ATX电源重要性与版本发展历程
电源做为一台PC的重要组件,在中低端市场其重要性往往被忽视,但在高端市场一直是玩家们非常重视的核心配件之一。虽然不能直接影响到整体PC性能的发挥,但其工作稳定性决定了整台PC的稳定运行。轻则让你电源的各个硬件寿命迅速缩短,重则电脑爆炸、烧毁都是很有可能的,所以选一款好的适合自己PC的电源是非常重要的事情。
在文章开始需要强调的一点是:要深入了解电源,要有很强的专业知道和技术,由于本人对电源了解有限,为了方便大家能在短时间内,对电源有所了解,所以本文有很大一部分技术参数是摘自互联网,仅供参考。
PC电源从生产到现在断断续续也经历了20年的时间,这期间不论是外形还是功率都有过多种变化,包括各个规范和标准。对于普通民用PC电源来说有一个相对统一的规范标准备,也确立了+5V、+12V、-5V、-12V四组输出电压的电源总线架构。
后来ATX电源的出现是PC电源的一次重大变化,可以说是电源行业的一个变革,让PC电源有了一个真正规范和标准。ATX电源是根据ATX标准进行设计和生产的,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ATX12V2.0、ATX12V2.2和ATX12V2.3,我们简单来看一下这三个规格的区别。
ATX12V 2.0标准是ATX电源规范的一种。本质而言,ATX12V 2.0标准是为了解决CPU功耗快速“膨胀”的问题而制定的。与ATX12V 1.3标准相比,ATX12V 2.0标准最明显的改进就是采用双路+12V输出设计。+12V1DC通过电源主接口(12×2)给主板及PCI-E ×16显卡供电,以满足显卡和DDR2内存稳定运行所需的电流;而+12V2DC通过(2×2)接口专门为CPU供电。主板布线中,+12V1DC和+12V2DC也是完全分开的,而且主电源接口也从原来的20Pin改为24Pin输出。
除此之外,ATX12V 2.0标准的另一个重要改进就是转换效率增加了。转换效率是输出功率与输入功率的比值,ATX12V 1.3标准规定电源满载下最小转换效率为68%,2.0标准则将转换效率提高到了80%,更加充分利用能源。不要小看转换效率这个参数,数值的提升除了使电源产品更加绿色环保、节省电能之外,剩余电能被转化为热量的比例也小了。也就是ATX12V 2.0标准电源单位运行时间内产生的热量要小于ATX12V 1.3标准电源,这对于电源散热、元器件使用寿命等都有至关重要的影响。
在ATX12V 2.0标准大力发展期间,Intel总共“规划”了四种电源规格,分别为ATX12V 2.0标准250W,ATX12V 2.0标准300W,ATX12V 2.0标准350W和ATX12V 2.0标准400W,这四个级别的标准规定+12VDC输出都要达到22A。
虽然距离标准公布已经有两年多,但目前市场中仍有不少ATX2.0甚至ATX1.3标准电源在售,产品基本集中在价格几十元-1XX元,功率200W-300W档次。这些电源适合搭配单核处理器、整合主板组建入门级娱乐、宿舍平台,价格实惠,性能也完全够用。此外在2年前装机的用户,当时所配电源也多是这个档次,而且功率不超过300W。所以在升级系统时,选择单核CPU、7300GT这类硬件没有太大问题。但如果采用双核CPU、7900GS这类产品,系统则会由于功耗的猛增而不堪重负。
双核绿色环保ATX12V 2.2标准
2006年初,Intel将旗下PentiumD双核处理器入门级型号大幅削价,一场“孕育”了半年之久的双核普及风暴正式拉开帷幕。与此同时,Intel再次更新了自家“引以为傲”的ATX12V电源标准,新的ATX12V 2.2标准全面对双核处理器进行了优化。
相较一年前发布的ATX12V 2.0标准,ATX12V 2.2标准在最大输出功率、各路电流特性以及转换效率上又有了新的要求。
为了适应双核平台在CPU主频、显卡性能,内存、硬盘容量等方面的飞速提升,Intel在ATX12V 2.2标准中加入了450W输出规范,并给出负载交叉图进行参考。这样对于使用双核SLI平台的用户,即使采用7900GS档次的显卡进行双卡互联,450W额定功率电源也足以应付。
在电流输出特性上,新的2.2标准并没有提高+12V的电流持续能力,相反有所降低,但大幅提高了+12V电流的瞬间输出能力。之所以新标准中会有如此变化,是Intel考虑到随着制程工艺的不断提高,未来主流双核乃至多核处理器在整体功耗上未必持增长趋势,但这些处理器在启动瞬间却需要较高的电流供应。所以为了系统稳定运行,需要增加+12V输出的电流峰值。此外2.2标准提升了3.3V与5V的输出电流,以适应占有率不断提升的SATA硬盘、光驱设备的供电需求。
在转换效率方面,新的ATX12V 2.2标准仍旧要求转换效率为80%,而且在执行度上比2.0标准更加到位。目前在美国,一些机构(包括Intel在内)已经要求电脑制造商采用ATX12V 2.2标准、能耗转换效率达到80%的电源产品。作为“回报”,它们将在渠道政策上给予返点等优惠,以达到提升绿色节能型电脑产量的“长效”目的。
ATX2.2标准电源是现在购买双核主机的必要配置,一般350W-400W档次产品可以轻松应对酷睿2+X1950Pro这样的中高端游戏平台,为系统超频做好了“动力”基础。由于ATX2.2标准默认功率相对较高,所以如果选购400W及以上产品,即使应付高主频双核处理器+G8600GTS这样的“次世代”配置也完全可行。所以如果您近期装机选用ATX2.2标准电源,那么选购一款功率较大的产品一定不会“后悔”。
“单”“双”核无忧ATX12V 2.3标准
2007年4月3日,Intel发布了最新ATX12V 2.3标准,“沉寂”了一年之久的电源规范再次升级。此次Intel发布2.3标准,主要是针对Vista系统带来的硬件升级以及双核、多核处理器的功耗改变。
目前由于整合芯片组性能的不断提升,不少低端用户已不再将购买独立显卡作为首次装机的必要选择,因此选购双路电源产品有些“大材小用”。这次Intel在ATX12V 2.3标准中推出了180W、220W、270W三个功率级别的单路+12V电源标准,为入门级用户提供了一个经济型的产品方案。
此外在大功率电源方面,ATX12V 2.3标准给出的300W、350W、400W、450W功率级别都是为了支持高端Vista显卡而“生”。而且对比2.2标准,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,直接反映出显卡功耗的不断提升与CPU功耗持续下降的“鲜明”反差。
目前ATX2.3标准电源还未批量上市,只有个别几款“抢滩登陆”,所以建议想购买的用户再“持币待购”一段时间。由于ATX2.3标准在双路+12V输出上相比ATX2.2标准进行了优化,为下阶段CPU、显卡等配件“量身订做”,更能对这些中高端新品的“胃口”。所以笔者建议,要想搭配出一套具有不错升级潜力的娱乐型主机,购买ATX2.3标准电源将能最大限度地延长平台寿命。
此外,由于ATX2.3标准又重新规划了单路+12V输出电源规格,这类产品肯定在价格上具有较佳的竞争力,配合单核CPU+整合主板使用“手到擒来”,无疑是下阶段入门级用户装机的明智选择。
PC电源各条输出电路的作用
PC电源各条输出电路的作用
ATX电源在规格上增加了+3.3V的主输出,增加了+5VSB,ATX电源与主板的连接线是两条单排6芯线,分别为P8和P9,接下来就先对这几组输出电压的作用做个简单的解析:
+3.3V:
最早在ATX结构中提出,现在基本上所有的新款电源都设有这一路输出。而在AT/PSⅡ电源上没有这一路输出。以前电源供应的最低电压为+5V,提供给主板、CPU、内存、各种板卡等。从第二代奔腾芯片开始,由于CPU的运算速度越来越快,Intel公司为了降低能耗,把CPU的电压降到了3.3V以下。为了减少主板产生热量和节省能源,现在的电源直接提供3.3V电压,经主板的电压转换电路变换后用于驱动CPU、内存等电路。
+5V:
目前用于驱动除磁盘、光盘驱动器马达以外的大部分电路。包括磁盘、光盘驱动器的控制电路。
+12V:
用于驱动磁盘驱动器马达、散热风扇,或通过主板的总线槽来驱动其他板卡。在最新的P4系统中,由于P4处理器对能源的需求很大,电源专门增加了一个4PIN的插头,提供+12V电压给主板,经主板变换后提供给CPU和其他电路。所以P4结构的电源+12V输出较大,P4结构电源也称为ATX12V。
-12V:
主要用于某些串口电路,其放大电路需要用到+12V和-12V,通常输出小于1A。
-5V:
在较早的PC中用于软驱控制器及某些ISA总线板卡电路,通常输出电流小于1A。在许多新系统中已经不再使用-5V电压,现在的某些形式电源一般不再提供-5V输出。
+5V Stand—By:
最早在ATX提出,在系统关闭后,保留一个+5V的等待电压,用于电源及系统的唤醒服务。以前的PSII、AT电源都是采用机械式开关来开机关机,从ATX开始(包括SFX)不再使用机械式开关来开机关机,而是通过键盘或按钮给主板一个开机关机信号,由主板通知电源关闭或打开。
由于+5V Stand-by是一个单独的电源电路,只要有输入电压,+5VSB就存在,这样就使电脑能实现远程Modem唤醒或网络唤醒功能。最早的ATX1.0版只要求+5VSB达到0.1A,随着CPU及主板的功能提高,+5VSB 0.1A已不能满足系统的要求,所以Intel公司在ATX2.01版提出+5VSB不低于0.72A。随着互联网应用的不断深入,一些系统要求+5VSB提供2A、3A,甚至更大的电流输出,以保障系统功能的实现,因此对电源提出了更高的设计要求。
为了保证输出电压的稳定,ATX电源内部设计了一套补偿电路,能够根据输出电压下跌的幅度自动进行补偿来抵消输出电压的下降,不过绝大多数的ATX电源并没有为每一路输出电压提供单独的稳压电路,而是同时补偿,这样就容易出现一个特殊的现象,比如+3.3V、+5V和+12V中的+5V因为负载太大而导致输出电压开始下降,电源会同时增加这三路的输出电压,并不会单独对+5V进行控制,其结果必然导致+3.3V和+12V的输出电压过渡补偿而超过额定的电压,当电源设计欠佳或输出功率不足时这种特有的现象就更加明显!
实际使用中输出电压下降与上升的现象往往会同时出现,其中负载大的一路其输出电压往往小于额定值而其他输出电压则会高于额定值,如果电源无法满足电脑硬件的需要这种电压的变化就会更加明显。
主动式PFC与被动式FPC浅析
PFC是电脑电源中的一个非常重要的参数,全称是电脑功率因素,简称为PFC,等于“视在功率乘以功率因素”,即:功率因素=实际功率/视在功率.
而如今PFC分为主动式(有源)和被动式(无源)两种,它们是衡量电源档次高低的一个重要因素。一般来说,功率在250W~300W的电源多采用被动式PFC,而主动式PFC则常用于400W及以上的中高端电源。就性能而言,主动式PFC拥有更高的功率因数(高达99%),配合好的电路设计,能适应更高的电压范围。你可以通过电源散热孔查看该产品采用了何种PFC电路:被动式PFC通常为一块体积较大的电感,由多块硅钢片外部缠绕铜线而成;而主动式PFC则由电感线圈配合IC控制芯片组成。
一: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与总耗电量(视在功率)之间的关系,也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。 基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度,当功率因素值越大,代表其电力利用率越高。计算机开关电源是一种电容输入型电路,其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失,此时便需要PFC电路提高功率因数。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,被动式PFC包括静音式被动PFC和非静音式被动PFC。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。
主动式PFC
而主动式PFC则由电感电容及电子元器件组成,体积小、通过专用IC去调整电流的波形,对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC可以达到较高的功率因数──通常可达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很小,这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
主动式FPC包括交错式的PFC,比如航嘉前段时间刚刚推出来的X7电源,它用了交错式PFC(双PFC模块设计)以及全桥移相技术,可以提供高达90%的转换效率。
什么是80Plus
进入2009年,DIY市场当中的80Plus电源犹如潮水般涌现出来。说到“80Plus认证”相信很多用户还感到很陌生,但如果提到“节能”相信大家很快就明白是什么意思了。没错,80Plus认证就是一项旨在提升计算机平台节能水平的一项专业认证测试。可以说,80Plus认证正是为帮助用户节省电费,减少能源损耗和环境污染,对净化人类生存环境大有好处的一项保障性措施。
80Plus节能认证标识
最早80Plus是一项由民间出资,为改善未来环境与节省能源而建立的一项严格测试标准。随后80Plus技术受到美国能源署的重视,并出台相应政策,由Ecos Consulting负责执行全国性节能现金奖励方案。目的在于降低能源消耗,鼓励系统商在生产台式机或服务器时选配20%轻载、50%典型负载以及满载转换效率均在80%以上的产品,从而加大环境保护与节省能源等效果,继而创造出更为健康更为丰富的效益,并获得更大的升值空间。
80Plus认证还要求参测电源的功率因数要保证大于0.9,待机功耗小于1W。只有符合这些条件的电源,才算符合80Plus认证标准。同时由美国政府自掏腰包,对每台台式机奖励5美元,服务器每台奖励10美元。并且通过80Plus认证的产品,出厂后会带有80plus认证标识,而节能型产品更受用户推崇,因此生产商也可从中获利。可以说,80Plus即是一个保护用户利益的认证,同时也是带给经销商更多利润来源的认证,而且还有助于提升节能、环保及效率,从而成为未来电子产品发展的一大趋势.
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