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1、实用百科全书实用百科全书: :电源采购指南应用改造全攻略电源采购指南应用改造全攻略CPU辉煌的发展历史让我们感慨万千,显卡一次次的革命性换代让我们倍感兴奋然而在PC整个家族中,却很少有人去重视一个一直默默贡献的功臣电源。作为PC 的动力之源。电源无疑担当着非常重要的角色,负责各配件能量的供给,但人们往往却要忽视它,商家也抓住用户这些缺点狠赚一把,把劣质电源作为高质量电源出售。事实上,由于电源问题导致的电脑故障比较常见。基于此,通过本专文将带给大家关于PC 电源的方方面面,以此告诉大家其实电源也重要的必然道理！一、为什么要用好一、为什么要用好电源电源？一款好电源,能够让你的 PC 工作得更稳定,
2、从表面来看似乎很有道理,但涉与到为什么要用好的电源,也许有的用户有点迷茫。 但事先要申明一点,我们这里所说的好电源,并非一定要购买价格贵的电源,其实一些用户的电源质量也不错,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。比如硬盘启动失败、自动重启、死机等一些随机出现的故障。除了在选购上造成的错误问题 ,另外由于电源而造成的机器故障 ,大部分是由于使用了不合格电源引起的。我们知道,在大家装机时,特别是购买廉价的中低端 PC,商家是连同机箱和电源一起卖给用户如图1,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
3、稳定、纯净和充足的电力是系统稳定的前提。图1,机箱一般带有电源笔者就有过一些经历,原来在大城市上班时用 PC,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,但当在一些小城市 特别是县级城市甚至农村 ,由于这类城市的电压经常不稳定,导致电源需要负担电源高低变化带来的危害,久而久之,电源就会出现问题。 特别在下雨天打雷多的南方地区,品质不好的电源会在此时让你的 PC 致命。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如图2,这个钱不能省。1 / 16图2,480W 高功率电源二、要多大功率的二、要多大功率的电源电源？随着电脑速度的提升,随之带来的功耗越来越大,像硬盘
4、、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,以300W 电源为例,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,如图3长城300W 电源,如果按照功率W=电压VX 电流A来计算,其+5V 和-5V 输出功率总和为161.5W；+12V 和-12V 输出功率总和为189.6W；而+3.3V 输出功率则为66W,这些输出功率全部加起来为417.1W,这显然和其标出的
5、300W 不吻合,因此这个累加计算方法是完全错误的。图3事实上,上面我们算的是电源最大功率,但这并不代表事实,反而,电源效率也就是实际功率才是最后对工作有用的功率,我们再来看一个台达300W 电源情况如图4,从图中我们知道,这个电源和上面的长城300W电源是一样的标准,但图4中特别申明了5V、3.3V 和12V 的最大输出总和功率为290W,而这个290W 是厂商按理论数据算出来的理想输出功率,并没有包括那些无形中损耗的功率。这依然与电源的使用率有很大差距,因为电脑在实际工作中,并达不到理想工作状态,比如电源发热、线路传输等需要损耗一部分功率。图4根据事实表示,电源效率为输出直流功率总和与输入
6、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 6580之间。也就是说 ,上面说的 290W 的理理想输出功率 ,在实际利用率在2 / 16188.5W232W 之间。2PC 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风扇等如图5,但有的厂商的产品并没有提供功率我们参考,因此只能用
7、估算的方法来计算理论值,实际上比这个还要高 。当你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。图5,CPU 风扇标记的功耗首先我们来看看P4时代的AGP平台,从图6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PC 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
8、生了。 不过由于大多数情况,PC 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。3 / 16图6,P4平台最大功耗情况注：以上我们只是根据大约估算的PC 功耗情况,事实上,不同型号的 CPU 或不同型号的显卡还有一些差距,比如 GeForce 6800 Ultra 来说,在3D 模式下运作时需要用到100W 功率。另外最新的 CPU 核心和更高速度的存等功耗也比较大,大家可以参考产品说明书去计算自己的PC 到底需要耗费多少电力。三、走出三、走出电源购买电源购买误区误区随着 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
9、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 如图7 ,其实,在Intel在ATX规中定的是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。图74 / 162电源版本越高越好？有的商家宣传自己的电源符合Intel ATX2.03标准,似乎要比别人的要优越许多,其实从 ATX2.0到 ATX
10、2.03,只做了无关痛痒的修改,比如从 ATX2.02 到 ATX2.03仅仅把Micro ATX改为Mini-ATX。 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如图8 。图8,ATX2.0标准电源33.3V 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,
11、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 与+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 与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 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
12、出布局如图9,这才是真正的3.3V 独立电压输出。5 / 16图9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与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
13、都非常敏感,当电压改变的幅度过大而不能与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、输入技术指标与电磁兼容性、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DIYer 们常易忽略的电磁兼容性指标,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。有的老板以行的身份神密地宣称,同品牌的认证电
14、源和非认证电源是从同一条生产线上下来的,并以此认为二者的质量相同,甚至中肯地指出认证电源之所以比较贵,是因为认证要花钱,使消费者产生一种误解,即买认证电源要多花冤枉钱。市场上认证电源和非认证电源并存,这种可悲的现象是市场需求而造成的。实际上,评价电源的好坏,应该依据它的各项技术参数与指标。ATX 电源主要的技术参数有电源的功率、关机时间PF 、输出电压的纹波Ripple 、杂讯Noise 、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 认证与国际上的 ISO9002认证、3C 认证等 、电磁传导干扰 EMI 、输入技术指标、抗电强度、漏电流、温度要求等如图10 。
15、图10,通过3C 认证的电源四、揭开四、揭开 ATXATX 电源电源部面纱部面纱电源主要由输入电网滤波器、输入/输出整流滤波器、变压器、控制电路和保护电路等几个主要部分组成。早期的 AT 电源采用切断交流电源的方式关机,所以不能实现软件关机。与AT 电源相比,ATX 电源增加了3.3V 和+5VSB 两路输出电压和一个 PS-ON 信号,同时输出线由6芯插座改成20芯线给主板供电。6 / 161交流输入回路电源的交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等,输入保护电路指交流输入回路中的过流、 过压保护与限流电路；抗干扰电路抑制来自外界电网与开关电源部的干扰信号如图11 。图112整流电路整流电
16、路包括整流和滤波两部分电路,其将交流电源进行整流滤波,为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。3辅助电源在电脑开机后,辅助电源可同时输出两路电压,一路为+5VSB 电源,使操作系统可以直接对电源进行管理,以实现远程开机与电脑唤醒等功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电如图12 。图124推挽开关电路推挽开关电路是 ATX 开关电源的主要部分,推挽开关管和开关变压器是该部分电路的核心元件,它把直流电7 / 16压变换成高频交流电压,并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。5PWM 脉宽调制电路PWM 即脉宽调制电路,主要由集成电路 KA7500B 与周围元件组成如图13 。其功能是检测
17、输出直流电压,与基准电压比较进行放大,控制振荡器的脉冲宽度,从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定。图136PS-ON 控制电路ATX 电源采用5VSB、 PS-ON的组合来实现电源的开启和关闭,只要控制PSON信号电平的变化,就能控制电源的开启和关闭。如在WINOWS 平台下发出关机指令,使PS-ON变为高电平,ATX 电源就自动关闭。7保护电路为了保证安全工作,ATX 电源中设置了各种各样的保护电路,当开关电源发生过电压、 过电流故障时,保护电路启动,开关电源停止工作以保护负载和电源本身。8输出电路输入整流滤波电路将交流电源进行整流滤波,为主变换电路提供纹波较小的直流电压。 接插到主板上
18、的排线包含了电源输出的各路电压与控制信号如图14 。8 / 16图149PW-OK 信号的形成在 ATX 电源与主板中,PW-OK 信号是开机自检启动信号,为了防止开机时各路输出电路时序不定,CPU 或与它设备件未进入初始化状态造成工作错误与突然停电时,硬盘磁头来不与移至着陆区造成盘片划伤,ATX 电源中均设置了 PW-OK 信号。103.3V 二次稳压电路输出到主板上的3.3V 电压一般为 CPU 等配件供电,因此,ATX 电源在总体自动控制稳压的基础上,在 T1的次级3.3V 电压的输出负载网络增设了二次自动稳压控制电路,以使3.3V 输出电压更精确稳定。五、打磨你的五、打磨你的 垃圾垃圾
19、 电源电源市场上购到的廉价 ATX 电源,由于价格较低,厂家在选取元件时,要兼顾市场供货量、成本和性价比,不可能使用品牌机中同类产品的优质元件； 另外,在有的电源中,厂家为节省成本,部分元件被省略掉了。 下面以电源市场上常见的劣质 ATX 电源为例,讲解一下 ATX 电源的打摩方法。1打摩前的准备打摩电源,实际上就像打摩音响器材一样,只花费有限的成本,过更换部分关键元件,充分发挥原有设备的潜力。 我们本着尽量简单易行和通用的原则改造电源。 打摩电源需要的基本工具是螺丝刀、电烙铁、焊锡。有条件的最好准备一个万用表或直流电压表作为检测设备 如图15 。打摩电源需要操作者有一定的焊接技术和电子电路基
20、本常识。而且在打摩过程中需要接触到市电和开关电源部线路,所以务必小心从事。自行改动电源可能导致自动放弃 电源保修,改造不当还可能引起烧毁主机部件的严重事故 ,所以请操你考虑清楚。9 / 16图15,打摩电源所需工具首先我们需要打开电源外壳。 一般在电源盒顶部有数个螺丝用作固定之用,可能有一个螺丝孔表面会被厂方的合格证或标贴封住,防止用户自行拆开电源。很多电源外壳接口间带有小的槽口,在去掉了螺丝后只要稍微撬一下,电源外壳就可以被分解开。2抗干扰电路的打摩名牌电源中,其抗干扰电路是很讲究的。 廉价电源中,滤波器的电感线圈被用短路线代替,滤波电容都被省略掉了。比较简陋的电感线圈是用双线在高频磁环上并
21、绕而成,而比较正规的电感线圈则采用较粗的漆包线与磁环。交流抗干扰电容最好选用250V 交流电容,或选择直流耐压为630V 以上的电容如图16 。图16在电源输入电路中还接有热敏电阻THR,限制开机接通电源瞬间产生的强大冲击电流 。在电路板上留有此元件的位置,但也被用短路线短路掉了,应选用负温度系数的热敏电阻,冷态电阻为6 左右的那种。厂家选用的保险丝的熔断电流多在5A 左右,而除了开机时冲击电流较大外,电源实际工作时的最大电流不超过2A。 因此最好采用延迟式保险丝,一般可用彩电上常用的2A 到3A 之间的延迟性保险丝代换,效果比有些电源中采用的5左右的普通保险丝效果要得好。3整流滤波电路的打摩
22、整流滤波电路中,有些电源使用的全桥整流器元件是1N40071A1000V,电流容量显然太小,选用1N54066A1000V 代换比较可靠； 兼容电源中的高压滤波电容,一般为220F/200V,和优质电容相比,有一定的差距。在高压滤波电路中,滤波电容的容量一般来说越大越好,其耐压一般应按实际工作电压的2倍选取,可选用市场上10 / 16常见的470F250V 的高压滤波电容如图17 。图174开关功率管的打摩现在ATX电源中最常用的功率管是MJE13007,TO220封装,该管额定功率75W,耐压400V,电流8A。 在实用中,因此管损坏引发的故障较多。 BU508A125W700V8A比较容易
23、买到,且价格不高,是比较理想的代换品,用该管代换后,双管推挽额定功率为250W。如图18为 TO3形式封装的 BU508A 和 TO220封装的 MJE13007对比图。图18功率管的额定功率是在一定的散热条件下达到的,安装时要注意与散热片良好接触,原散热片上的硅脂不要擦掉。 如果采用 BU508A 代换,要注意 BU508A 分全塑封和半塑封两种封装形式,采用后者时,要采取绝缘措施 如图19,否则安装后会通过散热片形成电气短路。5开关整流对管的打摩在 ATX 电源中,5V、 3.3V、 12V 的整流管采用的是肖特基对管,但不管电流多大,一律采用 MUR1640 16A40V 。在250W
24、的电源中,其标称输出电流,5V 为21A、3.3V 为14A、12V 为6A,因此考虑到功率要有一定的余额,5V 和3.3V 所用的整流管参数远远不足。为了保险起见,建议换用 MUR302030A20V 如图20 。11 / 16图206增加过电压保护ATX 电源没有单纯的电源开关,只有主机面板上的电源触发开关,关机后,只是电源的推挽电路停止工作,电源的大部分电路仍处于工作状态。 很多电源常因夜间电压过高、 电源错相等而烧毁,因此有必要在电路中加上可靠的过电压保护电路。 在增加过电压保护中,常用的保护元件为可击穿电压为260V 的氧化锌压敏电阻,焊在电源输入电路的保险丝之后。 在正常的使用过程
25、中,一旦交流电源电压高于260V,压敏电阻便会击穿,产生的大电流将保险丝烧毁,从而使电源本身得到保护如图21 。图21六、不要低估老六、不要低估老电源电源的魅力的魅力不管是新电源,还是老电源,电源不仅仅单纯给电脑提供电压那么简单,如果你存在多个电源,那么你一定不想让其被抛弃在背后,重新利用手中多余的电源,为 PC 发挥一点一滴能量1用老电源听 CD现在不少品牌机都能实现不开机听CD功能,那么作为DIY你的,是否也这样想过呢？很多用户在升级电脑后,12 / 16可能有被淘汰下来的电源,事实上,利用淘汰下来的电源和光驱,通过简单改造,就可以实现不需要电脑的情况下直接听 CD 音乐。如果是老 AT
26、电源,只需要到电子市场买一个AT 电源的开关插座 大概几元一个 ,将 AT 电源的四根引线连接到这个电源开关座。再将光驱接上电源,然后打开 AT 电源,将 CD 音乐光盘放入光驱中就可以开始听CD 了。如果是 ATX 电源,那么要进行简单的改造才能给光驱直接供电。 因为 ATX 电源上有一个20个针脚的电源插头2排,每排10个针脚,这个插头就是接到主板上的20针脚接口给主板供电的。对于这个20个针脚的电源插头,如果将带有卡扣的一边的那10个针脚叫第一排,那么另一边的10个针脚则叫第二排如图22 。而从图23中我们知道,第一排从右往左的第四个孔是一根绿色电线也称为第14个针脚,这样一来,我们只需
27、要用别针或金属导电铁丝将这个孔与任意一个接黑线的孔也称为地线连接,其实这就相当于把这两根线短接,即可激活电源的独立供电功能,这样就可以直接给光驱供电了。图22图23准备一根长度适合的别针,如果没有别针的话,那么可以裁剪一段导电金属来连接,用导线将绿色电线的第14个针脚和任意一根黑色线的地线连接起来 如图24 。 以上工作完成后,需要准备一根电脑主机的电源线,然后将这根主机电源线接与 ATX 电源连接起来即可。13 / 16图24在光驱前面板的耳机插孔上接一副耳机如图25,将电源上的任何一个5V 电压输出接口连接到光驱的5V电源输入口,现在只要插上接通电源就可以让光驱工作了,按一下光驱弹出按钮,
28、将 CD 盘放入光驱中,再按一下播放按钮就可以开始听 CD 音乐了。我们这里使用了一个刻录机做演示 ,实际上只要你有一个老电源,一个老CDROM,不需要借助电脑,直接用这两个设备即可实现CD 播放。图252双电源供电组合实战淘汰下来的电源不仅可以用来听CD 音乐,还可以让老电源与新电源配合一起工作,从而实现双电源供电,让电脑具有更强的动力。如果你有一个老的 AT 电源,那么可以将它与 ATX 电源组合使用,使用 ATX 电源与 AT 电源组合成双电源供电模式的方法比较简单,只要购买一个 AT 电源开关座,然后将 AT 电源的四根引线连接到这个电源开关座即可如图26 。使用时将。AT 老电源连接
29、到光驱、软驱、硬盘等设备,由 AT 电源单独供电就可以了。而 ATX 电源则主要用来供给主板上的各电压需要。 需要注意的是,在使用前必须先打开 AT 电源,然后再能开主机； 如果先开主机后再开 AT 电源,可能会导致接在 AT 电源上的其它设备不能被正确识别。14 / 16图26如果你有两个 ATX 电源,同样可以结合起来使用。 不过与 AT 电源不一样的是,ATX 电源除了在线路上作了一些改进,其中最重要的区别是,关机时 ATX 电源本身并没有彻底断电,而是维持了一个比较微弱的电流。 所以即便电脑处于关机状态,只要没有拔掉插头,电源还是处于部分工作的状态。 要实现两个 ATX 电源组合供电,
30、就需要解决两个电源的开关同步问题,也就是说,只要将第14针脚的 PS_ON 接上低电平也就是接地电源就启动如图27,断开电源就关闭。图27准备两个 ATX 电源和一条细单支铜线,然后将第二个电源和第一个电源的PS_ON 针脚并联到一起就可以了。首先剥掉单支铜线两头的胶皮,不要剥得太多,够用就行了。 一头从后面插进主电源ATX 插头的14针脚,另一头则从正面插入副电源 ATX 插头的14针脚如图28 。接的时候要看清楚,PS_ON 是惟一的一根绿线,不要接错了,再用电工胶布包好绝缘如图29 。将两个 ATX 电源都接上交流电如图30,打开电脑开关,此时发现两个电源都同时工作了。15 / 16图28图29图30至此,关于电源方面的知识就介绍完毕了,其实关于电源远不止以上所说的这些简单知识,不过作为普通 PC用户来说,只要把关键的理论掌握即可,对于更复杂的改造应用需要有专业的电子技能。 同时要提醒玩家,对电源操作是具有一定的危险性的,特别是带电操作时一定要小心 ,如果对电路知识一无所知的用户尽量避免单独操作。16 / 16
