電源購買、改造全攻略
一款好電源,能夠讓你的PC工作得更穩定,從表面來看似乎很有道理,但涉及到為什么要用好的電源,也許有的用戶有點迷茫。但事先要申明一點,我們這里所說的“好電源”,并非一定要購買價格貴的電源,其實一些用戶的電源質量也不錯,但由于選擇電源功率與電腦負載不匹配,導致電源供給不足而造成機器不穩定。比如硬盤啟動失敗、自動重啟、死機等一些隨機出現的故障。
除了在選購上造成的錯誤問題,另外由于電源而造成的機器故障,大部分是由于使用了“不合格”電源引起的。我們知道,在大家裝機時,特別是購買廉價的中低端PC,商家是連同機箱和電源一起賣給用戶(如圖1),絕大多數初級用戶在配機箱時光顧著選喜歡的樣式,對里面的電源卻忽視了。因為主板和其他設備的用電都靠電源提供,而穩定、純凈和充足的電力是系統穩定的前提。
圖1,機箱一般帶有電源
筆者就有過一些經歷,原來在大城市上班時用PC,由于市電電壓相對穩定,所以電腦的電源不用承受由于電源波動大帶來的負擔,但當在一些小城市(特別是縣級城市甚至農村),由于這類城市的電壓經常不穩定,導致電源需要負擔電源高低變化帶來的危害,久而久之,電源就會出現問題。特別在下雨天打雷多的南方地區,品質不好的電源會在此時讓你的PC致命。所以在選購自己心愛的機箱時,別忘了給它配一個好的電源(如圖2),這個錢不能省。
圖2,480W高功率電源
二、要多大功率的電源?
隨著電腦速度的提升,隨之帶來的功耗越來越大,像硬盤、顯卡、CPU等都是大功率消耗用戶外。因此對電源的要求也越高,如果電源不符合要求,電腦經常莫名其妙的死機或重啟,那么,我們到底需要一個什么樣的電源,才能讓電腦很穩定暢通的運行呢?
1.實際功率到底多少?
電源功率如何計算?很多人都有疑問,以300W電源為例,我們知道,電源可分為5V、3.3V和12V輸出,一個電源的輸出功率等于這三個功率總和,如圖3長城300W電源,如果按照功率(W)=電壓(V)X電流(A)來計算,其+5V和-5V輸出功率總和為161.5W;+12V和-12V輸出功率總和為189.6W;而+3.3V輸出功率則為66W,這些輸出功率全部加起來為417.1W,這顯然和其標出的300W不吻合,因此這個累加計算方法是完全錯誤的。
圖3
事實上,上面我們算的是電源 大功率,但這并不代表事實,反而,電源效率(也就是實際功率)才是 后對工作有用的功率,我們再來看一個臺達300W電源情況(如圖4),從圖中我們知道,這個電源和上面的長城300W電源是一樣的標準,但圖4中特別申明了5V、3.3V和12V的 大輸出總和功率為290W,而這個290W是廠商按理論數據算出來的理想輸出功率,并沒有括那些無形中損耗的功率。這依然與電源的使用率有很大差距,因為電腦在實際工作中,并達不到理想工作狀態,比如電源發熱、線路傳輸等需要損耗一部分功率。
圖4
根據事實表示,電源效率為輸出直流功率總和與輸入功率之比,這就是說電源的功率越大,其損失的電能也越多。但據經驗來看,+5V、+3.3V和+12V電壓的損耗為5%左右,-5V和-12V電壓的損耗為10%左右,因此,通常普通電源的效率多在65%~80%之間。也就是說,上面說的290W的理理想輸出功率,在實際利用率在188.5W~232W之間。
2.PC需要消耗多少功率?
到底需要選一個多大功率的電源才夠我們用?我們需要分析一下一臺電腦到底需要消耗多少功率?事實上,要準確計算出不同部件的電源消耗時比較困難的,有的生產廠商會提供產品的耗電量,比如硬盤、鼠標鍵盤、CPU風扇等(如圖5),但有的廠商的產品并沒有提供功率我們參考,因此只能用估算的方法來計算(理論值,實際上比這個還要高)。當你根據系統的實際情況估算出整體 大功率后,然后按照這個數據去選購符合供電要求的電源。
圖5,CPU風扇標記的功耗
首先我們來看看P4時代的AGP平臺,從圖6的表格中知道,電腦 大功率消耗為299W左右,而在空載時的消耗功率也會超過200W。理論上說選購一個300W的電源就夠用了,但根據我們上面的分析,300W僅僅只有232W左右被充分利用,當電腦不作全速運行時,問題一般不會出現。此時PC可以運行。但是當全腦長時間處于全速運行,或者市電的電壓波伏不穩定時,電源超載運行后也會產生電壓不穩定,此時電腦由于供電不足或者電壓變化而導致各種各樣的問題產生了。不過由于大多數情況,PC部件都是不會全部全速工作的,所以也就造成了很多低功率電源也同樣能正常工作的現狀。
圖6,P4平臺 大功耗情況
注:以上我們只是根據大約估算的PC功耗情況,事實上,不同型號的CPU或不同型號的顯卡還有一些差距,比如GeForce 6800 Ultra來說,在3D模式下運作時需要用到100W功率。另外 新的CPU核心和更高速度的內存等功耗也比較大,大家可以參考產品說明書去計算自己的PC到底需要耗費多少電力。
三、走出電源購買誤區
隨著ATX電源市場竟爭的日益激烈,價格成了商家的唯一殺手锏,昔日兩百多元的電源下降到一百多元,甚至有的幾十元就可以買到。在價格占主導地位的市場上,商家不時拋出誤導性的言論就不奇怪了,由此形成了選購的誤區。
1.輔助+5VSB越大越好?
有些廠商的產品標記自己的電源輔助5V能達到1A甚至1.5A(如圖7),其實,在Intel在ATX規范中定的是0.72A,而實際上到底需要多少是和主板有關的,有的主板甚至只需要0.01A就夠了,但有一點是明確的,輔助5V能提供0.72A就保證沒事了,輔助5V相對來說比較容易出故障,它的壽命才是更重要的。
圖7
2.電源版本越高越好?
有的商家宣傳自己的電源符合Intel ATX2.03標準,似乎要比別人的要優越許多,其實從ATX2.0到ATX2.03,只做了無關痛癢的修改,比如從ATX2.02 到ATX2.03僅僅把“Micro ATX”改為“Mini-ATX”。在ATX的發展過程中, 重要的修改是從ATX1.1到ATX2.01 ,一是把風扇從外置改為內置,二是輔助5V電源的輸出電流從0.01A改為0.72A,一般來說,只要符合ATX2.0標準的電源使用起來都不會有問題(如圖8)。
圖8,ATX2.0標準電源
3.3.3V并非獨立輸出
當AT電源發展到ATX后,電源隨著
在ATX電源剛出現的時候,由于并沒有太多硬件支持3.3V電壓,因此5V和3.3V共用一個輸出模塊并不影響電腦的工作,后來隨著DDR內存/顯卡等設備的速度不斷提升,3.3V的耗電量也與日俱增,此時5V與3.3V共用一組電壓輸出模塊就會讓電腦工作不穩定。所以我們看到,很多高檔ATX電源都分別使用獨立的一組銅線圈作為三重電壓的輸出布局(如圖9),這才是真正的3.3V獨立電壓輸出。
圖9
而劣質ATX電源只使用兩個銅線圈,其中一個就是被5V和3.3V共用的,而Intel當時也看了這個問題的關鍵所在,以此就把CPU由使用5V模塊組改為使用12V模塊組輸出,這樣就避開了使用5V和3.3V共用一個模塊輸出的電壓,以免增加5V模塊的負荷。
由于5V、3.3V是共用一個模塊,當5V或3.3V其中一方電壓改變時,由于線路共用的關系,會讓另外一方的電壓也隨之改變, 后導致電壓不穩定的情況,加上5V及3.3V共用模塊的線路設計比較長,當5V或3.3V的電壓因需要而改變時,起所需要的作出反映的時間也變長,但是硬件對電壓改變都非常敏感,當電壓改變的幅度過大而不能及時調節高頻震蕩的次數時,電腦就會出現不穩定甚至死機等故障,嚴重還可能導致設備的燒毀。
4.功率達標就行了?
有的用戶只覺得功率是關鍵,認為電源只要功率達標就行了,其它指標無所謂。實際上,除了開關電源的功率外,電源的輸出電壓的穩定性、輸出電壓的紋波系數、輸入技術指標及電磁兼容性、通過的安全認證指標等,都對設備安全和人身健康至關重要。比如DIYer們常易忽略的電磁兼容性指標,如果電源的該項指標不合格,則外界干擾很容易對微機的正常工作造成影響,使電腦經常莫名其妙地死機,同時,電腦自身的干擾也容易對周圍的電器產生影響。
有的老板以內行的身份神密地宣稱,同品牌的認證電源和非認證電源是從同一條生產線上下來的,并以此認為二者的質量相同,甚至“中肯”地指出認證電源之所以比較貴,是因為認證要花錢,使消費者產生一種誤解,即買認證電源要多花冤枉錢。市場上認證電源和非認證電源并存,這種可悲的現象是市場需求而造成的。
實際上,評價電源的好壞,應該依據它的各項技術參數及指標。ATX電源主要的技術參數有電源的功率、關機時間(PF)、輸出電壓的紋波(Ripple)、雜訊(Noise)、負載變化率、線路調整率等;技術指標指ATX電源的安全規格(如我國的CCEE認證及國際上的ISO9002認證、3C認證等)、電磁傳導干擾(EMI)、輸入技術指標、抗電強度、漏電流、溫度要求等(如圖10)。
圖10,通過3C認證的電源
四、揭開ATX電源內部面紗
電源主要由輸入電網濾波器、輸入/輸出整流濾波器、變壓器、控制電路和保護電路等幾個主要部分組成。早期的AT電源采用切斷交流電源的方式關機,所以不能實現軟件關機。與AT電源相比,ATX電源增加了3.3V和+5VSB兩路輸出電壓和一個PS-ON信號,同時輸出線由6芯插座改成20芯線給主板供電。
1.交流輸入回路
電源的交流輸入回路括輸入保護電路和抗干擾電路等,輸入保護電路指交流輸入回路中的過流、過壓保護及限流電路;抗干擾電路抑制來自外界電網及開關電源內部的干擾信號(如圖11)。
圖11
2.整流電路
整流電路括整流和濾波兩部分電路,其將交流電源進行整流濾波,為開關推挽電路提供紋波較小的直流電壓。
3.輔助電源
在電腦開機后,輔助電源可同時輸出兩路電壓,一路為+5VSB電源,使操作系統可以直接對電源進行管理,以實現遠程開機及電腦喚醒等功能;另一路輸出電壓為保護電路、控制電路等電路供電(如圖12)。
圖12
4.推挽開關電路
推挽開關電路是ATX開關電源的主要部分,推挽開關管和開關變壓器是該部分電路的核心元件,它把直流電壓變換成高頻交流電壓,并且起著將輸出部分與輸入電網隔離的作用。
5.PWM脈寬調制電路
PWM即脈寬調制電路,主要由集成電路KA7500B及周圍元件組成(如圖13)。其功能是檢測輸出直流電壓,與基準電壓比較進行放大,控制振蕩器的脈沖寬度,從而控制推挽開關電路以保持輸出電壓的穩定。
圖13
6.PS-ON控制電路
ATX電源采用“+5VSB、PS-ON"的組合來實現電源的開啟和關閉,只要控制“PS-ON"信號電平的變化,就能控制電源的開啟和關閉。如在WINOWS平臺下發出關機指令,使“PS-ON"變為高電平,ATX電源就自動關閉。
7.保護電路
為了保證安全工作,ATX電源中設置了各種各樣的保護電路,當開關電源發生過電壓、過電流故障時,保護電路啟動,開關電源停止工作以保護負載和電源本身。
8.輸出電路
輸入整流濾波電路將交流電源進行整流濾波,為主變換電路提供紋波較小的直流電壓。接插到主板上的排線含了電源輸出的各路電壓及控制信號(如圖14)。
圖14
9.PW-OK信號的形成
在ATX電源及主板中,PW-OK信號是開機自檢啟動信號,為了防止開機時各路輸出電路時序不定,CPU或及它設備件未進入初始化狀態造成工作錯誤及突然停電時,硬盤磁頭來不及移至著陸區造成盤片劃傷,ATX電源中均設置了PW-OK 信號。
10.+3.3V二次穩壓電路
輸出到主板上的+3.3V電壓一般為CPU等配件供電,因此,ATX電源在總體自動控制穩壓的基礎上,在T1的次級+3.3V電壓的輸出負載網絡增設了二次自動穩壓控制電路,以使+3.3V輸出電壓更精確穩定。
五、打磨你的“垃圾”電源
市場上購到的廉價ATX電源,由于價格較低,廠家在選取元件時,要兼顧市場供貨量、成本和性價比,不可能使用品牌機中同類產品的優質元件;另外,在有的電源中,廠家為節省成本,部分元件被省略掉了。下面以電源市場上常見的劣質ATX電源為例,講解一下ATX電源的打摩方法。
1.打摩前的準備
打摩電源,實際上就像打摩音響器材一樣,只花費有限的成本,過更換部分關鍵元件,
充分發揮原有設備的潛力。我們本著盡量簡單易行和通用的原則改造電源。打摩電源需要的基本工具是螺絲刀、電烙鐵、焊錫。有條件的 好準備一個萬用表或直流電壓表作為檢測設備(如圖15)。打摩電源需要操作者有一定的焊接技術和電子電路基本常識。而且在打摩過程中需要接觸到市電和開關電源內部線路,所以務必小心從事。自行改動電源可能導致自動放棄電源保修,改造不當還可能引起燒毀主機部件的嚴重事故,所以請崇拜你考慮清楚。
圖15,打摩電源所需工具
首先我們需要打開電源外殼。一般在電源盒頂部有數個螺絲用作固定之用,可能有一個螺絲孔表面會被廠方的合格證或標貼封住,防止用戶自行拆開電源。很多電源外殼接口間帶有小的槽口,在去掉了螺絲后只要稍微撬一下,電源外殼就可以被分解開。
2.抗干擾電路的打摩
名牌電源中,其抗干擾電路是很講究的。廉價電源中,濾波器的
圖16
在電源輸入電路中還接有熱敏電阻THR,限制開機接通電源瞬間產生的強大沖擊電流 。在電路板上留有此元件的位置,但也被用短路線短路掉了,應選用負溫度系數的熱敏電阻,冷態電阻為6Ω左右的那種。
廠家選用的保險絲的熔斷電流多在5A左右,而除了開機時沖擊電流較大外,電源實際工作時的 大電流不超過2A。因此 好采用延遲式保險絲,一般可用彩電上常用的2A到3A之間的延遲性保險絲代換,效果比有些電源中采用的5A左右的普通保險絲效果要得好。
3.整流濾波電路的打摩
整流濾波電路中,有些電源使用的全橋整流器元件是1N4007(1A/1000V),電流容量顯然太小,選用1N5406(6A/1000V)代換比較可靠;兼容電源中的高壓濾波電容,一般為220μF/200V,和優質電容相比,有一定的差距。在高壓濾波電路中,濾波電容的容量一般來說越大越好,其耐壓一般應按實際工作電壓的2倍選取,可選用市場上常見的470F/250V的高壓濾波電容(如圖17)。
圖17
4.開關功率管的打摩
現在ATX電源中 常用的功率管是MJE13007,TO-220封裝,該管額定功率75W,耐壓400V,電流8A。在實用中,因此管損壞引發的故障較多。BU508A(125W/700V/8A)比較容易買到,且價格不高,是比較理想的代換品,用該管代換后,雙管推挽額定功率為250W。如圖18為TO-3形式封裝的BU508A和TO-220封裝的MJE13007對比圖。
圖18
功率管的額定功率是在一定的散熱條件下達到的,安裝時要注意與散熱片良好接觸,原散熱片上的硅脂不要擦掉。如果采用BU508A代換,要注意BU508A分全塑封和半塑封兩種封裝形式,采用后者時,要采取絕緣措施(如圖19),否則安裝后會通過散熱片形成電氣短路。
圖19
5.開關整流對管的打摩
在ATX電源中,+5V、+3.3V、+12V的整流管采用的是肖特基對管,但不管電流多大,一律采用MUR1640(16A/40V)。在250W的電源中,其標稱輸出電流,+5V為21A、+3.3V為14A、+12V為6A,因此考慮到功率要有一定的余額,+5V和+3.3V所用的整流管參數遠遠不足。為了保險起見,建議換用MUR3020(30A/20V)(如圖20)。
圖20
6.增加過電壓保護
ATX電源沒有單純的電源開關,只有主機面板上的電源觸發開關,關機后,只是電源的推挽電路停止工作,電源的大部分電路仍處于工作狀態。很多電源常因夜間電壓過高、電源錯相等而燒毀,因此有必要在電路中加上可靠的過電壓保護電路。在增加過電壓保護中,常用的保護元件為可擊穿電壓為260V的氧化鋅壓敏電阻,焊在電源輸入電路的保險絲之后。在正常的使用過程中,一旦交流電源電壓高于260V,壓敏電阻便會擊穿,產生的大電流將保險絲燒毀,從而使電源本身得到保護(如圖21)。
圖21
六、不要低估老電源的魅力
不管是新電源,還是老電源,電源不僅僅單純給電腦提供電壓那么簡單,如果你存在多個電源,那么你一定不想讓其被拋棄在背后,重新利用手中多余的電源,為PC發揮一點一滴能量……
1.用老電源聽CD
現在不少品牌機都能實現不開機聽CD功能,那么作為DIY你的,是否也這樣想過呢?很多用戶在升級電腦后,可能有被淘汰下來的電源,事實上,利用淘汰下來的電源和光驅,通過簡單改造,就可以實現不需要電腦的情況下直接聽CD音樂。
如果是老AT電源,只需要到電子市場買一個AT電源的開關插座(大概幾元一個),將AT電源的四根引線連接到這個電源開關座。再將光驅接上電源,然后打開AT電源,將CD音樂光盤放入光驅中就可以開始聽CD了。
如果是ATX電源,那么要進行簡單的改造才能給光驅直接供電。因為ATX電源上有一個20個針腳的
對于這個20個針腳的電源插頭,如果將帶有卡扣的一邊的那10個針腳叫第一排,那么另一邊的10個針腳則叫第二排(如圖22)。而從圖23中我們知道,第一排從右往左的第四個孔是一根綠色電線(也稱為第14個針腳),這樣一來,我們只需要用別針或金屬導電鐵絲將這個孔與任意一個接黑線的孔(也稱為地線)連接,其實這就相當于把這兩根線短接,即可激活電源的獨立供電功能,這樣就可以直接給光驅供電了。
圖22
圖23
準備一根長度適合的別針,如果沒有別針的話,那么可以裁剪一段導電金屬來連接,用導線將綠色電線的第14個針腳和任意一根黑色線的地線連接起來(如圖24)。以上工作完成后,需要準備一根
圖24
在光驅前面板的耳機插孔上接一副耳機(如圖25),將電源上的任何一個5V電壓輸出接口連接到光驅的5V電源輸入口,現在只要插上接通電源就可以讓光驅工作了,按一下光驅彈出按鈕,將CD盤放入光驅中,再按一下播放按鈕就可以開始聽CD音樂了。我們這里使用了一個刻錄機做演示,實際上只要你有一個老電源,一個老CDROM,不需要借助電腦,直接用這兩個設備即可實現CD播放。
圖25
2.雙電源供電組合實戰
淘汰下來的電源不僅可以用來聽CD音樂,還可以讓老電源與新電源配合一起工作,從而實現雙電源供電,讓電腦具有更強的動力。
如果你有一個老的AT電源,那么可以將它與ATX電源組合使用,使用ATX電源與AT電源組合成雙電源供電模式的方法比較簡單,只要購買一個AT電源開關座,然后將AT電源的四根引線連接到這個電源開關座即可(如圖26)。使用時將。AT老電源連接到光驅、軟驅、硬盤等設備,由AT電源單獨供電就可以了。而ATX電源則主要用來供給主板上的各電壓需要。需要注意的是,在使用前必須先打開AT電源,然后再能開主機;如果先開主機后再開AT電源,可能會導致接在AT電源上的其它設備不能被正確識別。
圖26
如果你有兩個ATX電源,同樣可以結合起來使用。不過與AT電源不一樣的是,ATX電源除了在線路上作了一些改進,其中 重要的區別是,關機時ATX電源本身并沒有徹底斷電,而是維持了一個比較微弱的電流。所以即便電腦處于關機狀態,只要沒有拔掉插頭,電源還是處于部分工作的狀態。要實現兩個ATX電源組合供電,就需要解決兩個電源的開關同步問題,也就是說,只要將第14針腳的PS_ON接上低電平(也就是接地)電源就啟動(如圖27),斷開電源就關閉。
圖27
準備兩個ATX電源和一條細單支銅線,然后將第二個電源和第一個電源的PS_ON針腳并聯到一起就可以了。首先剝掉單支銅線兩頭的膠皮,不要剝得太多,夠用就行了。一頭從后面插進主電源ATX插頭的14針腳,另一頭則從正面插入副電源ATX插頭的14針腳(如圖28)。接的時候要看清楚,PS_ON是惟一的一根綠線,不要接錯了,再用電工膠布好絕緣(如圖29)。將兩個ATX電源都接上交流電(如圖30),打開電腦開關,此時發現兩個電源都同時工作了。
圖28
圖29
圖30
至此,關于電源方面的知識就介紹完畢了,其實關于電源遠不止以上所說的這些簡單知識,不過作為普通PC用戶來說,只要把關鍵的理論掌握即可,對于更復雜的改造應用需要有專業的電子技能。同時要提醒玩家,對電源操作是具有一定的危險性的,特別是帶電操作時一定要小心,如果對電路知識一無所知的用戶盡量避免單獨操作。
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