计算机电源-new

1、| 2006 LenovoLenovo Confidential计算机硬件基础 电源篇| 2006 LenovoLenovo Confidential主要内容 7.1 概述 7.2 电源的主要功能 7.3 电源的外形规格与规范 7.4 电源连接器 7.5 电源开关连接器 7.6 线性电源与开关电源 7.7 电源的相关参数 7.8 电源认证 7.9 电源保护系统 7.10 电源管理简介 | 2006 LenovoLenovo Confidential7.1 概述 电源是PC机的最重要部件之一，但却是最容易被忽略 电源为系统的每个部件提供电能 电源是计算机系统中容易出现故障的部件 不正常的电源不仅

2、会引起其他部件的不正常，还会因为产生的不适当或不稳定的电压而损害计算机中其他部件 | 2006 LenovoLenovo Confidential7.2 电源的主要功能 将电网的交流电能转换为计算机电路可用类型的电能 正直流电压 有些特定电压需要有稳压器、稳压模块（VRM）进行转换 电压设备+3.3V芯片组、SDRAM DIMM、PCI/AGP卡、多功能芯片 +5V磁盘驱动器逻辑板、SIMM、PCIAGP卡、ISA卡、稳压器、多功能芯片 +12V马达、稳压器（高输出） 负直流电压 电源不仅能产生+3.3V、+5V和+12V的正电压，还能产生-5V和-12V的负电压 主板的逻辑电路通常不使用-1

3、2V电压，有些串口或LAN电路有时用到 -12V输出的负载非常小 -5V电压存在的惟一原因在于全面向下兼容ISA（工业标准结构）总线| 2006 LenovoLenovo Confidential7.3 电源的外形规格与规范 电源外形规格 连接器类型 相关主板外形规格 ATATBaby-AT、Mini-AT、AT ATXATXATX、NLX、Micro-ATX SFXATXFlex-ATX、Micro-ATX BTX架构的系统适用ATX、SFX、CFX和LFX规格的电源 CFX和LFX规格的电源目前还很难见到具体的产品 主要的三种电源外形规格| 2006 LenovoLenovo Confid

4、ential7.3.1 AT电源 从286至586时代，AT电源是PC的标准配置 AT电源功率比ATX电源要小 AT电源的主电源连接器与ATX电源不同 开机需要通过前端面板开关 属于淘汰了的电源类型| 2006 LenovoLenovo Confidential7.3.2 ATX电源 目前最为流行电源规格，最早于1995年由Intel公司推出，目前的最新规范版本是ATX12V 2.3版 ATX电源对主电源连接器进行了重大的改进 通过PS-ON信号开关电源（也就是系统） 通过Power_Good信号的存在表明电源处于正常的工作水平 提供+5VSB，实现休眠唤醒、远程开机和键盘开机等功能 | 20

5、06 LenovoLenovo Confidential7.3.2 ATX电源规范版本 主要变动 ATX1.01早期版本，采用吹风方式散热 ATX2.0 采用排风散热 ATX2.01 +5VSB输出电流从100mA改为720mA ATX2.02 增加了一个ATX +5V/+3.3V辅助连接器；将-5V和-12V的输出电压偏差进行了调整ATX2.03 实质上并没有多大的区别。主要是将ATX2.02中的Micro ATX改为Mini-ATX；建议在电源顶端增加新的通风窗口以增强对CPU的散热 ATX12V 1.1 加强了+12V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

6、护等做出了新的规定；增加了ATX12V连接器；加强了+5VSB的电流输出能力。 ATX12V 1.2 没有大变化，只是提高了电流的输出能力 ATX12V 1.3 取消了-5V电压；新增了SATA电源接口 ATX12V 2.0 由单路+12V输出改为双路+12V输出；主电源连接器由20针增加到24针；取消了ATX +5V/+3.3V辅助连接器 ATX12V 2.2 将最大输出标准提升至450W；加强了+3.3V与+5V的输出能力，削弱了+12V的持续供电能力，增强+12V的峰值电流，以适应双核处理器在启动时，大峰值电流的要求；对电源的转换效率提出了更高要求 ATX12V 2.3 最主要的变化是将

7、+12V1输出能力提升而+12V2输出能力下降，同时还首次规定了采用单路+12V的180W、220W、270W三个功率级。为了贴近能源之星4.0版本规范，INTEL在ATX 12V 2.3规范里推荐一款电源不论何种状态下都可以达到80%或以上的转换效率，而且功率因数则需要大等于0.9| 2006 LenovoLenovo Confidential7.3.3 SFX电源 Intel于1997年12月推出了更小的 SFX 电源 可提供稍小的持续电能和4档电压，一般不提供-5V电压 FX规范的最新版本是SFX12V 3.0版 | 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.1

8、 AT主板电源连接器 AT电源具有2个主板电源连接器（P8和P9），每个都有6个针脚将电源系统与主板连在一起 保证在安装时使两个电源线缆的黑色电线（地线）靠在一起 AT主板电源连接器通常有一个卡环来防止它们与主板插针连接时接反，所以最重要的是使它们按正确的次序连接，而不遗漏任何一个插针，否则将造成电源通电时，主板和插在上面的所有部件受到灾难性的损害| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.2 ATX主电源连接器 在ATX12V 2.0版本之前是20针样式连接器 首先用于ATX外形规格的电源系统中，后来也用于SFX外形规格或其他基于ATX的变种中 线缆的颜色是由AT

9、X标准建议的| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.2 ATX主电源连接器 24针与20针主电源连接器相比，其中20针的定义是完全一样的，增加的4针分别是+12V、+5V、+3.3V和地线 为了让采用20针和24针主电源连接器的电源间能够互相兼容，目前一般采用两种方法： 使用20针转24针或24针转20针的转接头进行互相转换以适应不同的主板 将24针主电源连接器的最后4针做成可拆卸的活动插头| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.3 ATX辅助电源连接器 ATX+5V/+3.3V辅助连接器 系统在+3.3V和+5V的电压上负载越来

10、越重，线缆的电流很大，越来越多的连接器开始发生软化 如果主板需要超过18A的+3.3V电压，或者超过24A的+5V电压，就要使用一个辅助连接器来承担额外的负载 这些电源通常用于250W到300W以上的系统中 是一个6针Molex型连接器，与AT电源中的主板电源连接器类似| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.3 ATX辅助电源连接器 ATX12V连接器 专门用于向主板提供另外的+12V电源 常用在Pentium 4主板上 可拆卸式24针主电源连接器中的4针活动插头和ATX12V连接器虽然外形很像，但不能通用| 2006 LenovoLenovo Confiden

11、tial7.4.4 外设电源连接器 D型大4针和软驱小4针的电源连接器 这两种连接器上的引脚编号和电压值是相反的 连接器是键控式的，不容易插错 一些软驱小4针连接器只有2根线+5V和一个地信号 早期的电源系统只有2个大4针电源连接器，后来的电源系统则有4个以上。软驱小4针电源连接器一般有1个或2个 有的主板会为了兼容旧版本的电源，会使用D型大4针电源连接器替代ATX12V连接器| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.4 外设电源连接器 SATA电源连接器 ATX12V 1.3版本新增加了SATA电源连接器 每个电源连接器有5根线缆和15个针脚，提供+3.3V、+

12、5V和+12V等多种电压 可以使用转接线将大4针电源连接器转为SATA电源连接器 部分SATA设备自带大4针电源连接器的接口 直接使用或使用转接线转接大4针电源连接器都不能提供+3.3V的电压| 2006 LenovoLenovo Confidential7.4.4 外设电源连接器 联想特有连接器液晶显示器供电接口 小3针电源连接器 | 2006 LenovoLenovo Confidential7.5 电源开关连接器 PC机上主要有三种电源开关 完整的交流电源开关 前端面板交流电源开关 前端面板主板受控开关 前端面板交流电源开关的接线必须正确，否则将会造成短路而烧断电源插座的保险丝 蓝色和棕

13、色线连在一组导线接头上，白色和黑色线接在另一组导线接头上 棕色和蓝色线是从电网到电源的火线和零线。当电源插头插上后，这两根线总是带电的 黑色和白色线是从开关回到电源的交流反馈线。只有在打开开关后，它们才带电 绿线或带黄色条纹的绿线是地线 前端面板主板受控开关通过主电源连接器上的 PS-ON信号来触发电源的开关状态| 2006 LenovoLenovo Confidential7.6 线性电源与开关电源 PC机电源通常是开关电源而不是线性电源 线性电源要用一个很大的内部变压器产生不同的电压输出。线性电源的这种基于变压器的设计至少在三个方面是低效的 变压器的输出和输入呈线性关系（因此称线性），所以

14、交流电源的任何波动都会引起电源输出的问题 PC系统所需的大电流（功率）要求变压器线径很大 电网交流电的50Hz工频在电源中难以被滤除，要求使用大而贵的电容器和整流器滤波 开关电源用开关电路把电网交流电斩波为频率很高的交流电 可以使用小得多、轻得多的高频变压器 高频也可以被更容易、更廉价地从电源输出中滤除，使得输入可以在更宽的范围内变化 开关电源和线性电源相比体积小、重量轻、效率高 开关型电源的一个特性是不加负载不能工作| 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 功率 电源的功率主要有四种 额定功率：指环境温度为-5度到50度，电压范围180V264V

15、时，电源长时间稳定输出的功率 最大功率：指环境温度为常温（25度左右），电压范围200V264V时，电源稳定工作时能够输出的最大功率。这个值一般比额定功率高15左右 峰值功率：指电源短时间内能达到的最大功率，通常仅能维持30秒左右的时间。一般情况下电源峰值功率可以超过最大输出功率50%左右 输入功率：电源的实际耗电量 通常用“额定功率”表示输出功率水平 各路输出不可能同时达到标称的最大负载电流 在配置电源时，应该注意让电源功率有一定的冗余 | 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 转换效率 输出功率除以输入功率的百分比 ATX12V 1.3版要求满

16、载下最小转换效率为70%，ATX12V 2.0版将推荐转换效率提高到了80% 功率因数 表示对电能的利用效率 PFC（Power Factor Correction）即“功率因数校正” 通过CCC认证的电源都必须增加PFC电路 PFC有两种，无源PFC（被动式PFC）、有源PFC（主动式PFC） 主动式PFC可使电源功率因数达到98%以上，不过成本比较高 被动式PFC的电源功率因数只能达到70-80，并且发热量比较大 功率因数产生的损耗是电力部门负担，转换效率的损耗是用户自己负担| 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 平均故障间隔时间（MTBF）

17、或平均无故障工作时间（MTTF） 预期在电源发生故障之前，电源平均能工作的时间，以小时计 采用一套公认的标准，由电源中各个元件的失效率计算MTBF参数 输入范围（或工作范围） 电源能够接受的输入交流电压变化范围 多数电源被设计成全球通用的，可以在110V和220V之间自动切换 有一些电源需要设定一个开关来指定现在所使用的电压| 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 峰值浪涌电流 电源在开机后的瞬间从电网汲取的最大电流，以特定电压下的安培数表示 该值越低，系统所受的热冲击越小 保持时间 输入电压下降后电源电压能维持在指定的电压范围的时间（以毫秒计）

18、它可以使PC系统在交流电短暂中断的情况下继续运行 目前主流电源的此项参数通常是15-30毫秒，一般越高越好 ATX12V规范要求保持时间至少需17毫秒 瞬态响应 输出电流阶跃变化后，电源输出电压恢复到标称水平所需的时间（以毫秒计） 有时用某个输出变化的概念来表示，比如“电源输入变化在20之内，输出保持稳定“| 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 过压保护 对每一路输出，电源关闭或者截止输出的断路点 可以用百分数表示，如对+3.3V和+5V输出过压保护折点为120 可以直接用数值表示，如对+3.3V输出过压保护折点为+4.6V，对+5V输出过压保护

19、折点是+7.0V 最大负载电流 每一路输出所能安全地提供的最大的电流值（以A为单位） 最小负载电流 每一路输出必须从中汲取的最小电流值 负载系数（或称电压负载系数） 是指某一路输出电压当从最小负载变到最大负载时的变化值（反之亦然） 其值以正负百分数表示，典型值是：对 +3.3V、+5V和+12V输出为1到5| 2006 LenovoLenovo Confidential7.7 电源的相关参数 线性调整 电网交流输入电压从最小值变到最大值时输出电压的变化值 电源应能在电网电压在规定范围内变化时保持输出变化低于1 串扰 或称串扰和噪声、交流串扰、周期性和随机性偏差 以每路输出电压的峰-峰电压的毫伏

20、值计 该参数越小越好；高质量的系统串扰一般为1（或更低），如果用电压来表示，则是输出电压的1 这种影响可能来自于内部开关瞬态过程，或者由受控的频率引入，或者是其他随机噪声| 2006 LenovoLenovo Confidential7.8 电源认证 在美国最著名的代理机构是Underwriter Laboratories,Inc.（UL）。在加拿大，电子和电器产品由加拿大标准组织（CSA）进行认证。在德国是TV Rheinland和VDE。在挪威有VEMKO 在中国的电源认证是中国电工强制认证（CCC），全称是中国国家强制性产品认证，简称3C认证。这是国家对低压电器、小功率电动机等涉及健康安

21、全、公共安全的电器产品所要求的认证标准，它包括原来的产品安全认证（CCEE）、进口安全质量许可制度（CCIB）和电磁兼容认证（EMC）。三者分别从用电的安全、稳定、电磁兼容及电波干扰方面做出了全面的规定标准| 2006 LenovoLenovo Confidential7.9 电源保护系统 最简单的保护形式就是使系统远离那些恶劣的使用环境 高品质的电源实际上也能提供很大程度的保护，在过电流、过电压、欠电压、过载、过温度、短路、雷击的情况下能迅速地关断电源 所有电源保护功能都要求将计算机的交流电源电缆接地 三种现有的主要电源保护系统 电涌保护器 稳压器 不间断电源（UPS） | 2006 LenovoLenovo Confidential7.9 电源保护系统 不间断电源（UPS）可分为在线式、后备式和在线互动式三种 在线式UPS：在线式UPS在工作时，首先将市电转换为直流电给UPS电池充电，同时逆变器将此直流电逆变为交流电为系统供电，由于市电经过了交流到直流、再到交流的转换过程，所以市电中原有的干扰和脉冲已经过滤得非常干净，电压很稳定。由于逆变电路始终在工作，所以当停电发生时，UPS能达到切换时