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电脑电源选购指南及常见问题分析
来源:荣御达    访问次数:Loading    发布日期:2010.07.28

    具备完全独立的两路12V电源现在也有,例如Enermax的galaxy系列;例如CWT代工的1000W-1500W的PUC大功率方案。不少高功率的电源都有两个(甚至三个)主变压器,以防止过大的功率引发一个变压器的饱和,这种情况下,是否有两路以上完全独立(或是相对独立)的12V输出,则需要具体问题具体分析了(不过个别电源,比如Topower的产品,12V从主变压器出来之后就合在一起了,这个就完全在把两个主变当作一个变压器来用了)。当然,绝对不是说有两路独立输出的12V输出的电源就比只有一路独立输出的12V电源要强。有两路独立输出的12V的产品,在使用中需要注意尽量避免将独立的两路12V都接到同一负载上。
2、电源的额定输出功率
    电源的额定输出功率的标准是,电源可以在一定的环境温度下,可以持续的(24*7)输出一定功率,并且输出电压、纹波等指标满足标准,转换效率没有暴跌,MTBF数值也满足一定的水准。更深入一点说,是电源内部不存在温度失控的点,所有器件均能保持合理的工作温度。这些标准任何一点满足不了,我们就可以认为,这个电源存在某种程度的虚标。
    目前的情况是,电源的输出功率的标定是个相当随意的事情。尽管Intel有严格而详细的标准来规定各级别的输出功率(主要体现在Load Ratings和Cross Loading Graph),但客户和消费者不会拿着仪器,对着标准去测吧?各个电源的输出能力根据设计和用料,其实千差万别。不同厂商留出的电源余量是不同的。
    电源输出功率的混乱也是有客观原因的。电源的输出能力随温度的升高会显著下降的,这是因为电源内采用的功率管的特性的原因。因此,在什么温度下确定的额定功率就是一个问题。负责任的厂商会在50度的时候确定额定功率,而大部分厂商就会在室温(25度)的时候标定。这就导致了电源的实际输出水平差异很大。毕竟要在高温的时候保持一定的输出和长时间的稳定性,不少部件的成本都要跟着上升。在实际应用中,大部分人都不会给电源单独的风道,电源都要直接吸入机箱内被显卡和CPU加热过的空气,因此室温环境中确定的最大功率对大部分用户来说并不实际。(因此有的时候仅仅是散热的变化就能轻易地让同样的电源的额定功率上下浮动50W)
    让问题严重的是,现在很少有厂商披露额定功率的温度环境,即使是一些大厂名厂的产品。需要注意的是,额定功率的标定温度并不是一般标为0—40/50度的“工作温度”的上限温度,二者除了标定温度不会超过工作温度上限之外,并没有直接联系。一般来说环境温度超过工作温度的时候,电源的寿命、输出功率等特性就会严重劣化。依照Intel网站和部分厂商官网的数据,绝大部分的台达GPS系列,FSP,Acbel是25摄氏度的标定;Seasonic一般是40度的标定。这些电源在50摄氏度下的标定功率都有一定的缩减,但大多仅仅是厂商的一些习惯。例如Seasonic标定在50度下输出功率是0 - 40度下的80%;例如Delta和FSP习惯标定50度下比40度下少50W(显然不大合理)。现在整体的情况是,Intel方面仅仅是建议50度下标定功率,而各家的温度标定又很不统一,不同品牌之间的标定并不能相互参考,不能说40度下标定的就一定比25度标定的同功率电源有更多的余度。就算是同样是25度标定额定功率的,有些产品在40多度的环境下还能输出额定的功率,而有些型号的输出能力会有非常大的跌幅。甚至有些时候同品牌的不同产品都不能相互比较。例如Antec的顶级signature系列,40度下的功率标定,而NeoPower/TruePower Trio等系列反而号称50度标定。
    除了跟温度,电源的输出能力还跟输入电压有关。输入电压越低,越不利于功率输出。一般来说电源应该按可工作的最低工作电压标定功率。例如主动PFC的电源应该在90V输入下标定。但有相当一部分电源并不如此厚道。而且标出额定功率标定的输入电压条件的产品,比标出温度环境的更为稀少。
    甚至有的不规范的厂商直接的虚标额定功率。例如CoolerMaster的外销的Seventeam OEM的低端超强系列,额定功率直接被标高100W(内销的魔石系列就更不用指望了)。而有的时候因为各方面的原因,即使是名厂名牌电源也有达不到最大功率的时候,例如Acbel就有数次送测的高端电源甚至没法达到标称的额定功率。
    当输出超出一个电源的输出能力时,有些时候表现为电源的保护电路启动,直接关机;有些时候表现为输出的劣化(纹波、杂讯、输出电压、保持时间超标,转换效率骤降等等);寿命也会受到严重影响。一般来说,电源都有一定的非长期的超过额定负载的承受能力。到底能超过额定功率多少,要取决于厂商的厚道程度和保护点的设定。例如,50度环境下标定的产品在室温25度时的输出能力自然会有20%-25%左右的提高。但是,不建议让电源长期工作在超过额定输出功率的状态。同时,消费者在比较不同电源的真实输出能力的时候,也不应单纯看额定功率的标定,而应具体情况具体分析,标注700W的电源的输出功率未必就比标注750W甚至800W、900W的产品的输出功率低。
     一般负载下的功率是这样,拉偏的时候的功率输出要求就更高了。理想情况下,某一组电压输出的能力应该不受其他组电压输出状态的影响。但实际各组电压之间是会受到相互的影响的。电源在均衡负载之外的输出能力就是交叉负载(Cross Loading)能力了。一个电源交叉负载的水平一方面跟各路相互独立的程度有关,也和各路实际输出能力和标称值相比是否达标有关,二者缺一不可。Intel标准中规定的Cross Loading Graph的要求,其实很多电源,包括部分“大厂”产品,都达不到。现在不少厂商倾向更重视12V的输出能力,而对3.3V或者5V的输出能力并不重视。结果是只有一小部分的产品才具有良好的交叉负载能力。看X-bit Labs的数轮ATX电源横向评测就可以很好的看出各个电源的拉偏性能,其中FSP的GreenPower结构的一些电源就很明显的看出在拉偏方面的缺陷。
    自ATX12V 2.0开始,相比早先的ATX12V 1.3,开始大幅倚重12V输出。而自ATX12V 2.3开始,降低了大输出情况下的交叉负载要求,强化了12V的最小输出电流,同时对两路12V的限流值(持续和峰值)做了重新分配。(注意2.3版标准里面12V的持续输出最大值和1.3版标准里面是一致的。这就是为什么内地市场中大量的1.3标准的中低端老产品在2.3标准推出之后迅速改头换面的原因之一。300W以下取消了分双路限流的要求则是另一个原因。这两个原因得以使300W以下1.3标准的产品升级到2.3甚至2.31标准几乎没有额外的成本)
    各路输出有最高的限制,同时各路输出也有最低的限制。Intel最近这几次规范,在最低输出要求上有所强调。分为开机时候的动态情形和持续的最小输出两种。一般来说,详细的铭牌会标出每一路的最小输出的数据。但绝大部分电源并不会有这样详细的标注。
    在判断电源的功率是否足够的时候,大部分人会去判断某一路电压的绝对值有多低:过低了的就是功率不够了,比如12V输出离12V不远就是功率还够。实际上这只是判断负载是否超出额定功率的一个角度。很多情况下超出电源的额定功率的时候并不必然表现为某一路电压过低。甚至部分电源某些路随着负载的升高,输出电压反而会升高。很多人对新买回来的大功率电源负载轻轻就11.9V、11.8V颇感揪心,实际上大可不必。对于电子设备来说,绝对值只是一方面,但稳定性更为重要。绝对值只要保持在一定的范围内就好,而电压“纹丝不动”才是王道。
    各路输出有最高的限制,同时各路输出也有最低的限制。Intel最近这几次规范,在最低输出要求上有所强调。分为开机时候的动态情形和持续的最小输出两种。一般来说,详细的铭牌会标出每一路的最小输出的数据。但绝大部分电源并不会有这样详细的标注。
    在判断电源的功率是否足够的时候,大部分人会去判断某一路电压的绝对值有多低:过低了的就是功率不够了,比如12V输出离12V不远就是功率还够。实际上这只是判断负载是否超出额定功率的一个角度。很多情况下超出电源的额定功率的时候并不必然表现为某一路电压过低。甚至部分电源某些路随着负载的升高,输出电压反而会升高。很多人对新买回来的大功率电源负载轻轻就11.9V、11.8V颇感揪心,实际上大可不必。对于电子设备来说,绝对值只是一方面,但稳定性更为重要。绝对值只要保持在一定的范围内就好,而电压“纹丝不动”才是王道。
3、电源的效率
    电源的转换效率是指直流输出的功率与交流输入的功率(有功功率)之比。这是一款电源省电与否的标志。效率越高不但越省电,而且发热越低,对电源的静音和稳定性都有好处。近些年PC电源的技术进步,相当一部分体现在效率的提高上(具体的技术这里暂时省略)。
    电源的效率受实际的负载的影响最大,其次受温度和输入电压也有一定的影响。一般来说,温度升高,效率会略有降低;对于主动PFC的电源,输入电压升高,效率也会提高。电源的效率相对负载的变化情况比较复杂,按照ATX12V 2.3中的测试条件,电源一般在典型负载(50%)左右达到最大效率。当然,还是有些特殊的电源的。比如有的电源满载的效率不比典型负载的时候差,有的电源有着比一般电源更出色的轻载性能。上图给出了两个80PLUS铜牌产品的电源的效率随输出功率而变化的曲线。
    曾经有一个说法,就是高效率的电源内部会相对比较空,过多的元件不宜于效率的提升。典型的例子就是FSP的GreenPower,Seasonic的电源内部也较空。实际上这是不对的。GreenPower元件少主要的考虑是欧洲的WEEE法案,元件少的产品要付的资源回收费用也就小。而现在服务器工作站级的产品也都在普及能源之星4.0的标准,符合80plus的服务器产品也越来越多了。OCZ的FSP OEM的ProXstream 1000W (已停产)就是个80plus的双层PCB的电源,类似的例子还有Dell的XPS 7系列的750W/1000W产品,也都是80plus认证的双层PCB的电源。台达电子宣称,在2010年将量产“90plus”的产品,也同样会应用在服务器电源产品领域。
    提到电源效率,就不得不说80plus这个美国的标准了。其测试标准是依照ATX12V的测试方法,在轻载(20%),典型负载(50%)和满载(100%)的时候效率均超过80%。并且PF值>0.9(基本在要求主动PFC)。获得80plus认证的电源会贴有80plus的标志,在美销售的可以按销售数量享受美国的补贴。ATX12V,EPS12V都把80plus当作效率的推荐值,能源之星4.0标准干脆把80Plus的要求作为电源产品的子标准之一列入。HP、Dell和Lenovo(Think Series)这些国际品牌机厂商已经有相当数目的认证产品出现,几乎全线普及。基本上所有的大厂都有一定数量的80plus型号。而在国内,80plus在中高端的零售电源中十分普遍,而遗憾的是,国内的大部分品牌机产品还对嘴皮子之外的节能没什么兴趣。
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