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1、计算机电源面面观1.前言数周前，笔者的一位挚友前来询问购机问题。他的要求很简单：无非就是平时我们常见的用什么牌子的货便宜，哪款产品性能好，跑游戏顺畅等等。在进行了诸如，上网查价格，写配置单之类的例行公事后，朋友看着报价单皱起了眉头。随问道：“这是什么东西？比音箱都贵了？”我接单子一看，原来朋友所指的是一款电源。的确，我当时给他配置的电源规格略微高了一点，不过也正是考虑到他电脑的频繁升级而事先有所预留。同时，笔者早年配置的老爷机，也正是因为使用了一款劣质电源，而导致报废两块主板（一块电容爆浆，另一块烧了USB和供电接口）的惨剧。这种扼腕的经历更是让我对山寨电源恨之入骨。“爆浆”的不只是牛丸，还可
2、以是电容小的时候，在计算机课上，老师总是照着普及教材上一板一眼的念道“CPU是电脑的核心”；大学了，选了这门专业，副教授又总是振振有词的告诉我们“计算机最重要的就是数据硬盘”；等到毕业了，计算机的神秘感再也不能感染我之时，作为一台工具，我要求的是它绝对稳定的运行。如果隔三差五的烧主板，坏硬盘，那工作基本就是个不可能完成的任务了。因此，计算机的“青春”（使用寿命）靠的就是电源，而我的“青春”（工作时间与效率）更是靠这个小铁皮盒子。在一番劝说下，朋友也听从了笔者的意见，打算使用品质较好的电源以图个省心。尽管此事告一段落，不过这次经历也小小的刺激了笔者的神经。如果把CPU比作处理海量数据的大脑的话，
3、那电源无疑就是源源不断为整个身体输送养料的心脏了。可是，正是这颗时时刻刻供给整个系统电力的重要器官，却常常不受大家攒机之时的重视。甚至在某些著名的PC游戏论坛中，出现过不少打算组双显卡交火的配置单帖子，其中却使用着功率不足的电源。于是，写一篇计算机电源的科普小文章的想法便油然而生了。希望这不但能帮助笔者的朋友更好的选购一款合适自己的电源，也更希望能让广大网友们更深刻的认识这个给予你计算机“生命与青春”的“朋友”。好电源，要够劲！2.电源的发展史(1)“参天之木，必有其根，环山之水，必有其源”。一块小小的电源，其实也是经历了十数年的发展。1984年，美国国际商用机公司也就是IBM发布了一款个人电
4、脑产品IBM 5170 PC AT。当时的人命名比较直白，AT其实就是Adavanced Technology的缩写。因其引入了标准的16位ISA总线以及采用了当时最新的Intel 80286处理器而得名。作为IBM公司的PC机第二代升级产品，尽管其早期批次的货物存在着与磁盘存储部件相关的瑕疵，不过其带来的工作效率的提升与巨大的商业价值使其最终流行于商业及普通用户市场，甚至成为了PC工业最持久的标准之一。IBM PC/AT (model 5170)而与苹果公司的理念不同的是，IBM一直是兼容型个人计算机的倡导者。为了使计算机终端用户能更快的升级自己的计算机，IBM推行了其在第二代PC产品中使用
5、的AT规格供第三方厂商生产与之兼容的主板。这AT规格意即为 IBM AT 计算机主板的外形尺寸和布局（规格）。而在1985年，出于节约成本与优化设计的目的，IBM推出了Baby-AT标准。Motherboard Baby AT这种从286 一直应用到奔腾（Pentium）的规格，有和 AT 规格相类似的安装孔位置和位置相同的八个卡插槽，但比过去稍微窄和短两寸（51毫米）。而这些 Baby AT 主板的较小的体积（220x330毫米）和高灵活性，成为了这一规格的获得成功的关键所在。尽管它现在已经过时，不过大部份现代的计算机机箱一般都可以兼容 Baby-AT。时过境迁，当诸多PC功能越来越完善的同
6、时，带来了更多的硬件规格与功能要求，而Baby-AT似乎不能更好的适应用户的需求了。首先，Baby AT结构标准表现在主板横向宽度太窄（一般为22cm），使得直接从主板引出接口的空间太小。大大限制了对外接口的数量，这对于功能越来越强、对外接口越来越多的微机来说，是无法克服的缺点。其次，Baby AT主板上CPU和I/0插槽的位置安排不合理。早期的CPU由于性能低、功耗小，散热的要求不高。而现今的CPU性能高、功耗大，为了使其工作稳定，必须要有良好的散热装置，加装散热片或风扇，因而大大增加了CPU的高度。在AT结构标准里CPU位于扩展槽的下方，使得很多全长的扩展卡插不上去或插上去后阻碍CPU风扇
7、运转。另外，内存的位置也不尽合理。早期的计算机内存大小是固定的，对安装位置无特殊要求。Baby AT主板在结构上按习惯把内存插槽安放在机箱电源的下方，安装、更换内存条往往要拆下电源或主板，很不方便。内存条散热条件也不好。最后，由于软硬盘控制器及软硬盘支架没有特定的位置，这造成了软硬盘线缆过长，增加了电脑内部连线的混乱，降低了电脑的可靠性。甚至由于硬盘线缆过长，使很多高速硬盘的转速受到影响。出于上述如此之多的局限性，在IBM已经丧失了PC的垄断地位的之时，Intel这个处理器芯片的业界巨子也于1995年推出了ATX（AT Extend）规格，以取代不再年轻的Baby-AT规格。ATX主板针对AT
8、和Baby AT主板的缺点做了以下改进：主板外形在Baby AT的基础上旋转了90度，其几何尺寸改为30.5cm24.4cm；采用7个I/O插槽，CPU与I/O插槽、内存插槽位置更加合理；优化了软硬盘驱动器接口位置；提高了主板的兼容性与可扩充性；采用了增强的电源管理，真正实现电脑的软件开/关机和绿色节能功能。ATX主板在主板更改的同时，新的电源标准也伺机而生。在新标准成长的头两年间（1995-1997），ATX电源标准也从初始的ATX 0.9演变成新的ATX 1.1。与AT电源最大的区别在于ATX规格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。而在随后
9、三年时间，ATX标准也日趋成熟，相继发布了ATX 1.3，ATX 2.0，ATX 2.01，ATX 2.02，ATX2.03等多个版本以此来不断满足计算机硬件方面的供电要求。典型的ATX电源这样的情况一直持续到2000年2月，从Intel P4开始，以前的供电标准再也法通过小幅修正来满足新CPU的需要。于是，ATX 12V 1.0标准便应运而生。与ATX 2.03不同的是，新标准内使用+12V电压为CPU供电以此取代之前的+5V电压。这样做不但提高了负载稳定性，更是解决了P4级处理器的高功耗问题。从布线上一眼便能看出，专为CPU单独供电的4Pin电源接口，就是它以+12V的输出电压持续不断的为
10、CPU输送着能量。另外，ATX 12V 1.0标准还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等做出了相应规定，以确保电源的稳定性。并提供+5VSB的输出确保了主板对USB等设备和电源唤醒功能的完善。当年被商家们叫的火热的“P4电源”由于处理器功耗的不断提升，在短短的两年时间里，Intel就先后两次升级了ATX电源的规格。随着吞电怪兽Prescott CPU的出现，系统对12V的输出电流有了更高的要求，而且线材的承受能力有限，这就对为CPU供电的+12V输出电流提出了更高的要求。同年8月发布的1.1标准和次年2月发布的1.2标准又在此基础上进行细节规格方面的调整，以满足生产方面的需求。3.电源的
11、发展史(2)2003年4月，Intel发布了新的ATX 12V 1.3标准。新标准中除再次加强电源的+12V输出能力外，为保证输出线路的安全，避免损耗，特意制定了单路+12V输出不得大于240VA的限制。ATX 12V 1.3电源尽管计算方式相同，不过240VA并不是240W，作为一个认证标准，240VA要求当单路+12V的输出电流超过20A的时候，必须在整机外贴上警示标志，禁止非专业人员打开机箱。商家们当然不愿意自己的产品转眼就变成了危险品。而考虑到环保节能的需要，ATX 12V 1.3标准中还规定了电源的满载转换效率必须达到68%以上，这就要求电源厂商必须通过加装PFC电路（文章后面会有技
12、术名词的解释）来实现。此外，该标准还去掉了对-5V端的要求，因为-5V端主要是针对ISA设备供电的，然后Intel从810芯片组开始就已经淘汰了此种插槽，所以这自然是多余的。同时，1.3标准中还很有远见的为SATA接口提供了电源规范以适应未来的应用。2005年，是硬件规格更新最快的一年，PCI-Express的出现，一局打破了AGP盘踞市场多年的情况。当然，新规格带来的不只是带宽的提高，更是将显卡供电的需求摆上了桌面。幸好Intel早有计划，同年提出的ATX 12V 2.0标准便很好的解决了这个问题。此次的标准中，采用第二路+12V的电源，其中一个专门为CPU供电，另外一个供给显卡和主板。因为
13、如此的设置，主板的主电源接口也从20针增加到24针，分别由122的主电源和22的CPU专用电源接口组成。虽然接口连接在了一起，但两路+12V电源在布线上是完全分开，独立输出的。这样高版本的电源可以将主电源24针分成20+4两个部分，兼容使用20针主电源接口的旧主板。ATX 12V 2.0除此以外，Intel ATX 12V2.0版本另一个重要就改进就是转换效率增加了。转换效率就是输出功率除以输入功率的百分比。1.3版电源要求满载下最小转换效率为68%。2.0版更是将推荐转换效率提高到了80%。尽管功率因数和转换效率都是指电源的利用率，但区别却很大。简单地说，功率因数产生的损耗是电力部门负担，而
14、转换效率的损耗是用户自己负担。功率因数、EMI电路等都是对国家电网的保护。也就是说电源转换供电，效率并没有100%应用，而是一部分转换为热量。如V1.3版电源效率只达到68%，那也就是说有32%的电能转换成了热能。为了防止热量的聚集影响到电脑的正常运行我们就要把热量散开，就也是就我们为什么装风扇的原因。ATX12V2.0标准在峰值及一般负载下可以到达70%，在低负载下也有60%的成绩，建议的效率数值可以分别在峰值、一般及低负载下到达75%、80%及68%（所谓一般负载是指满载输出值的一半，而低载是满载输出值的20%）。不过小看这些被转为热能的功耗，对400W功率模块而言，可就浪费掉一大笔的电能
15、。在制订了ATX 12V 2.0规范后，Intel又在其基础上进行了ATX 12V 2.01、ATX 12V 2.03等多个版本的小修改，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，新版本并没有太大变化，主要是进一步提高了最大供电功率。增加了最新规格的输出规范并且给出负载交叉图、加强了3.3V与5V的输出能力、削弱了12V的持续供电能力等。在最新的ATX 12V 2.2规范中Intel进一步提高了电源的转换效率。不过，通过规范对比我们可以看到改变最大当属电源在轻载时候的转换效率，而典型负载和满载情况下改变却是很少，看来要想进一步
16、提高电源的转换效率就目前科技水平的确已经很难。其实，早在2003年2月，intel便公布了ATX 12V 2.0规范。当时最大的改变就是为电源增加了第二路12V输出，其中12V1主要是用来为显卡等周边设备进行供电而12V2则专用于CPU供电。两路完全独立的12V供电输出，为整机的稳定运行提供了坚实的供电保证。但是在一些低功率产品上却出现了一项致命问题，由于以往单路12V输出的电源可以根据CPU与显卡等周边配件的供电需要而实时调整输出比例，但是到了双路12V输出后则取消了这一功能，较低功率产品往往会出现保证了CPU供电便忽略了显卡以及周边配件供电，顾及了显卡等周边配件供电便忽略了CPU供电的现象。为此，在新一代的ATX 12V 2.3版本规范中intel干脆将低功率输出产品重新设计成单路12V输出，从而最大幅度上保障了整机运行的稳定性。面对新一代配件的需要，ATX 12V 2.3中对于电源的输出
