AT电源规格的进化—ATX电源规范.doc

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资源描述

1、 2005 年,随着 PCI-Express 的出现,带动显卡对供电的需求,因此 Intel 推出了电源 ATX 12V 2.0 规范。这一次,Intel 选择增加第二路+12V 输出的方式,来解决大功耗设备的电源供应问题。电源将采用双路+12V 输出,其中一路+12V 仍然为 CPU 提供专门的供电输出。而另一路 +12V 输出则为主板和 PCI-E 显卡供电,以满足高性能 PCI-E 显卡的需求。由于采用了双路+12V 输出,连接主板的主电源接口也从原来的 20 针增加到 24 针,分别由 122 的主电源和 22 的 CPU 专用电源接口组成。虽然接口连接在了一起,但两路+12V 电源在

2、布线上是完全分开,独立输出的。这样高版本的电源可以将主电源 24 针分成20+4 两个部分,兼容使用 20 针主电源接口的旧主板。除此之外,ATX 12V 2.0 规范还将电源满载转换效率的标准提升至 80%以上,进一步达到环保节能的要求,并再次加强了+12V 的电流输出能力。在制订了 ATX 12V 2.0 规范后,Intel 又在其基础上进行了 ATX 12V 2.01、ATX 12V 2.03 等多个版本的小修改,主要提高了+5VSB 的电流输出要求。2006 年 5 月起,Intel 又推出了 ATX 12V 2.2 规范,相比之下,新版本并没有太大变化,主要是进一步提高了最大供电功率

3、。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。其次新规范的 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规范在即使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,更适合最新的计算机配件的需求。此外高规范版本的电源直接提供了主板、显卡、硬盘等硬件所需的电源接口,而无需额外的转接。当然,也有例外的时候,比如一套旧的系统,并且恰巧对 3.3V 和 5V 的功率要求非常高,那么也许需要购买旧规范的电源。三、AT 电源规格的进化ATX 电源规范+5VSB 是供

4、主机系统在 ATX 待机状态时的电源,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 为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 PSON 信号的控制,当“PS O

5、N ”小于 1V 伏时开启电源,大于 4.5 伏时关闭电源。主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 WIN XP 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 输出信号比 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 AT

6、X 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 ATX1.0、ATX 1.1、ATX 2.0、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 信号和+5VSB 电源规格进行了补充,对+3.3VDC 端电压变动的范围和软电源控制信号进行了重新定义。加入可选择的风扇辅助电源、风扇监控、IEEE1394 电压和 3

7、.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 标准的区别对机箱和主板的 I/O 接口的定义进行了修正和补充。将+5VSB 输出电流由原来的 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 ATX 2.02 标准的区别针对 250300W 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 与相关电压的变化关系,并明确了 IEEE1394R 通道的电源定义。根据 Intel

8、 关于 ATX 电压供应设计手册(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-5VDC 和-12VDC 的电压波动范围由原来的5修改为10。4、ATX2.02 与 ATX2.03 标准的区别其中 ATX 2.03 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

9、标准进行了修订,推出了 ATX 12V 1.0 规范。5、ATX 12V 标准它与 ATX 2.03 的主要差别是改用 +12V 电压为 CPU 供电,而不再使用之前的+5V 电压。这样加强了+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 增加了单独的 4Pin 电源接口,利用 +12V 的输出电压单独向 P4 处理器供电。此外,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

10、有了更高的要求,而且线材的承受能力有限,这就对为 CPU 供电的+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 版升、ATX12V1.3 版本、ATX12V2.0 版本及最新的 ATX12V 2.2 版本。其中改动比较大的是 ATX12V 1.3 版本、ATX12V 2.0 版本及 ATX12V 2.2 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

11、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。此外,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 插槽的淘汰,-5V 电压已经早就用不上了,因此 ATX12V 规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 的需求继续增大。虽然 ATX12V 1.3 的+12V 单路输出

12、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 CPU 供电,而另一路+12V2 则为其它设备供电。一个计算机的开关

13、电源,12VDC 的输出如果是 22A 的话,这在安全方面是不允许的,FCC(美国联邦通讯委员会)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 6A,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 输出要求达到 22A,这已经超出了 FCC 对安全的要求,已经可以达到12V22A264VA,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12VDC

14、 分成了12V1DC 和12V2DC。12V1DC 通过电源的主接口(12 2)给主板及 PCI-E 显卡供电,以满足 PCI Express X16 和 DDR2 内存的需要;而12V2DC 通过(22) 的接口专门为 Prescott CPU 供电。 这样设计,就可以将 240VA 安全的问题科学解决。在实际上,主板上的 12V1DC 和12V2DC 在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,

15、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 ATX12V 2.0 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,

16、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 SATA 硬盘机的电源接头,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,尤其在主要的硬盘机上,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

17、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

18、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%的成绩,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

19、而言,更是如此。 根据自己系统平台的发展,在 ATX12V2.0 规范中 Intel 推荐了四种电源规格,分别为 ATX12V2.0版 250W,ATX12V2.0 版 300W,ATX12V2.0 版 350W 和 ATX12V2.0 版 400W,这四个级别的电源中对12VDC 的输出要求至少也要达到 22A。值得注意的是,并不是所有主板都支持 ATX12V2.0 电源-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。ATX 12v 2.0 版规范功率对照表12V1 12V2 5V +3.3V 实际功率8a 14a 18a 1

20、7a 250W8a 14a 20a 20a 300W10a 15a 21a 22a 350W14a 15a 28a 30a 400W不过,ATX 规格并没有在 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,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

21、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 ATX 12V 2.2 规范中对,对电源的转换效率有了更高的标准。目前对 ATX 12V 2.2 80

22、%转换效率的推荐(非强制)要求。而我国却相对落后,目前 CCC 要求是 65%。 电源的主要输出接口是指电源给主板、显卡、硬盘、光驱、软驱等设备提供了哪些供电接口。首先是主板上的主供电接口,以前主板的主供电接口是 20 针的,而从 ATX 12V 2.0 规范开始,很多主板开始使用 24 针的主供电接口,显然购买带有 24 针主供电接口的电源更合适。当然,为了解决向下兼容的问题,大部分 2.0 电源主供电接口都采用“分离式”设计或附送一条 24Pin20Pin 的转换接头,这样设计非常体贴。 24 针到 20 针主电源接口转接线可分离设计的 24 针主电源接口此外现在很多计算机使用了 SATA

23、 硬盘,但是旧的硬盘和多数光驱还是传统的“D”型供电接口,所以选购同时带有多个 SATA 设备供电接口和“D ”型供电接口的电源就不用再添加转接头了。 给 SATA 硬盘供电的电源接口很多主板除了主供电接口外,还可能需要 4 针,甚至 8 针的独立供电接口,通常用于给 CPU 辅助供电。并且有些耗电量巨大的 PCI-Express 显卡也可能需要一个 6 针的辅助供电接口,如果是两个显卡的计算机,可能需要两个 6 针的辅助供电接口。 4 针、6 针和 8 针的辅助供电接口在选购电源的时候,显然带有越丰富的接口越好,这样在连接各种硬件的时候会很方便,不会出现无法连接或者接口数量不够情况。如果在购买前无法确定电源带有哪些接口,建议选择符合更高电源规范的电源,比如现在比较新的规范是 ATX 12V 2.2 版本,高规范版本的电源通常带有更丰富的电源接口。此外如果已经出现缺少电源接口的情况,也可以通过买一些转接头来获得缺少的接口,当然前提是电源的供电功率要足够。

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