DIYer必备PC硬件基础知识(五)——电源.doc

电源规格分类介绍 PC电源目前从规格上主要可以划分为四大类型: AT电源、ATX电源、Micro ATX电源和BTX电源. 1、AT电源 AT电源的功率一般都在150W250W之间,共有4路输出(5V,12V),另外向主板提供一个PG(Power Good)信号.输出线为两个6芯插座和几个4芯插头,其中两个6芯插座为主板提供电力.AT电源采用切断交流电网的方式关机,不能实现软件开关机,这也是很多电脑用户不满的地方所在. 在ATX 电源规格没有出台之前,从286一直到早期的586,一直采用的是AT电源为主板供电,应该说这是电脑市场上存活时间最久、覆盖面最广的电源规格.不过随着ATX电源的逐渐普及,AT电源如今已经淡出市场了. 2、ATX 电源 ATX电源是Intel公司1997年2月开始推出的电源结构.ATX电源规范是一种新的结构标准(包括电源规范和主板结构规范两部分),英文全称为AT Extend,因此也可以翻译为AT扩展标准.相对AT标准,ATX 电源在外形尺寸上并没有显著变化,主要增加了+3.3V、+5VSB(Stand By)两组输出电压以及一个“PS-ON”信号,并将电源输出线改为了一个20芯的电源线线为主板供电. 从最初的ATX1.0开始,ATX标准也经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是ATX2.03和ATX12V这两个标准,其中ATX12V又可分为ATX12V1.2、ATX12V1.3、ATX12V2.0等多个版本.最新的ATX电源标准为ATX12V2.2. 3、Micro ATX电源 Micro ATX电源是Intel公司在ATX电源的基础上改进的标准,其主要目的就是降低制作成本.Micro ATX电源与ATX电源相比,其最显著的变化就是体积减小、功率降低.ATX标准电源的体积大约是150mm140mm86mm,而Micro ATX电源的体积则是125mm100mm63.5mm;标准ATX电源的输出功率一般在160350W,Micro ATX电源的输出功率只有90145W.目前Micro ATX电源的大都在一些品牌机和OEM产品中使用,而零售市场上很少可以看到. 4、BTX电源 随着Serial ATA和PCI Express等新技术的诞生,一种全新的架构BTX(Balanced Technology eXtended)呼之欲出.BTX在设计理念上和ATX是十分相似的,只是经过一系列改进,使得该架构可以显著提高系统的散热效能并降低噪声. BTX电源是也就遵从BTX标准设计的PC电源,不过BTX电源兼容了ATX技术,其工作原理与内部结构基本相同,输出标准与目前的ATX12V 2.0规范一样,也是像ATX12V 2.0规范一样采用24pin接头. BTX电源主要是在原ATX规范的基础之上衍生出ATX 12V、CFX 12V、LFX 12V几种电源规格. ATX12V是专为全尺寸塔式机箱设计的电源供给标准.ATX 12V是既有规格,由于BTX采用和ATX相同的电源接口,ATX12V 2.0版电源可以直接用于标准BTX机箱. SFX12V是在大多数桌面中型塔式机箱中常见的传统电源.和正在使用ATX12V电源的用户一样,使用SFX12V电源的用户可以在BTX主板上继续使用现有电源,从而降低了升级成本. CFX12V是目前仅能在BTX样板上看到的电源模式.CFX12V适用于系统总容量在1015升的机箱;这种电源与以前的电源虽然在技术上没有变化,但为了适应尺寸的要求,采用了不规则的外型.目前定义了220W、240W、275W三种规格,其中275W的电源采用相互独立的双路+12V输出.它的接口形状是不规则的,可根据光驱或硬盘接口宽度而拉长.不规则形状使得Intel可以最大限度地控制台式机和中型塔式机箱的体积,使BTX可以在SFF PC市场上有所作为.该规范2003年7月才推出,目前采用的厂商还相当有限. LFX12V是BTX架构中体积最小的一种电源标准,适用于系统容量69升的SFF PC超小型系统当中,目前有180W和200W两种规格.看图识电源详解看铭牌识电源相信很多人在看电源铭牌时都只是粗略的看一下电源的额定功率，其实电源铭牌上除了标注有电源的额定功率以外还有很多与电源有关的重要信息，比如电源的版本规范、电源所获得的认证等等。电源版本规范目前，国内通行的电源标准是ATX12V标准，而该标准可分为ATX12V 1.2、ATX12V 1.3、ATX12V 2.0、ATX12V 2.2、ATX12V 2.3和ATX12V 2.31等多个版本。ATX 12V电源规范的由来最早的ATX规范是1995年Intel公司制定的主板及电源结构标准，其中ATX 2.03标准采用+5V和+3.3V电压，分别为功耗较大的处理器及显卡直接提供所需的电压，而单独的+12V输出则主要应用在硬盘和光驱设备上。因为当时处理器和显卡的功耗都相对较低，因此按照早期标准规范生产的电源产品在很长一段时间内都能够满足当时的硬件供电需求。ATX 2.03版电源也能支持P4（注意+3.3V和+5V输出）不过在该标准的后期，也加强了+12V的输出能力。从上图的电源铭牌，我们可以看到很明显的过渡期迹象。+3.3V与+5V依然是供电主力，但是+12V的输出也已经开始被人们重视。Intel P4处理器的发展超出了所有人的预料，甚至超出了Intel自己的。由于P4处理器的内部构架问题，频率越高带动的功耗提升也相当高，频率提升的速度远非P3时代所能比拟，而工艺制程的进步却未必能跟得上需要，功耗问题变得日益严重。当使用符合ATX 2.03规范的产品时，+5V的电压不能提供足够的电流。为了为P4剔除普及障碍，Intel对ATX标准进行了修订，推出了ATX 12V 1.0规范。它与ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电，而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压，将获得比+5V电压大许多的高负载能力，以此解决P4处理器的高功耗问题。在实际产品中，最明显的变化是为CPU增加了单独的4Pin电源接口，利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。ATX 12V 1.0电源增加了单独的4Pin电源接口然而，Intel P4处理器的推出改变了这一切。由于P4处理器的功耗较高，使用符合ATX 2.03规范的产品时，+5V的电压不能提供足够的电流。基于此，Intel对ATX标准进行了修订，推出了ATX 12V 1.0规范。它与ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电，而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压，将获得比+5V电压大许多的高负载性，以此解决P4处理器的高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为CPU增加了单独的4Pin电源接口，利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。 ATX12V与ATX2.03具有明显的代差ATX12V加强了+12VDC端的电流输出能力，对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等都有新的规定。1.ATX12V增加的4芯电源连接器为P4处理器供电，供电电压为+12V。 2.ATX12V加强了+5VSB的电流输出能力，改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。此外，1.2和1.3版的ATX 12V规范电源取消了对-5V输出的要求，并且都属于早期的ATX 12V规范，因此都没有采用两路+12V输出的方案。从1.2版开始取消了-5V的输出端口Intel的1.3版在1.2版的基础上进一步加强了+12V的输出能力。当时的情况是P4已经进入一个新的频率提升阶段，核心由NorthWood进步至Prescott，频率进一步提升，因此对电源也有了新的要求。2.0版开始支持两路+12V输出2.0版进一步加强+12V的输出能力，+12V采用两组输出，分为+12VDC1、+12VDC2，有一组专为CPU供电。此外，Intel开始重视电源的转换效率问题，因此在2.0版规范中，也要求产品进一步提升电源的转换效率，以达到节能的目的。2.2版改进了+5Vsb的电流输出能力2.2版加强+5Vsb的输出，基本要求是+5Vsb电流应达到2.5A，不少产品都将其设置在3A左右。随着显卡功耗的提升，2.2版电源也拓宽了大功率电源的规格。 ATX12V 2.3版给出了180W、220W、270W三个功率级的单路+12V的功率级。300W、350W、400W、450W功率级主要是为了支持高端vista显卡，对比2.2版，+12V1输出能力提升而+12V2输出能力下降了。相比ATX 2.3标准，ATX 2.31标准改进了多项指标，在ATX 2.2版提升到ATX 2.3版时，Intel取消了此前的PW-OK电路信号，而在ATX 2.31版规范上又重新加上了。对交叉负载进行调整（交叉负载是指ATX电源能够以交错协调的方式进行供电输出，使得每路输出电路都可以获得有效的电能，譬如可以协调5V和12V等输出电压，并根据它们所连接的硬件设备的实际功耗，进行电压的调节，以满足每条电路输出的有效运行），使得用户能够更加自由地选配CPU和显卡。增加了RoHS环保标准，并将EMI（电磁干扰）电路纳入了3C强制认证。或许从性能角度来看，ATX 2.31版电源没有什么变化，但它强调了效能、节能及环保等指标，符合PC平台的应用现状。二、产品性能类认证清楚了电源规范的来龙去脉，我们知道电源版本越高越符合当前电脑硬件需要，向下的兼容性也更好。当然，除了电源版本我们还要认清电源的认证规范。80 Plus认证80 Plus是属于新兴的认证，是为加速节能科技的发展而制定的，是高电源转换效率的一个标志。其认证要求是透过整合系统内部电源，使电源供应器在20%、50%及100%等负载点下能达到80%以上的电源使用效率。目前市面上大部分的电源在转换效率上都仅仅在70%到75%之间，能够获得80 Plus认证的电源暂时不是很多，而且这些电源中全部都是相当高端的产品。但是随着电源技术的发展，我们有理由相信未来将会有越来越多的电源通过80 Plus的认证。SLI Ready认证SLI Ready认证并不是电源产品所特有的，主板、内存、显卡等都有这个认证。SLI Ready认证由nVidia颁发。我们都知道，要完美实现SLI的话电源的功率和内部设计都有很高的要求。一般来说，能够获得SLI认证的电源一般都能够很好地支持玩家实现SLI功能。目前能够获得这个认证的产品同样相当少，全部都集中在高端电源中。中国节能认证从字面上我们也能看到上图是中国节能认证，是由中国节能产品认证中心颁发的，对于电源产品节能性能方面有一定的反映。 三、产品安全规格认证安全规格方面的认证根据各个国家和地区的不同，这类认证的标志有非常多，本文仅向大家介绍几个比较常见的认证标志。3C认证3C认证相信大家都听得很多。所谓3C认证，就是中国强制性产品认证制度，英文名称China Compulsory Certification，英文缩写CCC，全称为“中国国家强制性产品认证”，它是中国政府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。需要注意的是，3C标志并不是质量标志，而只是一种最基础的安全认证。目前市面上除了小部分国外品牌的产品外，基本上所有在中国销售的电源都具有3C认证。 CE认证CE两字，是从法语“CommunateEuroppene”缩写而成，也就是欧盟。CE标志是一种安全认证标志，性质有点类似于“欧洲的3C”，凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售，无须符合每个成员国的要求，从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。NEMKO认证上文笔者曾经提及到，各个国家都有自己的安全标准认证，而上图则是挪威NEMKO国家安全标准认证标志。 UL认证UL 全称是Underwriter Laboratories Inc.(保险商试验所) 。UL 安全试验所是美国最有权威的，也是界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度；确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料，同时开展实情调研业务。除了对产品质量认证有要求外，UL认证也对产品的生产体系有一定的要求。UL认证根据适用范围和适用地区不同有很多的标志，上图则是适用于加拿大和美国的标志。一般来说UL认证的产品会在UL标示下面有一串序号，用户能够在UL认证的官方网站中通过序号进行核实。BSMIBSMI是台湾的安全规范认证。RoHSRoHS是由欧盟立法制定的一项强制性标准，它的全称是关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令(Restriction of Hazardous Substances)。该标准于2006年7月1日开始正式实施，主要用于规范电子电气产品的材料及工艺标准，使之更加有利于人体健康及环境保护。该标准的目的在于消除电机电子产品中的铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚共6项物质，并重点规定了铅的含量不能超过0.1%。 四、电源基本工作原理介绍PC电源的工作流程：当市电进入电源后，先通过扼流线圈和电容滤波去除高频杂波和干扰信号，然后经过整流和滤波得到高压直流电。接着通过开关电路把高压直流电转成高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压。最后滤除高频交流部份，这样最后输出供电脑使用的相对纯净的低压直流电。如上图所示，电源内部的大致流程为：高压市频交流输入 一、二级EMI滤波电路（滤波） 全桥电路整流(整流)+大容量高压滤波电容(滤波) 高压直流 开关三极管 高频率的脉动直流电 开关变压器（变压） 低压高频交流 低压滤波电路（整流、滤波） 稳定的低压直流输出 一级EMI滤波电路1、220交流电进入电源，首先经过扼流线圈和电容，滤除高频杂波和同相干扰信号。这些扼流线圈和电容就组成了一级EMI滤波电路。二级EMI滤波电路2、通过一级EMI电路后，再由电感线圈和电容组成的二级EMI电路进一步滤除高频杂波。有源PFC(主动式PFC)PFC(Power Factor Correction)即“功率因数校正”，主要用来表征电子产品对电能的利用效率。功率因数越高，说明电能的利用效率越高。通过CCC认证的PC电源，都必须增加PFC电路。PFC电路一般设计在第二层滤波之后，全桥整流电路之前，它在增流滤波电路中有着非常重要的作用，可以在把交流电转换为直流时提高电源对市电的利用率，减少电能损耗，同时