PC电源综合规范发展回顾.docx

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PC电源综合规范发展回顾

PC电源规范发展回顾

-10-23  天极yesky

姑苏飘雪　前言：

　　PC电源是依照计算机相应电源原则设计和生产，在计算机高速发展这十近年间，PC电源原则也跟着在不断地发生变化，以适应计算机高速发展规定。

今天在这里，咱们将简朴对PC电源规范发展历程进行一种简朴回顾，但愿能协助人们对PC电源有个更进一步理解。

一、什么叫开关电源（SwitchingPowerSupply）？

　　由于PC电源属于开关电源范畴，因而在理解PC电源之前，人们一方面需要理解一下什么是开关电源。

　　咱们都懂得市电是220V/50Hz交流电，而计算机系统中各配件使用都是低压直流电，因而电源就是计算机供电主角，如果把电流比作血液，那么电源就是计算机心脏。

市电进入电源后，一方面通过扼流线圈和电容滤除高频杂波和干扰信号，接下来通过整流和滤波得到高压直流电，然后进入电源最核心某些—开关电路。

　　开关电路重要负责将直流电转换为高频脉动直流电，再送高频开关变压器降压，然后滤除高频交流某些，这样才得到电脑需要较为“纯净”低压直流电。

由于计算机电源最核心某些是开关电路，因而计算机电源普通就被称为开关电源。

　　因而，开关电源通俗来说就是电脑上“变压器”，将交流电转变成既定直流电源来供应电脑各部件使用。

但是，开关电源工作方式与线性电源不同样：

它先把220V交流变成了直流，然后通过变换器把直流变成交流，最后又把交流变成直流输出。

转变为高频交流电因素是高频交流在变压器变压电路中效率要比50Hz高诸多，因此开关变压器可以做很小，并且工作时不是很热，如果不将50Hz变为高频那开关电源就没故意义！

而PC开关电源唯一工作是提供PC所需要功率。

二、PC电源鼻祖—AT电源规范

　　AT电源属于PC电源元老级人物，功率普通为150W—250W，共有四路输出（5V、12V）另向主板提供一种P.G（PowerGood）信号。

输出线为两个6芯插头和几种4芯插头，两个6芯插座给主板供电。

AT电源采用切断方式关机，也就是“硬关机”。

　　在ATX电源未浮现之前，从286到586计算机由AT电源一统江湖。

当前AT电源已经退出了市场，即便是在旧电脑市场也已经很难看到其身影。

三、AT电源规格进化—ATX电源规范

　　ATX规范是1995年Intel公司制定新主机板构造原则，是英文（ATExtend）缩写，可以翻译为AT扩展原则，而ATX电源就是依照这一规格设计电源。

与AT电源相比，ATX电源外形尺寸并没有多大变化，其与AT电源最明显区别是，前者取消了老式市电开关，依托+5VSB、PS-ON控制信号组合来实现电源启动和关闭。

ATX类电源总共有六路输出，分别是+5V、-5V、+12V、-12V、+3.3V及+5Vsb。

　　+5VSB是供主机系统在ATX待机状态时电源，以及开闭自动管理和远程唤醒通讯联系有关电路工作电源，在待机及受控启动状态下，其输出电压均为5V高电平，使用紫色线由ATX插头9脚引出。

PS-ON为主机启闭电源或网络计算机远程唤醒电源控制信号，不同型号ATX开关电源，待机时电压值为3V、3.6V、4.6V各不相似。

　　ATX电源最主要特点就是，它不采用老式市电开关来控制电源与否工作，而是采用“＋5VSB、PS－ON”组合来实现电源启动和关闭，只要控制“PS－ON”信号电平变化，就能控制电源启动和关闭。

电源中S-ON控制电路接受PS－ON信号控制，当“PS－ON”不大于1V伏时启动电源，不不大于4.5伏时关闭电源。

　　主机箱面上触发按钮开关（非锁定开关）控制主板“电源监控部件”输出状态，同步也可用程序来控制“电源监控件”输出：

例如在WINXP平台下，发出关机指令，使“PS－ON”变为＋5V，ATX电源就自动关闭。

关机时PW-OK输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提前几百毫秒消失，告知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。

　　当前市场上ATX电源，不论是品牌电源还是杂牌电源，从电路原理上来看，普通都是在AT电源基本上做了恰当改动发展而来，因而，咱们买到ATX电源，在电路原理上普通都大同小异。

此发布以来，ATX电源规范经历了ATX1.0、ATX1.1、ATX2.0、ATX2.01、ATX2.02、ATX2.03和ATX12V等阶段，当前市面上电源多遵循ATX2.03或更新ATX12V原则。

1、ATX1.1与ATX2.0原则区别

　　对ATX电源内部风路进行了调节，将本来面向机箱内送气电扇改为向机箱外排气。

对PS_ON#、PWR_OK信号和+5VSB电源规格进行了补充，对+3.3VDC端电压变动范畴和软电源控制信号进行了重新定义。

加入可选取电扇辅助电源、电扇监控、IEEE1394电压和3.3V遥控电压等标准。

对电源内部配线颜色定义进行了补充。

2、ATX2.00与ATX2.01原则区别

　　对机箱和主板I/O接口定义进行了修正和补充。

将+5VSB输出电流由本来10mA增长到720mA，改进了主板唤醒设备能力，提高了兼容性。

3、ATX2.01与ATX2.02原则区别

　　针对250—300W以上电源加入了新辅助电源连接器（一种6芯连接器，采用类似AT主板上使用电源连接器）。

　　并对技术白皮书内容进行了修改和补充，阐明了电源启动时PS_ON、PWR_OK与有关电压变化关系，并明确了IEEE1394R通道电源定义。

依照Intel关于ATX电压供应设计手册（0.9版）规定对本来技术白皮书中两处错误进行了修正，将本来-5VDC和-12VDC电压波动范围由本来±5％修改为±10％。

4、ATX2.02与ATX2.03原则区别

　　其中ATX2.03原则采用+5V和+3.3V电压，分别为功耗较大解决器及显卡直接提供所需电压。

而单独+12V输出则重要应用在硬盘和光驱设备上，由于当时解决器和显卡功耗都相对较低，因此各部件相安无事。

但P4解决器推出变化了这一切。

由于它功耗较高，使用符合ATX2.03规范产品时，+5V电压主线不能提供足够电流。

基于此，Intel对ATX原则进行了修订，推出了ATX12V1.0规范。

5、ATX12V原则

　　它与ATX2.03重要差别是改用+12V电压为CPU供电，而不再使用之前+5V电压。

这样加强了+12V输出电压，将获得比+5V电压大许多高负载性，以此解决P4解决器高功耗问题。

其中最显眼变化是初次为CPU增长了单独4Pin电源接口，运用+12V输出电压单独向P4解决器供电。

此外，ATX12V1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容容量、保护电路等做出了相应规定，保证了电源稳定性。

　　但是，随着吞电怪兽PrescottCPU浮现，系统对12V输出电流有了更高规定，并且线材承受能力有限，这就对为CPU供电+12V输出电流提出了更高规定，因而电源也从ATX12V1.0、ATX12V1.1、ATX12V1.2版升、ATX12V1.3版本、ATX12V2.0版本及最新ATX12V2.2版本。

其中改动比较大是ATX12V1.3版本、ATX12V2.0版本及ATX12V2.2版本。

ATX12V1.3版本

　　ATX12V1.3版本重要是增强了12V供电，同步增长了对SATA硬盘供电接口，提高了电源转换效率。

虽然以当前电源技术，+12V单路输出完全可以做到更高，但会导致其输出线材存在较大安全隐患，同步也会有较大线路损耗，为此Intel专门限制了单路＋12V输出不得不不大于240VA。

此外，ATX12V1.3还取消了-5V这个电压供应。

　　本来-5V电压是给ISA插槽使用，但是随着ISA插槽裁减，-5V电压已经早就用不上了，因而ATX12V规范中已经正式取消了这个-5V电压供应，因此某些较为新型电源就主线没有这个电压输出。

同步，在ATX12V1.3规格中，满载时电源效率从68%提高到了70%。

但是，随着PCI-E设备浮现，系统功耗再次攀升，对＋12VDC需求继续增大。

　　虽然ATX12V1.3+12V单路输出完全可以做到更高，但会导致其输出线材存在较大安全隐患，同步也会有较大线路损耗，为此Intel专门限制了单路＋12V输出不得不不大于240VA。

在不改动ATX电源输出规范状况下，老式ATX12V1.3电源已经不能通过改动内部设计来满足所有硬件对+12V需求，因而规格更高ATX12V2.0规范应运而生。

ATX12V2.0版本

　　与ATX12V1.3版本相比，ATX12V2.0版本最是明显改进就是+12V增长了一路单独输出，即采用了双路输出，其中一路+12V（称为+12V1）专门为CPU供电，而另一路+12V2则为其他设备供电。

　　一种计算机开关电源，＋12VDC输出如果是22A话，这在安全面是不容许，FCC（美国联邦通讯委员会）在这方面作出了非常明确规定，计算机电源任何一路直流电压输出不容许超过240VA，举例阐明为如果某一路输出电压为40V，那么这一路电流最多为240VA除以40V等于6A，在电流达到6A之前，电源应当进入到过流保护状态或者关机。

　　而Intel但愿＋12VDC输出规定达到22A，这已经超过了FCC对安全规定，已经可以达到＋12V×22A＝264VA，已经远远不不大于了240VA规定。

这在安全面是不容许。

在这种技术背景下，Intel将ATX12V2.0版＋12VDC提成了＋12V1DC和＋12V2DC。

＋12V1DC通过电源主接口（12×2）给主板及PCI-E显卡供电，以满足PCIExpressX16和DDR2内存需要；而＋12V2DC通过（2×2）接口专门为PrescottCPU供电。

　　这样设计，就可以将240VA安全问题科学解决。

在事实上，主板上＋12V1DC和＋12V2DC在布线上也是完全分开。

ATX12V2.0规范尚有某些不太明显变化，例如输出负载已经可以满足最新硬件上需求，追加第二个+12伏特接头给解决器使用，让别的12伏特供应不会因解决器突然加载而产生不稳定。

由于采用双路12V输出，因而主电源接口也从本来20Pin改为24Pin输出。

　　虽然诸多厂商提供旧版本电源加上24pin主板转接头，以代替研发ATX12V2.0版本电源，虽然在使用上还没发生大问题，但仅是一时代替方案，无法完全取代正版ATX12VV2.0电源，由于这样作法存在下列缺陷：

一是无法改进+12V局限性现象，不能满足新系统对+12V输出增长强烈需求，特别是ATX12VV1.3此前旧版低瓦特数电源规格，+12V严重局限性，在旧版本电源加上24pin主板转接头，只是自欺欺人手法。

　　二是转接头会导致压降问题。

由于+12V输出需求大，若再加上转接线材设计不良，将形成严重压降问题，影响供电质量。

　　虽然新增某些不同接头，但是，使用转接线或特殊20或24针ATX接头，其依然和旧规格可以兼容，重要是当你旧有电源供应器损坏后，你可以安全用2.01规格电源供应器来取代，保证可以正常使用。

在输出接口方面，ATX12V2.0另一种新变化就是SATA硬盘机电源接头，这原本包括在ATX1.3原则上，当前已经不复需要了，这意味着转换接头时代已经结束了，她们已经验证大多数应用，特别在重要硬盘机上，毕竟ATX原则并不会去限定有多少接头需要放上去。

　　除此以外，IntelATX12V2.0版本尚有一种重要就改进之处，那就是转换效率增长了。

由于电源在工作中，有某些电能转换成热量损耗掉了，因而，电源必要尽量减少热量损耗。

转换效率就是输出功率除以输入功率比例。

1.3版电源规定满载下最小转换效率为68%。

2.0版更是将推荐转换效率提高到了80%。

尽管功率因数和转换效率都是指电源运用率，但区别却很大。

　　简朴地说，功率因数产生损耗是电力部门承担，而转换效率损耗是顾客自己承担。

功率因数、EMI电路等都是对国家电网保护。

也就是说电源转换供电，效率并没有100%应用，而是一某些转换为热量。

如V1.3版电源效率只达到68%，那也就是说有32%电能转换成了热能。

为了防止热量汇集影响到电脑正常运营咱们就要把热量散开，就也是就咱们为什么装电扇因素。

　　ATX12V2.0原则在峰值及普通负载下可以到达70%，在低负载下也有60%成绩，建议效率数值可以分别在峰值、普通及低负载下到达75%、80%及68%（所谓普通负载是指满载输出值一半，而低载是满载输出值20%）。

但是小看这些被转为热能功耗，对400W功率模块而言，可就挥霍掉一大笔电能，而不是贡献给计算机而耗掉，如果你使用效率更差电源，事实上也常用，你应当可以从你电费上账单看到惨痛代价，你只要简朴去用好电源，或许一开始花多一点钱，但是这对日后节约钱一定会有很大贡献，特别对需要让电脑一成天都开机人而言，更是如此。

　　依照自己系统平台发展，在ATX12V2.0规范中Intel推荐了四种电源规格，分别为ATX12V2.0版250W，ATX12V2.0版300W，ATX12V2.0版350W和ATX12V2.0版400W，这四个级别电源中对＋12VDC输出规定至少也要达到22A。

值得注意是，并不是所有主板都支持ATX12V2.0电源---这种电源须搭配符合ATX12V2.0规范主板例如LGA775和SocketAM2主板才合用。

ATX12v2.0版规范功率对照表＋12V1＋12V2＋5V+3.3V实际功率8a14a18a17a250W8a14a20a20a300W10a15a21a22a350W14a15a28a30a400W

　　但是，ATX规格并没有在ATX12V2.0规范就止步不前了。

随着65纳米双核心解决器推出，制造工艺也已经成功进入了新阶段，并将成为今年主旋律。

在解决器规格作出重大变革时候，Intel为其双核心解决器制定全新ATX12V2.2PC电源规范。

ATX12V2.2版本

　　ATX12V2.2属于最新ATX电源原则，相对ATX12V2.0来说，改进并不大。

它仍沿用了2.0规范中双路12V输出设计，只是在2.0规范基本上进行了修改以及强化。

其中最突出进行了如下两点改进。

　　一方面，为了给双核高品位平台提供强劲供电，Intel在ATX12V2.2规范中加入450W输出规范也是情非得以。

这是由于当前双核心解决器功耗增长、多显卡技术以及RAID等技术普及，对于高品位系统平台来说，一款大功率电源已经成为必不可缺少要素！

　　在上面负载交叉图上，咱们可以看到Intel规范中所提及450W电源，双路12V最大联合输出功率已高达到400W，完全可以应付当前高品位双核平台。

　　另一方面在新ATX12V2.2规范中对，对电源转换效率有了更高原则。

当前对ATX12V2.280%转换效率推荐（非强制）规定。

而国内却相对落后，当前CCC规定是65%。

准系统电源，ATX电源中另类者！

　　准系统电源从原理上来说仍属于ATX电源范畴，只但是由于受机箱空间制约，准系统厂商不得不将动手术对象转移到电源。

显然，体积庞大ATX电源无法继续使用，准系统厂商必要依照自身需求对电源进行定制，普通是采用直接缩小尺寸、减少空间占用来对电源进行瘦身解决器。

但由于各类准系统外形并不相似，内部空间布局也相差甚远，各准系统厂商必要依照自身状况独自设计，这样让它可以较好地运用周边空间，这样准系统便可以实现薄小体积。

　　因而，时至今日准系统电源仍没有一种原则，固然这种特殊性所带来问题也是显而易见，那就是准系统电源功率低，往往只在200—250W左右，而且顾客升级电源机会几乎是微乎其微。

因而，准系统厂商往往针依照AMD或Intel平台来定制电源功率，以期能最大满足顾客升级或增长配件所带来功率需求，最常用手法是加强对某一线路补偿输出。

　　虽然在ATX规范中都规定了每一线路输出原则。

但是，ATX电源各路输出不可能同步达到标称最大输出电量。

由于当前解决器功耗较高，英特尔已经改+12V为CPU供电，因而+12V端负载较重，会导致+12V下跌。

而AMDCPU此前普遍+5V取电，电源补偿电路自动对+5V进行补偿，成果会导致+12V升高（当前AMD新一代CPU也从+12V取电了）。

　　相信有些朋友在升级系统后依然使用此前电源就会发现电源与新系统并不兼容，重要因素就是初期电源5V带载能力强，而12V带载能力相对薄弱。

相对来说，电压偏高比电压偏低更具备危险性，电压偏低至多引起电脑工作不正常，而电压偏高则也许烧毁硬件。

　　针对系统对5V，12V负载能力规定增大时，如何才干实现这两路电压负载变化而电压又不互相影响调节呢？

为了保证输出电压稳定，ATX电源内部设计了一套补偿电路，可以依照输出电压下跌幅度自动进行补偿来抵消输出电压下降，但普通ATX电源并没有为每一路输出电压提供单独稳压电路，而是同步补偿，例如+5V和+12V中+5V由于负载太大而导致输出电压开始下降，电源会同步增长这两路输出电压，并不会单独对+5V进行控制，其成果必然导致+12V输出电压过渡补偿而超过额定电压，当电源设计欠佳或输出功率局限性时这种特有现象就更加明显！

　　针对以上问题，当前不少准系统电源都采用磁放大技术用可改进电源输出电压稳定性，往往将3.3V与5V、12V稳压电路独立开来-----将5V稳压电路同样使用磁放大器电路从5V和12V共同构成稳压电路中分离开，这样意味着5V，12V也就可独立进行电压调节—这也就是所谓三路独立输出电源。

（注：

虽然不采用三路独立输出方式，比较好电源对+5V和+12V输出均有采用了一定保护，当电压上升到危险限度，电源将关断输出。

电源输出正电压，合理波动范畴在-5%—+5%之内，而负电压合理波动范畴在-10%—+10%）

　　此外，准系统电源大多数全把第一道EMI滤波电路省了，抑制输入端高频干扰，以及PWM自身产生高频干扰能力也要逊色于原则ATX电源。

　　固然，有某些苛求“小”厂商（如艾葳（Iwill）、浩鑫）干脆效仿笔记本电脑，将电源改为外置设计，准系统主机内只提供一种输入接口和必要连接线路。

因而，对于此类系统，你几乎不要再抱升级幻想！

四、BTX电源规范，最短命电源原则？

　　BTX英文全称是“BalancedTechnologyExtended”，中文意思是平衡技术延伸，这是一种新型主板架构规范，旨在借助用于构建创新台式电脑系统原则来建立一种灵活通用基本。

系统需要拥有最新性能技术才干满足顾客不断提高散热、能耗、构造、音响、以及电磁兼容性等方面规定。

BTX规范为开发者提供了新工具和设计空间，以支持其设计台式电脑系统，无论是小巧紧凑系统，还是大型可扩充系统。

相对构造变化，BTX电源供应变化就没有那么大了。

　　BTX电源兼容了ATX技术，其工作原理与内部构造基本相似，输出原则与当前ATX12V2.0规范同样，也是象ATX12V2.0规范同样采用24pin接头。

　　BTX电源重要是在原ATX规范基本之上衍生出ATX12V、CFX12V、LFX12V几种电源规格。

其中ATX12V是既有规格，之因此这样是由于ATX12V2.0版电源可以直接用于原则BTX机箱。

长城推出BTX电源：

BTX-400SEL-P4

　　CFX12V：

10月发布，合用于系统总容量在10-15升机箱；这中电源与此前电源虽然在技术上没有变化，但为了适应尺寸规定，采用了不规则外型。

当前定义了220W、240W、275W三种规格。

其中，275W电源采用互相独立双路+12V输出。

　　从上图咱们可以看到，CFX外型事实上是ATX挖了一块48.4*46mm区域。

整个宽度和高度还是150*86mm长度从140mm减少到95mm。

尺寸减小，带来了设计上困难，特别是散热问题是个核心。

　　而LFX12V则合用于系统容量6-9升机箱。

当前有180W和200W两种规格。

下面是LFX12V电源Profile图，虽然LFX12V原则是4月才正式发布，但当前还很难见到有正式产品出来。

　　除了负载分派外，效率规定也进一步提高。

与以往效率规范不同，这里提出了一种强制原则和一种推荐原则。

原则满载效率典型负载效率轻载效率强制最小效率70%70%60%推荐最小效率75%80%67%

　　但是，由于BTX电源相对ATX改进并不大，特别是ATX12V2.2规范浮现，让BTX规格发展蒙上了一层阴影。