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标题: 没有稳定何谈性能 电源基础知识大讲堂（转） [打印本页]
作者: jackieyang8888    时间: 2007-12-22 21:06
标题: 没有稳定何谈性能 电源基础知识大讲堂（转）
为什么要用好电源？#e#
    很多DIY用户在选购、组装PC机时，往往将精力放在显示卡、CPU、硬盘的选择上，却忽视一样很重要的东西：电源。其实电源虽小，但其中学问却不少。电源是电脑主机的动力源泉，一台计算机除了部分显示器可以直接由外来电源供电外，其余所有部件均靠机箱内部的电源供电，电源输出直流电的好坏，直接影响部件的质量，寿命及性能。就电源的技术而言，应该说已经成熟。但是有些厂家面对竞争的市场，为降低成本提高市场的竞争力，往往以减少元器件，如节省滤波电路装置，测温装置等，或采用低价格的元器件，而这样受害的却往往是用户。今天我们就来聊聊电源的相关知识，希望能引起大家对电源的足够重视，并对大家选购电源提供一些小小的帮助。　
●为什么要用好电源？
    一款好电源，能够让电脑工作得更稳定，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。这里所说的“好电源”，并非一定要购买价格贵的电源，其实有些用户选用的电源质量也不错，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。
    除了在选购上造成的错误问题，另外大部分由电源而造成的机器故障，是由于使用了“不合格”电源而引起的。我们知道，在装机时，特别是购买廉价的中低端电脑，商家连同机箱和电源一起卖给用户，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。

机箱搭配电源的销售模式
    由于电脑使用的是直流电，而市电电网提供的是交流电，电流及电压转换的重任都是有点原来承担的，电源的重要性不言而喻。质量过硬的电源在市电电压不稳定时，也能为电脑提供稳定的直流输出。
    可能有些用户有过这样的经历：在大城市上班时用电脑，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；出差到一些小城市（特别是县级城市甚至农村），由于这类城市的电压不够稳定，好的电源此时就承担了稳定电源高低变化的重任，以避免电脑的硬件受到损伤。特别在下雨天打雷多的南方地区，品质不好的电源更是会电脑带来致命的伤害。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，这个钱不能省。

好的电源是硬件的“保护神”
    不良的电源容易导致计算机出现很多问题，例如：导致硬盘出现坏道或损坏、噪声介入、光驱读盘性能不好、超频不稳定、显示屏上有水波纹、主机莫名奇妙地重新启动、 安装Windows经常出错等等。

●选择多大功率的电源？
　　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，我们以上图中300W电源为例来讲解。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106.5W；+12V和-12V输出功率总和为123.6W；而+3.3V输出功率则为52.8W，这些输出功率全部加起来为282.9W，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。
　　事实上，上面我们算的是电源最大功率，但这并不代表事实，电源效率（也就是实际功率）才是最后对工作有用的功率。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300W的理理想输出功率，在实际利用率在188.5W～232W之间。
　　2．电脑需要消耗多少功率？
　　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，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。当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。
PC组件
3.3V
5V 12V数量消耗功率（Ｗ）
硬盘
 0.8A2A256
CPU 7.49A189.88
内存 2A 220
显卡
6A2A 129.8
主板
3A
2A0.3A123.5
DVD-ROM
 1.2A1.1A119.2
CD-RW

1.2A0.8A115.6
1394界面卡
1.6A 18
USB设备 0.5A 25
PCI声卡0.5A0.5A 14.15
PCI网卡0.4A0.4A 13.32
系统风扇 0.25A13
处理器风扇 0.25A13
PCI数据卡 0.5A 12.5
键盘

0.25A 11.25
鼠标 0.25A 11.25
软驱 0.8A 14
合计 299.54W

　　以P4时代的AGP平台为例，从上面的表格中知道，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，此时电脑可以运行。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，电脑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。

●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，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。
　　2．电源版本越高越好？
　　有的商家宣传自己的电源符合Intel ATX2.3标准，似乎要比别人的要优越许多，其实从ATX2.0到ATX2.3，只做了无关痛痒的修改。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。
　　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，这才是真正的3.3V独立电压输出。
　　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。比如忽略电磁兼容性指标，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。
　　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、输出电压的纹波、杂讯、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、输入技术指标、抗电强度、漏电流、温度要求等。

●揭开ATX电源内部面纱
　　PC电源的基本作用就是将交流电网的电能转换为适合各个配件使用的低压直流电供给整机使用。ATX类电源总共有六路输出，分别是+5V，-5V，+12V，- 12V，+3.3V及+5VSB。PC电源采用的是开关电路技术，就是把交流电首先整流为300V左右的高压直流电，然后通过半导体开关电路变成连续的脉冲，再经变压器隔离降压及输出滤波后变为低压的直流电。
　　输出电压的稳定则是依赖对脉冲宽度的改变来实现，这就叫做脉宽调制PWM。由高压直流到低压多路直流的这一过程也可称DC-DC变换，是开关电源的核心技术。采用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率，典型的PC电源效率为70—75%，而相应的线性稳压电源的效率仅有50%左右。

电源工作原理图
滤波电路
　　市电以及经过电源变压后的电流是一个50Hz的正弦交流（正弦：按正弦规律随时间变化的交变电流；交流：大小和方向随时间做周期性变化的电流），需要整流滤波电路进行修正。
1.EMI滤波
　　DIY市场上销售的所有的优质电源中，都有两道EMI滤波电路，其中一路在电源插座处，另外一路在电源的PCB板上，这两道EMI电路，可以很好地滤除电网中的高频杂波和同相干扰电流，另外，EMI电路也能够把电源中产生的电磁辐射削减到最低限度，使泄漏到电源外的电磁辐射量不至于对人身或其它设备造成不良影响。

一级EMI滤波电路

二级EMI滤波电路　　
　　从理论上讲，如果设计合理的话，一个EMI滤波电路也能达到良好的效果，但这也为了一些厂家偷工减料提供了便利，出于成本考虑，省掉了第一道EMI，至于是否达到电磁辐射的要求，那就是一个疑问了。一些朋友在用胳膊或手背触摸机箱时，会有轻微的触电感，这也是因为使用了含有EMI滤波电路的电源的缘故，没有EMI电路的伪劣电源，反而不会产生触电的感觉。
2.高压滤波电路

高压滤波电路
　　高压滤波电路的主要元件是两个高压滤波电容，其作用是将脉动的直流电滤除交流成分而输出比较平稳的直流电，高压滤波电容在电源中的作用非常重要，因此往往也成为评测的焦点。
　　高压滤波电容的容量与功率有着一定的关系，一般来说，对于采用了无源PFC或者没有采用PFC电路的电源，额定功率在200W左右的往往采用330微法的电容，250W左右的电源往往使用470微法的电容，300W的电源往往使用680微法的电容。额定功率愈大，滤波电容的容量也就愈大。
3.低压滤波电路

低压滤波电路　　
    低压滤波电路主要滤除低压电流（+5V、+12V等）中的杂波，这部分电路容易被忽视，电路中要采用多个低电压高容量滤波电容，电容容量往往高达2200微法。
PFC电路与3C认证
　　PFC是“功率因数校正”电路。PFC电路在台湾和国外产的电源中较常见，在强制实施3C认证前，大陆产电源中很少有PFC电路的。PFC电路与3C认证有着强烈的关系，凡是3C认证的电脑电源，必须增加PFC电路。在电源中增加PFC电路，可以减少对电网的谐波污染和干扰。
　　PFC电路有两种：有源PFC和无源PFC。无源PFC一般采用电感补偿方法，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。有源PFC由集成模块IC和电感，电容及电子元器件组成，能够获得更高的功率因数，但成本也相对较高。
　　大多数优质电源采用的是无源PFC。有源PFC电路中往往采用高集成度的IC，采用有源PFC电路的PC电源可以得到高于0.99的线路功率因数，并具有低损耗和高可靠等优点，输出不随输入电压波动变化，因此可获得高度稳定的输出电压；采用有源PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容。
保护和控制电路
　　优质电源具有四重保护电路：短路、过压、过载、过流，可很好地对电源及电脑配件进行保护。一些劣质电源出于成本的考虑，省掉了必要的保护电路，一旦发生故障，其结果将是灾难性的。
　　电源体积较小，要保证电源的品质，就必须在狭小的空间中安装足够多的元件，这同时也增加了电源的重量，在无法打开电源查看内部元件的情况下，掂量电源的重量也是一个简单的考核评价方法。
总结
    没有稳定的电力支持，配置再高的电脑，性能也无从发挥。而想要得到稳定的电力支持，好品质的电源是必不可少的。所以，电源对整套电脑系统来说是极为重要的。消费者在选购电脑的时候一定要慎重，要根据自己的实际需求出发，既不要盲目追求大功率，也不要以为追求新版本规范。毕竟，适用的才是最好的！

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