最重要的電腦配件:計算機開關電源--從入門到BOOM

一、什麼是計算機電源?

眾所周知,家用PC屬於弱電產品,也就是說計算機各個配件的工作電壓比較低,一般為正負12V、5V、3V等電壓,並且均為直流電。而我們國內市政供電為220V的交流電,不能直接在計算機部件上使用。因此計算機和很多其他家用電器一樣需要一個電源將普通市電轉換為計算機可以使用的電壓。與其他家用電器不同的是,PC的某些部件因為頻率高電壓低,因此對電源的品質要求特別高。如果把CPU比作計算機的大腦的話,那電源就是計算機的心臟,一顆質量過硬的電源是整個計算機系統的基礎保障,否則就會出現“加錢加到九萬八,紅星炸彈啪啪啪”的尷尬場面。

(事實上,由於強烈的專業壁壘門檻,電源可能是電腦DIY領域中水最深的部分。即使是弱電領域的專業大佬,在沒有昂貴設備以及足夠的從業經驗的情況下也很難分辨出一款電源的優劣。就樓主本人來說,你要我推薦市場上的一些好好電源,我沒有問題,但是你要我說清楚其中每一處細節和門道,抱歉這我是真的不懂。 因此這篇科普真的非常難寫,請教了幾位學弱電的朋友的同時也在網上查閱了大量的測評、拆解、資料與百科以及廠家頁面。最後也只是堪堪 整理 出了電源的大致介紹,更側重於讓大家瞭解這個產品的特性以及選購產品時候需要去注意的技術和參數。)

二、計算機電源有哪些

【外置電源適配器】:電源適配器是小型便攜式電子設備及電子電器的供電電源變換設備,常見於筆記本與ITX緊湊PC平臺,並不屬於典型的電源設備,但是也是PC電源的一類,因此在此提及。

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【服務器電源】:服務器電源就是指主要用於服務器上的電源,它和PC電源一樣都屬於開關電源。服務器電源按照標準可以分為ATX電源和SSI電源兩種。ATX標準主要用於工作站和低端服務器;而SSI標準則更傾向於專業的服務器,接口針數與家用機也不兼容。當然市面上也有很多發燒玩家將物美價廉的二手SSI服務器魔改使其能夠兼容個人PC。

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【SFX電源/SFXL電源】:可以看成縮小版的標準ATX電源,主要用於緊湊型ITX平臺,當然價格也要比同檔次的標ATX電源貴,SFXL電源要比SFX略大一些。

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【標準ATX/ATXL電源】:ATX電源就是我們最常見,最通用的標準計算機電源標準,尺寸大約為150X140X86mm,配備12CM直徑的散熱風扇。但是也有部分高端電源會比標準ATX長一些,搭配14CM散熱風扇,這種尺寸的電源可以稱為”ATXL”電源(非正式稱呼)。

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三、電源內部的主要組成部分

【EMI濾波電路】:

EMI全稱為ElectromagneTIc Interference即電磁干擾。PC電源中的EMI電路通俗的講就是一個濾波器,市電進入電源後首先進入EMI電路來消除交流電中的高頻雜波,將相對純淨的電路送入PFC電路。同時EMI電路也是電源的第一道保護屏障,能夠保護電源不受到市電不穩定時的突波干擾。

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【PFC電路】:

PFC的英文全稱為“Power Factor Correction”,意思是“功率因數校正”,因為計算機開關電源是一種電容輸入型電路,其電流和電壓之間的相位差會造成交換功率的損失,此時便需要PFC電路提高功率因數。目前常見的PFC有兩種,一種為被動式PFC(也稱無源PFC)和主動式PFC(也稱有源式PFC),另外還有交錯式PFC。

▼採用主動PFC電路的某品牌電源

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【高壓濾波電容】:

主要是將高壓交流電轉化為高壓直接電,由全橋電路整流和大容量的濾波電容濾波來完成,對電流電壓間的相位差進行補償。 一般情況下有經驗玩家都習慣用這裡所用電容容量的品牌以及大小參數來判斷電源的功率和用料檔次。(參考下表)

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【變壓器】:

變壓器是開關電源的關鍵部分。它把直流電壓變換成高頻交流電壓,並且起到將輸出部分與輸入電網隔離的作用。

【低壓整流和濾波電路】:

是電源的直流的穩壓輸出部分,將低頻高壓直流轉變為低壓直流電,並且過濾掉其中的雜波,有磁放大技術和DC-DC。

[單磁放大]:3.3V通過磁放大電路穩壓,12V和5V電壓是共同受電源PWM控制器調節的,電壓聯動。單磁放大有兩個死點,分別是 12V滿載5V空載 和 5V滿載12V空載。此時有可能電壓超出範圍導致斷電。

[雙磁放大]:是指5V和3.3V分別通過磁放大電路穩壓,12V電壓受PWM控制器調節。雙磁放大有一個死點,就是12V空載,5V和/或3.3V帶負載,此時有可能電壓超出範圍保護停機。

[DC-DC]:由12V取電,降壓後提供5V 3.3V,不論用多少,最終都反映到12V的負載

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【拓撲結構】:

電源拓撲基本分為兩種:一、半橋;二、正激。其中老式半橋,雙管正激為硬開關。諧振半橋,諧振全橋,移向全橋,有源箝位這些屬於軟開關。而在這其中,正激拓撲電路的優勢十分明顯,事實上,目前主流電源大部分採用了雙管正激架構,少部分為LLC諧振架構。

拓撲結構與開關部分以及低壓轉換部分可以自由搭配組合,是我們選購電源需要注意的關鍵部分。

▼這三個選項的組合是選擇電源的關鍵知識點。

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【控制保護模塊】:

主要用來控制開關管的導通和截止,從而調節輸出電壓的高低。控制芯片同時還負責電壓過載和電流短路保護,避免因電源固障時導致與其連接的電腦設備毀壞。雖然這些控制芯片在電源裡面不象其他組成部分那麼明顯,但是它們卻有著作為“大腦”發揮著重要的功能。

【散熱模塊】:

目前市面上大部分電源的轉換效率在80-90%左右,這意味著大約有20%的電能只能在流失的過程中轉換為熱量,因此電源內置的散熱風扇就顯得非常重要。優秀的電源則可以在散熱和靜音之間做好平衡。

四、電壓&紋波

一般電源的輸出電壓有:+3.3V 主要給主板和內存供電。+5 V 目前主要給硬盤.光驅.USB設備和鼠鍵供電。+12V 作用是最廣泛的,上至CPU.顯卡.下至硬盤光驅.散熱風扇...因此在不同的負載情況下,能否有穩定的電壓輸出也是檢驗電源成色的一大標準。

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紋波:開關電源輸出的不是純正的直流電壓,裡面有些交流成分,這就是紋波和噪聲造成的。紋波是輸出直流電壓的波動,與開關電源的開關動作有關。每一個開、關過程,電能從輸入端被“泵到”輸出端,形成一個充電和放電的過程,從而造成輸出電壓的波動,波動頻率與開關的頻率相同。

紋波電壓是紋波的波峰與波谷之間的峰峰值,其大小與開關電源的輸入電容和輸出電容的容量及品質有關。在Intel ATX電源規範中12V的紋波電壓應該小於120mV,3.3V和5V應該小於50mV,超標限度是10%

五、額定功率與轉換率

額定功率:也就是我們通常所說的電源“瓦數”,一般玩家根據自己的硬件配置與升級需求來選擇一個適合自己的額定功率的電源,當然這裡有很多廠家會耍一些小心眼,將產品型號與額定功率進行模糊:例如XXX-600看似標註了600其實是一顆額定500W的電源,選購的時候需要稍微注意一下。 這裡再糾正很多JR的一個誤區,電源的實際能耗是額定功率/轉化率,比如你的電源額定500W,全負載轉換效率為80%,那麼你這顆電源的實際滿載能耗為 500/80% = 625W, 可別再傻子一樣的乘0.8來計算你電源的最大能耗了!

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轉換率:轉換率是指電源對能源的利用效率,通常採用“美國環保節能標準”來對電源的轉換率進行分級,也就是我們通常所說的“80PLUS認證”。

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其實80PLUS認證其實只是一個節能認證,並不能代表電源做工用料質量的好壞。電源的輸入功率等於輸出功率÷轉換效率 ,轉化率越高其輸入功率越低 轉換效率和架構成直接關係,一般老式半橋撐死白牌,雙管正激能最低白牌,LLC基本金牌,有源鉗位單管正激一般金牌,,電源的質量好壞跟架構沒直接關係,卻和用料有極大關係,所以轉換效率和電源質量也有一些所謂的玄學關係,所以說在通常情況下轉化率高的一般比轉化率的做工要更好一些。當然這僅限於正規品牌,畢竟現在已經是9012年了,隨著妖術的進步,某些爆破品牌也能用狗屎一樣的用料架構來拿到銅牌甚至金牌認證。

六、模組&線材

從線纜與電源的連接方式區分,電源可以分為全模組、半模組、非模組。

全模組:顧名思義就是完全模塊化的接口,電源線不會固定在電源上,需要使用什麼線就連接什麼線,這樣就不會顯得雜亂無章,擴展性也更,同時也可以更換顏值更高的定製線纜;

半模組:除了CPU與主板供電是固定的之外其他線纜則是可以插拔的模塊化,可以理解成一種妥協的四不像方案

非模組:電源的電源線是直接從電源內部延伸出來的,線材的多少、長度全是固定的,因此,給你多少你就只能用多少,少了就可能不夠用,也不利於理線;最後則是半模組,。


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