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※ 本文轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2022-06-07 00:12:04
看板 PC_Shopping
作者 wolflsi (港都狼仔)
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]
(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

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


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


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


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

https://i.imgur.com/NjWfMWW.jpg
[圖]
(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


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

https://i.imgur.com/8jsjKOD.jpg
[圖]
(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)


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


以上報告完畢,謝謝收看

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※ 文章代碼(AID): #1YdTssQ3 (PC_Shopping)
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t128595     : 推解說1F 114.39.74.51 台灣 06/06 19:00
pmes9866    : 先推再看2F 123.192.216.75 台灣 06/06 19:00
reaturn     : 所以上網文書機要配1000W的PSU嗎 XD3F 220.143.103.222 台灣 06/06 19:01
a1379       : 220V還有一個問題是 要買新的UPS4F 42.72.38.186 台灣 06/06 19:02
a3831038    : 關鍵字220V、瞬時功耗,小鳥圖了嗎5F 36.238.173.184 台灣 06/06 19:05
Zenryaku    : https://i.imgur.com/0zc8Srp.png6F 36.231.133.253 台灣 06/06 19:06
[圖]
scarbywind  : 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
iuytjhgf    : 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
iuytjhgf    : 也不標最大功率了 都在偷換概念
iuytjhgf    : 以前AB類擴大機360W 現只標200W以下
iuytjhgf    : 問瞬間功率輸出會到多少也不清不楚
mrme945     : 推狼大12F 111.71.212.122 台灣 06/06 19:13
mkzkcfh     : 1000w要能頂住瞬間2000w幹好恐怖…13F 1.169.210.211 台灣 06/06 19:16
mkzkcfh     : .
aegis43210  : 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
aegis43210  : 定要買到1000W以上的PSU
aegis43210  : 因為未來MCM普及後,廠商能在一張卡
aegis43210  : 上塞進很多電晶體,只要散熱允許
scarbywind  : 廠商能 但是不想做19F 49.217.67.227 台灣 06/06 19:33
scarbywind  : 就像筆電一樣 賣當然是賣可以撈最多
scarbywind  : 的配置
hankower    : 一丁點晶片吃1000W 積熱嚴重22F 1.161.86.102 台灣 06/06 19:35
ShibaTatsuya: 推狼大23F 219.71.42.18 台灣 06/06 19:44
maplefoxs   : 推24F 150.116.68.202 台灣 06/06 19:50
kianlee0228 : 這幾個條件裡,就160%那個最難做,25F 42.72.166.55 台灣 06/06 19:51
kianlee0228 : 其他都還好(甘苦人經驗談)
wolflsi     : 因為120%大多在OCP/OPP範圍27F 114.40.173.176 台灣 06/06 19:52
wolflsi     : 但160%就比較奇葩了
lioujeryuan : 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
lioujeryuan : 限上綱 W數一直往上加
richard82010: Die那麼一點面積燒掉1000W,之後會31F 42.73.167.41 台灣 06/06 20:19
richard82010: 不會幾張顯卡共燒,熱度就可以煮飯
richard82010: 炒菜了
towe77      : 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

RC8377      : 推推35F 122.121.251.233 台灣 06/06 20:31
twnd1836432 : 先推36F 1.172.210.127 台灣 06/06 20:34
spfy        : 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
spfy        : 隊友開大就整間屋子跳電了
scarbywind  : 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
savagy      : 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
savagy      : 立電錶拉專線給電腦使用了
towe77      : 但以PSU來說,10ms該算幾個duty了?42F 122.100.67.150 台灣 06/06 21:10
arm370x     : 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
arm370x     : To 8樓  D類效率很高,只要晶片扛的
arm370x     : 住最大功率很高阿  可是能聽的區間
arm370x     : 大概50%內而已  後段就只是有聲音
endorphin424: 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
ang728      : 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
ang728      : 現在還在超省料感覺偏印象派
fake0824    : 只好用220V了50F 223.136.63.44 台灣 06/06 22:58
allyourshit 
allyourshit : 以前玩音響還有標PMPO的 動態最大51F 220.133.51.88 台灣 06/06 23:06
allyourshit : 輸出功率 吹牛吹很大 後來才強制標
allyourshit : RMS真實功率 現在反而變低標
arm370x     : 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
arm370x     : 意義  現在數位機主流IC都2聲道100w
arm370x     :  音箱單體ok的  主電容堆料還是有用
arm370x     :   以前Altec的電腦音響很多人把裡面
arm370x     : 的主電容拉掉換飛立普或是紅寶石的
arm370x     : 音色跟低音直接起飛 尤其快收掉之前
arm370x     : 有幾台IC是Ti的

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