关于电源在轻负载下运行效率的研究

现在主流装机思路倾向于使用较大功率的电源，以保证充足的安全余量。
但使用过大功率的电源，是否会存在浪费电力的问题？ 用测试数据来说话：

测试样品一共13款，包含各种电路设计，为避免与零售产品冲突，选取范围较为特殊。

样品1
全汉的 RA450 ，80Plus 银牌认证
主动PFC，全汉特有技术的有源钳位单端正激电路，低压侧使用同步整流，3.3V斩波稳压


样品2
350W 工程样品，无认证，目标效率80Plus铜牌
主动PFC，双管正激，低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成


样品3
350W 工程样品，无认证，目标效率80Plus金牌
主动PFC，半桥LLC谐振，同步整流，低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成


样品4
DPS-275AB-1A，80Plus 金牌认证
主动PFC，半桥LLC谐振，同步整流，低压侧5V和3.3V使用DC-DC生成




样品5
Acbel （康舒）生产的OEM电源，280W
被动PFC，注意，这是专门找来对比研究的被动PFC电源
主电路使用了较为古老的单端正激，输出三组联合稳压




样品6
DPS-250AB-44D
主动PFC，双管正激，肖特基整流，低压侧12V 5V联合稳压，3.3V使用DC-DC生成


样品7
DPS-300AB-9L
主动PFC，单端正激，肖特基整流，低压侧12V 5V联合稳压，3.3V磁放大




样品8
DPS-500YB B ，80Plus 金牌认证
主动PFC，电流源模式不对称半桥（砍了一半的全桥ZVS）
低压侧12V使用同步整流，5V和3.3V使用DC-DC生成


样品9
450W 工程样品，目标效率80Plus白金
主动PFC，半桥LLC，同步整流，DC-DC




样品10
DPS-1500FB B，80Plus 金牌认证
主动PFC，全桥LLC谐振（HCP1300的放大版）
低压使用同步整流生成12V，DC-DC生成5V和3.3V








样品11
DPS-700MB A
古典肌肉电源，主动PFC，双管正激，肖特基整流，双磁放大生成5V和3.3V




样品12
GPS-200DB A
专门找来对比的小功率电源
主动PFC，双管正激，单路磁放大




样品13
海韵 SS-350ES，80Plus 铜牌认证
主动PFC，双管正激，单路磁放大




测试选取的负载条件：

空载，电源短接黑绿线运行的功耗，也就是电源工作的自体损耗
PFC电路，主电路，低压整流DC-DC，监控电路，风扇等等，工作时都会产生损耗。

5W，5V带1A负荷，其他空载，这个是供理论研究的极端状况
对于谐振电路（LLC）的电源来说，这样的负载非常不利，电路进入谐振状态需要消耗功率，导致损耗偏高。
正激电路反而可以占便宜，因为全范围都是硬开关模式。

10W，5V带1A负荷，3.3V带1A负荷，12V带0.14A负荷
这个是C7深度休眠状态的典型负荷，CPU VRM停止运作，12V几乎空载

20W，5V带1A负荷，3.3V带1A负荷，12V带0.97A负荷
这个是通常的低功耗平台（Atom这类），常见负荷情况

40W，5V带2A负荷，3.3V带2A负荷，12V带1.95A负荷
大部分集成显卡主机，闲置状态下的典型负荷

60W，5V带2A负荷，3.3V带2A负荷，12V带3.6A负荷
大部分独立显卡主机，闲置状态下的典型负荷

100W，5V带3A负荷，3.3V带3A负荷，12V带6.25A负荷
大部分集成显卡主机，满载工作时的典型负荷

200W，5V带3A负荷，3.3V带3A负荷，12V带14.6A负荷
中端独立显卡主机，玩游戏时的典型负荷

更高的功率段，大部分电源都可以进入最佳效率区间，也就没必要测试了。
80Plus认证，就是要求 20% 50% 100% 负载下的效率，只要能够通过认证，就没问题。

测试数据：

原始数据如图


经过分析以后的数据，如图


简单研究一下：

1，单端正激的效率确实糟糕，特别是到了高功率区间，都是垫底的节奏，这种电路被淘汰掉，是正确的技术方向。

2，主动PFC轻载时的功率因数都很低，因为EMI电路中的X电容提供了容性电流，导致整体功率因数低，负荷提高以后，容性电流带来的影响减小

3，被动PFC可以实现较为稳定的功率因数，随负载变化不大，但是满载功率因数严重偏低

4，5W输出功率，确实让谐振电路非常头疼，全桥LLC垫底，为了维持振荡状态，浪费大量电力，双管正激最佳，符合预期

5，700W和1500W电源，在轻载区间轮流垫底，效率非常糟糕，浪费大量电力，但是随着功率提升，两者的效率不再是问题

6，200W以下的所有负荷点，350W铜牌电源效率都高于1500W金牌电源，因为1500W金牌电源通过认证的最低点20%是300W，再往下不作要求

7，200W电源（GPS-200DB A）在测试中，小功率尚可，40W以上没有任何优势，被很多电源超过，200W满载排倒数第三，所以，还是要留点余量。

8，低压5V 3.3V生成方式，对轻载效率没有明显影响，至少在这次测试中无法总结出规律


希望本文能够提供有价值的参考。。。。

pphiuyt 发表于 2020-11-29 21:41
功率因数  而不是有用功率吧?    功率因数低 若不是太低问题不大吧  毕竟家用电能表算的有用功  0.7的功率 ...

家庭忽略功率因数，只看实际输入的功率大小就行了，功率越小的，越省电。

（因为这是输出功率相等的情况下，测量输入功率）

功率因数  而不是有用功率吧?    功率因数低 若不是太低问题不大吧  毕竟家用电能表算的有用功  0.7的功率因数只增加了线路损耗但是对电费影响不大

挖出来更新一下



新增 NZXT C850，金牌

实际上就是海韵代工 Focus 850

Mufasa 发表于 2019-7-20 20:21
更新

狮子SAMA，我这有颗 利豹（安耐美）白金1375W 算是当年移相全桥的代表，是否能入大佬法眼，可以直接寄给您做数据评测，加入评测样品中 这样大部分电源结构都全了，因为现阶段看到的只有一颗HCP1200 那颗电源的主控 貌似并不如安耐美同期使用的移相全桥主控芯片好

更新



主要的变化是，海盗船RM650新版本，应该是针对轻载功耗专门优化过，空载和轻载表现非常好。
当然。。。。功率稍大一些，因为它只是一个金牌，效率没优势。

SS Focus GX750 是新版本的 海韵 Focus 电源，评测过两天再上。

更新



海盗SF750莫名其妙拿下一个倒数第二，对应10W功率点。
谐振电路的电源有时就是这么奇怪，不算啥大问题，DPS-1500FB谐振电路，拿下倒数第一。。。。

AX850把海韵Prime钛金的第二优秀抢走了，因为它就是海韵代工的，相当于Prime钛金850

团结 发表于 2018-11-28 09:32
希望狮大给表格调整一下，建议按照电源功率从小到大排列更直观一点，然后后面备注一下最好和最差的原因，方 ...

这是一个长期的研究，随着时间推移，里面的一些观点会发生变化。

所以还是希望从第一页阅读下来，有利于理解表格的变化。

希望狮大给表格调整一下，建议按照电源功率从小到大排列更直观一点，然后后面备注一下最好和最差的原因，方便没有时间看完帖子的时候了解详细情况

更新



加入 AX1600i ，HCP1200 ，Focus 750W

可以看到全桥结构的HCP1200空载功耗确实偏高

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加入海盗两款 SFX 450 600
加入技嘉 750W 850W

我的硬件我做主 发表于 2018-10-18 05:29
话说游戏伙伴hop550带1600oc3.7+290 三个ssd和一个机械应该没有问题吧……感觉核弹各种偷电自从win10 1709 ...

游戏伙伴就是个山寨，你看他标的550，实际能有300就顶天了，不要只看外观和标称功率，至于你说的蓝屏这么频繁为何不换掉游戏伙伴

Mufasa 发表于 2018-10-12 20:27
更新

求狮子大大点评下台达金盾GS550这款产品  谢谢狮大了

话说游戏伙伴hop550带1600oc3.7+290 三个ssd和一个机械应该没有问题吧……感觉核弹各种偷电自从win10 1709之后各种蓝屏1803已经是72h必须要蓝屏一次的

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新加入 海韵750W钛金，台达850W（白金）工程样品，台达650W铜牌。

909648183 发表于 2018-5-19 12:39
明纬的LRS-150F-12 ，12V输出150W薄型，典型效率87.5%

我想知道的是理论上低负载下效率怎么样？是否相 ...

参考正激电路的效率就可以了，这种模块一般都是正激电路。

Mufasa 发表于 2018-5-19 11:27
工业电源模块对效率没有要求，实际上的效率比家用电源更低，通常保持在80%左右。
...

明纬的LRS-150F-12 ，12V输出150W薄型，典型效率87.5%

我想知道的是理论上低负载下效率怎么样？是否相对于传统ATX电源有优势？

我目前在使用这个给多个路由器，交换机以及ITX主板设备供电，同时给自己DIY的SATA供电线提供12V输入（5V输入来自ITX主板内置DC-ATX的5V输出，给最多4块3.5寸HDD供电），闲时负载大概18W（ITX、3.5寸HDD关机，但路由器等设备还拖着2个2.5寸HDD运行）,满载不到100W（功率插座测得交流输入功率）

909648183 发表于 2018-5-19 09:20
低功率下那些台达、明纬的AC-DC电源应该优势较大吧

另外那些DC-ATX是否都是DC-DC降压的？理论上低负载下 ...

工业电源模块对效率没有要求，实际上的效率比家用电源更低，通常保持在80%左右。

Mufasa 发表于 2018-5-18 14:31
功率低的配置，正激显然更优。。。。

何况你是用的SIG 650，曾经的最强正激电路电源。

低功率下那些台达、明纬的AC-DC电源应该优势较大吧

另外那些DC-ATX是否都是DC-DC降压的？理论上低负载下效率如何？

haierccc 发表于 2018-5-18 08:15
以前就有这个问题：低功率情况下的效率如何，居然看到了这篇文章，好文好文，只是看晚了。
我的机器是早期 ...

功率低的配置，正激显然更优。。。。

何况你是用的SIG 650，曾经的最强正激电路电源。