计算机电源研究及故障检测分析

左 维

（广州大学 华软软件学院教学保障处，广东 从化 510990）

如今计算机的使用已经深入到人们生活工作学习中了，很多朋友在使用或组装计算机时往往只关注CPU、显卡、主板、内存等配件，而往往忽视了电源的作用。其实电源的作用是将220V交流电转换成直流电，供给计算机各部件，电源的好坏直接关系着计算机的稳定性及硬件的安全。所以我们有必要了解一些电源的相关知识。

1 电源的规范及发展

intel是计算机电源规范的制订者，现在的PC基本上都是ATX电源，ATX电源是根据ATX标准进行设计和生产的,ATX标准经过了多次的变化和完善，以下是ATX电源的发展史：

ATX 1：AT电源的升级版本

ATX 2.0x：风扇散热方式由吹风散热改为抽风散热，并有很多细节调整，如增强网络唤醒功能，修改电压波动范围等

ATX 12V：即我们常说的P4电源，因为P4系列的CPU的耗能大，新增加了4芯P4电源连接线，单独对CPU供电，供电电压为+12V。并加强了+12VDC和+5VSB端的电流输出能力。其次，在ATX 12V1.2中随着ISA插槽的淘汰，取消-5V电压；在V1.3中，增加SATA支持

ATX 12V 2.0：双核cpu及PCI-E显卡的出现同时带来功耗极度高涨的问题，将+12V单路输出改为双路输出（+12VDC1和+12VDC2），其中+12VDC2对CPU单独供电。另一大的改变是主板供电接口由20针增加到24针。

ATX12V 2.2：为了满足新一代大功耗配件的需要，在最大输出功率、各路电流特性以及转换效率上又有了新的要求

ATX12V 2.3：增加低功耗平台电源的设计标准，又重新加入了单路+12V输出电源规格；随着CPU功耗降低而显卡或其他配件功耗增加，降低+12V2的输出能力而提高+5V、+3.3V和+12V1的输出能力。现最新的标准是ATX12V 2.32。

ATX12V标准虽然有着众多的版本，但实在功率满足的前提下，各版本之间是能够通用的。甚至主板的24针电源接口仅插20针输入也可以正常工作，新一代CPU8针独立供电接口仅插4针输入也不会有太大的问题。

2 输出接口

电源的输出接口包括电源给主板、显卡、硬盘、光驱等设备提供的供电接口。掌握接口及导线的具体功能才能更好的选购电源和排除故障。

首先是主板上的主供电接口，以前主板接口是20针的，从ATX 12V 2.0开始，改为24针的主供电接口。为了向下兼容，大部分2.0电源主供电接口都采用可分离式的20针+4针的设计，或是附上一条24Pin→20Pin的转接头。其次现在很多计算机使用的SATA硬盘和光驱，采用的是15针的扁平供电接口，而老式的串口硬盘、并口硬盘和光驱用的是4针的D型接口，这两种接口可以通过转接线来进行转换。从P4开始，主板上多了个4针的CPU独立供电接口，现在最新的主板上已有8针的独立供电接口，不过仅插4针输入也不会有太大的问题。另外，现在很多中高端显卡功耗越来越大，显卡上也有一个6针甚至8针的辅助供电接口。

电源输出导线的颜色都有规定，分别为黄、红、橙、紫、蓝、白、灰、绿、黑，下面以24针主板电源接口为例（见图），分别介绍它们与电压间的对应关系：

黑色：系统电路的地线

黄色：+12V黄色的线路在电源中应该是数量较多，驱动磁盘驱动器马达和所有风扇.随着CPU和PCI-E显卡都开始使用+12V供电，+12V的作用在电源里举足轻重。

红色：+5V提供给CPU、内存和PCI、?AGP、ISA等集成电路的工作电压，是计算机中主要的工作电源。

橙色：+3.3V为内存、AGP插槽供电。使用+2.5V DDR内存、+1.8V DDR2内存和+1.5V DDR3的平台，主板上都安装了电压变换电路。

紫色：+5VSB(+5V待机电源)无论开机与否，只要电源通电就通过第9针一直向主板提供+5V 720MA的电源，这个电源为WOL(Wake-up On Lan)和开机电路，USB接口等电路提供电源。

绿色：P-ON(电源开关端)操作系统管理电源的开关，和+5VSB一起统称为软电源，实现软件开关??机、网络唤醒等功能。绿色线和黑色线短接就可启动电源。

蓝色：-12V为串口提供逻辑判断电平

白色：-5V同上。早期同-12V线一起用于ISA总线及COM口等老式设备。现在的电源中负电压很少用到。

灰色：PWR_OK或PG(电源信号线)即图中第8针。PG信号线连接到主板上，并且受主板的监控软件控制开机。系统启动前电压进行内部检查和测试就是通过这条线路完成的，如果没有PG信号是无法开机的。[1]

3 故障检测

电源作为计算机中的一个部件，电源出问题占计算机故障的很大的一部分，就算没有多少电子电路的知识，掌握简单的电源故障检测方法在处理计算机故障中也是非常有用。

当计算机不能开机时，首先我们就会想到是否电源故障。在处理计算机故障时，最简单方便的办法就是替换法，找一个已知是好的设备换下怀疑有问题的设备，看故障是否消失来判断设备的好坏。但如果手边没有可替换的电源时，就需要打开机箱来检查。可遵循以下步骤：

1）现在很多主板带有待机指示灯，当指示灯亮时表示电源+5VSB有输出。如上文所诉，+5VSB在主机电源一接交流电即应有正常5V输出，并为主板启动电路供电。如果主板没有待机指示灯，则需用万用表测量电源输出到主板的20针或24针插头中的紫色线（即+5VSB）的电压。如果+5VSB无输出，主板启动电路无法动作，将无法开机。出现这种故障多为电源内部有器件损坏，常常是保险已熔断。

2）如果待机指示灯亮，但无法开机，风扇不转。拔下接主板的插头，用一根导线（如一根细铁丝）一头插绿色的线（PS_ON），一头插黑色的线(地线，8根任选其一)，如果仍无输出且风扇不转则说明电源已坏。这里需注意的是，有的电源是有空载保护的，风扇转一下就会停下来。为了区别故障在负载上还是在电源本身，可用一台废旧设备（例如硬盘等）作假负载。在没有万用表的情况下，这是判断电源是否损坏的最简单直接的方法。实际上，这种方法可以排除90%以上的电源故障，只要是风扇不转，更换电源即可。

3）如果用上面的方法，电源风扇转了，但接回负载（主板等）开机时风扇会抖动一下就停了，则判断可能是负载损坏导致电源保护，或者是电源与负载之间兼容性不好。

4）还有的情况比较复杂，电源虽有输出，但主机无法开机或不稳定。可用万用表测试电源的各路输出中的电压是否正常。

4 选购注意要点

选购电源的时候应该尽量选择更高规范版本的电源。首先高规范版本的电源完全可以向下兼容。其12V、5V、3.3V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求，例如ATX 12V 2.0规范即使在总功率相同的情况下，将更多的功率分配给12V输出，减少了3.3V和5V的功率输出。而且高规范版本的电源直接提供了当前主板、显卡、硬盘等硬件所需的新型电源接口，而无需额外的转接。另外，还要以下几点需要注意：

4.1 功率

电源功率可分为三种：额定功率、最大功率、峰值功率。其中额定功率是指环境温度在-5～50度之间，输入电压在180V～264V之间，电源能长时间稳定输出的功率。最大功率指的是环境温度在25度左右，输入电压在200V～264V之间，电源可以长时间稳定输出的功率，通常又称为输出功率，通常要高于额定功率几十瓦。峰值功率：电源在极短时间内能达到的最大功率，时间仅能维持30秒左右。

在电源的诸多功率标识中，惟有额定功率才具备实际意义，而电源厂商都习惯以最大功率或峰值功率来命名产品型号。以笔者手边的金河田劲霸ATX-S370电源为例，从型号上看会以为功率为370W，但注意看铭牌上可见最大功率为350W，额定功率只有250W。有的电源甚至只标示了最大功率没标示额定功率，就更加具有迷惑性了。

目前台式机电源需要的额定功率一般为200-400W，具体需求主要看计算机CPU、显卡、硬盘等配件的需求，最常见的需求是250-350W。额定功率越大的电源越好，当然价格也越贵，选购电源时可以考虑未来升级硬件的可能性，并留一定的富裕量。但是由于额定功率已经是相当严格的标称方式，因此太多的富裕量也没有用处，不必一味追求过高的额定功率。[2]

4.2 主动PFC和被动PFC

现在市场上的很多的电源广告宣称采用主动PFC，转换效率更高，更省电。实际是否如此呢？

PFC（Power Factor Correction）意思是“功率因数校正”。 PFC有两种，被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。

被动式PFC通常为一块体积较大的电感，其内部由多块硅钢片外部缠绕铜线而组成。功率因数不是很高，只能达到0.7～0.8，因此其效率也比较低，发热量也比较大。其结构简单，成本低，稳定性上表现好，比较适合中低端电源。

主动式PFC电路要复杂许多，由高频电感、开关管、电容以及控制IC等元件构成。优点是功率因数可达98%以上、宽幅输入（输入电压可以从90V到270V），由于输出DC电压纹波很小，因此采用主动式PFC的电源不需要采用很大容量的滤波电容，但成本也相对较高。

我们需要知道的是，主动式PFC的高功率因数是为电网节省更多电能，而在输入同样功率电能的时候，主动式PFC和被动PFC用户所缴纳的用电费用是相同的。从使用上来看，主动式PFC的产品大多都配搭更为先进电路和优质元件，是能够达到节省用户电费的效果。但如果计算机配置功耗较低，所需电源功率不大，则不必强求主动式PFC的电源，因为在目前来看主动式PFC电源在低瓦数的级别上并没有优势，反而价格更高。

4.3 80PLUS 认证

现在市场上越来越多的电源出现了80PLUS认证标志，80 PLUS是一项美国出台的针对电源所做的规范，目的在于提升能源使用效率。80 PLUS所保证的是电源供应器在20%、50%，以及满载(100%)时有大于80%的转换效率，藉以降低能源消耗，节省电费开支。

80PLUS认证标准也并非是一成不变的，随着技术的进步，80PLUS认证标准也一直在提高。目前共有80plus白牌、铜牌、银牌、金牌、铂金、钛金六个标准，对符合不同标准的电源颁发不同的认证奖牌。牌的等级越高，转换效率越高，越节能。如金牌的标准为在50%额定输出的最低效率达到90%，20%和100%额定输出时的最低效率为87%。

总的来说，计算机电源是为计算机硬件提供能源的。相对于CPU、显卡等其他硬件的发展日新月异，计算机电源技术的发展较为缓慢，但每次CPU等硬件的重大升级都伴随着计算机电源标准的变化。并为了满足环保节能的要求，计算机电源的技术也不断的在发展。要想很好的使用和维修计算机，掌握最新的电源技术标准是必不可少的。

［1］黄广才.电脑电源初探[J].电脑知识与技术，2012，8（3）：689-690.

［2］袁立东.组装电脑电源选购不容忽视[J].黑龙江科技信息，2010（34）：106.