PC电源
PC硬件系统的支柱之一电源
2013-05-16 11:58:46

 

当CPU的威力越来越强时,它们的能量需求也越来越大。由于集成了更多的电子部件和采用了更快的马达,再加上快速的内存、硬盘、CD-ROM和显卡也需要越来越多的能量。另外,如果再考虑装上扫描仪、可移动磁盘、视频编辑卡,电视卡或其它的外设,能源的需求就更大,更不用说超频后的能源需求了。随着这种需求的提高,引发了一系列的问题,其中包括由不足的能源带来的热量消散和系统稳定性问题。

  由于半导体的工作温度是有限度的,对它而言热量的管理很重要。平常我们也会碰到不少此类的问题,比如:相当比例的老式电源(还有个别新式电源)不能有效地驱动一些新型的对能源需求高的设备。

  为了理解这一问题,首先要了解一下基本的术语,和有关电的基础知识。要产生电源,就必需先有两个东西:电压和电流。电压是电势(潜能),而电流是实际电的“流动”。这可以用水龙头做个比方,电压相当于某个时刻水的流量(水龙头的管径),而电流相当于水流出管子的速度。尽管水龙头里可能有水,但如果没有水流就没有做功,不会产生能量。

  潜在的做功(就是电能)由电压和电流决定,因此,电压固定时,电流大电能就大。相反,消耗电能固定的话,提高电压可降低电流。实际的做功还要考虑做功时间,单位是KWh(千瓦小时)。就像汽车引擎一样,它的马力是潜在的能力,而只有考虑运转时间才能有实际的做功。

  另一个在电路中要考虑的因素是电阻,它是阻碍电的流动的。可以把它看成个“摩擦力”,它越大,产生的热就越多。比如,白炽灯的基本结构就是一段电阻很大的钨丝,它的电阻让导线产生的热量达到钨丝的燃点,从而发亮。不同瓦数的灯泡是因为发亮时的电流不同。(电压固定为220V)注意:电阻等于电压除以电流(R=V/I),可电流越大,由于“摩擦”导致的热量就越多。

  一、电源的重要性

  PC中很难发现的问题之一就是电源不足,症状可能是主板“不能用”,软件导致的经常的系统崩溃,这些症状可能由主板、CPU或内存的异常表现出来,甚至有时看来好像是硬盘,CD-ROM,软盘等的问题。

  可以想象一下:PC系统里的每个部件的电能都有同一个来源——电源。电源必须为所有的设备不间断地提供稳定的、连续的电流。如果电源过量或不足,所连接的设备就有可能不能正常运作,看来像坏了一样。比如,内存不能刷新,造成数据丢失(导致软件错误);系统经常莫名其妙地重启;硬盘可能不转,或更奇怪——转是转,可不能正常处理控制信号。

  既然这么多的设备都与电源息息相关,那把电源看作PC硬件系统里最重要的部件就毫不过分。不幸的是,多数人不能认识到,他们在选购电源时有时喜好旧机箱(机箱一般都有电源),期望“价廉物美”。(根据经验,这是个常见的现象。)老电源不能像它刚用时有效,提供的能量不能像标称值那样高。很多电源是没有UL标志的,可能只能“挤出” 标称值的50-75%。即使有名气机箱里的电源也可能有问题,日常使用中我们经常遇到类似情况。

  二、热的问题

  系统另一个不稳定的因素就是过热。如前所述,处理器需要的能量越来越大,如AMD K6-233的功率就是28瓦。分析一下就能明白:当集成了越来越多的晶体管时,电能的需求自然上升,产生的热量也会上升。当然采用更小的电路时会延缓这一趋势,如最近的.25微米、.18微米的处理器工艺,可随着人们对处理器的速度和功能要求的不断升级,会导致越来越多的晶体管被集成,这样肯定会需要更多的电能,产生更多的热量。

  过热与电源不足的症状可能相似——突然重新启动,当机和软件崩溃,而过热对系统却有更大的毁坏。主板和CPU可以被积聚的热量彻底烧毁。依据公式R=V/I,可知如果电流固定(如处理器),降低电压能减少电阻,因而减少热量。不过记住,为了让处理器正常工作,必须在允许的范围里降低电压。

  对于能量需求特高的CPU来说(如K6-233,6x86MX PR233等),它们产生的热量比老奔腾和486的芯片要高得多。因此,它们需要高质量的散热片和风扇。相比于它们要保护的对象,还好它们的价格不高。另外注意,一般不要用老奔腾用的风扇,因为那不是为当今的处理器设计的,暂时的“节省”可能导致以后的“超额付费”。

  超频爱好者喜爱的一个技术就是提高处理器的核心电压以增加高速总线下系统的稳定性,这其中道理是:为了让晶体管运转的更快,就需要提供更大的能量。不幸的是,这意味着更大的电阻,意味着产生更多的热量。为了防止对CPU和其它部件造成危害,适宜的冷却是必需的。

  一个较好的降温方法是使用高质量的散热片和高速的球轴风扇(球轴风扇的寿命较长),而风的流向是由扇刃的数目,旋转速度和扇页的设计方式决定的。本方法的原理是:实际的散热工作是由散热片完成的,风扇只是产生空气的流动,而这个风流将散热片上的热量传递给周围的空间。

  最后有必要说说一个常见的误区,就是两个风扇所产生的制冷效果要比单个风扇好。在一定的条件下这可能是对的,但要由机箱的设计和两个风扇工作的方式来决定。因为风扇的作用是将散热片上的热量转移,所以风要由上面的风扇吸进,在散热片上流过,然后到达外面。如果第二个风扇将CPU上风扇的方向弄乱,或阻止风从散热片上流出,那加它的好处就要小于坏处了。所以,在加另外的风扇前,首先要考虑正确的风的流向,再设计降温的具体方案。

  三、选购指南

  现在市场上有许多种电源,分为高、中、低档三类。建议选购中档电源,它们的价格一般在100到200元之间。注意在选择时,一定要选择品牌知名度较高、口碑较好的电源,这类电源比较适用于家用组装机和部分品牌机。比如,国内比较出名的有百盛电源、航嘉电源,它们的质量及售后服务等方面都令人放心。

  不用说,用户对电源的基本要求就是电源输出或在装机使用时没有问题,其实真正评价或选择一个好的电源,建议考虑以下几个因素:   1. 安全规格:   国内外业界在电源元件的选择、材料的绝缘性、阻燃性等方面都有严格规定的安全标准,如国外著名的有UL、CSA、TUV、CCIB等等,而国内著名的就是CCEE(中国电子产品质量认证)。如果你的电源上有这些标志,说明它通过了这些认证。由于安全规格申请时间较长,又有严格的限制和要求,所需费用颇多,并且又要接受定期和不定期的监督及检查。一旦申请以后,不可随意变更、替代或修改产品的元件及型式,若变更,则必须重新验证。所以,有安全规格的产品起点会比非安全规格产品高出许多。   2. 电磁传导干扰规格:   从电磁安全的角度上讲,电脑要符合电磁干扰标准。电磁对电网的干扰会对电子设备有不良影响,也会对人体健康带来危害。国际标准化组织和世界上绝大多数国家对电磁干扰和射频干扰制定了若干标准,标准要求电子设备的生产厂商对其产品的辐射和传导干扰降低到可接受程度,最著名的是“FCC CLASS B”。它是美国对住宅环境所制定的电磁干扰标准,目前国内市场上通过此项测试认证了的电源仅有几种,如:航嘉牌、百盛牌、长城牌。   3. 负载变化率:   电脑电源的输出是多路输出,每一路输出有一定的范围和规格。用户在使用时因需求或配置不同,会出现各种各样的偏差。电源应该保证不致于因为使用负载的不同而产生输出不稳定或超出规定范围值。   4. 其它因素:   除此之外,还有一些因素如:HOLD TIME、线路调整率、各类保护等也应加以考虑。比如说过压、过流及短路保护,这是所有电源都应具备的基本电源保护功能,只有当电脑具备完善可靠的保护功能,才可避免烧坏电脑和电源本身。目前市场上的大多数电源都通过了此项检测。   5. 外观及性能:   好的电源应包装完好,加工精细,无碰伤、划伤,电源内部无异物,风机转速平稳,无死角、无明显噪音、封条完好,且有生产日期,电源标签上有电源的主要性能指标。

  最后,如果怀疑是过热或电源不足的因素导致了一个新系统有问题,在找技术人员之前最好先用下面的方法来检验电源部分:拔掉所有的外设(包括硬盘、软盘),看机器能否到搜索启动盘的步骤。一次加一个设备直到问题出现,这就是电源系统有问题的开始点。如果这时CPU的温度很高,说明你需要更好的散热片、风扇。注意选购它们时要选质量高的,因为高低档产品售价相差不大,质量却有明显差别。