菜鸟成名记 认清电源关键技术能干啥?

菜鸟谈电源要让你看懂

    自从电脑DIY市场出现以来，关于各种各样的攒机经验、装机窍门儿、DIY选件无敌秘籍……等等等等，各式各样的“经验技巧”开始通过各种渠道流传至今，而“攒机配置单”已经不仅仅是一张写满配件名称的小纸条，从其字里行间流露着的DIYer们的智慧结晶。因此所有的DIY高手对CPU、主板、显卡，“三大件”的认知程度，高得已经不亚于厂商的技术工程师了。

    不过，高手也未必就是“百事通”，因此仍有不少玩家对“三小件（机箱、电源、散热器）”有所了解，如果一套不错的攒机配置，使用了一套平庸的“三小件”，那就显得有点儿太亏了。而笔者就是一个“三小件”的菜鸟级选手。

    对于“三小件”的菜鸟来说，机箱和散热器的知识相对电源来说还是比较简单、易懂、好学的，因为我们只需要通过眼看、手摸、对比就能大致来判断产品大致的质量以及性能。而电源，如果没有点儿物理电学基础的话，实在是件让人头疼的事情。

    想必各位网友跟笔者一样，在高中学的时候就开始接触简单的电学知识。但是这么多年都过去了，笔者除了记得老师告诉我的“小心高压电”之外，其他的都已经打包还回去了。所以作为虚心学习的菜鸟，笔者需要对电源产品所涉及到“高科技”重新学习。当让学习的过程也是由简到繁、由易到难，因此我们看看如今的电源产品有哪些关键名称、名词，对我们今后挑选合适的电源打下坚实的基础。

    比如说“ATX规范”，我们看到所有的电源都标明“某某电源符合ATX电源规范”，但是什么电源规范？ATX又是怎么回事呢？还是请接着看下一页吧。

ATX电源规范 Intel自己的游戏

    对于“ATX电源规范”，我们每次都能在电源产品上看到它，这个规范又是怎么个回事儿呢？我们可以从ATX电源规范的几次重要变化中看出个端倪。

● ATX电源规范的诞生

    实际上，“ATX规范”是1995年Intel公司制定的新的主机板结构标准，是英文(AT Extend)的缩写，可以翻译为AT扩展标准，而ATX电源就是根据这一规格设计的电源。与AT电源相比，ATX电源外形尺寸并没有多大变化，其与AT电源最显著的区别是，前者取消了传统的市电开关，依靠+5VSB、PS-ON控制信号的组合来实现电源的开启和关闭。ATX类电源总共有六路输出，分别是+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V及+5Vsb。

● ATX电源规范的几次重要版本变更

    从P4开始，为了解决P4处理器的高功耗问题，电源规范开始使用ATX 12V 1.0版本，开始使用高负载性更强的+12V电压为CPU供电，首次为CPU增加了单独的4Pin电源接口，此外，ATX 12V 1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等做出了相应规定，确保了电源的稳定性。

    而到了2003年4月，Intel发布了新的ATX 12V 1.3规范。新规范特意制定了单路+12V输出不得大于240VA的限制。并且ATX 12V 1.3规范中还规定了电源的满载转换效率必须达到68%以上，因此电源厂商必须通过加装PFC电路来实现。

    2005年，随着PCI-Express的出现，带动显卡对供电的需求，因此Intel推出了电源ATX 12V 2.0规范。Intel采用双+12V输出的方式，来解决大功耗显卡问题。其中一路+12V仍然为CPU提供专门的供电输出，而另一路+12V输出则为主板和PCI-E显卡供电，因此主板电源接口也从原来的20针增加到24针。并且要求电源满载转换效率的标准提升至80%以上。

    在此之后，Intel又发布了2.01、2.03等多个版本，主要提高了+5VSB的电流输出要求。2006年5月起，Intel又推出了ATX 12V 2.2规范，相比之下，此版本并没有太大变化，主要是进一步提高了最大供电功率。直到2007年2007年4月ATX 12V 2.3的出现，其主要是针对硬件升级以及双核、多核处理器的功耗改变。

● 全新变化的ATX 12V 2.3版本

    这里要着重介绍一下ATX 12V 2.3版本，因为在此版本中出现了一些前所未有的新规定。 在300W以下的电源不再有双路+12V输出设计，主要是因为用户的配置进行设计，想比之前的设计更节能。

    而300W以上的电源对于+12V输出重新定义，2.3标准中的+12V1输出能力得到了提升，+12V2输出能力则下降了，为了适合新主板和显卡的设计，也由此直接反映出显卡功耗不断提升与CPU功耗持续下降“鲜明”反差的特点。

    同时，首次建议各大电源生产厂进行节能设计，建议电源在20%、50%和100%负载下转换效率都达到80%以上，而功率因数则需要大于或等于0.9。这也是美国强制实施的80PLUS计划，对于电源的设计和成本都是比较大的挑战。

    此外，2.3版本电源更加强调了环保要求。在2.3版电源规范中，对于RoHS标准进行了重点强调说明，其中特别提及了欧盟、中国对于该标准的关注，这是以前2.2版电源规范中没有的内容。说明了环保将是未来电源发展的重要方向，尤其是对环境或者人体可能产生危害的物质将会得到更有效的控制。

● 选购原则

    因此，在选购电源的时候，我们最好应该尽量选择更高规范版本的电源。首先高规范版本的电源范的+12V、+5V、+3.3V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求。当然，也有例外的时候，比如一套旧的系统，并且恰恰是显卡功耗小于CPU时，选择上代的ATX12V 2.2版反而更适合一些。

    另外，我们从上述的版本变化中可以看出，每次变化都是Intel在牵头，根据自己CPU产品的发展状况以及耗电情况来“勒令”其他配件厂商（除显卡、内存、硬盘外），被动改变自己的产品类型，因此如果哪家厂商先摸到Intel下步要出什么牌，谁就能占到市场的先机。因此我们再选购时也应该注意到Intel这个行业巨头又有哪些动向，以免出现产品到手后不久就被淘汰的尴尬局面。

节能环保 什么是PFC设计

    在ATX电源规范版本的更迭中，Intel除了比较“照顾”自己之外，但还是很有责任意识地让电源厂商增强能源的环保意识。因此在刚才的ATX电源规范中，我们得知在ATX 12V 1.3版本中就提出了PFC设计，而在市场上我们也经常听到主动式PFC、被动式PFC的名词，到底“PFC”什么意思呢？又有哪些重要作用呢？

● 什么是PFC呢？

    “PFC”的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值，说白了就是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。 目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。

● 被动式PFC

被动式PFC电路

    被动式PFC简单的来说，是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。也就说被动式PFC的功率因数只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近，由于电能利用率（70%至80%）不是很高，而造成能源的大量浪费。

● 主动式PFC

主动PFC电路

　　而主动式PFC则由电感、开关管及IC芯片组成，体积小、通过专用集成电路去调整电流的波形，进行校正。因此主动式PFC可以达到较高的功率因数，通常可达0.98（98%）以上，但成本也相对较高。此外，主动式PFC还可用作辅助电源，因此在使用主动式PFC电路中，往往不需要待机变压器，而且主动式PFC输出直流电压的纹波更平滑，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。

● 主动式PFC的优势

    现今在市场上，中高端电源多采用“双管正激+主动PFC的电路”拓朴方案，听起来有些不好理解，但我们只需要知道主动PFC电路相比起被动PFC电路来说，是有着自身的一些优势的。

    1. 在电源的转换效率方面，特别是在一些高负载情况下，主动PFC电路表现得更加出色。而这并不意味着，采用被动PFC电路的电源转换效率就一定不高，因为电源的转换效率有很多因素，但采用主动PFC电路更有助于提升电源的转换效率。

    2. 其次主动PFC电路的功率因数高达99%以上，因此对于国家电网的节能还是有非常明显的的帮助，“节能环保，匹夫有责”嘛。

    3. 最后采用主动PFC电路的电源由于少了个大铁块，相比之下还是轻便不少。

　　虽然市场上采用主动PFC电路的电源产品逐步增多，但针对入门级用户也就是说在300W左右的电源产品，采用主动PFC电路的产品还是相对较少。其主要因素还是请成本较高。不过相信随着人们环保意识的提高，主动PFC会在市场上显示出其独特的优势来的。

80Plus 不仅仅是节能

    相比PFC来说，更为提倡节能环保的理念的另外一个名词，那就是目前被炒得火热的“80Plus认证”。相信不少网友都听说80Plus这个认证，或者对其也有些了解，但是“80Plus认证”的由来有是什么呢？其出现的背景又是什么？为什么不是“70后”、“90后”，而非得是“80后”呢？

● 80Plus为何而生？

80Plus认证划分

    “80 PLUS”计划是由美国能源署出台，Ecos Consulting公司负责执行的一项全国性节能现金奖励方案。起初为降低能耗，鼓励系统商在生产台式机或服务器时选配使用满载、50%负载、20%负载效率均在80%以上和在额定负载条件下PF（功率因数）值大于0.9的电源。由美国政府自掏腰包，对于符合以上要求的，台式机每套系统奖励5美元，对于服务器每套系统则奖励10美元。鉴于技术的进步，有众多新产品效率大幅提高，80plus新增三个奖项。

转换效率

    因为Intel ATX电源规范已经要求电源厂商必须将出厂电源产品的转换效率达到70%以上，所以80Pus开始在能源使用率上开始显露头角， 因此，80Plus也就是我们经常听到的电能“转换效率”的认证，而转换效率就是电源输出功率与输入功率的比值。另外，如果电源的负载均超过90%那么则被称之为“90Plus”，也就原来的“80Plus白金认证”。

●  80Plus电源与普通电源的差异

　　那么，美国能源署如此花大力气推行的80PLUS电源，与普通电源有何差异呢?

　　1. 在能源转换率上通过严格转换率测试的80PLUS电源比普通电源具有更高的转换效率，电源更加的节能，能直接为消费者省下不小的电费开支。

    理论上，假设一个用户升级了高效率电源，转换效率从75%提升至85%，他的电源额定功率是450W，每天开机5小时，理论上一年的省电量：[(450÷75%)-(450÷85%)]×5×365÷1000=128.8度电。国家规定的电费是0.52元/度，这位用户每年可以节省67元人民币！电源的3年保修期内就是201元，所谓积少成多就是这个道理。

    2. 其次，是功率因数方面的差异，普通电源在功率因数校正方面选择较多可做主动式或被动式两种方案均可。80PLUS电源要求PF（功率因数）值在额定负载条件下大于90%，这样对电网的影响也要低得多，不仅仅自己用上了高品质产品，同时还能保护到国家的电网。

● 80Plus不仅仅是节能

    而为什么在市场我们常见的80Plus电源都是带有主动PFC设计呢？这是主动式PFC的会使得电源更加高效，从而有助于用户的节省更多的能源及成本。在提倡节能环保的今天，为什么要选择80Plus电源的原因。

    此外，选择80Plus还有另外两个好处。由于在通过80Plus时，电源其工作电压的稳定性也是考核的重要标准之一，因此凡是通过80Plus认证的电源，可以说都是通过了高标准、严要求“体检”的电源产品，稳定性上是有足够的保证的。

    另一个好处就是静音，由于电能转换效率的提高，其发热量也会大大降低，散热风扇的转速也会大大降低，从而达到静音的效果。

    因此，选择80Plus不仅仅是节能，还有更多的质量保证以及一些附加好处。而通过80plus的产品，节能，环保，效率高，是以后电子产品的大势所驱。

其他主要名称以及总结

    除了以上三个主要名词外，还有其他一些名称，比如表示电能转换速度的额定功率、表示电能转换损耗的转换效率、表电能转换品质的输出纹波等等，其重要性也不言而喻，但是相比“ATX电源规范”、“PFC”以及“80Plus”而言，并不像他们一样被市场炒的火热。所以笔者就对此尽做些简单的介绍。

● 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，功率纯粹代表“量”，不涉及品质的概念。

● 转换效率

    电能从220V转换成12V、5V、3.3V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%，设计越先进，用料越好的电源损耗越低，转换效率就越高，省电能力自然会很强。

● 输出电压

    在日常生活中，人体触电是非常危险的，超过220V的电压会使人休克。同理，CPU、内存与主板元件也会“触电丧生”,这就要看电源输出的低压电稳不稳定了。标准电压是12V、5V、3.3V等等，如果电源品质特差，输出的是13V、6V、4.4V，那么电脑硬件也会工作在非标准电压下，短命鬼就此诞生。

● 输出纹波

    电流纹波对于普通消费者来说是比较难理解的概念，它代表着电源转化的低压直流电的品质，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。纹波与电压一样代表输出电流的品质，并且纹波往往是两个同样出色的电源的最后裁判。

    总结：笔者的这篇文章的用意在于向对电源技术还不太了解的朋友，做一些知识性的普及，以避免在电源选购时，因为知识概念上的缺失而被不法奸商钻了空子，以防不时之需，至少做到知己知彼，并且知识这东西还是有备无患嘛！另外，下回笔者会向大家一一介绍选购电源时应该注意到的一些具体细节。