超能課堂(260):PC電源的額定功率是如何制定的?
曾經(jīng)有人問我某個電源為什么會是這個額定功率,我一時間確實不知道從何說起。因為如果你問我這個電源憑什么可以達到這個功率,我完全可以跟你聊上一段時間,給你好好講講電源的用料和結(jié)構(gòu),以及其設計上的優(yōu)勢。但是某個電源為什么是這樣的額定功率,這點還真的不是硬件技術(shù)上的事情。那么一款電源的額定功率是怎么來的呢?這里我就要給大家講講故事了。
電源的額定功率與用料規(guī)模之間存在著密切聯(lián)系,這點我想大家都可以明白,但是在電源用料規(guī)模與額定功率的先后關(guān)系上,從電源產(chǎn)品設計的角度出發(fā),確實是“額定功率決定用料規(guī)?!?,因為你首先得確定要推出一款怎樣的電源產(chǎn)品,才能進一步去確定其具體設計。因此在邏輯關(guān)系上說,PC電源產(chǎn)品的額定功率更多地是人為制定的,是因為需要達到這樣的輸出功率,才決定了電源必須用這樣的結(jié)構(gòu)和用料,而并非因為電源采用了這樣的用料和結(jié)構(gòu),所以其能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的輸出功率。
然而PC電源的輸出規(guī)格并非只有“額定功率”這一個項目,從電源銘牌上我們可以看到,PC電源的輸出有+12V、+5V、+3.3V與-12V四種電壓,其中+5V還有常規(guī)輸出以及待機輸出兩種規(guī)格,每一路輸出都有各自的功率上限,雖然最終都匯聚成“額定功率”這一個項目,但是“額定功率”相同的電源,他們的實際輸出規(guī)格卻大不相同。因此與其摸清電源額定功率與用料規(guī)模的先后關(guān)系,電源銘牌上的各個輸出參數(shù)如何組成“額定功率”這點其實更值得在意。
電源的額定功率是如何組成的?
PC電源的額定功率實際上是由各路輸出組成的,并非單一的輸出規(guī)格。一般來說電源的額定功率是由+12V輸出功率、+5V與+3.3V聯(lián)合輸出功率、-12V輸出功率以及+5V待機功率四個項目組成,而且這四個項目的功率之和應該要大于等于電源標注的額定功率,如果這四個項目的總和小于標注的額定功率,那么這款電源所標注的額定功率就是錯誤的。
我們以上圖為例進行說明,這款電源的+12V輸出為額定523W功率,+5V與+3.3V聯(lián)合輸出為130W,-12V為3.6W,+5V待機為15W,因此其輸出功率總和為523+130+3.6+15=671.6W,大于其標注的600W額定功率,這樣標注是符合相關(guān)要求的,屬于正規(guī)的600W功率電源。
不過如果大家仔細觀察的話會發(fā)現(xiàn),同樣是600W功率電源,有部分產(chǎn)品的+12V輸出占比不到90%,而有一些產(chǎn)品單單是+12V輸出就已經(jīng)持平電源的額定功率,那么這是否說明后者會是更加良心的產(chǎn)品呢?其實這更多地只是代表了兩款電源的硬件結(jié)構(gòu)不一樣,并不能直接代表兩者的性能優(yōu)劣。一般來說,如果一款電源的+12V輸出功率與總額定功率基本持平,那說明了其+5V與+3.3V大概率是采用了DC-DC設計,是直接從+12V上取電降壓而來;而像前一款電源那樣,+12V輸出功率占比不到90%的,大多是+5V與+3.3V為獨立降壓,并不是直接從+12V取電。這兩種設計都符合相關(guān)的設計規(guī)范,并不能直接用來判斷電源性能的優(yōu)劣。
但是從客觀角度來說,+5V與+3.3V采用DC-DC電路從+12V取電降壓的設計,確實更有利于提升電源的性能,也更符合PC電源的發(fā)展潮流。因此現(xiàn)在的主流電源大都已經(jīng)采用了類似的結(jié)構(gòu),然而前一種電源的設計雖然已經(jīng)略顯過時,但并未被完全淘汰,在入門級的平臺上使用還是足夠的,如果用心調(diào)校同樣可以做出性能很不錯的產(chǎn)品,只是難度會比較大,與其在調(diào)校方面花時間和金錢,還不如直接換用DC-DC方案,更容易獲得性能更高的產(chǎn)品。
+5V與+3.3V的聯(lián)合輸出功率是什么?
現(xiàn)在我們已經(jīng)大體上已經(jīng)了解了PC電源的額定功率是怎么制定的,但是有一些細節(jié)部分還需要再理清一下,例如為什么+5V和+3.3V會有“聯(lián)合輸出功率”這樣的設定。其實這個設定有點像是“歷史遺留問題”,是因為早期的相關(guān)規(guī)范要求而保留下來的設定,在今天雖然還有參考價值,但遠不如以前那么高。
按照相關(guān)的規(guī)范要求,PC電源不僅要注明其額定功率,每一路輸出的相應功率或電流上限也是明確標注的,其中+5V與+3.3V不僅有各自的輸出功率上限,他們還存在一個聯(lián)合輸出的功率上限,原則上+5V與+3.3V的實際輸出功率總和不得大于聯(lián)合輸出功率。之所以有這樣的一個參數(shù),是因為早期PC電源中的+3.3V是從+5V降壓而來的,因此+3.3V對外輸出功率越高,+5V的對外輸出功率就會相應地降低,因此需要標注聯(lián)合功率參數(shù),以供用戶參考使用。
不過現(xiàn)在大多數(shù)PC電源的+5V與+3.3V都已經(jīng)改用了獨立輸出設計,實際輸出功率是大于標注的聯(lián)合輸出功率的,然而PC電源上的+5V與+3.3V仍然標注有聯(lián)合輸出功率這樣的參數(shù)。這里除了是繼續(xù)給用戶作為參考數(shù)據(jù)之外,還涉及到電源測試以及相關(guān)認證的需求,例如80Plus的認證是按照銘牌參數(shù)進行測試的,+5V與+3.3V的加載比例除了參考各自的輸出上限外,還要參考聯(lián)合輸出功率的設定。一般來說,PC電源的+12V輸出比例越高,就越有利于提升其轉(zhuǎn)換效率,因此即便現(xiàn)在PC電源的+5V與+3.3V的實際輸出能力已經(jīng)遠大于其聯(lián)合輸出功率,廠商還是會將這兩路的輸出限定在合適的范圍內(nèi),這樣做測試和認證的時候,就更容易獲得較好的成績。
為什么現(xiàn)在市場上幾乎看不到900W/950W的電源產(chǎn)品?
仔細觀察今天市場上的電源產(chǎn)品,我們會發(fā)現(xiàn)這樣的一個規(guī)律,從300W的電源產(chǎn)品開始,基本上每隔50W都會有相應的產(chǎn)品,而且可選數(shù)量都非??捎^。然而850W之后的電源產(chǎn)品就直接跳到1000W,在900W和950W上幾乎沒有可選產(chǎn)品,是因為900W和950W的電源有什么開發(fā)難度,所以才沒有對應的產(chǎn)品嗎?
實際上這里面并不涉及硬件技術(shù)問題,因為能夠做1000W的電源,就必然可以往下做低瓦數(shù)的產(chǎn)品,之所以不做更多地是因為市場需求和生產(chǎn)成本的關(guān)系。實際上900W和950W的電源并不是沒有出現(xiàn)過,如果你仔細搜索一下就會看到相應的產(chǎn)品。但是900W和950W級別的電源在生產(chǎn)成本和售價上并不低于1000W級別的產(chǎn)品,而且也不像850W產(chǎn)品那樣,可以在115V環(huán)境中也繼續(xù)使用C14輸入接口,大多數(shù)900W和950W的電源要在115V下必須使用C20型輸入接口,這就使得900W和950W產(chǎn)品的定位非常尷尬,還不如降低為850W款式使其通用性增強,又或者是強化為1000W或以上功率的產(chǎn)品,贏得更多玩家的關(guān)注。
900W/950W電源原則上必須使用C20輸入接口
這就是為什么近年來我們幾乎看不到900W或950W電源的原因,當然這未必是唯一的原因,但無論如何都不會是硬件技術(shù)上的事情。正如電源產(chǎn)品是先確定額定功率再決定用料規(guī)模一個道理,產(chǎn)品規(guī)格的制定是各個廠商根據(jù)市場需求而決定的,而不是憑空做了一個電源方案之后再去確認其額定功率。因此如果你問我某個電源憑什么可以達到這個功率,我會跟你討論電源用料和架構(gòu),但是如果你問我某個電源為什么是這個功率,我會告訴你沒有為什么,這真的就是廠商自己覺得要有這個功率。
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