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几十年来电源制式的繁衍进化的过程

2020年09月07日  | 移动技术网科技  | 我要评论
几十年来电源制式的繁衍进化的过程电源,作为计算机最基本的部件,以及计算机稳定与性能的基础,已经走过了几十载的岁月,几十年的发展,虽然从外观上看大同小异,但是电源的内部已经发生了很多实质性的变化... 12-08-08
电源,作为计算机最基本的部件,以及计算机稳定与性能的基础,已经走过了几十载的岁月,几十年的发展,虽然从外观上看大同小异,但是电源的内部已经发生了很多实质性的变化,例如,接口种类、数量、线长/风扇尺寸/功率大小/电路板设计/静音设计以及节能设计等都发生了很大变化。搞不明白电源的很多细节问题,是很多玩家头疼的一件事。所谓“牵一发,而动全身” 如果电源的选择失误,轻则影响性能的发挥,中则影响系统稳定性,重则导致各类硬件提前老化,或者损坏。

蹉跎岁月几十载 电源制式的繁衍进化
 
    玩明白了电源,才能给自己的爱机搭建一个坚实的基础,省去日后一些不必要的麻烦。下面本文就带你走进一个全方位立体化的电源世界。让您再也不用为了电源而伤脑筋。
   电源鼻祖 “at”规范电源
    说到at电源规范,很多网友可能并不熟悉,at规范与atx规范一定不要混淆,后边我们会单独介绍大家最为熟知的atx规范,而at电源规范作为最早期的产品,现在已经很难见到。

蹉跎岁月几十载 电源制式的繁衍进化
at电源
    如同其他的早期产品,at规范是由ibm提出来的,我们常说的386 486的老机器上,用的就是这种电源,该类型的电源,是伴随着ibm的推出pc/at机时所提出的,时间在上世纪90年代以前,当之无愧的的计算机开关电源的鼻祖。该类型提供+5v、-5v、+12v、-12v四组电压,具备硬开关。用过386 486这类老机器的人都知道,当年开机需要拨动机箱后面一个开关,计算机才会供电。是的,这种电源,可以说非常机械,不可以软件开关。随着技术的发展,该类型电源现在已经完全淘汰。


电源界里程碑“atx”电源规范
    1995年,intel 推出了新的主板架构——atx,随之诞生的则是atx规范的电源,时至今日,我们仍然在沿用这种制式的电源,只不过版本发生了变更。
atx是英文at extend的缩写,可以翻译为at扩展。与at电源相比,主要是增加了+3.3v和+5v standby两路输出和一个ps-on信号,并且可以软关机(at需要关掉开关),输出线改成一个20芯线给主板供电。

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atx 20pin线路的定义
    atx总共经历了不同的阶段,分别为atx1.01,atx2.0,atx2.01,atx2.02,atx2.03,atx 12v(也称atx 2.04, atx2.03后的电源,均以此版本为基础更新,例如atx2.2、atx2.31,不过这个不在今天谈论范围内。
    其实atx发展到atx 2.03,各个版本之间的差别其实都不大,甚至在atx12v规范中,前期也在沿用这种20pin芯线的主板供电方式。
 

版本

区别

atx2.0

采用往外抽风方式散热,1.01采用往内吸风方式散热
(ps 是不是很无聊)

atx2.01

将+5v standby输出电流从10ma改为720ma,此改动针对网络唤醒功能

atx2.02

增加了一个六芯的辅助插头, 此外将-5v和-12v的输出电压偏差由+/-5%改为+/-10%

atx2.03

将atx2.02版本中的“micro atx”改为“mini-atx”,以区别于intel提出的另一个标准micro atx。


 
    从上表可以看出,从atx 1.01到atx 2.03其实变化并不大,因为此时计算机的发展还没有迈入pentium4 阶段,到了pentium4阶段以后,电脑的运算速度开始飞速发展,功耗也随之上扬。这套靠着20pin 芯线给主板上全部东西供电的atx标准显得越来越捉襟见肘,于是,历史的车轮再次向前碾进。


千呼万唤始出来 “atx12v”规范
    严格来说,atx12v是规划在atx范围内的,但是它的出现,代表着电脑的发展进入了“近代史”。 atx12v也叫做atx 2.04,但是它有一个别称——p4电源。 也就是说,面对着高功耗的pentime4 ,atx 12v应运而生。atx 12v,顾名思义,加强了+12vdc端的电流输出能力,并对+12v的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定;新增加了p4电源连接线;加强了+5vsb的电流输出能力;“串口”的供电概念,也在这时候具有了雏形。 

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增加的4pin 12v cpu供电线路
    atx12v规范,其实也分出了很多版本,它们分别是atx12v1.2、atx12v1.3、atx12v2.0、atx12v2.2、atx12v 2.3、atx12v2.31。
从v1.2开始,atx 12v不再提供-5v电压输出,因为此时isa卡槽接口已经因为各种原因退出了历史,也就不需要-5v输出了。 
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isa卡槽
    从v1.3开始,增加了一个我们熟悉的接口,那就是sata电源口。现在市面上的电源,仍然有此规范的。
    而从v1.3到v2.0 ,由单路12v输出改为双路12v输出。一路专门为cpu供电。主板供电接口由20针增加到24针,就是我们现在主流的24pin芯线主板供电主线。多出的四针,2针是12v输出,2针地线(再次强化12v对于主板的供电)。
    v2.2版本则是沿用了v2.0的双路12v设计,将最大输出标准提升到450w,并且引入8pin的供电标准,重新规划了电路电流标准,提升了转换效率。
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8pin供电口
    v2.3版进一步改善cpu与显卡能耗变化后的电流分配。
    v2.31版进一步提升均衡负载、防辐射、无毒节能等特性,也是迄今的最高版本。
    可见从atx 12v v2.2开始,已经是我们近年来经常看见的一种规范,双路12v,一路cpu供电,一路外围设备供电。但是v2.3 以及v2.31的发布,预示着以后电源的发展将走上高转换效率,以及绿色环保的方面。


diy之路 有个性的电源
    很多一路从diy路走来的老鸟都会发现一个共性的问题,那就是近年来,电源的外观、线材、引线方式、散热方式等方面,都发生的巨大的变化,与以往都发生了巨大的变化。不得不说,随着pc计算机技术的飞速发展,性能不断进步之余,很多配件都走上了个性化的道路,加进去了许多yy的元素,动辄发光、炫彩,如果搭配一款透明或者半透明机箱,都会让以往单调的主机大放异彩。
以前的电源,绝大多数以镀锌板为外壳材料;接线方面,厂商规定接头的数目、种类直接焊死在内部主板上;散热多以8cm 风扇为主,后期发展使用12cm的“大风车”风扇。

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两种不同散热方式电源
    其实,如果用我们今天的眼光来看,以前的这种电源是存在很多弊端的。就小编的经验来看,这种镀锌板的镀层大多不是很厚实,而且防腐朽的能力不怎么样,装机的时候,印上去的指纹,在后期都可能生锈,如果天气潮湿,风扇网罩,外壳接口处都会生出锈迹。其次,这种“死”的电源线方式,不利于用户根据自己的需求,自由的增加减少接口数目,而且冗余的线材,不仅给走线带来麻烦,而且会影响机箱散热风道的散热效果。8cm的风扇声音大,效率低,这都是现在来看的一些“硬伤”。

    在这类似电源的发展过程中,出现了一些过度产品,它们拥有了蛇皮网包裹的线材,拥有了模块化的接线方式,以及12cm的静音风扇,有些还带有pwm调速,或者手动设置风扇转速。这些过度产品的问世,给电源发展带来新的思路,慢慢这些技术发展成熟,厂商加之以绚丽的外观,新型镀层的外壳材料便成为了现在我们看见和使用的电源。如果说新电源的特点,小编归结为:静音,方便,高效。 
    高密度蛇皮网包裹的线材,让走线更加方便,使得以前好似一团乱麻的导线变得整齐明朗。模块化更是给了用户更大的选择空间,自由搭配各种接口的数目,非常方便。值得一提的是12cm风扇(以往也有类似设计,但大多定位高端),不仅仅是给电源带来了高效率的散热,而且将cpu,主板供电部位的余热吸走,吹出机箱外面,是不得不说的电源发展上的点睛之笔,打破了机箱内部配件各自为营的设计状况,给人一种整体,协调的舒适感。

    现在电源的设计,可谓是给diy玩家留出了充分的发扬个性的空间。


读懂它的心 电源参数解读
    追女孩子需要懂她的心,玩转电源也需要读懂电源的各种技术参数。电源作为一个基础的配件,保证电脑的稳定运行,它还是有很多参数的。从这些参数上,往往反映出电源的品质,而一些不良厂商,也容易在这上面做文章,下面就让我们一起解析电源的“心”
    1.不可不说的线径问题
    一块电源用料好坏最直观的标准就是线径,电脑内部的电流其实是非常大的,12v的输出电流,动辄就达到几十安培,没有优质的导线来作为电流的通道,不仅不能为硬件持续稳定的供给电力,还会导致安全隐患。一般来说,导线需要有18awg,也就是说,横截面积要有1.00mm2,当然越粗越好,有关awg数值一般在导线绝缘外皮上有。
(awg是american wire gauge的简称,单线导体是根据直径、绞线是根据横截面积来决定线号。) 

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注意图中18awg标示
    2.擦亮双眼看功率
   电源的功率可分为:额定功率、最大功率和峰值功率。但是只有额定功率和最大功率才有实际意义。
  额定功率:环境温度在-5~50度之间,输入电压在180v~264v之间,电源能长时间稳定输出的功率。
  最大功率:在常温下,输入电压在200v~240v之间,电源可以长时间稳定输出的功率,最大功率一般比额定功率大15%左右。
  峰值功率:电源在极短时间内能达到的最大功率,时间仅能维持几秒至30秒之间。峰值功率与使用环境与条件有关系,不是一个确定值,但峰值功率可以很大,极容易误导用户,并不具备什么参考价值。
    一般我们所说的电源xxx w,大多都指的额定功率,但是有极少数坑爹行为会将最大功率,甚至峰值功率作为噱头喊出来,擦亮双眼显得尤为重要。 
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参数实标
    3.我们天天看的pfc 究竟是什么!
    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。
通俗的说,pfc电路就是提升电源效率的一个电路,分为被动pfc和主动pfc 两种。
被动式pfc一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(valley fill circuit)”,这两种被动pfc电路都有一个不足,就是功率因数只能达到最高0.9,但是成本较低。识别它也很容易,就是电源内部往往有一坨铁,其实它不是变压器,而是被动pfc。
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被动式pfc
    而相对而言,主动pfc因为是有专门ic控制的电路,所以功率因数通常可达98%以上,通俗的说,就是更省电,但是成本较高。
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主动式pfc
    4.你所不知的emi
    emi就是我们所说的电磁干扰,现在电源的功率越来越高,内部强电流必然产生强大的电磁干扰,一款好的电源,为了保证输出的稳定性,就需要emi滤波电路的帮助,高端电源已经存在了二级emi电路。
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典型的二级emi电路
    5.新兴的标准 80plus
    80plus作为一个转换效率的标示早就为大众所知,但是80plus的各种标示的所标示的具体能源效率,您是否了解呢?
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80plus标准



讲了这么多,但是如果能为您解决一些电源上的困扰,那么就算没白费力气。写在最后,小编想和大家说说如何去选择一款电源。
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优秀内部做工
    每一张装机单上,机箱电源大多在最后一项,当您充分考虑了整体平台的配置后,就应当考虑下电源的选择了。首先,功率上,尽量不要“吃死”,留出几十瓦到上百瓦的空间,可以保证系统的稳定运行。其次,尽量选择高版本的atx 12v规范,尽管每次升级的改动甚微,但是进步总归是进步,您说呢?最后则要“眼观六路耳听八方”对于列入选择范围的电源的做工、用料做到心中有数。

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