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电源知识~！
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1.电源的重要性
电源是PC机的最重要部件之一，但却是最容易忽略的。有位著名喜剧演员曾经有句名言：电源不受尊重。人们可以花几个小时讨论处理器速度、内存容量、硬盘大小与速度、视频适配器的性能、显示器的型号等等，却几乎没有提及或考虑过他们的电源。当以最小成本组装系统时，厂商会减少什么器件的成本？就是电源。对于大多数人来说，电源都是装在系统中的金属盒子，外形都差不多，他们根本没有注意过它。就算有极少数人注意到电源，也只是关心电源上标明的输出功率（就算如此，他们也无实际的方法去验证这些标出的值），也无法判定电源产生的是稳定的直流电，而不是充满噪声、干扰、脉冲尖峰和波动的不稳定信号。
其实，电源在计算机系统中是非常重要的部件。电源是如此的重要，是在于它为系统的每个元件提供电能。以往的经验告诉我们，电源也是计算机系统中最容易出错的部分，主要是因为许多系统组装者都用尽可能便宜的电源。不正常的电源不仅会引起其他元件的不正常，还会因为产生的不适当或不稳定的电压而损害计算机中其他元件。对于一个正常可靠的系统，电源是非常重要的。所以不但要了解电源的功能、限制条件，还要了解它的潜在问题和解决方法。
本章将介绍电源。主要集中介绍PC系统中电源的功能、机械外形规格。因为电源的外形（外形规格）与机箱有关，所以有些信息还涉及到用户的机箱类型。
2.电源的主要功能和操作
电源的主要功能是将市电的交流电能转换为计算机电路可用类型的电能。传统台式系统的电源是将220V（标称值）50Hz交流电转换为+3.3V、+5V和+12V直流电。
3.正直流电压
通常，系统中的数字电子部件和电路（主板、适配卡和磁盘驱动器逻辑板）使用+3.3V或+5V电源，而马达（磁盘驱动器马达和风扇）则使用+12V电源。表6-1列出了这些设备及其对电源的需求。
表6-1 PC设备的电源需求范围
电压 设备
+3.3V 芯片组、DIMM、PCI/AGP卡、多功能芯片
+5V 磁盘驱动器逻辑、SIMM、PCI／AGP卡、ISA卡、稳压器、多功能芯片
+12V 马达、稳压器（高输出）
系统要能正常运转，电源系统必须供应充足、稳定的电源。有些设备使用的电压不是上面列出的几种，此时设备内一定要有稳压器进行转换；例如，RIMM运行电压为2.5V，这是由其片内稳压器提供的，有些处理器的电源也是由内置于主板中的稳压模块（Voltage Regulator Module，VRM）提供的。
注意 在Intel开始推出其需要+3.3V电源的处理器时，还不能得到这种类型的电压。结果，各主板厂商开始在其主板中加入稳压器，将当时的+5V电压转换为+3.3V。当其他芯片也开始使用+3.3V电压时，Intel制定了ATX电源规范，可以向主板提供+3.3V电源。DIMM（Dual In-Line Memory Module，双列直插式内存模块）也使用+3.3V电源。因而用户可以猜想得到直接从电源系统输出3.3V电压，可以使主板或片内不需要使用稳压器了。但在当时，处理器普遍已经开始在低于3.3V的电压上运行了。主板生产商不得不在主板中加入了所谓的VRM稳压电路，以适应不断变化的处理器电压需求。
4. 负直流电压
如果查看典型PC电源的专业手册，就知道电源不仅能产生+3.3V、+5V和+12V的正电压，还能产生-5V和-12V的负电压。正电压看上去可以给系统中的所有元件（逻辑电路和电机）供电，那负电压有何用处呢？一些通信电路需要-12V作为偏流，-5V现在一般不用了，所以一些最新电源设计如SFX（小外形规格）电源就不再提供-5V电压了。它存在的惟一原因在于它是全面向下兼容ISA（工业标准结构）总线所要求的信号。
虽然主板可以通过电源连接器获得-5V和-12V的电压，但主板通常只使用+3.3V、+5V和+12V电压。-5V的信号只是接到ISA总线的B5引脚，以便于各种ISA卡都可以使用，不过目前很少这样做。
主板的逻辑电路通常不使用-12V电压，但是有些串口或LAN电路却有时用到这种电压。
注意 集成LAN适配器上的-12V输出的负载非常小。例如，Intel D815EEAL主板中集成的10／100以太网适配器只使用+12V的10mA和-12V的10mA（都是0.01安培）工作。
虽然老式串口电路还使用±12V电源输出，但今天的设备都只使用+3.3V或+5V。
5. Power_Good/PS-ON信号
带有较新型主板外形规格的系统，例如ATX、微型ATX或NLX，还包含有另一个特殊信号。这种功能叫做PS-ON，也就是通过软件来开关电源（也就是系统）。这种功能有时也称为软件电源功能。在支持高级电源管理（APM）或高级配置和电源接口（ACPI）的操作系统，如Windows9x中，就带有很明显的PS-ON功能。当在“开始”菜单选择了“关闭计算机”，Windows就会在完成OS关闭程序后，自动关闭计算机。没有这一功能的系统，只会显示一个信息表示可以安全关闭计算机了。
电源上还有一个信号，这就是Power_Good。它的作用，就是要保证在电源在没有提供支持系统正常运行的足够电能供应的情况下，使系统不会运行。换句话说，除非电源处于正常的工作水平，否则它会阻止计算机启动或工作。
每个电源在允许系统启动之前都会先完成内部检测。如果检测通过，电源会向主板发送一个称为Power_Good（电源正常）的特殊信号；如果此信号没有持续出现，计算机就不会启动。因此，当交流电压下降和电源过压或过流时，Power_Good信号就会失效，以使系统复位或关机。直到Power_Good信号重新发出时，系统才会重新启动。
如果电源不能维持正常的输出电压（如电压发生陡降），则Power_Good信号会变低，处理器自动复位。当电源输出恢复正常水平时，电源系统又会发出Power_Good信号，系统重新启动（就像刚开机一样）。通过提取Power_Good信号，系统遇到劣质供电条件时能很快停止（复位），避免工作在不稳定或不合适的供电水平下出现内存奇偶校验错误及其他问题。
除了Power_Good/PS-On信号外，在ATX外形规格的电源中还提供另一个重要的电压，这就是5VSB。5VSB的作用，就是实现休眠唤醒和远程开机、实现键盘开机等功能。实际上，5VSB在电源接上市电220V后，不管开不开机，这一电压就一直存在了。它标志着对于ATX电源，只要一接上市电220V交流电，电源就工作，只不过是部分电路工作而已。
6.电源的外形规格
电源的外形规格，依赖于所使用的机箱。电源的外形规格有过7种，其中的4种已过时，不再使用。剩下的三种在表6-2列出，该表同时展示了这些电源外形规格、电源连接类型以及相关的主板。
表6-2 电源连接器类型和外形因素
现代电源外形因素 来源 连接器类型 相关的主板外形因素
LPX风格 IBM PS／2 Model 30（1987） AT Baby-AT、Mini-AT、LPX
ATX风格 Intel ATX、ATX12V（1985／2000） ATX ATX、NLX、Micro-ATX
SFX风格 Intel SFX（1997） ATX Flex-ATX、Micro-ATX
*注意：LPX有时也称为Slimline或PS／2。
7. LPX规格
LPX外形规格实际上已不再流行，它的外形如图6-1。LPX系统比AT系统有更小的台面面积和更低的高度，这种计算机有与众不同的主板布局，在与主板相连的“提升”卡上具有一个扩展的总线槽。扩展卡可被插到这块提升卡上，横向安装在系统的侧面，与主板平行。由于其较小的机箱，LPX系统有一个较小的电源。LPX系统的电源单元设计在各方面的标度都比完全规格AT小，而且所占空间不到前它的一半。
8. ATX风格
在目前工业界最为流行的标准之一就是ATX外形规格（请参见图6-2）。它最早于1995年由Intel公司推出，在2.03版的ATX规范中定义了一种新的主板形状、机箱和电源外形规格。
ATX电源系统的形状基于LPX设计，不过也有一些重要的差别。
其中一点区别是ATX规格一开始就要求将风扇安装在电源内侧，这样可以从机箱后部的外面向内吸入空气，吹过主板，这种气流与大多数标准电源气流的方向相反。在多数标准电源中，风扇安装在机箱的后部，通过机箱上的气孔吹出空气。这种只带有一个风扇的反向气流设计可以更加有效地冷却系统，CPU上不再需要使用风扇散热装置。
反向冷却气流的另一个优点就是能使系统保持干净，没有灰尘。吸入气流，实质上就是使机箱加压，所以空气将不断从机箱缝隙挤出去。而在以前的设计中却恰恰相反。因此，反向冷却气流设计也被视为正压通风设计。带有反向冷却气流的ATX系统中，将会把烟灰从软驱前吹开，因为机箱后部的电源上的单风扇通风口将是系统惟一的空气入口。如系统工作于极脏的环境中，用户可在风扇的通风入口处加上一个过滤网，从而进一步保证进入系统的空气干净而且没有灰尘。
9.ATX外形规格对电源到主板的连接器进行了重大的改进。在传统的电源由两个连接器与主板相连。如果连接器接反了或两个连接器次序接错了，就会烧掉主板。ATX外形规格包括一个新的与主板的电源连接器，它是用来防止用户错误地接插电源的。ATX设计了多达3个已经啮合好的主板电源连接器，从而解决了插接连接器时弄错次序的问题。
ATX规格对连接器的改进，不仅解决了电源错插的问题，还能向主板提供更多的电压和信号。其中一个就是提供了+3.3V电源，所以在主板上不需要另外的调压器为芯片组、DIMM和其他的需+3.3V电压的电路供电了。ATX还提供了一系列的信号，这一系列信号包括有电源开（PS_ON）和5V备用（5VSB）信号，它们都是通用的软电源。这就能使系统增补一些新的特性，如WakeonRing或WakeonLAN，即通过来自调制解调器和网络适配器的信号能够唤醒PC机并使它通电。许多这样的系统可以选择设定唤醒时间，使PC能够自动打开并执行预定的任务。这些信号还允许选择用键盘来使系统通电，如Apple Macintosh系统。5VSB信号总是处于激活状态，不论是关闭或打开这些功能，5VSB都能为主板提供资源有限的电能。在BIOS的设置程序中可以控制这些特性。
10.SFX风格——Micro ATX
Intel于1997年12月推出了更小的Micro-ATX主板外形规格，同时也推出了一种与之配套的更小的SFX（Small Form Factor，小型外形规格）新电源（参见图6-3）。即使如此，多数Micro- ATX底座还是使用标准的ATX电源。1999年3月，Intel又推出了Flex-ATX，作为对Micro-ATX规范的补充，这是一款为低端PC或基于PC的设备而设计的非常小的主板。从此以后，SFX电源才陆续在许多新的精巧系统中使用。
SFX电源是为包括有限数量硬件的小系统所特别设计的。它可提供90W的持续电能（最高可达145W）和4档电压（+5V、+12V、—12V和+3.3V）。对于包含1个Pentium Ⅱ处理器，1个AGP接口，4个扩展槽和3个外围设备——如硬盘驱动器和CD-ROM的小系统来说，这种容量的电源足够了。
SFX电源的一个缺陷是它不能提供-5V电压，因而不能用于含有ISA插槽的主板中（多数 Micro-ATX和Flex-ATX主板没有ISA插槽）。SFX电源系统也没有辅助电源连接器（3.3V和5V）或ATX12V电源连接器，因而不能用于需要这些连接器的全尺寸ATX主板中。联想产品为了满足用户还在使用的老ISA产品，在SFX电源规格中增加了-5V输出。主板电源连接器
每个PC电源系统都有与主板相连的特殊的连接器，向系统处理器、内存和所有的插卡（ISA、PCI、AGP）提供电源；这些连接器连接不当会对系统造成毁灭性的结果，甚至烧毁电源和主板。下面各部分详细说明各种电源系统所使用的主板电源连接器。
11. AT电源连接器
工业上标准的PC、XT、AT、Baby-AT和LPX主板都使用同一种类型的电源连接器；这些电源系统都具有2个主电源连接器（P8和P9），每个都有6个针脚将电源系统与主板连在一起。
12.所有使用P8／P9连接器的标准电源都要保证在安装时将它们端对端，从而使两个电源电缆的黑色电线（地线）靠在一起。值得注意的是，P8和P9的设计并没有完全标准化，只是因为IBM最初是使用这种设计，所以才推广开来。一些电源被做上标记，如同P1／P2或其他可能的字样。因为这些连接器通常有一个卡环来防止它们与主板插针连接时接反了，所以最主要的是使它们按正确的次序连接，而不遗漏任何一个插针。依照黑对黑的原则，就不会弄错了。在连接连接器时应注意保证两个连接器之间和每一边的主板插针都接好了。一个正确接好的连接器将连接并覆盖每个主板电源插座的插针——两个连接器中有任何一个插针露在外边，否则整个电源的装配就会不正确，这将造成电源通电时，主板和插在上面的所有部件受到灾难性的损害。
13.ATX主电源连接器
工业上标准的ATX电源系统-主板主连接器是Molex 39-29-9202（或等效的）20针ATX样式连接器（参见图6-6）。这种连接器首先用于ATX外形规格的电源系统中，后来也用于SFX外形规格或其他基于ATX的变种中。这是一种20针键控式连接器，其引脚配置如表6-3所示。线缆的颜色是由ATX标准建议的，但实际产品并不要求完全符合该标准，因而可以随不同的厂商而异。注意，这里给出的连接器引脚是从线缆的角度看的，即从连接器背部看各引脚是如何安排的；这样就显示出在插入到与之对应的连接器后各引脚的方向。
14.ATX辅助电源连接器
1 ATX+5V/+3.3V辅助连接器
随着主板和处理器的发展，它们对电源的需求也不断提高。特别地，芯片组和DIMM运行在 3.3V电压上，增加了该电压上的电流需求。另外，多数包含CPU稳压器的主板需要将+5V电源转换为处理器需要的特殊级别的电压。其结果是，在+3.3V和+5V的电压上，各种线缆的电流很大。随着这些线缆在各种负载下发热量的大大增加，越来越多的连接器开始发生软化。
最终，Intel修改了ATX规范，为ATX主板和电源系统添加了第二个连接器。如果主板需要超过18A的+3.3V电源，或者超过24A的+5V电源，就要使用一个辅助连接器来承担额外的负载。这些更高级别的电源通常用于250瓦到300瓦以上的系统中。
15.辅助连接器是一个6针Molex型连接器，与AT／LPX电源中的连接器类似；它也是键控式的，可以防止不正确的插入。这个连接器用于提供+5V和+3.3V的辅助电压。
如果主板上没有提供配套的辅助连接器，那么这种主板可能就不是为使用大功率电源而设计的，可以不用连接电源上的辅助连接器。如果电源功率在250瓦以上，则应该确保有辅助连接器而且能与主板连接；这样能够减轻主电源连接器的负担。
2 ATX12V连接器
为了增大主板上对+12V电源的需求，Intel制定了一种新的ATX12V电源规范。该规范添加了第三个电源连接器，称为ATX12V连接器，专门用于向主板提供另外的+12V电源
16.电源开关连接器
PC机上主要有三种电源开关，概括如下：
· 完整的交流电源开关。
· 前端面板交流电源开关。
· 前端面板主板受控开关。
最早的系统都直接将电源开关集成或内置到电源中，控制向系统提供主要的交流电。这是一种简单的设计方式，但由天电源安装在系统的后部或一侧，需要到机箱的后部打开开关。另外，直接开关交流电源意味着在没有特殊硬件的条件下不能远程启动系统。
80年代末，计算机系统开始使用前端面板开关；这些电源本质上与最初的设计相同，惟一的区别在于交流开关现在安装到了远端（通常在机箱的前端面板）而不是集成到电源系统上，并且通过一根四线电缆与电源系统相连。电缆的一端安装有接线片，可以插入到电源开关的铲形连接器中。从电源系统到机箱上的电源开关使用的电缆由四根带有颜色编码的线组成；另外，还有可能有第五根线作为地线连接到机箱上。开关通常与电源系统一起提供，连接器接线片之间很好地隔离开来以防止触电。
这种设计不再为操作电源开关而费事了，但在不使用特殊硬件的情况下仍然无法远程自动控制系统。另外，现在将220V交流电接到了机箱上，从而使带高压的电源线从系统中穿过，当电源插头插上插座以后有些线缆一直处于带电状态（当打开开关以后所有的线缆都带电），这就会对那些在机箱里胡乱摆弄的人造成危险的操作环境。
切记 AT电源系统的交流开关中至少有两根线缆会一直带有220V交流电；在电源插座插好后，即使电源开关关闭的时候，如果接触这些线缆的末端也会触电。因此，在确定了电源插座没有插上之后，再连接或拔掉远端开关或者接触开关上的连线。
前端面板开关与市电交流电的连接使用4或5线电缆。其颜色标识是：
· 棕色和蓝色电线是从220V电缆到电源的火线和零线。当电源插头插上后，这两根线总是带电的。
· 黑色和白色电线是从开关回到电源的交流反馈线。只有在电源插头已经被插上并且开关打开时，它们才带电。 |
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