我们是Power——五款电源横向测试

电脑报评测实验室
2000年 第28期 

　　在众多电脑选购者中，大家往往关注显卡、CPU、主板之类的产品，谈的是高性能或者性价比，常常忽略了微机电源在系统中的重要地位。尤其是在硬件升级换代频繁的今天，虽然工艺上的改进可以降低CPU的功耗，实际上却因为工作频率的提升而总体成上升趋势。同时还有高速硬盘、高档显卡的采用，更不用说为散热添加的各种风扇，它们让相当一部分电源感到“我真的好累！”。在目前的配置中，单独考虑电源购买，已经成为成熟用户购机时考虑的要点。
　　在进行测试和分析之前，首先为读者介绍一下有关的常识，有助于大家理解。
#1    常识介绍
#1　　ATX电源工作原理
　　目前，ATX电源是标准的开关稳压电源（Switch Voltage Regulator），同传统的线性稳压电路（Linear Voltage Regulator）相比，它具有体积小、重量轻，功耗小、转换效率高等优点，但也有其缺点，那就是电路比较复杂，电源输出的纹波系数也较大，对周围电路的干扰也比较强。
　　一个标准的ATX开关电源的工作原理如^28070202a^:
　　1.具有输入电网滤波电路，它是电源中的抗干扰电路。它有两层作用：一是微机电源对通过电网进入的干扰信号被抑制；二是减少开关电源的振荡高次谐波进入电网时，对其它设备及显示器的干扰和对微机本身的干扰。电源正常工作时通常要求微机对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它微机等设备的干扰要小。然而在劣质电源中往往将这部分电路“省略”，如果拆开电源可看见其电压输入线路直接接入PCB板。
　　2.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。
　　3.主变换电路是开关电源的主要部分，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。
　　4.输出整流滤波电路将变换器输出的高频交流电压进行整流滤波，得到需要的直流电压，同时防止高频噪声对负载的干扰。
　　5.控制电路检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
　　6.当开关电源发生过电压、过电流后，保护电路启动，使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
　　辅助电源本身也是一个完整的开关电源，输出＋5V SB电源，为主板待机电路供电。同时也为保护电路、控制电路等电路供电。
#1　　主要技术参数和指标
　　正确评价一个开关电源应该依据它的技术参数和指标做出客观的评价，同时在这当中我们也可以彻底的排除各种广告因素的影响，还产品的真实面目。
　　1.功率
　　电源功率是在购买电源时除了品牌之外，谈及最多的话题，经销商也常常以此作为宣传的重点。通常情况下，CPU、硬盘和光驱的耗电量最大，而现在的3D显卡耗电量也相当惊人，尤其是nVIDIA的TNT／TNT2、Geforce 256（GTS）更是如此。电源的功率必须要满足整机的需要，并且要有一定的功率余量。但是并非电源的功率越大越好，甚至以为至少要求250W。在本次测试中也会就给出一个明确的解释。
　　2.输出电压的纹波（Ripple）和杂讯（Noise）
　　纹波和杂讯是伴随着输出电压而存在的。如果电源的输出滤波效果不好、纹波和杂讯过大，轻者可能使CPU产生误判，重者可能烧坏电脑。电源纹波电压标准见^28070202m^表一。
　　3.电源正常信号（P.G ）
　　P.G 即电源上的Power Good或P.OK信号，是电脑开机后，电源工作正常后向CPU发出的一个信号，CPU只有在接到P.G 信号后，才开始启动整个电脑系统的工作。为了保证相互间的衔接，CPU厂商在推出CPU时就作出了规定，当电源接通之后，如果输入交流电压在额定工作范围之内，且各路直流输出电压也已达到它们的最低检测电平（如＋5V输出在4.75V以上），那么经过100ms～500ms的延时，P.G电路发出“电源正常”的信号（Power Good或P.OK为高电平）；当电源输入交流电压降至安全工作范围以下或＋5V下降至4.75V时，电源送出“电源故障”信号（Power Fall，低电平）。Power Fall应在＋5V下降至4.75V之前至少1ms降为小于0.3V的低电平，且下降沿的波形应陡峭，无自激振荡现象发生（见^28070202b^2 P.G信号时间对应图和^28070202n^表2）。
　　P.G信号非常重要，即使电源的各路直流输出都正常，如果没有P.G信号，主板还是没法工作；如果P.G信号的时序不对，可能会和某些主板不兼容，造成开不了机；而如果P.G信号不稳定，则会使微机频繁启动。
　　4.关机时间（PF）
　　PF（POWER FAIL）是指电脑关机后（即关断外部交流供电后），电源其本身储存的电能延续供电的时间。电脑关机后，要求立即给CPU一个PF信号并延续供电一定的时间，CPU接到PF信号，马上将相关的数据记录下来，以保证下次开机时能正常启动。这是我们感觉不到的瞬间动作。如果PF时间不够，就会使CPU不能完整记录相关的数据，而导致下次开机时电脑出现故障或出现数据丢失等现象。
　　5.电磁传导干扰（EMI）
　　不仅仅是电源，任何一个合格的电器产品，都要对电磁传导干扰作一定的处理。它包含两个方面的内容，一是防止外部电磁干扰的侵入，以免影响自身的正常工作；二是保证产品本身产生的电磁干扰不外泄电网及周围环境，影响其它电子产品的正常工作。我们在日常使用中，像显示器产生雪花、滚动、显示不稳定；或在电脑开机后，附近其它的电器，如电视机、音响等不能正常使用，则很可能是因为电磁干扰而产生的影响。此外，电磁干扰对人体健康也会带来不利的影响。国家将电磁传导干扰分为A级、B级。A级是工业标准，相对要求宽松一些；B级为家用标准，也是目前的最高标准。
　　6.线路调整率
　　我国的电网相对来说还不太稳定，有时电网电压会有较大波动。一个好的电源首先是其电压适应范围应该足够宽，否则就会因为外部电网的波动而引起电脑系统不启动或掉电等现象。
　　此外电源的指标和参数还有：抗电压强度、漏电流、温度要求等。
#1    产品介绍
#1　　1.长城 ATX－250S   
　　这款ATX－250S电源额定功率为250瓦（^28070202d^）。拆开外壳，其卧式元件几乎都采用机器插装，元器件排列紧凑，板面整齐而简洁，在电源接口处采用的是减少电磁传导干扰的EMI线路板，辅助5V电源（＋5V SB）部分采用光电耦合器控制线路，稳定待机电流可达1.0A，适合所有的ATX主板，不会因待机电流不足而无法启动机器。同时要指出的是这是四款电源中唯一在高压滤波部分采用680μF电容的电源。因为早期的电源瓦数都是通过电容来区分，现在因为成本的下降，而更多的要求严格的厂商愿意采用更大容量的高频滤波电容。下^28070202o^表三所示的是一般厂商和特殊厂商在这上面的区别。所谓特殊厂商是指一些系统商（OEM）要求电源供应商必须达到的瓦数，因此要求相当严格。（^28070202c^）
#1　　2.台达 DPS－200PB－103A（又名“大水牛”）
　　大水牛电源是由台达电子有限公司下属的七喜电脑公司出品的高品质电源（^28070202e^）。这是一款被AMD官方网站认可适用于高功耗K7处理器的电源。每个大水牛都有完全独立的包装，风扇前的隔离罩做得也很细致，对增大风速、减少噪声有帮助。外壳采用较厚的钢板结构，龙骨结构增加了整体的强度，分量十足。电源输出线五大一小，长度能满足各种要求。它符合ATX2.03标准，完全支持STR快速唤醒，同时提供过载及短路双重保护，智慧型风扇自动温控电路。另外它还采用了双重电流过滤，同时为了增强对CPU周围空气的散热能力，大水牛在靠近CPU的地方专门增加了通风口，避免出现风路改变后内部散热片散热效率降低的问题。与平常的开关电源不同的是它的防电磁传导电路全部安装在主线路板上，更重要的是大水牛将全部的控制、保护电路都设计在一块小线路板上，插在PCB板的一侧并且采用了专门的DNA1002D集成电路，配合TL431输出高精度的电源电压，同时对风扇进行温度控制，更有利于夏日电源散热。（^28070202f^）
#1　　3.百盛电源 BS－2000
　　百盛电源风扇采用了传统的风路设计，背后进风，再利用风扇将热空气排到机箱外（^28070202g^）。电源输出线三大（接硬盘、光驱）一小（接软驱），线的长度偏短，在有的机箱中无法直接接到硬盘电源插座上。这就是用来减少电磁传导干扰的EMI线路板，接在电源的输入端能隔离电磁干扰，这往往成了区别电源质量的最简单的办法，劣质电源通常取消这些元件而用导线直接连通。EMI板上采用电容和扼流圈抑制电磁干扰，末端的电容将高频杂波引入地线，当接地不正常时，正是这样的结构让人在触摸电源和机箱时有触电的感觉，但实际中并不影响使用和安全。（^28070202h^）
　　设计在线路板上的另外一部分防EMI干扰的电路，接在电源的保险丝后面，其中的NTC压敏电阻起吸收外界浪涌电流和防雷电的作用。中下部的四个二极管就是将市电转换为高电压直流电的全桥整流电路，从二极管的型号来看，最大电流3A已经能够满足230W的需要了。
　　开关电源工作时，本身也会产生不少的热量，因此散热片的大小也是衡量电源好坏的一个简单标志，百盛电源采用这样的散热结构，在目前的电源中并不算大，但也够用了。
#1　　4.金河田 ATX－300
　　金河田电源是最近在市面上比较流行的一款电源（^28070202i^）。它采用的是全桥整流电路，其EMI（防电磁传导干扰）电路采用较精密的电感线圈。中下部的四个二极管将市电转换为高电压直流电的全桥整流电路，然后才用两个场效应管分别将高压直流电送到开关变压器上。控制电路通过调整开关管的导通间隔来控制输出电压的大小。在这里要指出的是它的高频滤波电容只有330μF，这与长城的680μF形成了较大的反差。难道250瓦用的电容会比号称300瓦用的还要高？为此，在专门用动态测试振荡机对所有电源的纹波电压做测试发现了一个很有趣的结果。与纹波电压标准相比，它在电容C1和电容C2上的值为126mV和70mV，都分别高于100mV和50mV的标准。（^28070202j^）
#1　　5.世纪之星
　　一拆开电源，便觉得似曾相识（^28070202l^）。里面的的元件分布和布线位置和金河田ATX－300很是相近，所用的元器件也是大同小异，在高频滤波部分采用了470μF，同时散热片也由铝片换成铜片。用料方面的讲究让它在散热和改善纹波方面有了进一步的提高。启动电源运行，声音轻微、长时间运转之后，噪音依然只是低沉的噪声。（^28070202k^）
#1    测试结果
　　Input／Output 测试仪，这是专门用来测试ATX电源在各种状态下的电压和电流值，在本文前半部分，已经就电源正常时间（P.G）作了说明，现在就来看看测试的结果见^28070202p^表四）。从表四的测试结可以看出世纪之星和百盛电源在启动（TURN ON）时，状态不稳定，即在点亮某些主板时可能出现兼容问题。
　　市网电源的供应因为我国的幅员辽阔，地区差异很大，因此一个好的电源应该可以适应由此产生的各种情况。为此，我们又作了电压适应范围测试，结果见^28070202q^表五。
　　以上的数据比较清楚地表明，长城的ATX－250S和台达的大水牛在加载了200W负荷的恶劣电压环境中，以更稳定的品质鹤立于同类产品前列。
　　在本次测试最后，还想就电源功率问题提出自己的观点。现在国内PC市场中，各种大功率的产品层出不穷。因为K7芯片的高功耗和最新Geforce显卡的高电流，对当前的开关电源提出了严峻的考验。但这并不意味着以盲目追求大功率来满足需要。测试中，台达的大水牛标称功率只有200W，其＋5V与＋12V的总功率最高不过145W，却一样能通过各项测试。现实中，高功率往往成了某些商家谋取更多利益的手段，希望各位购机的用户一定要多加注意。