PC电源规范发展回顾

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1、PC电源规范发展回顾2006-10-23? 天极 yesky姑苏飘雪 前言：PC 电源是根据计算机相应的电源标准设计和生产的，在计算机高速发展的这十多年问，PC电源标准也跟着在不断地发生变化，以适应计算机高速发展的要求。今天在这里， 我们将简单对PC电源规范发展历程进行一个简单的回顾，希望能帮助大家对PC电源有个更进一步的了解。(Switching Power Supply) ？由于PC电源属于开关电源的范畴，因此在了解 PC电源之前，大家首先需要了解一下 什么是开关电源。我们都知道市电是220V/50Hz 的交流电， 而计算机系统中各配件使用的都是低压直流电， 因此电源就是计算机供电的主角，

2、 如果把电流比作血液， 那么电 源就是计算机的心脏。市电进入电源后，首先经过扼流线圈和电容滤除高频杂波和干扰信号，接下来经过整流和滤波得到高压直流电，然后进入电源最核心的部分开关电路。开关电路主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，然后滤除高频交流部分，这样才得到电脑需要的较为“纯净”的低压直流电。因为计算机电源最核心的部分是开关电路，因此计算机电源通常就被称为开关电源。因此，开关电源通俗来说就是电脑上的“变压器”，将交流电转变成既定的直流电源来供给电脑各部件使用。不过，开关电源的工作方式与线性电源不一样：它 先把 220V 的 交流变成了直流，然后通过变换器把直流变成交

3、流，最后又把交流变成直流输出。转变为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50Hz高很多，所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热，如果不将50Hz变为高频那开关电源就没有意义！ 而PC开关电源唯一的工作是提供PC所需要的功率。、PC电源的鼻祖一AT电源规范AT电源属于PC电源的元老级人物，功率一般为150WF250W共有四路输出(5V、12V) 另向主板提供一个P.G(Power Good)信号。输出线为两个6芯插头和几个4芯的插头，两 个 6 芯插座给主板供电。AT 电源采用切断的方式关机，也就是“硬关机”。在ATX电源未出现之前，从286到586计算机由AT电源一统

4、江湖。目前 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 电源规格的进化 ATX 电源规范ATX规范是1995年Intel公司制定的新的主机板结构标准，是英文 (AT Extend)的缩 写，可以翻译为AT扩展标准，而ATX电源就是根据这一规格设计的电源。与 AT电源相比， ATX电源外形尺寸并没有多大变化，具与AT电源最显著的区别是，前者取消了传统的市电 开关，依靠+5VSB PS-ON空制信号的组合来实现电源的开启和关闭。ATX类电源总共有六路输出，分别是 +5V、-5V、+12M -12V、+3.3V 及+5Vsb。+5VSB是供主机系统在ATX待机状态时的

5、电源，以及开闭自动管理和远程唤醒通讯联络相关电路的工作电源，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主机启闭电源 或网络计算机远程唤醒电源的控制信号， 不同型号的ATX开关电源，待机时电压值为 3V、3.6V、4.6V各不相同。ATX电源最主 要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是采 用“+5VSB PS-ON的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PS-ON信 号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。电源中的S-ON控制电路接受PS- ON信号的控制，当“PS-ON小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源。主

6、机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关) 控制主板的 “电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出：比如在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俞出信号比ATX开关电源+5V输 出电压提前几百毫秒消 失， 通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。目前市场上的ATX电源，不管是品 牌电源还是杂牌电源，从电路原理上来看，一般都 是在AT电源的基础上做了适当的改动发展而来的，因此，我们买到的ATX电源，在电路原理上一般都大同小 异。此发布以来，ATX电源规范经历了 A

7、TX1.R ATX1.1、ATX2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V等阶段，目前市面上的电源多遵循 ATX 2.03或更 新的ATX 12V标准。1、ATX1.1与ATX2.0标准的区别对ATX电源内部的风路进行了调整，将原来面向机箱内送气的风扇改为向机箱外排 气。对PS_ON#PWR_OK号和+5VSBt源规格进行了补充，对+3.3VDC端电压变动的范围和软电源控制信号进行7重新定义。加入可选择的风扇辅助电源、风扇监控、IEEE1394电压和 3.3V 遥控电压等标准。对电源内部配线颜色的定义进行了补充。2、ATX2.00与ATX 2.01标准的区别对

8、机箱和主板的I/O接口的定义进行了修正和补充。将+5VSB俞出电流由原来的10mA 增加到720mA改善了主板唤醒设备的能力，提高了兼容性。 3、ATX2.01与ATX2.02标准 的区别针对250 300W以上的电源加入了新的辅助电源连接器（一种6芯连接器，采用类似 AT 主板上使用的电源连接器） 。并对技术白皮书的内容进行了修改和补充，说明了电源启动时PS_ON PWR_OK相关电压的变化关系，并明确了 IEEE1394R通道的电源定 义。根据Intel大于ATX旗供应设 计手册（0.9版）的规定对原来技术白皮书中的两处错误进行了修正，将原来-5VD3口-12VDC的电压波动范 围由原来的

9、5修改为10。4、ATX2.02与ATX2.03标准的区别其中ATX2.03标准采用+5V和+3.3V电压，分别为功耗较大的处理器及显卡直接提供所需的电压。而单独的 +12V 输出则主要应用在硬盘和光驱设备上，因为当 时处理器和显卡的功耗都相对较低，所以各部件相安无事。但P4处理器的推出改变了这一切。由于它的功耗较高，使用符合 ATX 2.03规范的产品时，+5V的电压根本不能提供足够的电流。基 于此，Intel对ATX标准进行了修订，推出了 ATX 12V 1.0规范。5、ATX 12V标准它与ATX2.03的主要差别是改用+12V电压为CPUft电，而不再使用之前的+5V电压。 这样加强了

10、 +12V输出电压，将获得比+5V电压大许多的高负载性，以 此解决P4处理器的 高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为 CPU曾力口了单独的4Pin电源接口，利用+12V的 输出电压单独向P4处理器供电。止匕外，ATX 12V 1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容 的容量、保护电路等做出了相应规定，确保了电源的稳定性。不过，随着吞电怪兽Prescott CPU的出现，系统对12V的输出电流有了更高的要求， 而且线材的承受能力有限，这就对为 CPUW电的+12V输出电流提出了更高的要求，因此电 源也从 ATX12V 1.0、ATX12V 1.1、ATX12V 1.2 版开、ATX12V1.3版本、

11、ATX12V2.0版本及 最新的 ATX12V2.2 版本。 其中改动比较大的是ATX12V1.3 版本、 ATX12V2.0 版本及 ATX12V2.2 版本。 ATX12V 1.3版本ATX12V 1.3版本主要是增强了 12V供电，同时增加了对SATA硬盘的供电接口，提高 了电源的转换效率。虽然以目前的电源技术，+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的安全隐患，同时也会有较大的线路损耗，为此Intel 专门限制了单路+ 12V输出不得大于240VA止匕外，ATX12V 1.3还取消了-5V这个电压的供给。本来-5V的电压是给ISA插槽使用的，但是随着ISA插槽的淘

12、汰，-5V电压 已经早就 用不上了，因此ATX12V范中已经正式取消了这个-5V电压的供给，所以一些较为新型的 电源就根本没有这个电压的输出。同时，在 ATX12V 1.3 规格中，满载时电源效率从68%提高到了 70%不过，随着PCI-E设备的出现，系统功耗再次攀升，对+ 12VDC勺需求继续增 大。虽然ATX12V 1.3的+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 的安全隐患，同时也会有较大的线路损耗，为此 Intel专门限制了单路+ 12V输 出不得大 于240VA在不改动ATX电源输出规范的情况下，传统的 ATX12V 1.3电源已经不能通过改 动内部设计来满足所有

13、硬件对+12V的需求，因此规格更高的 ATX12V 2.0规范应运而生。ATX12V 2.0 版本与ATX12V 1.3版本相比，ATX12V 2.0版本最是明显的改进就是+12V增加了一路单独 的输出，即采用了双路输出，其中一路 +12V（称为+12V1）专门为CP3电，而另一路+12V2 则为其它设备供电。一个计算机的开关电源，+ 12VDC勺输出如果是22A的话，这在安全方面是不允许的， FCC庆国联邦通讯委员会）在这方面作出了非常明确的规定， 计算机电源的任何一路直流 电压输出不允许超过240VA， 举例说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6

14、A,在 电流达到6A之前，电源应该进入到过流保护状态或者关机。而Intel希望的+ 12VDC俞出要求达到22A,这已经超出了 FCC对安全的要求，已经 可以达到+ 12Vx 22A= 264VA已经远远大于了 240VA的要求。这在安全方面是不允许的。 在这种技术背景下，Intel 将 ATX12V2.0版的 + 12VD8成了 + 12V1DCW + 12V2DC + 12V1DC!过电源白主接口（12X2）给主板及PCI-E显卡供电，以满足 PCI Express X16和 DDR朋存的需要；而+ 12V2DC!过（2X2）的接口专门为 Prescott CPU供电。 这样设 计，就可以

15、将240VA安全的问题科学解决。在实际上，主板上的+12V1DCB + 12V2DCS布线上也是完全分开的。 ATX12V 2.0规范还有一些不太明显的改变，例如输出负载已经可以满足最新硬件上的需求，追加第二个+12伏特接头给处理器使用，让其余的 12伏特供给不会因处理器突然加载而产生不稳定。 由于采用双路12V 输出，因此主电源接口也从原来的 20Pin 改为 24Pin 输出。虽然很多厂商提供旧版本电源加上24pin 的主板转接头，以替代研发 ATX12V2.0 版本的电源，虽然在使用上还没发生大问题，但仅是一时的替代方案，无法完全取代正版的ATX12V V2.0电源，因为这样的作法存在下

16、列缺点：一是无法改善 +12V不足的现象，不能 满足新系统对+12V输出增加的强烈需求，尤其是ATX12V V1.3以前旧版低瓦特数的电源规 格，+12V严重不足，在旧版本电源加上24pin的主板转接头，只是自欺欺人的手法。二是转接头会造成的压降问题。因为+12V输出需求大，若再加上转接线材设计不良，将形成严重的压降问题，影响供电质量。虽然新增一些不同接头，不过，使用转接线或特殊的20或24针ATX接头，其仍然和旧规格可以兼容，重要的是当你的旧有电源供给器损坏后，你可以安全 的用 2.01 规格的电源供给器来取代，保证可以正常使用。在输出接口方面， ATX12V 2.0 另一个新的改变就是SA

17、TA盘机的电源接头,这原本包含在 ATX1.3标准上，现在已经不复需要了，这意味着转换接头的时代已经结束了，他们已经 验证大多数的应用，尤其在主要的硬盘计上，毕竟ATX标准并不会去限定有多少的接头需要放上去。除此以外，Intel ATX12V2.0版本还有一个重要就改进之处，那就是转换效率增加了。由于电源在工作中，有部分电能转换成热量损耗掉了，因此，电源必须尽量减少热量的 损耗。转换效率就是输出功率除以输入功率的百分比。 1.3 版电源要求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的利用率，但区别却很大。简单地说， 功率因数产生

18、的损耗是电力部门负担， 而转换效率的损耗是用户自己负担。功 率因数、 EMI 电路等都是对国家电网的保护。也就是说电源转换供电，效率并没有100%应用，而是一部分转换为热量。如 V1.3 版电源效率只达到68%， 那也就是说有32%的电能转换成了热能。为了防止热量的聚集影响到电脑的正常运行我们就要把热量散开，就也是就我们为什么装风扇的原因。ATX12V2.0标准在峰值及一般负载下可以到达 70%在低负载下也有60%勺成绩，建 议的效率数值可以分别在峰值、一般及低负载下到达75%、 80%及 68%（所谓一般负载是指满载输出值的一半， 而低载是满载输出值的 20%）。 不过小看这些被转为热能的功

19、耗， 对 400W 功率模块而言，可就浪费掉一大笔的电能，而不是贡献给计算机而耗掉，如果你使用效率更差的电源，事实上也常见，你应该可以从你的电费上的账单看到惨痛的代价，你只要简 单的去用好的 电源， 或许一开始花多一点钱， 但是这对日后节省的钱一定会有很大的贡献， 尤其对需要让电脑一整天都开机的人而言，更是如此。根据自己系统平台的发展，在 ATX12V2.0范中Intel推荐了四种电源规格，分别为 ATX12V2.0版 250W ATX12V2.0版 300皿 ATX12V2.0版 350怵口 ATX12V2.0版 400W 这四 个级别的电源中对+ 12VDC勺输出要求至少也要达到22A。值

20、得注意的 是，并不是所有主 板都支持ATX12V2.0电源一这种电源须搭配符合 ATX12V 2.0规范的主板比如LGA 775和 Socket AM2 主板才适用。ATX12v 2.0 版规范功率对照表 12V1 12V2 5V +3.3V 实际功率 8a 14a 18a 17a 250W8a 14a 20a 20a 300W 10a 15a 21a 22a 350W 14a 15a 28a 30a 400W不过，ATX格并没有在ATX12V2.0规范就止步不前了。伴随65纳米双核心处理器的 推出，制造工艺也已经成功进入了新的阶段，并将成 为今年的主旋律。在处理器规格作出 重大变革的时候，

21、Intel 为其双核心处理器制定的全新的 ATX 12V 2.2 PC 电源规范。ATX12V 2.2 版本ATX12V 2.2属于最新的ATX电源标准，相对ATX12V2.0来说，改进并不大。它仍沿用 了 2.0规范中的双路12V输出设计，只是在2.0规范的基础上进行了修改以及强化。其中 最突出的进行了以下两点改进。 ,首先，为了给双核的高端平台提供强劲供电，Intel在ATX12V 2.2规范中加入450W的输出规范也是情非得以。这是因为目前双核心处理器功耗的增加、多显卡技术以及RAID等技术的普及，对于高端系统平台来说，一款大功率的电源已经成为必不可缺少的要素！在上面的负载交叉图上，我们

22、可以看到Intel规范中所提及的450W电源，双路12V的 最大联合输出功率已高达到400W完全能够应付当前的高端双核平台。其次在新的 ATX12V 2.2 规范中对， 对电源的转换效率有了更高的标准。 目前对 ATX12V2.2 80%转换效率的推荐（非强制）要求。而我国却相对落后，目前 CCCJ求是65%准系统 电源，ATX电源中的另类者！准系统电源从原理上来说仍属于ATX电源的范畴，只不过因为受机箱空间的制约，准系统厂商不得不将动手术的对象转移到电源。显然，体积庞大的ATX电源无 法继续使用,准系统厂商必须根据自身需求对电源进行定制，一般是采用直接缩小尺寸、降低空间占用来对电源进行瘦身处

23、理器。 但由于各类准系统外形并不相同， 内部空间的布局也相差甚远，各准系统厂商必须根据自身情况独自设计，这样让它可以很好地利用周围的空间，这样准系统便可以实现薄小的体积。因此， 时至今日准系统电源仍没有一个标准的， 当然这种特殊性所带来的问题也是显而易见的，那就是准系统电源的功率低，往往只在200250W左右，而且用户升级电源的机会几乎是微乎其微。因此，准系统厂商往往针根据AMD Intel平台来定制电源的功率， 以期能最大满足用户升级或增加配件所带来的功 率需求， 最常见的手法是加强对某一线路 的补偿输出。虽然在ATX规范中都规定了每一线路输出的标准。不过， ATX电源的各路输出不可 能 同

24、时达到标称的最大输出电量。由于目前处理器功耗较高，英特尔已经改+12V为CP3电， 因此+12V端的负载较重，会导致+12V的下跌。而AMD的CPUtZ前普遍+5V取电，电源的补 偿电路自动对+5V进行补偿，I果会导致+12V的升高（现在AM而一代CPUt从+12V取电 了）。相信有些朋友在升级系统后依然使用以前的电源就会发现电源与新系统并不兼容，主要原因就是早期的电源 5V 的带载能力强，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有危险性，电压偏低至多引起电脑工作的不正常，而电压偏高则可能烧毁硬件。针对系统对5V， 12V 负载能力要求增大时，如何才能实现这两路电压负载变化

25、而电压又不相互影响调整呢？为了保证输出电压的稳定，ATX电源内部设计了 一套补偿电路，能够根据输出电压下跌的幅度自动进行补偿来抵消输出电压的下降，但通常ATX电源并没有为每一路输出电压提供单独的稳压电路，而是同时补偿，比如+5V和+12V中的+5V因为负载太大而导致输出电压开始下降，电源会同时增加这两路的输出电压，并不会单独对 +5V 进行控制，其结果必然导致+12V 的输出电压过渡补偿而超过额定的电压，当电源设计欠佳或输出功率不足时这种特有的现象就更加明显！针对以上问题，目前不少准系统电源都采用磁放大技术用可改善电源输出电压的稳定性，往往将3.3V与5V、12V的稳压电路独立开来-将5V稳压

26、电路同样使用磁放大器 电路从5V和12V共同组成的稳压电路中分离开， 这样意味着5V, 12V也就可独立进行电压 调整这也就是所谓的三路独立输出电 源。 （ 注：即使不采用三路独立输出方式，比较好电源对+5V和+12V的输出都有采取了一定的保护，当电压上升到危险的程度，电源将关断输出。电源输出的 正电压，合理的波动范围在-5% +5%之内，而负电压的合理波动范围在-10% +10%）止匕外，准系统的电源大多数全把第一道EMI滤波电路省了，抑制输入端的高频干扰，以及PWM!身产生的高频干扰的能力也要逊色于标准的ATX电源。当然，有部分苛求“小”的厂商（如艾蕨（Iwill）、浩鑫）干脆效仿笔记本电

27、脑，将电源 改为外置设计，准系统主机内只提供一个输入接口和必要的连接线路。因此，对于此类系 统，你几乎不要再抱升级的幻想！四、BTX电源规范，最短命的电源标准？BTX的英文全称是“ Balanced Technology Extended ”，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的标准来建立一个灵活 的通用基础。系统需要拥 有最新的性能技术才能满足用户不断提高的散热、能耗、结构、 音响、以及电磁兼容性等方面的要求。BTX规范为开发者提供了新的工具和设计空间，以支持其设 计台式电脑系统，不论是小巧紧凑的系统，还是大型的可扩充系统。相对结构变 化，B

28、TX的电源供给的变化就没有那么大了。BTX电源兼容了 ATX技术，其工作原理与内部结构基本相同，输出标准与目前的ATX12V 2.0规范一样，也是象ATX12V 2.0规范一样采用24pin接头。BTX电源主要是在原 ATX规范的基础之上衍生出 ATX 12M CFX 12V LFX 12V几种电 源规格。其中ATX12V是既有规格，之所以这样是因为 ATX12V2.0版电源可以直接用于标 准BTX机箱。长城推出的BTX电源：BTX-400SEL-P4CFX12V 2003年10月发布，适用于系统总容量在10-15升的机箱；这中电源与以前 的电源虽然在技术上没有变化，但为了适应尺寸的要求，采用

29、了不规则的外型。目前定义了 220W 240W 275WG种规格。其中，275W勺电源采用相互独立的双路+12V输出。从上图我们可以看到，CFX的外型实际上是ATX挖了一块48.4*46mm的区域。整个宽 度和高度还是150*86mml度从140mm少到95mm尺寸的减小，带来了设计上的困难， 特别是散热问题是个关键。而LFX12VM适用于系统容量6-9升的机箱。目前有180怵口 200W两种规格。下面是 LFX12V电源的Profile 图，虽然LFX12Vs准是2004年4月才正式发布，但目前还很难见 到有正式的产品出来。除了负载分配外，效率的要求也进一步提高。与以往的效率规范不同，这里提出了一个强制标准和一个推荐标准。标准 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%不过，由于BTX电源相对ATX改进并不大，特别是 ATX 12V 2.2规范的出现，让BTX 规格的发展蒙上了一层阴影。