下雨天打雷多的南方地区，品质不好的电源会在此时让你的PC致命。所以在选购自己心爱的机箱时，别忘了给它配一个好的电源（如图2），这个钱不能省。图2，480W高功率电源二、要多大功率的电源？随着电脑速度的提升，随之带来的功耗越来越大，像硬盘、显卡、CPU等都是大功率消耗用户外。因此对电源的要求也越高，如果电源不符合要求，电脑经常莫名其妙的死机或重启，那么，我们到底需要一个什么样的电源，才能让电脑很稳定畅通的运行呢？1．实际功率到底多少？电源功率如何计算？很多人都有疑问，以300W电源为例，我们知道，电源可分为5V、3.3V和12V输出，一个电源的输出功率等于这三个功率总和，如图3长城300W电源，如果按照功率（W）=电压（V）X电流（A）来计算，其+5V和-5V输出功率总和为161.5W；+12V和-12V输出功率总和为189.6W；而+3.3V输出功率则为66W，这些输出功率全部加起来为417.1W，这显然和其标出的300W不吻合，因此这个累加计算方法是完全错误的。图3事实上，上面我们算的是电源最大功率，但这并不代表事实，反而，电源效率（也就是实际功率）才是最后对工作有用的功率，我们再来看一个台达300W电源情况（如图4），从图中我们知道，这个电源和上面的长城300W电源是一样的标准，但图4中特别申明了5V、3.3V和12V的最大输出总和功率为290W，而这个290W是厂商按理论数据算出来的理想输出功率，并没有包括那些无形中损耗的功率。这依然与电源的使用率有很大差距，因为电脑在实际工作中，并达不到理想工作状态，比如电源发热、线路传输等需要损耗一部分功率。图4根据事实表示，电源效率为输出直流功率总和与输入功率之比，这就是说电源的功率越大，其损失的电能也越多。但据经验来看，＋5V、＋3.3V和＋12V电压的损耗为5％左右，－5V和－12V电压的损耗为10％左右，因此，通常普通电源的效率多在65％～80％之间。也就是说，上面说的290W的理理想输出功率，在实际利用率在188.5W～232W之间。2．PC需要消耗多少功率？到底需要选一个多大功率的电源才够我们用？我们需要分析一下一台电脑到底需要消耗多少功率？事实上，要准确计算出不同部件的电源消耗时比较困难的，有的生产厂商会提供产品的耗电量，比如硬盘、鼠标键盘、CPU风扇等（如图5），但有的厂商的产品并没有提供功率我们参考，因此只能用估算的方法来计算（理论值，实际上比这个还要高）。当你根据系统的实际情况估算出整体最大功率后，然后按照这个数据去选购符合供电要求的电源。图5，CPU风扇标记的功耗首先我们来看看P4时代的AGP平台，从图6的表格中知道，电脑最大功率消耗为299W左右，而在空载时的消耗功率也会超过200W。理论上说选购一个300W的电源就够用了，但根据我们上面的分析，300W仅仅只有232W左右被充分利用，当电脑不作全速运行时，问题一般不会出现。此时PC可以运行。但是当全脑长时间处于全速运行，或者市电的电压波伏不稳定时，电源超载运行后也会产生电压不稳定，此时电脑由于供电不足或者电压变化而导致各种各样的问题产生了。不过由于大多数情况，PC部件都是不会全部全速工作的，所以也就造成了很多低功率电源也同样能正常工作的现状。图6，P4平台最大功耗情况注：以上我们只是根据大约估算的PC功耗情况，事实上，不同型号的CPU或不同型号的显卡还有一些差距，比如GeForce6800Ultra来说，在3D模式下运作时需要用到100W功率。另外最新的CPU核心和更高速度的内存等功耗也比较大，大家可以参考产品说明书去计算自己的PC到底需要耗费多少电力。三、走出电源购买误区随着ATX电源市场竟争的日益激烈，价格成了商家的唯一杀手锏，昔日两百多元的电源下降到一百多元，甚至有的几十元就可以买到。在价格占主导地位的市场上，商家不时抛出误导性的言论就不奇怪了，由此形成了选购的误区。1．辅助+5VSB越大越好？有些厂商的产品标记自己的电源辅助5V能达到1A甚至1.5A（如图7），其实，在Intel在ATX规范中定的是0.72A，而实际上到底需要多少是和主板有关的，有的主板甚至只需要0.01A就够了，但有一点是明确的，辅助5V能提供0.72A就保证没事了，辅助5V相对来说比较容易出故障，它的寿命才是更重要的。图72．电源版本越高越好？有的商家宣传自己的电源符合IntelATX2.03标准，似乎要比别人的要优越许多，其实从ATX2.0到ATX2.03，只做了无关痛痒的修改，比如从ATX2.02到ATX2.03仅仅把“MicroATX”改为“Mini-ATX”。在ATX的发展过程中，最重要的修改是从ATX1.1到ATX2.01，一是把风扇从外置改为内置，二是辅助5V电源的输出电流从0.01A改为0.72A，一般来说，只要符合ATX2.0标准的电源使用起来都不会有问题（如图8）。图8，ATX2.0标准电源3．3.3V并非独立输出当AT电源发展到ATX后，电源随着电脑配件的发展，就必须加入3.3V的电压输出支持，厂商方面就需要增加生产成本，因此为了考虑利润，当时厂商只是把5V的模块中分离出来降压输出3.3V达到目的，这样便可以节省提供一组3.3V的输出模块，而且电源的独立电压输出的+5V及+3.3V的并没有限制最大输出值，上下相差还是很大的。虽然电源已经经历了这么多年，技术方面已经非常成熟了，但到目前为止，5V及3.3V使用同一组模块输出一直沿用到至今。在ATX电源刚出现的时候，由于并没有太多硬件支持3.3V电压，因此5V和3.3V共用一个输出模块并不影响电脑的工作，后来随着DDR内存/显卡等设备的速度不断提升，3.3V的耗电量也与日俱增，此时5V与3.3V共用一组电压输出模块就会让电脑工作不稳定。所以我们看到，很多高档ATX电源都分别使用独立的一组铜线圈作为三重电压的输出布局（如图9），这才是真正的3.3V独立电压输出。图9而劣质ATX电源只使用两个铜线圈，其中一个就是被5V和3.3V共用的，而Intel当时也看了这个问题的关键所在，以此就把CPU由使用5V模块组改为使用12V模块组输出，这样就避开了使用5V和3.3V共用一个模块输出的电压，以免增加5V模块的负荷。由于5V、3.3V是共用一个模块，当5V或3.3V其中一方电压改变时，由于线路共用的关系，会让另外一方的电压也随之改变，最后导致电压不稳定的情况，加上5V及3.3V共用模块的线路设计比较长，当5V或3.3V的电压因需要而改变时，起所需要的作出反映的时间也变长，但是硬件对电压改变都非常敏感，当电压改变的幅度过大而不能及时调节高频震荡的次数时，电脑就会出现不稳定甚至死机等故障，严重还可能导致设备的烧毁。4．功率达标就行了？有的用户只觉得功率是关键，认为电源只要功率达标就行了，其它指标无所谓。实际上，除了开关电源的功率外，电源的输出电压的稳定性、输出电压的纹波系数、输入技术指标及电磁兼容性、通过的安全认证指标等，都对设备安全和人身健康至关重要。比如DIYer们常易忽略的电磁兼容性指标，如果电源的该项指标不合格，则外界干扰很容易对微机的正常工作造成影响，使电脑经常莫名其妙地死机，同时，电脑自身的干扰也容易对周围的电器产生影响。有的老板以内行的身份神密地宣称，同品牌的认证电源和非认证电源是从同一条生产线上下来的，并以此认为二者的质量相同，甚至“中肯”地指出认证电源之所以比较贵，是因为认证要花钱，使消费者产生一种误解，即买认证电源要多花冤枉钱。市场上认证电源和非认证电源并存，这种可悲的现象是市场需求而造成的。实际上，评价电源的好坏，应该依据它的各项技术参数及指标。ATX电源主要的技术参数有电源的功率、关机时间（PF）、输出电压的纹波（Ripple）、杂讯（Noise）、负载变化率、线路调整率等；技术指标指ATX电源的安全规格（如我国的CCEE认证及国际上的ISO9002认证、3C认证等）、电磁传导干扰（EMI）、输入技术指标、抗电强度、漏电流、温度要求等（如图10）。图10，通过3C认证的电源四、揭开ATX电源内部面纱电源主要由输入电网滤波器、输入/输出整流滤波器、变压器、控制电路和保护电路等几个主要部分组成。早期的AT电源采用切断交流电源的方式关机，所以不能实现软件关机。与AT电源相比，ATX电源增加了3.3V和+5VSB两路输出电压和一个PS-ON信号，同时输出线由6芯插座改成20芯线给主板供电。1．交流输入回路电源的交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等，输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路抑制来自外界电网及开关电源内部的干扰信号（如图11）。图112．整流电路整流电路包括整流和滤波两部分电路，其将交流电源进行整流滤波，为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。3．辅助电源在电脑开机后，辅助电源可同时输出两路电压，一路为+5VSB电源，使操作系统可以直接对电源进行管理，以实现远程开机及电脑唤醒等功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电（如图12）。图124．推挽开关电路推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分，推挽开关管和开关变压器是该部分电路的核心元件，它把直流电压变换成高频交流电压，并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。5．PWM脉宽调制电路PWM即脉宽调制电路，主要由集成电路KA7500B及周围元件组成（如图13）。其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定。图136．PS-ON控制电路ATX电源采用“＋5VSB、PS-ON的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PS－ON信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。如在WINOWS平台下发出关机指令，使“PS-ON变为高电平，ATX电源就自动关闭。7．保护电路为了保证安全工作，ATX电源中设置了各种各样的保护电路，当开关电源发生过电压、过电流故障时，保护电路启动，开关电源停止工作以保护负载和电源本身。8．输出电路输入整流滤波电路将交流电源进行整流滤波，为主变换电路提供纹波较小的直流电压。接插到主板上的排线包含了电源输出的各路电压及控制信号（如图14）。图149．PW-OK信号的形成在ATX电源及主板中，PW-OK信号是开机自检启动信号，为了防止开机时