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    曾经有网友跟我们说过,我们的电源评测看起来真的十分专业,测试项目多,而且数据也应有尽有,但是看着就像是“天书”一样。所以我们就一直在想,能不能将这些看似复杂的东西用一个相对简单的生活例子来把它说清楚呢?那么为了回馈长久以来给位读者对我们的支持,我们真就为各位献上了这一期电源科普视频!

       

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    电源我们玩家都知道了,就是给电脑各个硬件供电的东西嘛。一头接220V的市电,另一头就接我们电脑里面的配件,这个小盒子的功能,就是将220V交流电转换成适合我们电脑使用的直流电。

    电源铭牌及各分路的作用

    大家从电源铭牌上看到的这些 12V、5V、3.3V 的电路就是靠电源这个小盒子转换出来的,这里我们顺便说一下各组电路都用到什么地方吧。

    +12V主要为 CPU 和显卡供电,因为这两个硬件耗电量较大,因此+12V输出的电流也较高。

    而+3.3V就主要用于板卡供电,比如 PCIE、M.2 插槽供电。

    +5V则是给硬盘、USB外设供电,因为这些设备耗电量不大,所以+5V和+3.3V输出的电流偏小。

    至于5VSB,也称5V待机,这条支路是从打开电源开关那刻就开始工作,可以看到目前电脑还处于关机状态,但主板上的RGB灯还在亮,这就证明它还处于通电状态,而这些电就是由5VSB来供应,而且这部分电力还可以用于主板实现开机操作,但这些功能对电量需求不高,所以5VSB的输出能力多在 2~3A。

    而-12V用到的机会则更少,一般是为电脑中的串口供电,此类设备用电需求也不高,所以这一路的输出电流也不高。

    转换效率

    既然各组电路都是转换出来的,这里就涉及到“转换效率”的事情。比如说,我们有一个额定功率为500W的电源,这个额定功率指的是电源可以长期稳定地给硬件供给的电能。也就是经过电源转换后电脑硬件实际能用到的电能,而电源在做这个工作的时候自身的元器件其实也是会损耗掉一部分的电能,举个例子来说,A电源输出端是500W的话,在市电的输入端A 电源可能需要550W的电能输入,而每款电源的转换效率又不一样,如果换一只用料不一样的B电源,同样输出500W的电能,可能就需要输入600W。

    对比下来的话,A电源的损耗只有50W,而B电源的损耗就来到100W,损耗得多,就意味着“转换效率”不高。这里的例子稍微夸张一点,只是方便大家理解,实际上,每一款电源在不同的输入电压和输出负载的工况下转换效率也会有所不同,而评测当中的这个转换效率曲线就是反映这个事情的图表。

    当然80Plus这个机构也是制定了一系列标准,根据电源的转换效率表现来给电源进行评级,给消费者一个直观的指标来反映电源的转换能力,以下就是我们平常看到的80Plus金牌、白金牌电源的来源,下图为对应的6个80Plus等级。

    除了转换效率、80Plus之外,目前大家选购电源的时候听得最多的可能还有 ATX 3这样的名字,ATX 3.0其实是英特尔在 2022年公布的一版电源设计规范,这一版“规范”实际上是用来要求电源性能的,比如说,要求电源能够实现200%峰值功率输出,又比如说对电源的电压稳定性、输出纹波以及保持时间都有对应的要求,以下我们就介绍电压稳定性和输出纹波等概念。

    电压稳定性

    我们前面也提到电源把交流电转换成直流电实际上是有5组电路的,具体为+12V、+5V、+3.3V、5VSB 以及-12V,因为有转换的工况、实际使用的情况以及线材的电阻这些因素的存在,所以这 5 组电路的电压实际上是不恒定的,而电压稳定性指的就是各路电压的偏移程度。

    如上图所示,大家在图表上就可以看到中间这个电压的线,它就不是笔直的,而是有那么一点起伏的,那上下这两个上限、下限是怎么回事呢?大家可以发挥一下想象,如果把电压稳定性当作是海面,海面上的船就是我们的用电的硬件,当海面风平浪静的时候船只航行就十分地安稳,如果风高浪急的话船可能就会晃,甚至会翻船出事故。

    当然这个船不是说有一点浪就会翻嘛,它的波动范围是有一个可以接受合理水平。对于电源来说,英特尔就在 ATX 3 规范里面规定了,一个合格的ATX 3电源各路电压的偏移度应该控制在±5%以内,简单算一下+12V的电压合理波动区间是 11.4~12.6V,也就是图中的上限和下限,至于 +5V、+3.3V 也是同理,我们就不再赘述了。

    不过值得注意的是在最新的ATX 3.1规范中英特尔将+12V的电压偏移范围放宽至+5%和-7%,但考虑到目前的品质优秀的电源均能将+12V的电压偏移范围控制在±5%以内,因此评测文章中我们依旧在+12V的电压稳定性测试中沿用±5%的标准。

    交叉负载

    另外有一个和电压稳定性息息相关的测试就是“交叉负载”,这其实就是模拟了4种使用场景,入下图所示,里面有A/B/C/D四个点。

    A点就是+12V、+5V、+3.3V都处在轻载的环境,大家可以简单理解为电脑处于开机后的待机状态或者轻度使用的工况,与之对应的就是C点,就是+12V、+5V、+3.3V都处于最大负载,一般来说这种场景玩家们都用不着的,但它就是一个电源相对极限的工况状态。而B点就是+5V、+3.3V最大负载且+12V最小负载,对应的场景就是多个硬盘同时启动,大家可以理解为电脑传输时的使用场景。最后的D点就是+12V最大负载且+5V、+3.3V最小负载的情况,基本就是大部分玩家能够遇到的场景了,一般在玩游戏的时候电源的工作工况就是这样。

    那么“交叉负载”最终展现的数据就是下面的这个图表,其数据对应的就是各个模拟工况下电压的偏移程度,高低不超5%,在我们的评测文章中就算及格。

    输出纹波

    “输出纹波”是一个存在对硬件产生危害的东西,实际上它是包含了纹波和噪声这两种东西。要具体解释清楚这个东西比较困难,简单来说就是电能在变压整流之后的一种特性,下面给先给大家看一张图,这是将某款电源输出的电流放大到一定程度后的波形图,需要讲清楚的是虽然它的电压也是周期性变化,但是它的电流方向不变,所以输出的电能也是直流电。

    而在波形曲线上,如果没有纹波,这将会是一条光滑的,没有毛糙的曲线。

    而附加在曲线上的“小毛刺”,就是“输出纹波”,而且因为输出纹波的单位很小,用mv(毫伏)来表示。

    所以我们也可以把它理解为这是“微观上的电压稳定性”,当然这里我们也是简化了一点概念方便大家理解,想要了解更深一层的朋友自己可以找相关的资料看看。虽然说输出纹波的波动范围不大但它有可能会让电子产品产生谐波、调制等,较强的纹波可能还会产生涌浪电压/电流有可能烧毁用电设备。所以坊间也流传一句话:“纹波不稳炸四方!”。

    当然,正如前面的电压稳定性那里的例子,所有的波动都是有可接受范围的。对于PC硬件来说,英特尔在ATX 3电源规范里面也明确了+12V、+5V、+3.3V电路对应的波峰值分别为120mV、50mV、50mV。只要不超过这些范围都是可接受的纹波,对应我们评测中的图表不超过上限那就是可接受,数值当然是越少越好。

    保持时间

    最后我们聊聊保持时间,准确来说这里说的应该是电源掉电之后电能还能维持输出多久,就像大家玩吃鸡的时候到最后缩圈了都会给你一个时间的提示,在倒计时内跑到安全地方就不至于被毒死。电源有这项设计其实就是让各个PC硬件在断电之前能够紧急将所有运转中的东西回归一个安全位置,比如说大家最熟悉的机械硬盘,在断电时用剩余的一点电能将磁头归位就不至于会刮伤磁盘。

    我们保持时间测试环节于上述其他环节一样,根据ATX 3规范,各路输出电压的保持时间要求则是在100%的负载下保持时间应该大于12ms,只要满足这个标准那么这款电源产品的性能就是合格可用的。至于各电源之间存在着保持时间差异,那么肯定也是最久越好。

    那么介绍完保持时间本次科普文章也正是结束,其实现阶段来说一款正规的电源产品一般都能满足“标准”的要求,至于说性能的好坏,就是看这个电源能比“合格线”的性能高出多少。

    结尾

    当然想要省心选购电源产品,也可以打开我们的电源天梯榜查看分数进行参考,不过也希望各位能够因为我们网站能更多地了解分数背后的意义,真正看懂评测,选到最适合自己的电源产品。

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