選擇合適你的電源-開關電源入門講解

先從入門篇開始,解釋一些常見問題,和誤區,爲方便新手以問答的形式展開。

1,買電源是不是選擇的電源功率越大性能越好?市面上好多高瓦數電源反而比低瓦數便宜?那些高價的低瓦數電源爲什麼那麼貴?
答:不是,電源的好壞從測試結果來區別。因爲用料,結構,方案都不同,所以他們的測試成績也各有不同,一些用料好,表現好的電源價格會貴一點。大功率電源並不等於高端電源。建議根據你的主機功耗來選取相對合適的電源,如果有升級需要,記得預留一點餘量方便升級。

2,那爲什麼有的主機功耗不高,但別人反而選購了一些廉價高瓦數電源?
答:接上一個問題,一般電源測試都是會考量電源額定功率各種負載時期的具體表現,當然也包括滿載時的成績,一般的情況下,一些測試數據在低負載的時候更穩定。所以一些商家會推薦一些高瓦數的電源,不僅看起來瓦數漂亮,而且用的時候處理的負載不高,所以相對穩定一點。但是個人認爲如果你買一款500W的測試結果相對較差或者部分項目不合格的電源當300W的電源來用,還不如買一款350W額定測試良好輸出更穩定的電源 。

3,說的80PLUS金牌,銀牌的電源一定比沒有貼牌的好嗎?
答:80PLUS是節能電源一種憑證,只要電源轉換率達到標準即可。電源的性能不光只有轉換率一項,過牌的電源不代表其他測試也符合一些標準。過牌的電源需要在115V進行測試,換言之就是支持寬幅。沒過牌的電源也不乏在市電220V下他們的轉換率也能達到貼牌標準的產品。也有商家自己標85或者87的,這個信不信就看你了。但這不代表他們其他輸出性能沒有過牌電源好。而且也不代表金牌電源一定比銀牌的好。我爲什麼會推薦一些過牌的電源,原因在於在電壓上有一定保證,而且省電也不是壞事,當然前提是電源輸出符合規範。擴展一下80PlUS測試需要115V 60Hz供電,室溫環境下,半載PF不低於0.9,同時輕載/半載/滿載按照80plus各個牌的標準即可。

4,多路和單路的12V輸出是什麼意思?爲什麼問別人電源的時候會問我12V輸出是多少?
答:對於目前的主機來說,CPU和顯卡是耗電大戶,而這兩項主要看電源的+12V輸出水平。而多路12V輸出又要看聯合輸出。舉個簡單的例子,某電源12V輸出雙路18A,12V聯合輸出360W。經過換算12VX18A=216W,也就是說單路最高輸出216W。若芯片功耗爲100W,顯卡功耗爲250W,這樣的電源是不行的,就算總功耗低於聯合輸出,但是顯卡功耗高於單路輸出。同樣,芯片功耗180W,顯卡功耗200W也是不行的,因爲輸出大於總的聯合輸出。但是單路輸出的電源就沒有這類問題。不過也不必過於擔心,目前主流設備功耗也都控制的不錯。沒必要刻意選擇單路輸出的產品。

5,某網站看到一款電源返修率不高,這能不能作爲購買電源的依據?
答:答案是否定的,電源的返修率只是電源本身的好壞程度。和輸出無關,輸出不合格的電源會損害其他部件,如硬盤,顯卡等。那時候你就無法判斷電源本身是否有問題。部分市售的電源死扛的能力也是比較強的。一些電源雖然然渣,但一般用起來也問題也不大,畢竟大多數人在使用的時候都不會80%以上的時間都滿載的。現在的Intel的平臺功耗控制的不錯,獨顯待機功耗也不高,有點小問題的東西,有時沒法發現。但是也有些職業玩家、掛機工作室,長時間接近滿載。用料規格差一些的電源總會比用料規格高的電源先出故障。當然,在電源輸出穩定的情況下再談返修率無疑是井上天花。對於電源本身用料和質量不提,單提返修率的做法是相當不可取的。

6,模組電源是不是要比非模組的電源好?

答:模組電源指示方便你走線的一個人性化設計,對電源本身沒有實質幫助。部分電源的模組輸出端穩壓會沒有原生線材來的好。



進階篇,電源參數及主要指標解析篇

經常看到我回復的會聽我提到一些名詞,比如方案,結構,紋波等等。

額定功率:是指電源能長時間在這個功率之下安全穩定工作的功率,部分電源額定功率達不到的稱作爲續標。而嚴格要求的話需要50攝氏度恆溫箱下測試得出的穩定輸出功率才叫額定功率。國內一些電源測試的是25度恆溫箱,包括一些號稱絕不虛標的。當然沒測不代表沒過,一些電源廠家對於30度到50度都會減少一定的功率,但也見過某款30度測的電源在50度依然輸出妥妥的。

最大功率:是指也能在這個功率下短時間工作,但是穩定性欠佳. 容易出現問題。這個看看就好。

輸出電壓
+3.3V  主要給主板和內存供電,特別是集顯主板,對於它有一定要求。
+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..都得靠它混.
+12V1  主要爲顯卡.硬盤.光驅.散熱風扇提供供電。
+12v2  單爲CPU供電。

主電容:對於主電容的大致需求,目前普遍比較喜歡縮主電容。引用論壇一位電氣專家的話:不是縮水而是正好。的確,下表是留有相對留有餘量的主電容選購搭配。(若在下表上限部分增加50W,用料也算可以。但是低於這個輸出,則有縮水嫌疑,既然有人問到了,那就打個比方。某款350W電源用的是臺系萬裕主電容220μF,某款同350W用的是國產jinfu的主電容120μF,還有一款380W的電源用的是也是220μF的那款。這樣來看,只有第二款縮的比較厲害。三款電源的報價則差不多)
電容大小         估計功率   
180uF   400V,      250-300W                  
220uF   400V,      300-350W                  
270uF   400V,      350-400W                  
330uF   400V,      400-550W                  
390uF   400V,      450-600W                  
470uF   400V,      500-700W                  
560uF   400V,      600W以上            

主變壓器:對於額定功率的主變壓器大致搭配參照
E35:輕鬆用到400W
E39:輕鬆用到500W
E42:輕鬆用到600W

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12V V1

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12V V2

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3.3V
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5V

穩壓:一般說的穩壓大多是指均衡負載的靜態穩壓,國際的標準爲+/-5%。
如上圖,圖片來源於網絡一般來說有的電壓起始電壓偏高,有的則偏低,達到規範即可。有多路12V就要有多次測試。


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紋波:開關電源輸出的不是純正的直流電壓,裏面有些交流成分,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峯與波谷之間的峯峯值,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。如圖,借一下隔壁的圖,這款電源的紋波明顯是超標了。一般情況下,大多數電源的滿載紋波是最大的。

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轉換率:這個在之前也提了,附上80plus的轉化率圖表,從圖上看電源在50%負載的時候轉換率最好。

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交叉負載:如圖交叉負載中一共8個點,每個點由前後兩個數字構成,前一個數字代表12V的輸出功率,後一個數字代表3.3V和5V的輸出功率。通過不同的搭配,讓電源有時12V輸出比例高,有時3.3V和5V輸出比例高,這時考察電源在不均衡負載下,電壓的調節能力。對於DC-DC的電源,應付交叉負載無壓力。單磁則絕大多數過不了,也可以說交叉負載的情況相對苛刻了點。如圖:交叉負載測試,大功率電源的交叉負載測試需要注意圖中的三個點,兩個紅點處有時會觸發低壓保護自動關機,藍色點是12V輸出最大的功率點,考驗電源的肌肉程度。

動態負載:電源從20%負載直接拉伸到80%或者以上。來查看電壓的穩定性。

保持時間:電網有可能不能持續輸出220V,又如UPS的切換間隙,供電會有瞬時的中斷,在這一段時間內電源電壓保持穩定就不會導致機器關機或者自動重啓。關機後電壓在PG信號失效後還要保持一定時間,以確保硬盤磁頭復位等操作完成。一般這項大多網站都不測,對於主電容縮水的電源,測試保持時間就不好玩了。

對於這些測試標準,ATX的電壓和紋波是優先考慮的,過不了的直接斃。效率越高越好,動態性越高越好。


結構:電源的話不同的結構他們的特性都不同。當然他們的表現和價位。
我們經常聽到的半橋、正激、全橋之類都是“拓撲”,也就是電源的基本架構。

一款電源都有一次側和二次側,一次側主要分爲硬開關類和軟開關類:雙管正激爲硬開關。諧振半橋,諧振全橋,移向全橋,有源箝位這些屬於軟開關。相比硬開關,軟開關可以減輕一次側開關損耗。
雙管正激:雙管正激不適合千瓦以上電源。優點是動態性比軟開關要好,簡單來說就是更適合超頻。
LLC半橋諧振:適合中小功率應用,不適合大功率。優點是轉換率好,相對的缺點是動態性要差。
LLC全橋諧振:適用用於大功率,效果並不是最好的,不如移相全橋。
移向全橋:準諧振電路,能進一步減少開關損耗,提高開關頻率。
有源箝位:單管正激+有源鉗位是很好的方案,可惜一直沒有很好的產品。

二次側:二次側則是穩壓輸出部分,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。
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。
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。
整流:MOS管整流,肖基特整流。相對來說前者俗稱同步整流,優勢是可以提高轉換率。


總結:目前市面上最常見的也就是雙管正激和LLC半橋最爲常見,技術也相對比較成熟。二次側穩壓搭配和整流搭配也略有不同。長期超頻建議用正激,省電穩定的用llc半橋。移相全橋是最好的,動態響應快,功率極大,紋波低。當然價格也是“最好的”。而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 ,這兩個點的電壓是最糟糕的。而雙磁放大缺點,就是12V空載,有可能電壓超出範圍保護停機,不過目前芯片和顯卡功耗都不低,一般不太會發生。同樣雙磁的方案5V動態性能不如單磁,5V常用於硬盤所以動態性能可以無視。DC-DC 作爲終極解決方案,只有超負荷的限制,沒有死點。

常見結構

雙管正激+肖基特整流+單磁放大,該類電源一般出現在低端較多,好壞參差不齊。按好的來說,動態性有一定的保證,在低瓦數超超頻也得心印手。部分紋波輸出也做的很漂亮。不過穩壓相對要弱一些,特別是交叉負載和拉偏負載。因爲單磁結構的,造成拉偏負載會基本擦線合格。部分口碑較好的電源也是過不了拉偏。因爲當芯片和顯卡負載拉高,12V電流巨大,5V一般應用,完全不行,這樣電壓偏離會相對比較厲害。而5V主供硬盤,後果可想而知。因此單磁結構一般不建議選擇超過500W的。轉換率方面由於採用肖基特整流,該方案大多應用於白牌或者銅牌電源。

雙管正激+肖基特整流+雙磁放大,該類電源用於高瓦數白牌或者銅牌居多,相對單磁電源12V空載的情況也極少有。一般作爲多卡廉價電源的首選。穩壓也做到比單磁好,交叉拉偏也相對的心應手。

雙管正激+肖基特整流+DC-DC。該類電源缺點轉換率不高,但是其他方面表現的都不錯。作爲中端電源的代表作也相當多,日常超頻也好,方案好的輸出可以做的相當漂亮。在千元以下作爲主流方案。

雙管正激+同步整流+DC-DC。相比之前的轉換率提升了,有銀牌甚至還有做的金牌的。目前來看白金就別想了哈。

llc半橋諧振+同步整流+DC-DC。這類電源的優勢就是轉換率可以做的很高,做的金牌很容易。缺點就是動態性較差,動態負載的話瓦數越高,相對問題也越明顯。所以該類電源在850W以上就很難再做,也不乏改良動態性和紋波輸出的產品,優質電源也比比皆是,就看廠家怎麼做了。對於紋波的問題,這類結構紋波輸出全靠二次側輸出電容。需要一堆電容甚至是固態電容才能將紋波做的很漂亮。對於動態性也需要大容量電容來彌補電壓的變化。當然這些成本都不低,但是可以省下儲能電感的成本。大電流電感成本佔比非常大的,繞線電流大、直徑大,並繞線材多,完全無法用機器繞制,必須人工繞,屬高強度的技術活,成本相對較高。搭配雙磁或者肖基特整流的產品“不多”評測也沒看。敏感時期你懂的。

有源鉗位單管正激拓撲結構的電源不多,動態性和轉換率做的都不錯。二次側部分可參照雙管正激。

相位全橋的價格也高,當然性能也好,基本都用同步整流。買該類電源的人不用看我這爛貼。

方案:大家熟悉的一些廠家,比如臺達,海韻,全漢,康舒等都是代工廠家。而安鈦克,海盜船會要求那些廠家代工電源然後銷售。一個方案可以更改元件使測試發生變化。一般只要知道方案就可以知道這款電源的大致表現,然後看用料規格基本可以猜出個一二。對於每種方案的表現,就算是相同結構的也會有比較大的差異。

噪音及風扇轉速:這個具體看吧,部分高端電源在低負載時風扇停轉,有人對噪音要求很高。
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線材長度:如圖這個對於走背線的電源有點要求,不過可以買衍生線材。和性能沒啥關係,在其他東西沒法控的時候,控控線材長度也不錯哈。




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