电源购买、改造全攻略
一款好电源,能够让你的PC工作得更稳定,从表面来看似乎很有道理,但涉及到为什么要用好的电源,也许有的用户有点迷茫。但事先要申明一点,我们这里所说的“好电源”,并非一定要购买价格贵的电源,其实一些用户的电源质量也不错,但由于选择电源功率与电脑负载不匹配,导致电源供给不足而造成机器不稳定。比如硬盘启动失败、自动重启、死机等一些随机出现的故障。
除了在选购上造成的错误问题,另外由于电源而造成的机器故障,大部分是由于使用了“不合格”电源引起的。我们知道,在大家装机时,特别是购买廉价的中低端PC,商家是连同机箱和电源一起卖给用户(如图1),绝大多数初级用户在配机箱时光顾着选喜欢的样式,对里面的电源却忽视了。因为主板和其他设备的用电都靠电源提供,而稳定、纯净和充足的电力是系统稳定的前提。
图1,机箱一般带有电源
笔者就有过一些经历,原来在大城市上班时用PC,由于市电电压相对稳定,所以电脑的电源不用承受由于电源波动大带来的负担,但当在一些小城市(特别是县级城市甚至农村),由于这类城市的电压经常不稳定,导致电源需要负担电源高低变化带来的危害,久而久之,电源就会出现问题。特别在下雨天打雷多的南方地区,品质不好的电源会在此时让你的PC致命。所以在选购自己心爱的机箱时,别忘了给它配一个好的电源(如图2),这个钱不能省。
图2,480W高功率电源
二、要多大功率的电源?
随着电脑速度的提升,随之带来的功耗越来越大,像硬盘、显卡、CPU等都是大功率消耗用户外。因此对电源的要求也越高,如果电源不符合要求,电脑经常莫名其妙的死机或重启,那么,我们到底需要一个什么样的电源,才能让电脑很稳定畅通的运行呢?
1.实际功率到底多少?
电源功率如何计算?很多人都有疑问,以300W电源为例,我们知道,电源可分为5V、3.3V和12V输出,一个电源的输出功率等于这三个功率总和,如图3长城300W电源,如果按照功率(W)=电压(V)X电流(A)来计算,其+5V和-5V输出功率总和为161.5W;+12V和-12V输出功率总和为189.6W;而+3.3V输出功率则为66W,这些输出功率全部加起来为417.1W,这显然和其标出的300W不吻合,因此这个累加计算方法是完全错误的。
图3
事实上,上面我们算的是电源 大功率,但这并不代表事实,反而,电源效率(也就是实际功率)才是 后对工作有用的功率,我们再来看一个台达300W电源情况(如图4),从图中我们知道,这个电源和上面的长城300W电源是一样的标准,但图4中特别申明了5V、3.3V和12V的 大输出总和功率为290W,而这个290W是厂商按理论数据算出来的理想输出功率,并没有括那些无形中损耗的功率。这依然与电源的使用率有很大差距,因为电脑在实际工作中,并达不到理想工作状态,比如电源发热、线路传输等需要损耗一部分功率。
图4
根据事实表示,电源效率为输出直流功率总和与输入功率之比,这就是说电源的功率越大,其损失的电能也越多。但据经验来看,+5V、+3.3V和+12V电压的损耗为5%左右,-5V和-12V电压的损耗为10%左右,因此,通常普通电源的效率多在65%~80%之间。也就是说,上面说的290W的理理想输出功率,在实际利用率在188.5W~232W之间。
2.PC需要消耗多少功率?
到底需要选一个多大功率的电源才够我们用?我们需要分析一下一台电脑到底需要消耗多少功率?事实上,要准确计算出不同部件的电源消耗时比较困难的,有的生产厂商会提供产品的耗电量,比如硬盘、鼠标键盘、CPU风扇等(如图5),但有的厂商的产品并没有提供功率我们参考,因此只能用估算的方法来计算(理论值,实际上比这个还要高)。当你根据系统的实际情况估算出整体 大功率后,然后按照这个数据去选购符合供电要求的电源。
图5,CPU风扇标记的功耗
首先我们来看看P4时代的AGP平台,从图6的表格中知道,电脑 大功率消耗为299W左右,而在空载时的消耗功率也会超过200W。理论上说选购一个300W的电源就够用了,但根据我们上面的分析,300W仅仅只有232W左右被充分利用,当电脑不作全速运行时,问题一般不会出现。此时PC可以运行。但是当全脑长时间处于全速运行,或者市电的电压波伏不稳定时,电源超载运行后也会产生电压不稳定,此时电脑由于供电不足或者电压变化而导致各种各样的问题产生了。不过由于大多数情况,PC部件都是不会全部全速工作的,所以也就造成了很多低功率电源也同样能正常工作的现状。
图6,P4平台 大功耗情况
注:以上我们只是根据大约估算的PC功耗情况,事实上,不同型号的CPU或不同型号的显卡还有一些差距,比如GeForce 6800 Ultra来说,在3D模式下运作时需要用到100W功率。另外 新的CPU核心和更高速度的内存等功耗也比较大,大家可以参考产品说明书去计算自己的PC到底需要耗费多少电力。
三、走出电源购买误区
随着ATX电源市场竟争的日益激烈,价格成了商家的唯一杀手锏,昔日两百多元的电源下降到一百多元,甚至有的几十元就可以买到。在价格占主导地位的市场上,商家不时抛出误导性的言论就不奇怪了,由此形成了选购的误区。
1.辅助+5VSB越大越好?
有些厂商的产品标记自己的电源辅助5V能达到1A甚至1.5A(如图7),其实,在Intel在ATX规范中定的是0.72A,而实际上到底需要多少是和主板有关的,有的主板甚至只需要0.01A就够了,但有一点是明确的,辅助5V能提供0.72A就保证没事了,辅助5V相对来说比较容易出故障,它的寿命才是更重要的。
图7
2.电源版本越高越好?
有的商家宣传自己的电源符合Intel ATX2.03标准,似乎要比别人的要优越许多,其实从ATX2.0到ATX2.03,只做了无关痛痒的修改,比如从ATX2.02 到ATX2.03仅仅把“Micro ATX”改为“Mini-ATX”。在ATX的发展过程中, 重要的修改是从ATX1.1到ATX2.01 ,一是把风扇从外置改为内置,二是辅助5V电源的输出电流从0.01A改为0.72A,一般来说,只要符合ATX2.0标准的电源使用起来都不会有问题(如图8)。
图8,ATX2.0标准电源
3.3.3V并非独立输出
当AT电源发展到ATX后,电源随着
在ATX电源刚出现的时候,由于并没有太多硬件支持3.3V电压,因此5V和3.3V共用一个输出模块并不影响电脑的工作,后来随着DDR内存/显卡等设备的速度不断提升,3.3V的耗电量也与日俱增,此时5V与3.3V共用一组电压输出模块就会让电脑工作不稳定。所以我们看到,很多高档ATX电源都分别使用独立的一组铜线圈作为三重电压的输出布局(如图9),这才是真正的3.3V独立电压输出。
图9
而劣质ATX电源只使用两个铜线圈,其中一个就是被5V和3.3V共用的,而Intel当时也看了这个问题的关键所在,以此就把CPU由使用5V模块组改为使用12V模块组输出,这样就避开了使用5V和3.3V共用一个模块输出的电压,以免增加5V模块的负荷。
由于5V、3.3V是共用一个模块,当5V或3.3V其中一方电压改变时,由于线路共用的关系,会让另外一方的电压也随之改变, 后导致电压不稳定的情况,加上5V及3.3V共用模块的线路设计比较长,当5V或3.3V的电压因需要而改变时,起所需要的作出反映的时间也变长,但是硬件对电压改变都非常敏感,当电压改变的幅度过大而不能及时调节高频震荡的次数时,电脑就会出现不稳定甚至死机等故障,严重还可能导致设备的烧毁。
4.功率达标就行了?
有的用户只觉得功率是关键,认为电源只要功率达标就行了,其它指标无所谓。实际上,除了开关电源的功率外,电源的输出电压的稳定性、输出电压的纹波系数、输入技术指标及电磁兼容性、通过的安全认证指标等,都对设备安全和人身健康至关重要。比如DIYer们常易忽略的电磁兼容性指标,如果电源的该项指标不合格,则外界干扰很容易对微机的正常工作造成影响,使电脑经常莫名其妙地死机,同时,电脑自身的干扰也容易对周围的电器产生影响。
有的老板以内行的身份神密地宣称,同品牌的认证电源和非认证电源是从同一条生产线上下来的,并以此认为二者的质量相同,甚至“中肯”地指出认证电源之所以比较贵,是因为认证要花钱,使消费者产生一种误解,即买认证电源要多花冤枉钱。市场上认证电源和非认证电源并存,这种可悲的现象是市场需求而造成的。
实际上,评价电源的好坏,应该依据它的各项技术参数及指标。ATX电源主要的技术参数有电源的功率、关机时间(PF)、输出电压的纹波(Ripple)、杂讯(Noise)、负载变化率、线路调整率等;技术指标指ATX电源的安全规格(如我国的CCEE认证及国际上的ISO9002认证、3C认证等)、电磁传导干扰(EMI)、输入技术指标、抗电强度、漏电流、温度要求等(如图10)。
图10,通过3C认证的电源
四、揭开ATX电源内部面纱
电源主要由输入电网滤波器、输入/输出整流滤波器、变压器、控制电路和保护电路等几个主要部分组成。早期的AT电源采用切断交流电源的方式关机,所以不能实现软件关机。与AT电源相比,ATX电源增加了3.3V和+5VSB两路输出电压和一个PS-ON信号,同时输出线由6芯插座改成20芯线给主板供电。
1.交流输入回路
电源的交流输入回路括输入保护电路和抗干扰电路等,输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路;抗干扰电路抑制来自外界电网及开关电源内部的干扰信号(如图11)。
图11
2.整流电路
整流电路括整流和滤波两部分电路,其将交流电源进行整流滤波,为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。
3.辅助电源
在电脑开机后,辅助电源可同时输出两路电压,一路为+5VSB电源,使操作系统可以直接对电源进行管理,以实现远程开机及电脑唤醒等功能;另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电(如图12)。
图12
4.推挽开关电路
推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分,推挽开关管和开关变压器是该部分电路的核心元件,它把直流电压变换成高频交流电压,并且起着将输出部分与输入电网隔离的作用。
5.PWM脉宽调制电路
PWM即脉宽调制电路,主要由集成电路KA7500B及周围元件组成(如图13)。其功能是检测输出直流电压,与基准电压比较进行放大,控制振荡器的脉冲宽度,从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定。
图13
6.PS-ON控制电路
ATX电源采用“+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。如在WINOWS平台下发出关机指令,使“PS-ON"变为高电平,ATX电源就自动关闭。
7.保护电路
为了保证安全工作,ATX电源中设置了各种各样的保护电路,当开关电源发生过电压、过电流故障时,保护电路启动,开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
8.输出电路
输入整流滤波电路将交流电源进行整流滤波,为主变换电路提供纹波较小的直流电压。接插到主板上的排线含了电源输出的各路电压及控制信号(如图14)。
图14
9.PW-OK信号的形成
在ATX电源及主板中,PW-OK信号是开机自检启动信号,为了防止开机时各路输出电路时序不定,CPU或及它设备件未进入初始化状态造成工作错误及突然停电时,硬盘磁头来不及移至着陆区造成盘片划伤,ATX电源中均设置了PW-OK 信号。
10.+3.3V二次稳压电路
输出到主板上的+3.3V电压一般为CPU等配件供电,因此,ATX电源在总体自动控制稳压的基础上,在T1的次级+3.3V电压的输出负载网络增设了二次自动稳压控制电路,以使+3.3V输出电压更精确稳定。
五、打磨你的“垃圾”电源
市场上购到的廉价ATX电源,由于价格较低,厂家在选取元件时,要兼顾市场供货量、成本和性价比,不可能使用品牌机中同类产品的优质元件;另外,在有的电源中,厂家为节省成本,部分元件被省略掉了。下面以电源市场上常见的劣质ATX电源为例,讲解一下ATX电源的打摩方法。
1.打摩前的准备
打摩电源,实际上就像打摩音响器材一样,只花费有限的成本,过更换部分关键元件,
充分发挥原有设备的潜力。我们本着尽量简单易行和通用的原则改造电源。打摩电源需要的基本工具是螺丝刀、电烙铁、焊锡。有条件的 好准备一个万用表或直流电压表作为检测设备(如图15)。打摩电源需要操作者有一定的焊接技术和电子电路基本常识。而且在打摩过程中需要接触到市电和开关电源内部线路,所以务必小心从事。自行改动电源可能导致自动放弃电源保修,改造不当还可能引起烧毁主机部件的严重事故,所以请崇拜你考虑清楚。
图15,打摩电源所需工具
首先我们需要打开电源外壳。一般在电源盒顶部有数个螺丝用作固定之用,可能有一个螺丝孔表面会被厂方的合格证或标贴封住,防止用户自行拆开电源。很多电源外壳接口间带有小的槽口,在去掉了螺丝后只要稍微撬一下,电源外壳就可以被分解开。
2.抗干扰电路的打摩
名牌电源中,其抗干扰电路是很讲究的。廉价电源中,滤波器的
图16
在电源输入电路中还接有热敏电阻THR,限制开机接通电源瞬间产生的强大冲击电流 。在电路板上留有此元件的位置,但也被用短路线短路掉了,应选用负温度系数的热敏电阻,冷态电阻为6Ω左右的那种。
厂家选用的保险丝的熔断电流多在5A左右,而除了开机时冲击电流较大外,电源实际工作时的 大电流不超过2A。因此 好采用延迟式保险丝,一般可用彩电上常用的2A到3A之间的延迟性保险丝代换,效果比有些电源中采用的5A左右的普通保险丝效果要得好。
3.整流滤波电路的打摩
整流滤波电路中,有些电源使用的全桥整流器元件是1N4007(1A/1000V),电流容量显然太小,选用1N5406(6A/1000V)代换比较可靠;兼容电源中的高压滤波电容,一般为220μF/200V,和优质电容相比,有一定的差距。在高压滤波电路中,滤波电容的容量一般来说越大越好,其耐压一般应按实际工作电压的2倍选取,可选用市场上常见的470F/250V的高压滤波电容(如图17)。
图17
4.开关功率管的打摩
现在ATX电源中 常用的功率管是MJE13007,TO-220封装,该管额定功率75W,耐压400V,电流8A。在实用中,因此管损坏引发的故障较多。BU508A(125W/700V/8A)比较容易买到,且价格不高,是比较理想的代换品,用该管代换后,双管推挽额定功率为250W。如图18为TO-3形式封装的BU508A和TO-220封装的MJE13007对比图。
图18
功率管的额定功率是在一定的散热条件下达到的,安装时要注意与散热片良好接触,原散热片上的硅脂不要擦掉。如果采用BU508A代换,要注意BU508A分全塑封和半塑封两种封装形式,采用后者时,要采取绝缘措施(如图19),否则安装后会通过散热片形成电气短路。
图19
5.开关整流对管的打摩
在ATX电源中,+5V、+3.3V、+12V的整流管采用的是肖特基对管,但不管电流多大,一律采用MUR1640(16A/40V)。在250W的电源中,其标称输出电流,+5V为21A、+3.3V为14A、+12V为6A,因此考虑到功率要有一定的余额,+5V和+3.3V所用的整流管参数远远不足。为了保险起见,建议换用MUR3020(30A/20V)(如图20)。
图20
6.增加过电压保护
ATX电源没有单纯的电源开关,只有主机面板上的电源触发开关,关机后,只是电源的推挽电路停止工作,电源的大部分电路仍处于工作状态。很多电源常因夜间电压过高、电源错相等而烧毁,因此有必要在电路中加上可靠的过电压保护电路。在增加过电压保护中,常用的保护元件为可击穿电压为260V的氧化锌压敏电阻,焊在电源输入电路的保险丝之后。在正常的使用过程中,一旦交流电源电压高于260V,压敏电阻便会击穿,产生的大电流将保险丝烧毁,从而使电源本身得到保护(如图21)。
图21
六、不要低估老电源的魅力
不管是新电源,还是老电源,电源不仅仅单纯给电脑提供电压那么简单,如果你存在多个电源,那么你一定不想让其被抛弃在背后,重新利用手中多余的电源,为PC发挥一点一滴能量……
1.用老电源听CD
现在不少品牌机都能实现不开机听CD功能,那么作为DIY你的,是否也这样想过呢?很多用户在升级电脑后,可能有被淘汰下来的电源,事实上,利用淘汰下来的电源和光驱,通过简单改造,就可以实现不需要电脑的情况下直接听CD音乐。
如果是老AT电源,只需要到电子市场买一个AT电源的开关插座(大概几元一个),将AT电源的四根引线连接到这个电源开关座。再将光驱接上电源,然后打开AT电源,将CD音乐光盘放入光驱中就可以开始听CD了。
如果是ATX电源,那么要进行简单的改造才能给光驱直接供电。因为ATX电源上有一个20个针脚的
对于这个20个针脚的电源插头,如果将带有卡扣的一边的那10个针脚叫第一排,那么另一边的10个针脚则叫第二排(如图22)。而从图23中我们知道,第一排从右往左的第四个孔是一根绿色电线(也称为第14个针脚),这样一来,我们只需要用别针或金属导电铁丝将这个孔与任意一个接黑线的孔(也称为地线)连接,其实这就相当于把这两根线短接,即可激活电源的独立供电功能,这样就可以直接给光驱供电了。
图22
图23
准备一根长度适合的别针,如果没有别针的话,那么可以裁剪一段导电金属来连接,用导线将绿色电线的第14个针脚和任意一根黑色线的地线连接起来(如图24)。以上工作完成后,需要准备一根
图24
在光驱前面板的耳机插孔上接一副耳机(如图25),将电源上的任何一个5V电压输出接口连接到光驱的5V电源输入口,现在只要插上接通电源就可以让光驱工作了,按一下光驱弹出按钮,将CD盘放入光驱中,再按一下播放按钮就可以开始听CD音乐了。我们这里使用了一个刻录机做演示,实际上只要你有一个老电源,一个老CDROM,不需要借助电脑,直接用这两个设备即可实现CD播放。
图25
2.双电源供电组合实战
淘汰下来的电源不仅可以用来听CD音乐,还可以让老电源与新电源配合一起工作,从而实现双电源供电,让电脑具有更强的动力。
如果你有一个老的AT电源,那么可以将它与ATX电源组合使用,使用ATX电源与AT电源组合成双电源供电模式的方法比较简单,只要购买一个AT电源开关座,然后将AT电源的四根引线连接到这个电源开关座即可(如图26)。使用时将。AT老电源连接到光驱、软驱、硬盘等设备,由AT电源单独供电就可以了。而ATX电源则主要用来供给主板上的各电压需要。需要注意的是,在使用前必须先打开AT电源,然后再能开主机;如果先开主机后再开AT电源,可能会导致接在AT电源上的其它设备不能被正确识别。
图26
如果你有两个ATX电源,同样可以结合起来使用。不过与AT电源不一样的是,ATX电源除了在线路上作了一些改进,其中 重要的区别是,关机时ATX电源本身并没有彻底断电,而是维持了一个比较微弱的电流。所以即便电脑处于关机状态,只要没有拔掉插头,电源还是处于部分工作的状态。要实现两个ATX电源组合供电,就需要解决两个电源的开关同步问题,也就是说,只要将第14针脚的PS_ON接上低电平(也就是接地)电源就启动(如图27),断开电源就关闭。
图27
准备两个ATX电源和一条细单支铜线,然后将第二个电源和第一个电源的PS_ON针脚并联到一起就可以了。首先剥掉单支铜线两头的胶皮,不要剥得太多,够用就行了。一头从后面插进主电源ATX插头的14针脚,另一头则从正面插入副电源ATX插头的14针脚(如图28)。接的时候要看清楚,PS_ON是惟一的一根绿线,不要接错了,再用电工胶布好绝缘(如图29)。将两个ATX电源都接上交流电(如图30),打开电脑开关,此时发现两个电源都同时工作了。
图28
图29
图30
至此,关于电源方面的知识就介绍完毕了,其实关于电源远不止以上所说的这些简单知识,不过作为普通PC用户来说,只要把关键的理论掌握即可,对于更复杂的改造应用需要有专业的电子技能。同时要提醒玩家,对电源操作是具有一定的危险性的,特别是带电操作时一定要小心,如果对电路知识一无所知的用户尽量避免单独操作。
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