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作者 標題 [閒聊] 關於電源你可以知道的幾個點
時間 Mon Jun 6 18:57:56 2022
1.平均功耗與瞬時功耗是什麼?
前一陣子高階顯卡對於電源的要求提高,出現了瞬時功耗(瞬間功耗)的概念
https://i.imgur.com/e95FFGS.jpg
(圖一)如上面表格,Intel在新的ATX V3.0規格內,針對12VHPWR電源接頭(另一個常見稱
呼是PCIe 5.0電源接頭)導入瞬時功耗的規格要求,電源供應器必須要能扛住短時間內的
超額輸出,100%下要求無限時間連續輸出這是一定的,450W含以下的電源,110%負荷要能
扛100ms,135%要能扛10ms,145%要能扛1ms,150%要能扛0.1ms。而超過450W且具備
呼是PCIe 5.0電源接頭)導入瞬時功耗的規格要求,電源供應器必須要能扛住短時間內的
超額輸出,100%下要求無限時間連續輸出這是一定的,450W含以下的電源,110%負荷要能
扛100ms,135%要能扛10ms,145%要能扛1ms,150%要能扛0.1ms。而超過450W且具備
12VHPWR電源接頭的電源,120%負荷要能扛100ms,160%要能扛10ms,180%要能扛1ms,
200%要能扛0.1ms。200%扛0.1ms是怎樣的概念呢?就是1000W的電源要能承受0.1ms的2000W
瞬時負載,這對電源的設計及容許額度的要求都比前一版的ATX規範要高出許多,如果沒
辦法扛住這瞬時功耗,輕則當機或直接關機,重則電源直接掛蛋
瞬時負載,這對電源的設計及容許額度的要求都比前一版的ATX規範要高出許多,如果沒
辦法扛住這瞬時功耗,輕則當機或直接關機,重則電源直接掛蛋
一般家用常見的功率測量儀器(變電家/附帶功率顯示的延長線/智慧延長線等),因為測量
更新速度不快(通常0.5秒更新一次),無法反映出這個以毫秒為單位的瞬時功耗,通常要搭
配比較高階的測試裝備才能測量到,換句話說,這些家用功率測量儀器顯示的功率,是電
源供應器已經承受完瞬時功耗後的平均功耗值,這個平均功耗值可以當成電腦配備於高負
荷運作狀態下的平均耗電參考(計算電費等),但是不能當成裝置啟動瞬間的耗電參考,也
許一個裝置於高負荷運作狀態下的平均耗電是200W,但啟動瞬間耗電通常不只200W,所以
廠商一般會推薦使用輸出能力較大的電源,使其可以滿足啟動瞬間耗電需求,避免翻車
更新速度不快(通常0.5秒更新一次),無法反映出這個以毫秒為單位的瞬時功耗,通常要搭
配比較高階的測試裝備才能測量到,換句話說,這些家用功率測量儀器顯示的功率,是電
源供應器已經承受完瞬時功耗後的平均功耗值,這個平均功耗值可以當成電腦配備於高負
荷運作狀態下的平均耗電參考(計算電費等),但是不能當成裝置啟動瞬間的耗電參考,也
許一個裝置於高負荷運作狀態下的平均耗電是200W,但啟動瞬間耗電通常不只200W,所以
廠商一般會推薦使用輸出能力較大的電源,使其可以滿足啟動瞬間耗電需求,避免翻車
但講到瞬時功耗,並不一定是輸出越大的電源可以承受越大的瞬時功耗,如前面所談,電
源的設計(對暫態響應能力)及容許額度(元件是否能承受)是重點,普遍來說大瓦數的電源
會採用較高規格的元件,或是針對暫態響應去強化,但如果設計不良,無法處理瞬時功耗
,即使大瓦數也是會翻車,所以選擇時並不是只看瓦數,也要把電源本體素質一併參考進
去,才能真正避免翻車
源的設計(對暫態響應能力)及容許額度(元件是否能承受)是重點,普遍來說大瓦數的電源
會採用較高規格的元件,或是針對暫態響應去強化,但如果設計不良,無法處理瞬時功耗
,即使大瓦數也是會翻車,所以選擇時並不是只看瓦數,也要把電源本體素質一併參考進
去,才能真正避免翻車
2.大瓦數電源到底有沒有比較耗電?
常常有人以為,同樣的配備,用了高瓦數的電源,會比低瓦數的電源消耗更多的電力,首
先,電源供應器實際交流耗電,是配備的直流耗電除以當下的轉換效率,不會用了多大的
電源就隨時在消耗多大的電力。那同樣耗電的配備,使用高瓦數電源真的會比低瓦數電源
來得高嗎?這要從電源轉換效率曲線去探討
先,電源供應器實際交流耗電,是配備的直流耗電除以當下的轉換效率,不會用了多大的
電源就隨時在消耗多大的電力。那同樣耗電的配備,使用高瓦數電源真的會比低瓦數電源
來得高嗎?這要從電源轉換效率曲線去探討
https://i.imgur.com/NjWfMWW.jpg
(圖二)上面是一款白金認證電源供應器的轉換效率,可以看到輸出46%時有最好的轉換效
率92.8%,也就是說如果電腦的耗電量落在這個區間附近,會最省電,同時電源轉換效率
高也可以降低廢熱產生。同時我們也可以看到,在輸出小於11%的區間,轉換效率只有不
到90%,輸出百分比越低,效率越差,這個稱作”輕載區間”,如果電腦耗電量都只能在
輕載區間徘徊,那這個電源就無法表現最佳轉換效率,即使用到白金牌,結果效率卻只有
到金牌甚至銅牌的水準。目前因為電腦在閒置與運作的耗電量差異越來越大,電源廠商也
在努力提升10%至50%區間的轉換效率表現,甚至強化低於10%的轉換效率以符合鈦金認證
要求(鈦金認證下10%也要具備90%的轉換效率)。所以說,依照電腦配備的功耗區間,選擇
適當瓦數及轉換效率曲線的電源供應器,就能決定是會更省電還是更耗電
率92.8%,也就是說如果電腦的耗電量落在這個區間附近,會最省電,同時電源轉換效率
高也可以降低廢熱產生。同時我們也可以看到,在輸出小於11%的區間,轉換效率只有不
到90%,輸出百分比越低,效率越差,這個稱作”輕載區間”,如果電腦耗電量都只能在
輕載區間徘徊,那這個電源就無法表現最佳轉換效率,即使用到白金牌,結果效率卻只有
到金牌甚至銅牌的水準。目前因為電腦在閒置與運作的耗電量差異越來越大,電源廠商也
在努力提升10%至50%區間的轉換效率表現,甚至強化低於10%的轉換效率以符合鈦金認證
要求(鈦金認證下10%也要具備90%的轉換效率)。所以說,依照電腦配備的功耗區間,選擇
適當瓦數及轉換效率曲線的電源供應器,就能決定是會更省電還是更耗電
3.110V/220V輸入的迷思?
台灣110V家用插座最大容許電流15A,也就是容量最大1650VA,大功率電器如冷氣、電熱
水器、廚房大型烤箱/IH加熱爐等,都要接220V供電,這是因為相同功率的電器,接上
220V時,線電流只有接上110V時的一半,電流減半以後,可降低插座容許電流的要求,同
時降低大電流流過電線、插頭、插座的損失。因為電線/插頭/插座會帶有阻抗,電流流過
以後會在上面產生電流平方乘以阻抗值的功率損失,這些功率損失同時也會造成發熱。現
在家用電腦電源功率越來越大,是否未來也有改用220V供電的需求呢?其實對於目前帶有
主動功率因數修正(APFC)的電源供應器來說,輸入電壓越高,轉換效率的確會越好
時降低大電流流過電線、插頭、插座的損失。因為電線/插頭/插座會帶有阻抗,電流流過
以後會在上面產生電流平方乘以阻抗值的功率損失,這些功率損失同時也會造成發熱。現
在家用電腦電源功率越來越大,是否未來也有改用220V供電的需求呢?其實對於目前帶有
主動功率因數修正(APFC)的電源供應器來說,輸入電壓越高,轉換效率的確會越好
https://i.imgur.com/8jsjKOD.jpg
(圖三)上圖是一款白金認證電源供應器於110V輸入(藍線)及220V輸入(紅線)的
10%/20%/50%/100%轉換效率表現,從曲線可以看到,輸出功率越高,轉換效率差異越大。
這是為什麼呢?因為帶有主動功率因數修正(APFC)的電源供應器,交流輸入電源後,經過
整流會進入APFC,APFC透過升壓(Boost)方式,降低電流波形的總諧波失真率(THD%)以提
高功率因數,但是APFC在處理過程中會因為升壓造成轉換效率損失,輸出越大損失也越大
。當提高輸入交流電壓時,因為APFC輸入及輸出的電壓差縮小了,升壓造成的轉換效率損
失也可以降低,讓電源供應器的整體轉換效率可以獲得提升,對於大輸出功率電源,改用
220V供電會比低輸出功率電源要有更好的轉換效率改善。另外80PLUS目前也有230V EU認
證版本,會在標誌下加上230V EU字樣,比起115V同顏色認證,轉換效率又高一個等級(例
如80PLUS GOLD 230V EU轉換效率等級其實等同於80PLUS PLATINUM 115V)
這是為什麼呢?因為帶有主動功率因數修正(APFC)的電源供應器,交流輸入電源後,經過
整流會進入APFC,APFC透過升壓(Boost)方式,降低電流波形的總諧波失真率(THD%)以提
高功率因數,但是APFC在處理過程中會因為升壓造成轉換效率損失,輸出越大損失也越大
。當提高輸入交流電壓時,因為APFC輸入及輸出的電壓差縮小了,升壓造成的轉換效率損
失也可以降低,讓電源供應器的整體轉換效率可以獲得提升,對於大輸出功率電源,改用
220V供電會比低輸出功率電源要有更好的轉換效率改善。另外80PLUS目前也有230V EU認
證版本,會在標誌下加上230V EU字樣,比起115V同顏色認證,轉換效率又高一個等級(例
如80PLUS GOLD 230V EU轉換效率等級其實等同於80PLUS PLATINUM 115V)
但是改用220V供電,其實有很多要注意的地方,必須要在房間內設置一個220V專用插座,
不可與110V的2孔/3孔插座相同,避免其他110V電器去誤插導致故障燒壞,同時也要做好
接地,避免漏電時造成人身安全危害
不可與110V的2孔/3孔插座相同,避免其他110V電器去誤插導致故障燒壞,同時也要做好
接地,避免漏電時造成人身安全危害
以上報告完畢,謝謝收看
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推 : 推解說1F 114.39.74.51 台灣 06/06 19:00
→ : 先推再看2F 123.192.216.75 台灣 06/06 19:00
推 : 所以上網文書機要配1000W的PSU嗎 XD3F 220.143.103.222 台灣 06/06 19:01
推 : 220V還有一個問題是 要買新的UPS4F 42.72.38.186 台灣 06/06 19:02
推 : 關鍵字220V、瞬時功耗,小鳥圖了嗎5F 36.238.173.184 台灣 06/06 19:05
→ : 電源扛的住家裡的線路扛的住嗎..7F 49.217.67.227 台灣 06/06 19:07
推 : 我做聲音工程的 現在數位擴大機8F 36.235.100.245 台灣 06/06 19:09
→ : 也不標最大功率了 都在偷換概念
→ : 以前AB類擴大機360W 現只標200W以下
→ : 問瞬間功率輸出會到多少也不清不楚
→ : 也不標最大功率了 都在偷換概念
→ : 以前AB類擴大機360W 現只標200W以下
→ : 問瞬間功率輸出會到多少也不清不楚
推 : 推狼大12F 111.71.212.122 台灣 06/06 19:13
推 : 1000w要能頂住瞬間2000w幹好恐怖…13F 1.169.210.211 台灣 06/06 19:16
→ : .
→ : .
推 : 未來會變成按功耗選顯示卡,不用一15F 106.104.71.14 台灣 06/06 19:19
→ : 定要買到1000W以上的PSU
→ : 因為未來MCM普及後,廠商能在一張卡
→ : 上塞進很多電晶體,只要散熱允許
→ : 定要買到1000W以上的PSU
→ : 因為未來MCM普及後,廠商能在一張卡
→ : 上塞進很多電晶體,只要散熱允許
→ : 廠商能 但是不想做19F 49.217.67.227 台灣 06/06 19:33
→ : 就像筆電一樣 賣當然是賣可以撈最多
→ : 的配置
→ : 就像筆電一樣 賣當然是賣可以撈最多
→ : 的配置
推 : 一丁點晶片吃1000W 積熱嚴重22F 1.161.86.102 台灣 06/06 19:35
推 : 推狼大23F 219.71.42.18 台灣 06/06 19:44
推 : 推24F 150.116.68.202 台灣 06/06 19:50
推 : 這幾個條件裡,就160%那個最難做,25F 42.72.166.55 台灣 06/06 19:51
→ : 其他都還好(甘苦人經驗談)
→ : 其他都還好(甘苦人經驗談)
→ : 因為120%大多在OCP/OPP範圍27F 114.40.173.176 台灣 06/06 19:52
→ : 但160%就比較奇葩了
→ : 但160%就比較奇葩了
推 : 很棒啊 規範訂好 省的超抽黨整天無29F 220.134.172.70 台灣 06/06 20:09
→ : 限上綱 W數一直往上加
→ : 限上綱 W數一直往上加
推 : Die那麼一點面積燒掉1000W,之後會31F 42.73.167.41 台灣 06/06 20:19
→ : 不會幾張顯卡共燒,熱度就可以煮飯
→ : 炒菜了
→ : 不會幾張顯卡共燒,熱度就可以煮飯
→ : 炒菜了
推 : 160%10ms,這種基礎架構要到多猛阿34F 49.158.150.74 台灣 06/06 20:29
Intel ATX 3.0其實有提到Duty Cycle,瞬時功耗越高時,Duty Cycle越小
這時瞬時負載就像一個尖峰一樣,電源只要能挺過這個尖峰就好
而且也有提到"電容性負載",電源與板卡的電容也可在此時瞬間釋放儲存的能量
推 : 推推35F 122.121.251.233 台灣 06/06 20:31
推 : 先推36F 1.172.210.127 台灣 06/06 20:34
→ : 以後老房子不能買太好的電腦 不然37F 223.136.73.58 台灣 06/06 20:35
→ : 隊友開大就整間屋子跳電了
→ : 隊友開大就整間屋子跳電了
→ : 把160%標成100%就解決啦 okder39F 49.217.67.227 台灣 06/06 20:39
之前的確有廠商玩過低標,把高瓦數平台標成低瓦數
但現在80PLUS認證,效率曲線會影響認證
※ 編輯: wolflsi (114.40.173.176 臺灣), 06/06/2022 20:56:43
→ : 為了避免開大跳電,只好申請一顆獨40F 118.169.239.196 台灣 06/06 20:56
→ : 立電錶拉專線給電腦使用了
→ : 立電錶拉專線給電腦使用了
推 : 但以PSU來說,10ms該算幾個duty了?42F 122.100.67.150 台灣 06/06 21:10
推 : 全漢那種超省料的設計要GG了嗎43F 123.194.157.233 台灣 06/06 21:25
→ : To 8樓 D類效率很高,只要晶片扛的
→ : 住最大功率很高阿 可是能聽的區間
→ : 大概50%內而已 後段就只是有聲音
→ : To 8樓 D類效率很高,只要晶片扛的
→ : 住最大功率很高阿 可是能聽的區間
→ : 大概50%內而已 後段就只是有聲音
推 : 推解說,又知道更多知識了,很感謝47F 49.217.137.145 台灣 06/06 21:42
→ : FSP目前機種早就沒甚麼超省料設計了48F 1.175.18.162 台灣 06/06 22:22
→ : 現在還在超省料感覺偏印象派
→ : 現在還在超省料感覺偏印象派
推 : 只好用220V了50F 223.136.63.44 台灣 06/06 22:58
→ allyourshit …
推 : 全漢是翼王開的印象 音響看輸出沒54F 123.194.157.233 台灣 06/06 23:54
→ : 意義 現在數位機主流IC都2聲道100w
→ : 音箱單體ok的 主電容堆料還是有用
→ : 以前Altec的電腦音響很多人把裡面
→ : 的主電容拉掉換飛立普或是紅寶石的
→ : 音色跟低音直接起飛 尤其快收掉之前
→ : 有幾台IC是Ti的
→ : 意義 現在數位機主流IC都2聲道100w
→ : 音箱單體ok的 主電容堆料還是有用
→ : 以前Altec的電腦音響很多人把裡面
→ : 的主電容拉掉換飛立普或是紅寶石的
→ : 音色跟低音直接起飛 尤其快收掉之前
→ : 有幾台IC是Ti的
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