電腦電源

電腦電源

電腦電源是把220伏(V)交流電,轉換成直流電,並專門為電腦配件如CPU、主機板、硬碟、記憶體條、顯示卡、光碟驅動器等供電的設備,是電腦各部件供電的樞紐,是電腦的重要組成部分。 目前電腦電源大都是開關型電源。

基本信息

組成

簡單來講:一個計算機電源 主要由如下7部分組成。

電腦電源 電腦電源

濾波器

(EMI電路部分)。Electromagnetic Interference電磁干擾

一個電源通常包含不止一個電磁濾波器,第一個位於市電接入電源的位置,我們可以在一個電源的220V市電接口背後發現它。其電路主要作用是濾除外界的突發脈衝和高頻干擾,另一方面也會減少開關電源本身對外界的電磁干擾。它的結構雖然簡單,大都由X電容、Y電容和變壓器型電感組成,但卻是電源中的重要設備,如果在這上面偷工減料的話,電源的禁止性能將大打折扣。如果我們拿優質名牌電源和普通雜牌電源比較的話,你會發現大部分雜牌電源都缺少EMI電路,電源直接從市電引入PCB。而這一點也就成為區分電源質量優秀與否的核心之一了。

此外,很多品牌優質電源為保證輸入到整流電路中的電流的純淨,還都設計了第二道濾波電路。此濾波電路同樣也是由X電容、Y電容和變壓器型電感組成,位置位於PCB上,靠近第一道EMI電路附近。

保護器

--壓敏電阻:

壓敏電阻是每個電源必不可少的元件,散布在印刷電路板(PCB)上,其作用是對電源提供保護。它的原理基本和我們家裡的保險絲類似,使用自我熔斷方式切斷電流。

濾波電路

稍微學過一點電子電路的人都知道:交流轉(脈衝)直流必須經過一個整流濾波電路。最常見的就是由四個二極體和兩個濾波電容組成的橋式濾波電路。計算機電源通常都採用這種方式整流。根據封裝模式不同,計算機電源中常見的整流濾波電路常見的有兩種:一種是獨立四個二極體組成,另外一種將四個二極體封裝在一起,稱為“全橋”。無論全橋還是獨立二極體,所能承受的最低耐壓和最大電流都是有限制的:耐壓應不低於700V,最大電流應不小於1A。

變壓器

變壓器我們最熟悉了,對,就是小時候我們拆的那種用漆包線纏繞起來的大鐵疙瘩。高中物理中也已經學習過它的原理。在電源中,變壓器當然是將高壓轉換為低壓,供電腦使用。高中物理學告訴我們:根據電磁學原理,變壓器的轉換比率主要由其線圈的匝數決定,因此個頭越大的開關型變壓器往往可以傳遞更多的能量,也是分辨優質或低劣電源的觀察點之一,一定程度上,變壓器的個頭直接影響電源的真正輸出功率和品質。

開關三極體是電源的中心樞紐,它主要負責將轉換後的高壓直流輸送到開關變壓器上進行降壓,其耐壓程度不得小於800V,輸出電流通常不能小於5A。開關三極體屬於核心易損部件,又是電源的核心部分,所以開關三極體的質量和電源本身的品質也是息息相關的。

保護電路

電源內部的保護電路監視著電源的一舉一動,是電源的大腦。它負責啟動電源並進行電壓/電流的監控和調整,同時在出現短路、斷路、過壓、過流、欠壓、欠流等情況的時候進行自動保護。劣質電源通常會簡化這部分電路甚至根本不設定保護電路,而這一切都會給電腦系統帶來諸多隱患。

根據保護電路的位置和監控的類型不同,電源內部的保護電路又分為輸入端過壓保護、輸入端過流保護、輸出端過壓保護和輸出端過流保護四個類型,這也是大部分優質品牌電源宣傳的“四重保護電路”的由來。顧名思義,過壓/過流保護電路也就是監視的輸入/輸出電壓/電流出現異常時自動生效,從而達到保護作用。

此外優質電源通常還設定有輸出端短路保護。這是個非常實用的功能。

電路部分

在國家強制實施的3C認證中,要求電源內部必須增加一個功率因素校正電路,以減少開關電源對外部電網的干擾,這就是現在電源內部的PFC電路。所以最新通過國家CCC認證的電源內部都會出現一個新的部件,PFC電路。通過本次對數十款電源的拆卸,可以發現常見PFC電路其實就是一個無源電感,其成本大約在5-6元人民幣左右,個頭比開關變壓器還要大,樣子很像開關變壓器,同樣用黃色膠帶封裝。還有一些追求空間的緊湊型產品或者追求性能表現的電源產品會使用成本在20-30元的有源PFC元器件,個頭小但是功率因數可以接近於一,效果十分優秀。

散熱部分

電腦電源的轉換效率通常在70-80%之間,這就意味著20-30%的 能量將轉化為熱量。這些熱量積聚在電源中不能及時散發,會使電源局部溫度過高,從而對電源造成不必要的傷害。因此任何電源內部都包含有散熱裝置,由此得來的風扇排 風量和噪音指數也是電源的兩個重要指標。電源散熱主要通過散熱片和功率管配合進行,我們從縫隙中望進去,都能看到電源內部有巨大的散熱片,上面的大功率管 的性能和極限參數直接影響到電源的安全承載功率和產品成本,也與電源的餘量大小密切相關。所以說觀察散熱片和上面的功率管也是判斷一個電源好與壞的方法。

分類

ATX 電源

電腦電源 電腦電源

ATX 規範是1995 年英特爾公司制定的新的主機板結構標準,是英文(AT Extend)的縮寫,可以翻譯為AT 擴展標準,而ATX 電源就是根據這一規格設計的電源。市面上銷售的家用電腦電源,一般都遵循ATX 規範。

BTX 電源

BTX 電源是也就遵從BTX 標準設計的電腦電源,不過BTX 電源兼容了ATX 技術,其工作原理與內部結構基本相同,輸出標準與ATX12V 2.0 規範一樣,也是像ATX12V 2.0 規範一樣採用24針(pin)接頭。BTX 電源主要是在原ATX 規範的基礎之上衍生出ATX 12V、CFX 12V、LFX 12V幾種電源規格。其中ATX 12V 是既有規格,之所以這樣是因為ATX12V 2.0 版電源可以直接用於標準BTX 機箱。CFX12V 適用於系統總容量在10~15 升的機箱;這種電源與以前的電源雖然在技術上沒有變化,但為了適應尺寸的要求,採用了不規則的外型。定義了220瓦、240瓦、275瓦 三種規格,其中275瓦 的電源採用相互獨立的雙路+12V 輸出。而LFX12V 則適用於系統容量6~9 升的機箱,目前有180W 和200W 兩種規格。BTX 並不是一個革新性的電源標準,雖然英特爾 公司大力推廣,但因為支持的廠商太少,因此,已經很少提及。

連線線

對於不同定位的電源,它的輸出導線的數量有所不同,但都離不開花花綠綠的這9種顏色:黃、紅、橙、紫、藍、白、灰、綠、黑。健全的PC電源中都具備這9種顏色的導線(主流電源都省去了白線)。

黃色

+12V(標準範圍:+11.40-+12.60)

黃色的線路在電源中應該是數量較多的一種,隨著加入了CPU和PCI-E顯示卡供電成分,+12V的作用在電源里舉足輕重。

+12V一直以來常用於給硬碟、光碟機、軟碟機的主軸電機和尋道電機提供電源,以及為ISA插槽提供工作電壓和串口設備等電路邏輯信號電平。+12V的電壓輸出不正常時,常會造成硬碟、光碟機、軟碟機的讀盤性能不穩定。當電壓偏低時,表現為光碟機挑盤嚴重,硬碟的邏輯壞道增加,經常出現壞道,系統容易當機,無法正常使用。偏高時,光碟機的轉速過高,容易出現失控現象,較易出現炸盤現象,硬碟表現為失速,飛轉。如果+12V供電短缺直接會影響PCI-E顯示卡性能,並且影響到CPU,直接造成當機。

藍色

-12V(標準範圍:-10.80--13.20)

-12V的電壓是為串口提供邏輯判斷電平,需要電流不大,一般在1A以下,即使電壓偏差過大,也不會造成故障,因為邏輯電平的0電平從-3V到-15V,有很寬的範圍。

紅色

+5V(標準範圍:+4.75-+5.25)

+5V導線數量與黃色導線相當,+5V電源是提供給CPU和PCI、AGP、ISA等積體電路的工作電壓,是電腦中主要的工作電源。CPU都使用了+12V和+5V的混合供電,對於它的要求已經沒有以前那么高。只是在最新的Intel ATX12V 2.2版本加強了+5V的供電能力,加強雙核CPU的供電。它的電源質量的好壞,直接關係著計算機的系統穩定性。

白色

-5V(標準範圍:-4.50--5.50)

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市售電源中很少有帶白色導線的,白色-5V也是為邏輯電路提供判斷電平的,需要電流很小,一般不會影響系統正常工作,基本是可有可無。

橙色

+3.3V(標準範圍:+3.14-+3.45)

這是ATX電源專業設定的,為記憶體提供電源。最新的24pin主接口電源中,著重加強了+3.3V供電。該電壓要求嚴格,輸出穩定,紋波係數要小,輸出電流大,要20安培以上。一些中高檔次的主機板為了安全都採用大功率場管控制記憶體的電源供應,不過也會因為記憶體插反而把這個管子燒毀。使用+2.5V DDR記憶體和+1.8V DDR2記憶體的平台,主機板上都安裝了電壓變換電路。

紫色

:+5VSB(+5V待機電源)(標準範圍:+4.75-+5.25) ATX電源通過PIN9向主機板提供+5V 720MA的電源,這個電源為WOL(Wake-up On Lan)和開機電路,USB接口等電路提供電源。如果你不使用網路喚醒等功能時,請將此類功能關閉,跳線去除,可以避免這些設備從+5VSB供電端分取電流。這路輸出的供電質量,直接影響到了電腦待機時的功耗,與我們的電費直接掛鈎。

綠色

P-ON(電源開關端)

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通過電平來控制電源的開啟。當該連線埠的信號電平大於1.8V時,主電源為關;如果信號電平為低於1.8V時,主電源為開。使用萬用表測試該腳的輸出信號電平,一般為4V左右。因為該腳輸出的電壓為信號電平。這裡介紹一個初步判斷電源好壞的土辦法:使用金屬絲短接綠色連線埠和任意一條黑色連線埠,如果電源無反應,表示該電源損壞。電源很多加入了保護電路,短接電源後判斷沒有額外負載,會自動關閉。因此大家需要仔細觀察電源一瞬間的啟動.

輸出接口

電源的主要輸出接口是指電源給主機板、顯示卡、硬碟、光碟機、軟碟機等設備提供了哪些供電接口。首先是主機板上的主供電接口,以前主機板的主供電接口是20針的,而從ATX 12V 2.0規範開始,很多主機板開始使用24針的主供電接口,顯然購買帶有24針主供電接口的電源更合適。當然,為了解決向下兼容的問題,大部分2.0電源主供電接口都採用“分離式”設計或附送一條24Pin→20Pin的轉換接頭,這樣設計非常體貼。此外很多計算機使用了SATA硬碟,但是舊的硬碟和多數光碟機還是傳統的“D”型供電接口,所以選購同時帶有多個SATA設備供電接口和“D”型供電接口的電源就不用再添加轉接頭了。很多主機板除了主供電接口外,還可能需要4針,甚至8針的獨立供電接口,通常用於給CPU輔助供電。並且有些耗電量巨大的PCI-Express顯示卡也可能需要一個6針的輔助供電接口,如果是兩個顯示卡的計算機,可能需要兩個6針的輔助供電接口。在選購電源的時候,顯然帶有越豐富的接口越好,這樣在連線各種硬體的時候會很方便,不會出現無法連線或者接口數量不夠情況。如果在購買前無法確定電源帶有哪些接口,建議選擇符合更高電源規範的電源,比如比較新的規範是ATX 12V 2.2版本,高規範版本的電源通常帶有更豐富的電源接口。此外如果已經出現缺少電源接口的情況,也可以通過買一些轉接頭來獲得缺少的接口,當然前提是電源的供電功率要足夠。

電源規範

ATX規範是1995年Intel公司制定的主機板及電源結構標準,ATX是英文(AT Extend)的縮寫。ATX電源規範經歷了ATX 1.1、ATX 2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V系列等階段。

從P4開始,電源規範開始使用ATX 12V 1.0版本,它與ATX 2.03的主要差別是改用+12V電壓為CPU供電,而不再使用之前的+5V電壓。這樣加強了+12V輸出電壓,將獲得比+5V電壓大許多的高負載性,以此解決P4處理器的高功耗問題。其中最顯眼的變化是首次為CPU增加了單獨的4Pin電源接口,利用+12V的輸出電壓單獨向P4處理器供電。此外,ATX 12V 1.0規範還對涌浪電流峰值、濾波電容的容量、保護電路等做出了相應規定,確保了電源的穩定性。Intel在2003年4月,發布了新的ATX 12V 1.3規範。新規範除再次加強電源的+12V輸出能力外,為保證輸出線路的安全,避免損耗,特意制定了單路+12V輸出不得大於240VA的限制。而考慮到環保節能的需要,ATX 12V 1.3規範中還規定了電源的滿載轉換效率必須達到68%以上,這就要求電源廠商必須通過加裝PFC電路來實現。同時新規範還為當時嶄露頭角的SATA硬碟提供了專門的供電接口。

2005年,隨著PCI-Express的出現,帶動顯示卡對供電的需求,因此Intel推出了電源ATX 12V 2.0規範。這一次,Intel選擇增加第二路+12V輸出的方式,來解決大功耗設備的電源供應問題。電源將採用雙路+12V輸出,其中一路+12V仍然為CPU提供專門的供電輸出。而另一路+12V輸出則為主機板和PCI-E顯示卡供電,以滿足高性能PCI-E顯示卡的需求。由於採用了雙路+12V輸出,連線主機板的主電源接口也從原來的20針增加到24針,分別由12×2的主電源和2×2的CPU專用電源接口組成。雖然接口連線在了一起,但兩路+12V電源在布線上是完全分開,獨立輸出的。這樣高版本的電源可以將主電源24針分成20+4兩個部分,兼容使用20針主電源接口的舊主機板。除此之外,ATX 12V 2.0規範還將電源滿載轉換效率的標準提升至80%以上,進一步達到環保節能的要求,並再次加強了+12V的電流輸出能力。在制訂了ATX 12V 2.0規範後,Intel又在其基礎上進行了ATX 12V 2.01、ATX 12V 2.03等多個版本的小修改,主要提高了+5VSB的電流輸出要求。2006年5月起,Intel又推出了ATX 12V 2.2規範,相比之下,新版本並沒有太大變化,主要是進一步提高了最大供電功率。

選購電源的時候應該儘量選擇更高規範版本的電源。首先高規範版本的電源完全可以向下兼容。其次新規範的12V、5V、3.3V等輸出的功率分配通常更適合當前計算機配件的功率需求,例如ATX 12V 2.0規範即使在總功率相同的情況下,將更多的功率分配給12V輸出,減少了3.3V和5V的功率輸出,更適合最新的計算機配件的需求。此外高規範版本的電源直接提供了主機板、顯示卡、硬碟等硬體所需的電源接口,而無需額外的轉接。當然,也有例外的時候,比如一套舊的系統,並且恰巧對3.3V和5V的功率要求非常高,那么也許需要購買舊規範的電源。

額定功率

額定功率是電源廠家按照INTEL公司制定的標準標出的功率,可以表征電源工作的平均輸出,單位是瓦特,簡稱瓦(W)。額定功率越大,電源所能負載的設備也就越多。

電源的功率有多種表示方法,除了額定功率和峰值功率之外,還有輸出功率的說法。輸出功率是指在一定條件下電源長時間穩定輸出的功率。電源實際工作時,輸出功率並不一定等同於額定功率,按照INTEL公司的標準,輸出功率會比額定功率大一些,例如10%左右。需要說明的是,在多種功率的標稱方式中,額定功率是按照INTEL公司標準制訂的,是電源功率最可靠的標準,選購電源時建議以額定功率作為參考和對比的標準。遺憾的是有些電源廠商標稱並不規範,出現虛標數值的現象。

台式機電源開關需要的額定功率一般為200-400W,具體需求主要看計算機CPU、顯示卡、硬碟等配件的需求,最常見的需求是250-350W。額定功率越大的電源越好,當然價格也越貴,選購電源時可以考慮未來升級硬體的可能性,並留一定的富裕量。但是由於額定功率已經是相當嚴格的標稱方式,因此太多的富裕量也沒有用處,不必一味追求過高的額定功率。

重要性

電腦電源 電腦電源

PC中很難發現的問題之一就是電源不足,症狀可能是主機板“不能用”,軟體導致經常的系統崩潰,這些症狀可能由主機板、CPU或記憶體的異常表現出來,甚至有時看來好象是硬碟,CDROM,軟碟等的問題。可以想像一下:PC系統里的每個部件的電能都有同一個來源----那就是電源。電源必須為所有的設備不間斷地提供穩定的,連續的電流。如果電源過量或不足,所連線的設備就有可能不能正常運作,看來象壞了一樣。比如,記憶體不能刷新,造成數據丟失(導致軟體錯誤);而CPU可能死鎖,或隨機地重啟動;硬碟可能不轉,或更奇怪---轉是轉,可不能正常處理控制信號。既然這么多的設備都與電源息息相關,那把電源看作PC硬體系統里最重要的部件就毫不過分。不幸的是,多數人不能認識到,他們在選購電源時有時喜好舊機箱(機箱一般都有電源),期望“價廉物美”。(根據經驗,這是個常見的現象。)老電源不能象它剛用時有效,提供的能量不能象標稱值那樣高。很多電源是沒有UL標誌的,可能只能“擠出” 標稱值的50-75%。即使有名氣機箱裡的電源也可能有問題,日常里我們也碰到過。

維修常識

一、故障類型:電源無輸出

此類為最常見故障,主要表現為電源不工作。在主機確認電源線已連線好(有些有交流開關的電源要打到開狀態)的情況下,開機無反應,顯示器無顯示(顯示器指示燈閃爍)。無輸出故障又分為以下幾種:

① +5VSB無輸出

前面已講到+5VSB在主機電源一接交流電即應有正常5V輸出,並為主機板啟動電路供電。因此,+5VSB無輸出,主機板啟動電路無法動作,將無法開機。

此故障制定方法為:將電源從主機中拆下,接好主機電源交流輸入線,用萬用表測量電源輸出到主機板的20芯插頭中的紫色線(+5VSB)的電壓,如無輸出電壓則說明+5VSB線路已損壞,需更換電源。對有些帶有待機指示燈的主機板,無萬用表時,也可以用指示燈是否亮來判斷+5VSB是否有輸出。此種故障顯示電源內部有器件損壞,保險很可能已熔斷。

② +5VSB有輸出,但主電源無輸出

此種情況待機指示燈亮,但按下開機鍵後無反應,電源風扇不動。此現象顯示保險絲未熔斷,但主電源不工作。故障判定方法為:將電源從主機中拆下,將20芯中綠線(PS ON/OFF)對地短路或接一小電阻對地使其電壓在0.8V以下,此時,電源仍無輸出且風扇無轉動跡象此種情況除外則說明主電源已損壞,需更換電源。

③ +5VSB有輸出,但主電源保護

此類情況也比較多,由於製造工藝或器件早期失效均會造成此現象。此現象和②的區別在於開機時風扇會抖動一下,即電源已有輸出,但由於故障或外界因素而發生保護。為排除因電源負載(主機板等)損壞短路或其它因素,可將電源從主機中拆下,將20芯中綠線對地短路,如電源輸出正常,則可能為:

I. 電源負載損壞導致電源保護,更換損壞的電源負載;

II. 電源內部異常導致保護,需更換電源;

III. 電源和負載配合,兼容性不好,導致在某種特定負載下保護,此種情況需做進一步分析。

④ 電源正常,但主機板未給出開機信號

此種情況下也表現為電源無輸出,可通過萬用表測量20芯中綠色線對地電壓是否在主機開機後下降到0.8V以下,若未下降或未在0.8V以下,可能導致電源無法開機。

二 故障類型

電源有輸出,但主機不顯示。提示:這種情況比較複雜,判定起來也比較困難,但可以從以下幾個方面考慮:

1) 電源的各路輸出中有一路或多路輸出電壓不正常,可用萬用表測試;

2) 無P.G信號,即測量20芯線中灰色線是否為高電平,如果為低電平,主機將一直處於復位狀態,無法啟動。

3) 電源輸出上升沿或時序異常,或和主機板兼容性不好,也可導致主機不顯示,但此種情況較複雜,需藉助存儲示波器才可分析。

劣質電源危害

1劣質電源噪音大影響玩家使用

劣質電源通常在用料上都會進行縮水,進而將成本控制的非常低,進而獲取更高的利潤,而劣質電源由於造假的成本低廉,通常從外包裝上無法進行辨別。

電源的作用是將市電轉換成電腦硬體所需的+12V,+5V,+3.3V等電壓,上過高中物理的同學都知道,電能在轉化的過程中會有一定的損耗,這部分電能大部分會轉化為熱能,如果熱能不能及時的進行處理,就會影響其他電器元件的高效運轉,所以電源通常都會設計一個散熱風扇,對電源產生的熱量進行及時處理。

優質的電源風扇會保證電源安靜,穩定的進行工作,而劣質電源由於成本問題,元器件通價格低廉品質低劣,可能發熱量會更大,而其散熱風扇長期處於超負荷運轉狀態,那么就會產生巨大的噪音,影響玩家正常使用主機。

2認不出電腦配件,如硬碟、光碟機等設備

由於劣質台式機電源製造水平低下,加上成本低廉,因此基本上能省的元件全部省去。在輸出功率不足或不穩的情況下,很有可能發生一開機突然找不到硬碟、光碟機等設備。

這對於很多用戶來講直接導致的後果就是無法正確使用主機,或者開機之後會有部分的硬體無法使用。

同時由於劣質電源的偷工減料,內部設計可能存在極大的缺陷,在長時間的使用過程中可能會引燃主機,進而釀成火災,後果非常嚴重。

3虛標瓦數,經常死

額定功率是保證電源在這一功率範圍內可以穩定的輸出電流,而劣質電源通常會虛標額定功率或將最大功率標作額定功率,進而欺騙消費者。

如果玩家組裝一台電腦整機,假設其配置為i5+1060,算上其他硬體總功耗控制在250W上下,如果這時你選擇了一款虛標的500W功率電源,其實際額定功率為200W,那么你的電腦將無法正常啟動。

假使你買的這款電源可以保證你的電腦可以開機,但是如果你在進行大型遊戲或者需要整機高負荷運轉的話,那么這時候整機的功率會相應的上升,結果就會使你的電腦當機。

4輸出電流不純燒毀硬體

一個同學自己組裝了一台電腦,但是最後預算有限,就從網上購買了一款49元包郵的500W電源,然後裝好機器之後對機器進行點亮,結果機器亮了一下子,然後就關機了,接下來不論怎樣都沒辦法正常啟動了。最後將機器拿到電腦市場進行檢測,得出結論:主機板燒掉了……

然後我這同學就找到主機板廠商進行售後,其售後給出的答案是,這個不屬於保修範圍,屬於人為損壞,無法進行維修,結果我這哥們就吃了一個月的速食麵……

一般的劣質電源由於用料做工都極差,其性能是無法進行保證的,可見劣質電源燒毀硬體的案例數不勝數,但是有些存在僥倖心理或者貪圖省錢的玩家還是選擇鋌而走險,如若燒毀硬體,得不償失啊!

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