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(补档)原创翻译:电源基础知识(作者:windingway)

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灰之影 发表于 2014-7-31 17:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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本帖最后由 灰之影 于 2014-7-31 17:07 编辑

最近有些精神萎靡,毫无斗志.不知道要干点什么,偶得一本洋人写的装机宝典,已印刷至21版,随手翻阅,决定翻译其中电源一章.原文版权归属Scott M. Mueller所有,翻译者windingway,翻译过程中部分内容进行了删除和改写.如需转载,请保留以上版权声明.
原文见http://www.tomshardware.com/reviews/power-supply-specifications-atx-reference,3061.html
电源
电源是电脑中最重要的配件之一,但往往也是最容易被忽视的配件.尽管发烧友在装机时很清楚电源的意义,但更多的普通用户对此并没有多少概念.有些人确实会关注电源,但他们往往只注意电源的输出功率(虽然他们也没有办法确认铭牌上的数字靠不靠谱),但对于电源输出电压的稳定性如何,纹波大小,电源的抗冲击能力的等等,却并不了解.
我通常花不少精力来为我的电脑选择合适的电源.我认为电源是电脑的基础,并且愿意为了一块皮实耐用,可靠性高的电源多花一些钱.电源之所以重要,是因为它要为电脑里的所有配件供电.根据我的经验,电源是电脑里最容易出故障的配件.当电源故障时,不仅会导致其他配件工作不正常,还会导致其他配件直接损坏,因为故障电源可能输出异常电压.因为电源如此重要,所以大家有必要了解电源的功能和限制,以及电源可能出现的问题和相应对策.
主要功能和工作方式
电源的基本功能是将交流电转化为电脑所需要的直流电.对于台式机而言,电源将220V 50Hz的交流电转化为+3.3V,+5V和+12V的直流电压.(对其他地区,是110V,60Hz交流电.有些电源用开关来选择不同的交流电压,有些电源可以自动适应)
从技术上来说,对于大多数PC,电源是一个恒压开关式电源供应器(constant voltage power supply unit).定义如下
恒压,意味着电源的输出电压总是恒定的,无论交流电在允许范围内如何波动,还是电源输出电流的变动.相对的是恒流电源,比如LED的电源.
开关式,是电源设计的一种技术,相对应的是线性电源.开关电源有着效率高,成本低,体积小的优点.当然开关电源的结构比较复杂.
输出电压
一般来说电源输出电压有+3.3V,+5V和+12V.这些电压常被称作轨(rail,国内玩家很少这么叫,在电子学里倒是会用到,比如轨到轨运放之类),一个轨可以引出很多线和接头来.之所以引出多条线,是因为如果用一根线的话,那么就需要很粗的线来承担大电流.出于成本和实用性考虑,一般都采用多条细线来进行分流.
电脑里的数字器件(比如主板,板卡,硬盘的逻辑电路)一般使用+3.3V和+5V供电,而电机(硬盘或光驱里的电机,散热风扇)则使用+12V.另外,主板或者板卡上带有的电压调整器电路会把这些电压调整为其他电压,以供CPU或GPU等使用.
+3.3V通常的用途为:芯片,一些双列内存(DIMM),PCI/AGP/PCIE板卡
+5V通常用途为:硬盘逻辑板,低电压电机,单列内存(SIMM),PCI/AGP/ISA板卡
+12V通常用途为:大电流电压调整器(比如CPU和GPU供电),AGP/PCIE板卡
你可以认为每个电压都是独立的电源电路,也可以认为一块电源是由几块小电源组成的.一般来说,每个电压都会在铭牌上标记最大输出电流值.因为现在高端CPU和GPU的电源电路对+12V输出电流要求越来越高,以至于超过了一般+12V的最大输出电流,于是有些电源使用多路+12V.这意味着,有些电源内部,实际上有多个独立的12V电路.不过,这可能会导致一些问题,特别是在无法平均分配功率或者某一路出现过载的时候.从这方面看,单路输出40A要比两路20A好,至少你不用担心某一路会过载.(并不是所有的多路12V电源,都会有单独的电路单元,有些实际上是一路,只不过最后分成了多路,每一路单独进行过流保护罢了,译者注)
虽然+3.3V,+5V和+12V在技术上来说,是独立的电路,但一些低价电源设计会让这三者共用部分电路,以降低成本,带来的后果是削弱了三者的独立性,当某路输出电流变大时(负载变重)会影响到其他路的输出电压.像CPU和显卡这种配件,它们对电流的需求变化很大.比如桌面空闲状态,启动3D游戏这个过程,CPU和显卡的+12V供电电流会增大2倍以上.在一些低价电源上,这种情况会导致其他电压输出被拉低,甚至超过容忍值(±5%),最终导致系统崩溃.而设计较好的电源会提供独立性更好的电压输出,上面的情况对其他电压的影响在1%到3%以内.


电压调整器(Voltage Regulators)
电源必须供应稳定的直流电压,以保证系统正常运行.但系统中有些配件的工作电压并非上面三种,这时就需要电压调整器对标准输出电压进行变换.比如早期的DDR一代内存和Rambus内存,它的工作电压是2.5V,而DDR2和DDR3内存的工作电压分别为1.8V和1.5V,AGPx4/8x板卡需要1.5V电压,而PCIE需要0.8V的差分信号.上面这些电压是由板载的简单电压调整器提供的.CPU所需的低电压,则由尽心设计的供电模块(voltage regulator module,VRM)提供,供电模块可以是集成在主板上的,也可以是拔插式板卡(比如一些服务器).你可以在主板上找到三种甚至更多的电压调整器电路.
小提示
当Intel发布工作电压为3.3V的CPU时,电源还没有3.3V输出.于是主板厂家将电压调整器集成到主板上来提供这个电压.当越来越多的芯片需要3.3V供电时,Intel制定了ATX电源标准,这个标准要求电源具备3.3V输出.你可能会想,既然电源有了3.3V输出,那么就没必要板载电压调整器了.但在那时候,随着半导体工艺的进步,CPU,内存以及其他芯片的工作电压已经小于3.3V了.于是主板厂商还需要电压调整器电路来提供这些电压.


负电压
如果你看看电源的的规格,会发现电源不仅提供+3.3V,+5V和+12V,电源还会提供-12V,还可能有-5V.虽然-12V和-5V连接到主板上,但主板一般只使用+3.3,+5和+12.-5V是给ISA总线的B5脚用的.老的软驱也可能用到-5V.主板的逻辑电路不使用-12V,但主板上的串口(serial port)和网络(LAN)电路可能会用到-12V.
既然正电压已经可以保证系统运行,那么为什么还要负电压呢?答案是,确实不怎么需要.实际上,-5V在ATX12V标准的1.3版本后就被移除了.现在保留-5V的原因仅仅是为了保证兼容性.
虽然老式的串口电路需要±12V供电,但现在的设计可以工作在+3.3V或者+5V.另外一点,网络电路对-12V电流的需求很低.比如一种10/100M的网卡只需要±12V提供10mA的电流.
+12V的作用主要是驱动磁盘电机,以及为大电流电压调节器供电.通常,+12V上的电流都很高,特别是为大量磁盘设备设计的电源(比如储存服务器或者光盘塔之类.译者注).+12V还用来驱动散热风扇,散热风扇需要的电流在100mA到250mA之间,新上市的风扇甚至低于100mA.虽然台式机的风扇工作在12V,便携式设备的风扇工作电压在+5V或者+3.3V.
对于ATX或者BTX形式的电源,还有一条特殊的信号线.这就是PS_ON,通过这条线可以用软件方式接通或关闭电源.比如在支持操作系统(比如Windows)中关机,前提是该系统支持高级电源管理(Advanced Power Management,APM)或者高级配置与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface,ACPI).当你在开始菜单中选择关闭计算机时,Windows在结束软件程序后自动关闭电源.但对于不支持以上功能的操作系统,则会提示你现在可以安全手动关闭计算机电源了.

电源良好信号(Power Good Signal)
为了保证系统正常运行,我们希望电源工作状态正常后再启动电脑.因为在电源启动时,输出电压需要一个稳定的过程,只有当输出电压在某个允许范围内的时候,才适合为系统供电.
于是电源内部加入了自检测电路,在电脑启动前对电源进行检测,如果测试通过,电源会向主板发送一个特定的信号,称之为电源良好信号(Power_Good,也称作Power_OK或PWR_OK).在电脑正常运行过程中,这个信号要持续有效.当遇到诸如交流电输入电压过低,电源无法正常工作这种情况后,Power_Good信号的电压值会下降,这将强制系统进入复位状态.并且在Power_Good信号恢复正常前电脑无法再次启动.
Power_Good信号的正常电压为+5V,不同的电源有所不同,但一般在2.4V到6V都可以接受.Power_Good信号一般在你接通电源后的100ms到500ms开始有效.Power_Good信号被送到主板上,由一颗负责复位的计时芯片接收.
当Power_Good信号无效时,计时芯片让CPU进入复位状态,以避免系统在低电压或不稳定的电压下运行.当计时芯片接收到正常的Power_Good信号后,会释放CPU,这时CPU将从FFF0位置开始执行指令(这条地址指向BIOS自检,也就是电脑重启了.译者注).
小提示
利用Power_Good信号可以实现重启按钮的作用.Power_Good信号连接到时钟发生电路上,这个电路控制着CPU的时钟信号和复位信号.如果你用开关对Power_Good信号接地,那么时钟电路会复位CPU.这正是电脑重启按钮的功能.
早期的电源,Power_Good信号通过8pin插头的P1接入.现在的ATX/BTX电源则是20/24pin插头的P8,一般来说是灰色的线.
设计合理的电源,在所有输出电压稳定前,不输出正常的Power_Good信号(有一段延迟).而劣质的电源有时会直接将Power_Good信号连接到+5V电压上.显然这有可能使得在电压稳定前,就向系统供电.这将导致很多故障,比如BIOS错误,或者系统反复重启.
一些主板对Power_Good信号比较敏感,而另外一些则较不敏感.于是有时候发现,更换主板后,系统出现间歇性的启动故障.这种故障对于没有经验的玩家,有时难以解决,很容易认为是主板故障.
小提示
如果你遇到冷启动(按开机键启动)时有启动故障,但故障时再热启动(按下ctrl+alt+del键)则可以正常启动,故障可能就出在Power_Good信号的延迟时间上,这时可以尝试更换一块质量较好的电源.


电源的外形因素(Form Factor)
外形尺寸和常规组件布局称为外形因素(这个术语国内玩家并不常用,下文中称作规格,译者注).具有相同外形因素的配件,在机械尺寸上可以互相替代.在设计一台PC时,设计人员可以选择一种常用的电源规格,也可以设计一款专用规格的电源.选择常用规格,意味着广泛的配件来源,更低的成本(还有更高的可维护性,更长的生命周期,译者注).而定制专用配件,意味着更长的开发周期和更多的开发成本.以及在未来会遇到的售后问题和升级问题.
如果你对规格不甚了解,别担心,我对工业标准规格很有兴趣.下面将会有详细介绍.标准规格有很多优点,我们可以很容易的进行配件升级和维修,并且价格低廉.
在PC市场里,IBM最早制定了一系列的标准,其他厂家选择跟随这些标准,这其中就包扩电源规格.所有的常用的电源规格制定始于1995年,源于三款IBM型号,即PC/XT,AT,PS/2 30型.有趣的是,这三种IBM电源规格,具有一致的主板电源接口和相同的接口定义,只是在外形尺寸,输出功率和外设接口多少上面有所不同.PC电源从1996年起才开始脱离这三种原型.实际上,现在的工业标准ATX12V仍然基于PS/2 30型的机械尺寸,只是接口不同而已.
现在存在十几种电源规格,这些规格都可以称作工业标准型.其中一些基于IBM在1980年代的标准,另外一些则是遵循Intel在1990年代的设计.这些工业标准有些沿用至今,有些已经基本淘汰不用了.
注意下面的一些电源规格名称,跟主板的规格名称一样.但电源的规格与机箱规格联系更为密切.比如现在的ATX板型的主板,一般有2种电源接口,24针接口4针12V接口(或者8针,两者兼容.译者注).而现在的主流通用电源都有这两种接口,于是都可以连接ATX主板.也就是说,无论主板板型如何(ATX,BTX或者另外的衍生板型),事实上任何现代工业标准型电源都可以为其供电.
电源接口与主板接口匹配是一码事,但电源能否安装在你的机箱里又是另一码事,这要求电源与机箱在机械尺寸上的匹配.而机械尺寸是各种电源规格间最明显的差异.所以在你选择机箱和电源时,一定要注意其安装兼容性.
下面的表格列出了工业标准的电源规格,接口类型和通常与之配合的主板板型.
电源规格标准制定时间接口类型常见配套板型
ATX/ATX12V199520/24针,4针12VATX,MATX,BTX,MBTX
SFX/SFX12V/PS3199720/24针,4针12VMATX,FlexATX,MBTX,picoBTX,Mini-ITX,DTX
EPS/EPS12V199820/24针,8针12VATX,extended ATX
TFX12V200220/24针,4针12VMATX,FlexATX,MBTX,picoBTX,Mini-ITX,DTX
CFX12V200320/24针,4针12VMATX,picoBTX,DTX
LFX12V200420/24针,4针12VPicoBTX,nanoBTX,DTX
Flex ATX200720/24针,4针12VMATX,FlexATX,MBTX,picoBTX,Mini-ITX,DTX
已经淘汰的PC/XT,AT,LPX(PS/2)电源就不翻译了....
上面这些规格的电源,各种厂家生产的参数种类繁多.已经淘汰的LPX规格源自IBM在1987年4月推出的的PS/2 30型,而这一标准在1980年代到1996年一直沿用,直到ATX规格逐渐流行起来.后来ATX标准成为主导标准.有意思的是,IBM影响力持续至今,ATX,PS3和EPS规格的物理尺寸仍旧基于LPX规格.那些不采用这个规格的电源,被认为是私有规格.一般而言,尽量避免选用私有规格,因为这将带来维护和升级的困难.特别是当你了解到电源是系统中容易故障的部件后.
现代电源规格
下面将会详细介绍现在流行的电源规格.ATX显然长久以来都是最常见的,但当你接触更多的计算机时,你可能会遇到下面介绍的其他类型.

ATX/ATX 12V
在1995年,Intel发现当时的电源设计存在问题.一个问题是,那时候电源的主板接口,为2个6针,而这两个6针接口很容易插错(有些甚至没有定位点),而插错的话会导致短路,造成故障.为了解决这个问题,Intel提出在流行的LPX(PS/2)的设计上(保留LPX的机械尺寸),对内部电路和接口进行修改,这个修改的结果就是ATX电源规格.
Intel在1995年发布了ATX标准,在1996年,ATX标准就开始随着奔腾和奔腾Pro平台流行开来,并在当年就占领了18%的市场.从1996年起,无论是ATX主板还是ATX电源就成为了市场的主导,很快替代了原来流行的Baby-AT/LPX规格.ATX12V电源继续沿用到后来出现的主板规格上,比如BTX.ATX12V标准规定了电源的机械尺寸和电源接口的定义.
从1995年到2000年,ATX电源规格定义从属于ATX主板标准书.但在2000年2月,Intel将电源规格从当时的ATX2.03主板/机箱标准书中独立出来,形成了ATX/ATX12V电源标准1.0版本,并增加了可选的4针12V接口(而带有4针12V接口的电源被称为ATX12V电源).4针12V接口在2002年4月的1.3版本中成为必需配置,于是ATX/ATX12V标准变为ATX12V标准.在2003年2月的ATX12V版本2.0中,去掉了6针辅助供电接口,将主供电接口更改为24针,并将Sata供电接口作为必需配置.最近在2005年3月发布的版本2.2则只进行了很小的修订,比如推荐使用Molex的大电流系统(Molex High Current System,HCS)连接器作为接头.
随着ATX电源标准的演变,电源散热风扇的方向和设计也发生了一些变化.最初的ATX电源标准建议,在朝向电源内部的方向安装一只80mm风扇,这个风扇从机箱背面吸入空气并吹向主板.这个气流方向,与大多数标准电源的设计相反.反向气流设计的意图,在于利用单个风扇就可以提高系统的散热效率,甚至可以省去CPU散热器上的风扇.
反向气流设计的另一个好处是,可以减少机箱内的尘土.当机箱密封后,气流只能从机箱的缝隙和与钻孔出流出.对于采用反向气流设计系统,也被称作正压换气设计(positive-pressure-ventilation design).这种设计,空气流出的位置一般设置在磁盘驱动器附近.对于工作在极端环境的电脑,可以在进风口处增加过滤网,来提高防尘效果.
正压设计听起来不错,但问题在于正压系统需要一颗强有力的风扇来推动空气.当安装过滤网后,显然需要更强的风扇来保证足够的风量.过滤网随环境的不同,需要定期进行清洁.另外,当电源负载重时,电源自身的发热量变大,相当于对流过电源的空气进行了加热,这显然会降低CPU的散热效率.
随着CPU的进步,CPU也越来越热,对系统散热能力的要求也越来越高,正压设计不堪重负.于是,在后来的ATX12V版本中,允许正压和负压设计,但他们强调,标准的负压设计安装一枚高质量的风扇响CPU吹风将是最好的方案.
因为标准的负压系统能最大化利用给定风扇的风量,事实上,近期生产的ATX电源都是负压设计的,即空气从电源流出.一般在电源后面安装一枚80mm风扇,并向外吹风,还有一些电源选择92mm或者120mm风扇安装到电源的顶部或者底部(所谓的大风车,译者注).但两者的空气流动方向类似,都是从电源向外界排风.
ATX规格的电源解决了之前PC/XT,AT和LPX规格的一些问题.比如前面提到的插头插错短路问题.ATX标准的接口有定位设计,错误的接法无法将插头插入主板插座(所谓防呆设计.译者注).另外ATX标准提供了3.3V电压输出,这样就省去了主板板载3.3V电压调整器电路.
除了提供3.3V电压输出外,ATX电源还增加了其他功能.Power_On(PS_ON)信号线(一般为绿色线.将其对地短路后可以启动电源.译者注)以及5V待机电压(5VSB).5V待机电源的加入实现了利用电话线或者网络唤醒计算机的功能.一些系统还有定时唤醒计算机的功能,以实现计划任务.在一些电脑上也可以实现用键盘来启动计算机.这些功能的实现,是因为即便不启动电脑,电源只要接通交流电,5V待机电压就会输出+5V电压,这个电压提供给主板上的相应电路,当收到开机或唤醒指令后,主板通过PS_ON信号线命令电源启动,从而实现了开机和唤醒.
你可以在BIOS里找到相应的设置.




SFX/SFX12V
Intel在1997年12月发布了MATX板型的主板.同时也发布了小规格电源(small form factor,SFX).即使这样,大部分MATX机箱继续使用标准的ATX电源.在1999年4月,Intel又发布了FlexATX主板规格,作为MATX标准的附录.FlexATX主板是一种很小的板型(但比ITX大.译者注),适用于低端电脑和终端设备(比如收银机.译者注).此后SFX规格的电源就开始应用于紧凑设计的电脑中.不像是其他电源规格有固定的机械尺寸,SFX标准实际上定义了5种尺寸,其中一些之间并不兼容.不仅如此,一些接口也会随之变化.所以在你更换SFX/SFX12V规格的电源时,一定要留意你是否购买了合适的型号,无论是机械尺寸,还是接口定义.
电源接口的种类和数量随版本不同,一直在变化.最初的SFX电源标准只有一条20针主板接口.4针12V的CPU独立供电接口是在2001年5月发布的2.0版本中,作为可选配置加入的.在2003年4月的2.3版本中才作为必须配置,于是SFX也重命名为SFX12V.而3.0版本则将20针主板接口改为24针,并加入了SATA供电接口.目前的3.1版本发布于2005年3月,进行了一些小的修改,比如使用大电流系统(HCS)连接器.SFX12V规格有多种机械尺寸,其中有一种被称为PS3规格.
在标准的SFX/SFX12V电源里,一枚60mm直径的散热风扇,安装在电源外壳内,朝向电源内部,这枚风扇将空气从机箱内吹进电源内部,这种安装方式降低了噪音,显然这是一种负压设计.系统仍然可以安装独立的CPU风扇和机箱风扇.图18.2是标准SFX/SFX12V规格的示意图.



对于需要更强散热能力的系统,另外一个版本允许安装更大尺寸的80mm风扇,这枚风扇被安装在电源顶部.见图18.3



SFX12V规格的另外一个变种同样在顶部安装一枚80mm风扇,但电源旋转了一个角度,宽度增大,长度减小.见图18.4



SFX12V为超薄机箱,设计了一个特殊的小体积版本,这个版本高度只有50mm,内部安装40mm散热风扇.见图18.5


最后,比较新的SFX变种被称为PS3规格,在SFX12V标准的附录E中收录.这个规格实际上是ATX规格的缩短版本.被用于MATX机箱,可以提供比其他较小SFX规格更大的功率输出.
SFX12V电源一般用在小规模系统,这种系统配件较少,而且对可升级空间没有要求.大部分的SFX电源的设计功率输出在80W到300W之间.见图18.6


虽然Intel设计SFX12V电源规格的初衷,是为了配合MATX和FlexATX主板.但SFXSFX规格作为独立标准,也可以兼容其他主板.比如SFX12V的变种PS3规格,可以替代标准ATX12V规格,只要输出功率和接口数量满足需求.SFX电源同样有20针或24针主板接口,这与ATX12V标准一样,并且也有PS_ON和5V待机电源.SFX12V电源后来也增加了4针12V接口为CPU供电.同样,在你选择电源时,电源与机箱的相关程度,要比电源与主板的相关程度高.

EPS/EPS12V
在1998年,包括Intel,HP,NEC,Dell,Data General,Micron和Compaq公司共同创建了服务器系统构架组织(Server System Infrastructure,SSI),倡导服务器硬件(机箱,电源,主板和其他配件)设计规格的标准化,以便使用工业标准的可替代配件来生产网络服务器.虽然本书并没有讨论网络服务器,但在很多情况下,一台低档的网路服务器,就是一台高端的个人电脑.同时,很多当初只在服务器上安装的高级配件,慢慢也会出现在标准的个人电脑中.这种涓滴理论在电源上体现的很明显.(涓滴理论,trickle-down theory,是一种经济学理论,指不给于穷人特别优待,同时对富人减少税收,以刺激富人消费和扩大生产,富人会在创造更大财富的同时,惠及穷人.这里是指服务器设计的进步,也会给PC系统带来发展.译者注).
在1998年,SSI组织制定了服务器入门级电源标准(entry-level power supply,EPS),这个标准定义了入门级机架服务器(塔式机箱)的工业标准电源规格.EPS标准基于ATX,但进行了一些强化性升级.最大的升级是使用了24针主电源接口,这在后来(2003年)也被纳入了新版本的ATX12V标准中.EPS开始就推荐采用Molex生产的Mini-Fit Jr.型大电流系统(HCS)连接器,这也在2005年成为了ATX12V的标准.另外,6针辅助供电接口(现已淘汰不用),4针12V供电接口,和6针显卡接口也是先出现在EPS标准中,在后来被ATX标准采用.
最初的EPS规格采用与ATX相同的机械尺寸,但EPS规格后来为了增加电源功率,允许电源长度增加.ATX规格和最初的EPS规格的三围是86mm高,150mm宽,140mm长,这是与LPX或PS/2规格一样的尺寸.EPS后来增加了可选的扩展尺寸,长度可以为180mm或230mm.多数额定功率真正达到和超过500W的电源,一般都采用EPS12V规格,因为采用标准的ATX规格,很难设计出如此大功率的电源.你可能会想,这大块头的电源是不是只有定制的EPS机箱才能安装?实际上,大多数情况下,标准的ATX塔式机箱(甚至于一些MATX机箱.译者注)都可以安装EPS电源,只要满足长度要求,特别是你的光驱是短机身设计(因为一般电源上置安装时,光驱在电源的延长线上).见图18.7



看到很多EPS/EPS12V电源的改进逐渐出现在ATX/ATX12V身上,我仔细研究了SSI发布的EPS标准,想找出还有那些潜在的改进可能会出现在ATX标准上.目前ATX和EPS电源最大的不同是,EPS电源使用8针双路12V接口(CPU供电的12V电源为两路12V,即12V1和12V2,而ATX的CPU供电为单路12V,即12V2,12V1为磁盘等外围设备供电.虽然现在的电源提供CPU供电8针插座,如果是多路12V设计,走的还只是一路12V.译者注).这种设计很显然可以应付更大功率的CPU,理论上是4针CPU供电的2倍.正是如此才能满足服务器多处理器的需求.因为插头的设计,这两种插头是可以互相兼容的.
另外的不同就是EPS电源可以比ATX电源长,因为这一点EPS电源有时也被称为扩展型ATX电源(extended ATX).如果你打算在标准ATX机箱里安装EPS12V电源,请一定先确认机箱长度是否足够.
EPS电源的接口完全与ATX电源兼容,如果机箱空间允许,升级为EPS电源会提供更高的功率输出(但要注意另外的问题,有些服务器电源与普通主板兼容性不佳,主要还是PS_OK这个信号的问题,另外不是所有机械尺寸兼容ATX的服务器电源都能拿来直接用,有些电源是厂家定制的,接口需要改造.更重要的是,国内正规渠道并不容易买到,那些工包二手要慎重.译者注.)

TFX12V
TFX12V(thin form factor,薄型规格)电源最初是由Intel与2002年4月提出的,是为了配合SFF(small form factor)规格的系统,这种系统的体积在9到15公升,主要搭配SFF机箱和MATX,FlexATX或者Mini-ITX板型的主板.TFX12V规格与ATX或SFX规格相比,更为狭长,这使得它更容易安装在小体积机箱中.见图18.8


TXF12V电源设计输出功率在180W到300W,对于小型系统,这个功率绰绰有余.TFX12V电源通常在侧面安装一枚80mm风扇,一般是温控型,以降低噪音.安装方式对称设计,以便提供更高的灵活性和更有效的散热.
不同于SFX规格,TXF12V只有一种机械尺寸.TXF12V电源通常带有4针12V插头,这是因为TXF12V标准制定时间较晚.在2003年4月的1.2版本中,加入了SATA电源插头作为可选配置,到2004年2月成为必须配置,并将20针插头升级为24针.在2005年7月的2.1版本中,只做了一些小修改.

CFX12V
CFX12V规格(compact form factor,紧凑型,国内貌似俗称手雷电源)最初由Intel与2003年11月提出,是为了配合中型BTX(balance technology extended,平衡技术扩展构架)系统而设计的,这种系统体积在10到15公升,主要安装microBTX或picoBTX主板.
CFX12V电源设计输出功率在220W到300W,对于中型系统,这个功率绰绰有余.CFX12V在电源背面内部安装一枚80mm散热风扇,通常为温控型,以降低噪音.电源外形有突起,以便更紧密的与主板配合,可以降低系统体积.见图18.10和18.11.


CFX12V电源带有4针12V插头,同时因为其标准制定时间为2003年,于是也有24针插头以及必备的SATA电源插头.2005年的版本2.1中只做了一些小修改.

LFX12V
LFX12V规格(low profile form factor)最初由Intel于2004年4月提出.它是为了配合超小体积的BTX系统而设计的,这种系统体积在6到9公升.主要安装picoBTX或nanoBTX主板.
LFX12V电源设计输出功率在180W到260W,对于这种小系统已经很理想了.LFX12V电源内部安装60mm风扇,要比CFX12V小一圈,同样通常为温控型.电源外形也有突起,以便节约体积.见图18.12




LFX12V电源带有24针插头和4针12V插头以及SATA电源插头.2005年的版本1.1只做了一些小修改.

Flex ATX
这种规格是由FSP(全汉公司)最早于2001年提出的,当初是为了设计SFF规格桌面电脑和1U服务器系统.后来也被HP/Compaq,IBM,SuperMicro等公司采用.为了标准化,Intel于2007年3月制定了Flex ATX规格,这个规格属于台式电脑电源规格设计指导(Power Supply Design Guide for Desktop Platform Form Factors)的一部分.这个规格有时也被称作1U电源,因为它经常被用于1U服务器机箱.见图18.14和18.015


Flex ATX电源设计输出功率在180W到270W.通常安装有1枚或2枚40mm散热风扇.也可以水平安装更大的风扇,也有无风扇型号出现.
Flex ATX电源带有20针或24针插头和4针12V插头.一般还有标准外设和软驱供电插头,新型号带有SATA供电插头.
未完待续...
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18.16
电源开关
本部分省略已经淘汰的AT/LPX等规格电源,只介绍ATX.
所有的ATX电源都带有20或24针的主板连接插头,其中包含开即用的PS_ON信号线.在ATX电源的设计里,即便是电脑处在关机状态,只要交流电输入接入电源,电源就进入待机状态.PS_ON信号从电源连接到主板上,并通过主板连接到机箱前面板的开机按钮上,这种按钮是非自锁开关(按下去后,松手按钮又弹回来,比如键盘和鼠标就是是典型的非自锁开关.译者注).这种设计,避免了直接去对交流电进行开关操作,提高了安全性.电源的开关状态取决于ATX接口里的PS_ON信号线的状态.这种功能有时候被称作软开关(soft-off switch),这个名字源于ACPI对电脑虽然关闭,但待机电源仍然有效这种状态的描述.
PS_ON信号可以有电源开关机械以机械方式产生,也可以由用软件控制主板产生.PS_ON信号低电平有效(active low),这意味着当PS_ON处于高电平时(大于等于2V),电源的输出都关闭,除了5V待机外(+5VSB是pin 9),5V待机只要电源接通交流电就会存在.在关闭时,电源保证PS_ON处在3.3V或5V状态.PS_ON连接到前面板的开机按钮,当按下按钮后,PS_ON信号对地短路,处于低电平状态.当PS_ON信号低于0.8V时,电源启动.
实际的电源开关是一个小型非自锁开关,用2条线连接到主板上.一条线为地线,另外一条线是PS_ON线.见图18.16


小提示
因为只要交流电联通到电源上,5V待机电源就有效.这意味着不拔下交流电的话,电脑就处在带电状态,所以建议在拆装电脑时断开交流电输入.
注意,一些电源会安装有独立的开关,可以断开交流电输入,这意味着,当开关断开后主板就没有5V待机电源了.
小提示
ATX电源的开机按钮设计,在系统支持ACPI功能的条件下,当你按下开机按钮时,主板通知操作系统进行关机操作.如果系统处于锁定状态,或者已经死机,你可以通过按住开机按钮超过4秒,来跳过ACPI控制,即不通过软件控制,而强制关闭电脑.

主板供电接口
同样省略已经淘汰的AT/LPX电源接口.
对于ATX和ATX12V 1.x版本,电源接口有下列3种(外设接口另外列出.译者注)
20针主供电接口
6针辅助供电接口
4针12V供电接口
其中20针供电接口是所有电源都有的,但其他两种并非必须.最常见的组合是20针主供电接口+4针12V供电接口.而6针辅助供电接口常常被省略.
20针主供电接口
20针接口是所有ATX和ATX12V 1.x版本电源规格的标配,使用Molex Mini-Fit Jr.型连接器母头(Molex是国际知名连接器厂商,我们实际用的大多是与其兼容的产品.译者注).这种连接器带有定位功能,防止插错,其定义如下表
颜色功能位置位置功能颜色
+3.3VPin11Pin1+3.3V
-12VPin12Pin2+3.3V
GNDPin13Pin3GND
绿PS_ONPin14Pin4+5V
GNDPin15Pin5GND
GNDPin16Pin6+5V
GNDPin17Pin7GND
-5VPin18Pin8PWR_OK
+5VPin19Pin9+5V待机
+5VPin20Pin10+12V
注1.有可能还有另外一条橙线或棕色线,这是电源用来监视3.3V电压的反馈线.
注2.Pin18在一些新电源上没有接入,因为ATX12V 1.3版本后,移除了-5V供电.这种电源不支持ISA插槽.



小提示
因为ATX在旧的AT/LPX电源规格上,增加了3.3V,PS_ON和5V待机,所以AT/LPX电源是不可以为ATX主板供电的,即便是他们外形尺寸一样.但因为ATX电源设计是AT/LPX的超集,于是ATX电源可以为AT主板供电,不过你可能需要转接头来将ATX接口转换为AT/LPX的接口样式.
关于电源接口有一个重要的指标,那就是它在温度范围内能承受的最大电流值.我们知道金属导体都具有一定的电阻,而接插件端子的物理接触面,上面的电阻比导线更大,当电流在连接系统内流通时,会产生热量,使导线和连接器温度升高,温度升高到一定程度后,会导致导线或端子融化,造成危险.一般定义最大电流为,在室温22摄氏度情况下,一套连接器(包括导线和插头,插座)在温度升高30摄氏度以内,所能流过的最大电流值.也就是在最大电流值下,连接器的温度会达到52摄氏度,想一想在环境温度可能高达40摄氏度以上的电脑机箱内,如果连接器的温度再升高20-30摄氏度,那是什么样的高温.所以即便是电源设计功率很大,但连接器与之不匹配,也无法达到理想效果.
连接器所能允许的最大电流,与连接器数量有关.比如某种4针连接器,每一针允许的最大电流是8A,而同样的连接器,如果组成20针的话,每一针允许的最大电流会降低到6A(密集排列导致的散热困难.译者注).
目前ATX电源标准中使用Molex Mini-Fit Jr.型连接器作为24针主供电接口和4针+12V接口.这种规格,Molex生产3种型号的连接器:标准型,HCS版本,Plus HCS版本.每一针的最大电流在下表列出
型号2-3Pin电流4-6Pin电流7-10Pin电流12-24Pin电流
标准型(5556)9876
HCS(44476)1211109
Plus HCS(45750)12121211
注:测试条件相同,使用18AWG线规.
ATX主供电接口为20/24针,如果使用标准连接器(5556型),那么每条线路最大电流为6A.升级为HCS连接器后,最大电流上升到9A,如果再升级到Plus HCS连接器,则最大电流可达11A.在2005年3月之前的标准版本中,建议采用标准型连接器.而在2005年3月之后的标准,则建议采用HCS或Plus HCS连接器.如果你发现电源接口处发热严重,可以考虑升级连接器为HCS或Plus HCS,以增大电流容许范围.(国内一般不容易买到HCS接插件,可以联系Molex代理商获得信息.译者注)
现在,你可以计算出20针连接器各电压的最大功率了
电压线路数量标准连接器HCSPlus HCS
3.3V359.489.1108.9
5V4120180220
12V172108132
总计251.4377.1460.9
现在可以看出连接器不同,最大功率也不同.随着电脑的发展,高端配件的功耗有增无减,这就是为什么2005年后的标准将连接器升级为HCS和Plus HCS的原因.

6针辅助供电接口
随着主板和处理器的升级,其功率也水涨船高.在ATX电源使用标准连机器的情况下,20针接口最大250W的功率开始捉襟见肘.虽然电源厂家生产了300W以上的电源,但高配置的电脑经常出现接口融化的现象.
为了解决这个问题,Intel决定为主板增加辅助供电接口.这就产生了6针辅助供电接口.该接口使用Molex 90331-0010型连接器,提供3.3V和5V电源,如图18.22所示.



资料显示每条线路的最大电流为5A,于是我们可以计算出6针辅助供电接口能提供多少功率.
电压线路数量功率
3.3V233
5V125
总功率58
辅助供电可以提供最大58W的功率,加上20针连接器的251.4W,大约达到309W,可见,提升并不明显.
真正使用辅助供电接口的主板很少,同样带有辅助供电插头的电源也不多.后来6针辅助电源接口逐渐被淘汰.

ATX12V 2.x版本 24针主供电接口
从2004年6月,PCIE扩展槽开始出现在主板上.PCIE是一种串行总线,可以为单通道,也可以为多通道,单通道的称为PCIEx1,为显卡设计的16通道成为PCIEx16.而显卡的功率巨大,很容易超过当时20针主板供电的极限,即便是加上6针辅助供电也是杯水车薪,特别是12V功率严重不足.
20针主供电接口只包含一条12V电源线,而新的显卡对12V功率的要求,超过了单根12V供电线的安全范围(PCIEx16从主板上12V最大取得5.5A的电流,如果使用标准接插件,20针主供电插头的12V仅有6A的最大电流,如果算上电脑中CPU等,显然是不够用的.译者注).因为之前增加的6针辅助供电不能解决这个问题,Intel最终决定对主供电接口进行一次升级.
这就促成了2003年2月发布的ATX12V 2.0标准.2.0标准之前的1.x标准最大修改有两个,一是将原来20针主供电接口升级为24针,二是取消了6针辅助供电接口.新的24针主供电接口增加的4条线包括3.3V,5V,12V和一条地线.增加的电源线可以为PCIE显卡提供更多的功率(PCIE显卡从主板上可以最大获得75W的功率.).这样原来的6针辅助供电就没有什么意义了.24针主供电接口的定义如图18.23.



颜色功能位置位置功能颜色
+3.3VPin13Pin1+3.3V
-12VPin14Pin2+3.3V
GNDPin15Pin3GND
绿PS_ONPin16Pin4+5V
GNDPin17Pin5GND
GNDPin18Pin6+5V
GNDPin19Pin7GND
未连接Pin20Pin8PWR_OK
+5VPin21Pin9+5V待机
+5VPin22Pin10+12V
+5VPin23Pin11+12V
GNDPin24Pin12+3.3V
注:Pin13有可能还有另外一条橙线或棕色线,是电源用来监视3.3V电压的反馈线.
有意思的是,24针接口并不是新东西,它最早在1998年出现在SSI制定的EPS标准中,是为了满足服务器对大功率的电源的需求.在那时候也只有服务器的功率大到需要辅助供电,现在的电脑也达到了多年前服务器的功率.所以,与其在制定一套新的标准,不如保持兼容性,于是ATX12V 2.0标注几乎照搬了EPS标准中的24针主供电接口设计.
与之前的20针相比,24针增加了3条电源线,我们可以计算出现在的最大功率
电压线路数量标准连接器HCSPlus HCS
3.3V479.2118.8145.2
5V5150225275
12V2144216264
总计373.2559.8684.2
功率提高还是比较显著的.在使用HCS连接器,并使用下文中介绍的4针CPU供电的话,总功率可以达到824W,这足以满足当前的顶级系统要求.

CPU供电接口
CPU所需的工作电源来自成为电压调整模块(VRM)的电路,这个电路位于主板上.这个电路采样CPU所需的电压(通常从CPU的一个引脚读取信息),然后进行调整以提供相应的输出电压让CPU正常工作.VRM的设计可以利用5V或12V作为输入电压.原来很多主板以5V作为VRM的输入电源,从2000年后,大多数主板选择12V作为输入电源.这时因为同样的输出功率,用12V要比用5V对输入电源的电流要求小(这个道理跟远距离输电,一般采用高压电一样.译者注).现代的电压调整芯片的输入电压范围在4V到36V,这给主板设计人员很大的灵活性.
比如我研究了一块FIC公司的SD-11主板,它使用的是Semtech公司的SC1144 -AVCSW型电压调整器.以5V作为输入电压,调整后的电压输出给CPU使用.
这块主板如果使用AMD Athlon 1G处理器的话,按照AMD的资料,最大功耗为65W,工作电压为1.8V.我们可以计算出1.8V的电流为36.1A.如果VRM以5V作为输入电压,理想情况下,5V电压上的电流为13A.非理想情况下,假设VRM的转换效率为80%,那么5V电压上的电流为16.25A.
因为主板上不只是VRM以5V电源作为工作电源,ISA总线和PCI总线也需要使用5V电源,那么就可能导致5V电源功率不足.
在奔腾3和Athlon/Duron处理器后,VRM开始使用12V作为输入电源.我们以这颗Athlon 1G处理器为例,从下面的表格可以看出,输入电压不同,所需要的电流也不同
功率输入电压理论电流80%效率电流
651.836.1-
653.319.724.6
6551316.3
65125.46.8
你可以看出,如果使用12V作为输入电压,对12V电源的电流需求,理论上只有5.4A,在80%效率下,为6.8A.电流减小可以缓解连接器的升温压力,提高安全性.
所以,修改主板VRM将12V作为输入电压并不困难.但要记得,ATX 2.03标准里,整个主板上只有一条12V电源输入线.即便是短命的6针辅助供电接口,也不带12V电源线.而6.8A的电流对于标准连接器,已经超标.所以必须另想办法.
平台兼容性指导(Platform Compatibility Guide)
处理器在一定程度上决定了对12V电源的电流需求(不考虑显卡的话.译者注).现在的主板支持安装大量型号的CPU,但VRM未必可以提供出一些顶级CPU所需的电流.如果CPU功率超过VRM所能提供的功率,会导致VRM电路过载,严重的会烧坏主板.为了避免这种问题,Intel从2004年起,开始发布平台兼容性指导(PCG)
PCG是一个代码,格式是数字+字母后缀的形式.一般会印刷在CPU的包装盒上,以及主板的包装盒上(貌似只有Intel原厂主板?译者注).你可以去Intel网站查询到这些代码的含义.这样一来,在选择CPU和主板时,你就可以很容易进行匹配.(这个现在意义不大,因为其他厂商的主板并没有这种标记习惯,但你仍然可以去Intel下载最新的PCG文档,来获得详细的处理器技术细节,不过对玩家意义并不很重要.原文还列出了更多内容,就不再翻译了.译者注)

4针12V CPU供电接口
为了增大主板12V功率,Intel制定了新的ATX12V电源标准.这次增加了12V电源接口.标准规定所有ATX12V规范中的电源规格,都要带有4针12V供电接口.接口制式为Molex Mini-Fit Jr.母头.建议连接器规格与20/24针主供电接口相同.
4针接口包括2条12V电源线,2条地线.每条12V电源线在使用标准5556连接器时,最大电流为8A(因为针数少,比主供电接口电流提高了),升级为HCS连接器后达到11A.这意味着,4针接口至少可以为主板提供16A电流.如果算上20针主接口的一条12V电源,12V电流总计至少可达22A.而对于其后的24针主供电接口,总计更是达到了28A以上.4针12V接口如图18.24所示.


4条电源线的定义如下表
编号作用颜色编号作用颜色
312V1GND
412V2GND
下面的表格列出了,使用不同的连接器,4针12V接口的最大功率
电压数量标准连接器HCSPlus HCS
12V2192W264W288W
可以看出,即使采用标准5556连机器,4针接口也可以由192W的最大功率输出.4针接口只为CPU供电.
4针12V转接头
当你遇到早期版本的ATX电源,不带有4针12V接口.你可能会用图18.25所示的这种转接头,从D型外设供电接口上取得12V,并转换为4针12V接口.



但需要注意的是,D型接口只有1条12V电源线,当你从一个D型接口转接出一个4针12V接口后,这个接口所能提供的最大功率,只有标准接口的一半.这时就要留意CPU的功率,是否超过了单条12V电源所内提供的功率.可以按下面的办法估算,假设使用标准5556连接器,单条12V能提供8A电流,最大功率为96W,如果假设CPU供电VRM电路的效率为80%,那么12V能提供给CPU的功率最大为76.8W.这种情况下就不能使用功耗超过这个功率的CPU了.为安全考虑,还要留出一些余量.

8针12V CPU电源接口
8针12V CPU电源接口最早是在EPS12V标准的版本1.6发布的,用于文件服务器.但随着PC机的发展,这种接口也出现在PC机的主板和电源上.如图18.26



8条电源线的定义如下表
颜色功能编号编号功能颜色
12V51GND
12V62GND
12V73GND
12V84GND
有些只有在8针插头接入后才可以正常工作,而大部分主板兼容4针插头.对于PC机电源,8针12V插头一般是以两个4针12V插头组合的形式出现的.如果使用4针电源插头,而主板插座为8针,那么你需要按照主板说明书上的方式进行安装.当你使用功耗很高的CPU,超过了4针12V供电能提供的输出功率时,最好选择带有8针CPU供电插头的电源.


4针转8针转接线
如果主板需要8针CPU供电才能工作,或者安装了功率很大的CPU,而电源只提供4针12V供电插头的时候.你可能会使用图18.27所示的4针转8针转接线.



需要注意的事情与之前,在4针转接线一节中提到的一样.4针转8针后的输出功率,与4针接口提供的功率一样,为8针接口的一半.
另外一个情况是,电源提供8针插头,但主板为4针插座,这时候你并不需要8针转4针的转接线,你可以直接将8针插头插入4针插座中,两者存在兼容关系.只有在主板上的其他零件挡住了悬空的一半插头,这时候你就需要8针转4针的转接线了.
向后和向前兼容性
看到这里,你会有些疑问.比如,如果电源主供电插头为24针,而主板插座为20针,这种情况怎么办?或者相反的情况,主板插座为24针,而电源插头为20针.答案是,你不必担心,直接插进去就行了.
虽然存在24针和20针互相转换的转接线,但通常很少用到.因为两者是互相兼容的.
如果你仔细观察24针和20针接口的定义,你会发现24针多出的4条线位于接口的末端,而剩下的20条线与20针接口定义相同.这在功能上提供了向前兼容性.于是你可以直接将24针插头插入20针插座,让多出来的4针悬空即可.反过来也一样.
图18.28展示了将24针插头插入20针插座的情况.插头的灰色部分会插入插座中,而白色部分的4针则悬空在插座外.



因为两者在电气和机械上的兼容,所以理论上没有问题,但少数情况主板上的元件,会与24针插头的悬空部分冲突,这时候你就需要额外的转接线来安装了.
与之相反的情况,即主板插座为24针,而电源插头为20针.这时候你可以将20针插头插入24针插座,插座的最后4位留空即可.因为最后4个位置只是提供额外的12V供电,而插入的20针中有一条12V供电,这就保证了即便只插入20针,在功能上也是完整的.当然,如果主板对功率要求较高,则会遇到功率不足的情况,这时候就要更换为24针供电电源了.
在2004年到2010年间,有些主板不仅提供了24针电源插座,还提额外供了一个D型4针插座,这个插座的目的是,当电源主供电接口为20针时,将一个D型插头插入后,可以提供额外的一条12V供电,以弥补20针缺少的额外12V供电.主板的说明书有时称这个D型插座为额外供电插座.有些主板以SATA电源插座的形式提供额外供电.
有一点需要注意,当你安装这些插头时,如果发现不好插入,不要用蛮力强行插入.因为插头和插座都做了定位功能,也就是防呆设计,当你发现不能很顺利的安装时,一定要检查插头和插座是否匹配.比如PCIE显卡的8针辅助供电插头,用蛮力可以插入主板的8针CPU供电插座中,这将导致短路.同样用蛮力,可能以错误的方式将20针插头插入24针插座中,同样可以将D型插头以颠倒的方向插入插座,这会导致12V和5V颠倒.
Dell的私有ATX设计
该节省略不翻译了....


18.33
其他电源接口
除了前面介绍的主供电接口和12V供电接口外,几乎所有的电源都提供不同种类和数量的额外接口.这些接口一般用于驱动器,显卡以及其他设备.这些接口一般都依据工业标准,具有很好的兼容性和可替换性.
外围设备的电源接口(Peripheral Power Connectors)
最常见的就是硬盘电源接口(disk driver power connector)了.这种接口标准最初由AMP创建,作为商用MATE-N-LOK系列的一种,虽然Molex也生产和销售这种接口,于是也经常被不恰当的称为Molex插头.(国内俗称大4P,在连接器供应商那里代号8981,或HX50800/50801.译者注)如图18.29所示.


这种插头由来已久,最早应用于IBM PC,直到今天仍然流行.
插头针与针的间距为0.2英寸(即5.08mm,这也就是代号HX5080xx的由来.译者注).每一针的最大电流值为11A.5V和12V合并最大输出功率为187W.插头的宽度为0.830英寸(约21.2mm.译者注),适合为尺寸较大的设备供电.
下表列出了接口定义
编号功能颜色编号功能颜色
112V3GND
2GND45V

软驱电源接口
在1980年代中期,3.5英寸软驱被引入PC机.为了给功率较小的软驱供电,最终选择了AMP生产的经济互联(economy interconnection,EI)系列,相比大4P,这种4针接口虽然所含线路与大4P一样,但尺寸要小得多,针与针间距2.5mm,于是也被称为小4P(或者称为EI连接器,HX25024,译者注),宽度约为10.6mm是大4P的一半.每针最大电流为2A,合并最大功率为34W.如图18.30所示.


下表列出了接口定义
编号功能颜色编号功能颜色
15V3GND
2GND412V
与大4P对比,小4P的5V和12V位置相反.所以使用转接线的时候要注意,不要插错.

SATA电源接口
SATA设备采用了新的电源接口设计,这种接口包含15个引脚,但引出的电线只有5条(有些低档电源会省略橙色3.3V,剩下4条线).SATA电源接口的宽度与大4P相仿.如图18.31所示



从图上可以看出,每条电线都与3个引脚接在一起.有意思的是,电线的排列顺序,与引脚的排列顺序是相反的.
当电源没有SATA电源接口或者电源接口不够用的时候,可以用图18.32所示的转接线,把大4P插头转换为SATA电源插头.


注意,因为大4P没有3.3V,所以转换后的SATA电源插头也不含3.3V供电.对于台式机配件,这个没有问题,驱动器只需要12V和5V就可以正常工作.

PCIE显卡辅助供电接口
虽然ATX12V标准在2.x版本加入了24针主板供电,提高了向显卡供电的功率,但根据PCIE标准,显卡从主板PCIEx16插槽上获得的最大功率为75W.为了满足功耗大于75W的显卡,PCI-SIG组织(Special Interest Group)推出了2种显卡辅助供电接口规范.这两种规范是
PCIEx16显卡 150W-ATX规范:2004年10月发布,定义了一种6针(2x3)辅助供电接口,最大向显卡提供75W功率.算上显卡从主板取得的75W,可以满足功耗150W显卡的需要.
PCIE 225W/300W 高功耗扩展卡机电规范:2008年3月发布,定义了一种8针(2x4)辅助供电接口,最大向显卡提供150W功率.显卡可获得总计225W(75+150)或者300W(75+150+75)的功率.(后面这种算法不知道为什么.译者注)
如果显卡的功率更高,那么就需要多个辅助供电接口.下面的表格列出了一些组合
显卡功率所需辅助供电配置
75W不需要
150W1个6针
225W2个6针或1个8针
300W1个8针和1个6针
375W2个8针
450W2个8针和1个6针
显卡辅助供电接口的规格,也是Molex Mini-Fit Jr.型连接器母头.参考设计为Molex编号39-01-2060(6针)和39-01-2080(8针),显卡辅助供电的8针插头虽然与主板12V供电8针相似,但因为两者的防呆设计不同,所以正常情况下不会插错,除非你使用蛮力,这将导致短路.
图18.33展示了6针插头


注意第5针功能Sense0,用于显卡检测辅助供电是否接入,如果没有检测到这个信号,则显卡可能不工作或者工作在特殊模式(比如强制降频之类.译者注).另外第2针有两种情况,有可能也被连接为12V,也有可能什么都不接留空,大部分电源将2针也连接到12V上.下面的表格列出了接口定义.
颜色功能编号编号功能颜色
GND4112V
接入检测05212V或留空黄或留空
GND6312V
图18.34展示了8针插头


下表列出了8针插头的接口定义
颜色功能编号编号功能颜色
GND5112V
接入检测06212V
GND7312V
GND84接入检测1
注意到8针接口有两个插入检测信号,第6针的Sense0和第4针的Sense1.因为6针插头可以插入8针插座,所以这两个检测信号可以检测出,插入插座的是6针插头还是8针插头(当插入6针插头时,第4针和第8针悬空,Sense1可以检测到这个状态).同样注意安装位置,不要用蛮力,以免插错,插错会导致短路.
按照原始设计,6针辅助供电接口的2针留空,与8针相比6针接口少一条12V供电线.所以如果显卡辅助供电插座式8针,当显卡检测到插入的是6针插头后,显卡会认为电源功率不足,有可能不工作或者工作在特殊模式(但大部分电源的6针供电的第2针,已经连接到12V,所以与8针相比,同样具有3条12V电源.不存在功率不足的问题,这时候就可能需要6转8的转接线来让显卡正常工作.实际上就是将8针插座的第4针Sense1接地即可.译者注).
另外需要知道的是,同样由于防呆设计,8针插头无法插入6针插座中.所以电源厂家一般以6+2的方式提供8针插头,即6针插头+2针插头,这样既可以插入6针插座,又可以满足8针插座的要求.
小提示
对于EPS12V电源,它的CPU供电插头是8针的,但不可以用于显卡8针供电,用蛮力插入显卡8针插座,会导致短路.
译者注:
这里我们可以总结一下,关于功率计算的问题.
基于在20针主供电接口一节中,列出的每条线最大电流,注意,该电流值受接口总线数和连接器用料等级影响.在国内,我们最好按最保守的标准5556连接器计算,并且这些电流值是在电线直径为18AWG下实现的(AWG标准是美国的线径标准,标号越小,线径越粗.18AWG截面积约合0.82平方毫米.译者注).我们假设最差情况,每条线最大电流6A,以此进行计算.无论使用怎样的转接线,都可以对功率进行估算.



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灰之影  楼主| 发表于 2014-7-31 17:14 | 显示全部楼层
新手区很不错的一篇文章,没人来补,我自己也不会美化排版什么的,大家将就着看吧
shmilyxd 发表于 2014-8-3 23:50 | 显示全部楼层
学习了 谢谢分享
keysis 发表于 2014-8-5 12:25 | 显示全部楼层
支持,很好的东西啊,赞一个
jaychoutzj 发表于 2014-8-6 11:58 | 显示全部楼层
好文章
xin_xx 发表于 2014-9-20 22:24 | 显示全部楼层
好东西,略长马克看
XGH-xuan 发表于 2014-9-21 18:35 | 显示全部楼层
好长看了一部分,一知半解...最怕就是看书了
hcpoo 发表于 2014-9-27 15:24 | 显示全部楼层
赞一个,很不错的文章
wesker2014 发表于 2014-9-28 17:16 | 显示全部楼层
学习了,太多专业的东西,看不明白!
yangzjsm 发表于 2014-10-4 18:17 | 显示全部楼层
不错啊,还有么?
卧室一条狼 发表于 2014-10-5 00:44 | 显示全部楼层
这个真不错哦,自己弄定制线可以做参考
eve5188 发表于 2014-10-5 17:22 | 显示全部楼层
很好的文章,学习起来有点难度,到后面就看糊涂了,边学边猜。。。
windingway 发表于 2014-11-15 10:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 windingway 于 2014-11-16 12:56 编辑

哈哈,感谢补档.
顺便补上pdf档吧。
PDF版本:http://pan.baidu.com/s/1qWJQGg8
133285520 发表于 2014-12-15 23:40 | 显示全部楼层
谢谢楼主普及
dy4932 发表于 2014-12-22 22:14 | 显示全部楼层
拜读,从此决定买好电源。
ggdit 发表于 2014-12-23 01:13 | 显示全部楼层
好专业。。。我比较在乎数据安全,不知道是不是电源的原因,挂了两块了,这是业界的阴谋吗!!!
635601535 发表于 2014-12-24 13:39 | 显示全部楼层
电源的确很重要  好多硬件损坏都是电源惹的祸 大部分情况下还看不出来
mrplplplpl 发表于 2015-1-12 19:08 | 显示全部楼层
长知识, 谢谢楼主
silasok 发表于 2015-2-4 21:54 | 显示全部楼层
好文章,又学到东西!!!!多谢楼主
幽紫 发表于 2015-2-9 08:38 | 显示全部楼层
(((φ(◎ロ◎;)φ))) 看得我好晕。。。。不过还是学到了有用的知识,感谢LZ~
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