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电源通常显得乏味，因此几乎每个人都将其视为理所当然。这是一个巨大的错误，因为电源执行着两个关键功能：为每个系统组件提供稳压电源，以及为电脑散热。许多抱怨 Windows 频繁死机的人自然会归咎于微软。但客观来说，很多此类崩溃实际上是由劣质或超载的电源引起的。

如果你想要一个可靠、不会死机的系统，请使用高质量的电源。事实上，我们发现使用高质量电源甚至能让边缘性能的主板、处理器和内存稳定运行，而使用廉价电源则会导致即使是顶级的组件也不稳定。

令人遗憾的事实是，几乎不可能买到配备顶级电源的电脑。电脑制造商在每一分钱上都要精打细算。好的电源无法在营销上带来优势，因此很少有制造商愿意多花 30 到 75 美元去使用更好的电源。对于高端产品线，一线制造商通常使用我们称之为中端电源的产品。对于大众消费级产品线，即便是名牌制造商也可能为了达到价格定位而在电源上妥协，使用我们在输出和制造质量方面都认为是边缘性能的电源。

以下章节详细介绍了你选择合适的电源替代品所需了解的内容。

电源最重要的特性是其“规格”（form factor），它定义了电源的物理尺寸、安装孔位置、物理连接器类型和针脚定义等。所有现代电源规格都源自 1995 年由 Intel 发布的原始“ATX 规格”。

更换电源时，使用规格正确的电源非常重要，这不仅能确保电源物理上能装进机箱，还能确保它为母板和外设提供正确的连接器类型。目前及近期的系统中通常使用三种电源规格：

“ATX12V”电源在物理尺寸上最大，提供最高的额定功率，也是目前最常见的类型。全尺寸台式机系统以及大多数迷你、中塔和全塔式系统都使用 ATX12V 电源。“图 16-1”展示了一款 Antec TruePower 2.0 电源，这是一款典型的 ATX12V 电源。

图 16-1：Antec TruePower 2.0 ATX12V 电源（图片由 Antec 提供）

“SFX12V”（s 代表 small，小型）电源看起来像是缩小版的 ATX12V 电源，主要用于小规格 microATX 和 FlexATX 系统。SFX12V 电源的容量通常比 ATX12V 电源低——SFX12V 为 130W 至 270W，而 ATX12V 可达 600W 或更高——通常用于入门级系统。如果 ATX12V 电源在物理上能装入机箱，那么原装 SFX12V 电源的系统可以使用 ATX12V 电源作为替代。

“TFX12V”（t 代表 thin，纤薄）电源在物理上呈长条形（与 ATX12V 和 SFX12V 的立方体形状相对），但容量与 SFX12V 电源相似。TFX12V 电源用于一些系统总体积为 9 到 15 升的小规格（SFF）系统中。由于其奇特的物理形状，你只能用另一款 TFX12V 电源来更换 TFX12V 电源。

虽然可能性较小，但你也可能会遇到“EPS12V”电源（几乎仅用于服务器）、“CFX12V”电源（用于 microBTX 系统）或“LFX12V”电源（用于 picoBTX 系统）。所有这些规格的详细说明文档均可从 http://www.formfactors.org 下载。

“12V 修饰语”

2000 年，为了满足新款 Pentium 4 处理器对 +12V 的要求，Intel 在 ATX 规格中增加了一个新的 +12V 电源连接器，并将该规格重命名为 ATX12V。从那时起，每当 Intel 更新电源规格或创建新规格时，它都要求必须具备此 +12V 连接器，并在规格名称中使用 12V 作为修饰语。较旧的系统使用非 12V 的 ATX 或 SFX 电源。你可以用 ATX12V 电源替换 ATX 电源，或用 SFX12V（或可能的 ATX12V）电源替换 SFX 电源。

从旧版 ATX 规格到新版本，以及从 ATX 到 SFX 和 TFX 等小型变体的变化都是演进式的，始终牢记向后兼容性。各种规格的所有方面，包括物理尺寸、安装孔位置和线缆连接器，都经过严格标准化，这意味着你可以选择多种工业标准电源来维修或升级大多数系统，甚至是较旧的型号。

“选合适的才行”

更换电源时，重要的是要找一款适配你机箱的电源。如果你的旧电源上标注有 ATX 1.X 或 2.X，或者 ATX12V 1.X 或 2.X，你可以安装任何当前的 ATX12V 电源。如果上面标注的是 SFX 或 SFX12V，你可以安装任何当前的 SFX12V 电源，或者如果机箱有足够的空间，也可以安装 ATX12V 电源。如果旧电源标注的是 TFX12V，则只能由另一款 TFX12V 电源替换。如果旧电源上没有标注规格和版本合规性，请在制造商网站上搜索当前电源的型号。如果实在没办法，请测量当前电源并将其尺寸与你考虑购买的电源进行比较。

以下是电源的其他一些重要特性：

电源能够提供的额定瓦数。额定功率是一个综合数字，通过将 PC 电源提供的多种电压下的可用电流相乘得出。额定功率主要用于电源的总体比较。真正重要的是不同电压下的独立可用电流，而在额定功率相似的电源之间，这些指标差异很大。

“温度很重要”

除非明确指定了额定值测试时的温度，否则瓦数额定值毫无意义。随着温度升高，电源的输出容量会下降。例如，PC Power & Cooling 在 40 °C 下进行额定测试，这是电源运行时的现实温度。大多数电源仅在 25 °C 下进行额定测试。这种差异看起来很小，但在 25 °C 下额定 450W 的电源在 40 °C 下可能只能提供 300W。电压调节功能也可能随着温度升高而变差，这意味着一个在 25 °C 下名义上符合电压调节规格的电源，在 40 °C 左右的正常运行期间可能就不符合规格了。

输出功率与输入功率之比，以百分比表示。例如，一个产生 350W 输出但需要 500W 输入的电源，其效率为 70%。通常，好的电源效率在 70% 到 80% 之间，尽管效率取决于电源的负载程度。计算效率很困难，因为 PC 电源是“开关电源”而不是“线性电源”。最简单的理解方式是想象开关电源在运行时间的某一部分抽取大电流，而在其余时间不抽取电流。其抽取电流的时间百分比称为“功率因数”，标准 PC 电源通常为 70%。换句话说，350W 的 PC 电源实际上在 70% 的时间内需要 500W 输入，而在 30% 的时间内需要 0W 输入。

将功率因数与效率相结合会产生一些有趣的数字。电源提供 350W，但 70% 的功率因数意味着它在 70% 的时间内需要 500W。然而，70% 的效率意味着它实际上并不是抽取 500W，而是必须抽取更多，比例为 500W/0.7，即大约 714W。如果你查看 350W 电源的规格铭牌，你可能会发现为了提供 350W 额定功率（即 350W/110V 或约 3.18 安培），它实际上必须抽取高达 714W/110V 或约 6.5 安培的电流。其他因素可能会增加该实际最大电流，因此常见的 300W 或 350W 电源实际上可能抽取高达 8 或 10 安培的最大电流。这种差异在规划电气电路和 UPS 时具有实际意义，UPS 的容量必须根据实际电流消耗而不是额定输出瓦数来调整。

高效率之所以值得追求，有两个原因。首先，它能降低你的电费。例如，如果你的系统实际消耗 200W，效率为 67% 的电源需要消耗 300W (200/0.67) 才能提供这 200W，从而浪费了你所支付电费的 33%。而效率为 80% 的电源只需消耗 250W (200/0.80) 即可为你的系统提供同样的 200W。其次，浪费的电力会在你的系统内部转化为热量。使用效率为 67% 的电源，你的系统必须排掉 100W 的废热，而使用效率为 80% 的电源则只需排掉一半。

“功率因数”

功率因数由真功（W）除以视在功率（伏安，即 VA）决定。标准电源的功率因数范围约为 0.70 到 0.80，最好的产品接近 0.99。一些较新的电源使用无源或有源“功率因数校正（PFC）”，可以将功率因数提高到 0.95 到 0.99 的范围内，从而减少峰值电流和谐波电流。与在抽取大电流和不抽取电流之间交替的标准电源相比，PFC 电源始终抽取适中的电流。由于电线、断路器、变压器和 UPS 必须根据最大电流消耗而不是平均电流消耗来额定，使用 PFC 电源可减少与 PFC 电源相连的电气系统的压力。

优质电源与廉价型号之间的主要区别之一是它们的调节效果。理想情况下，电源接收可能是嘈杂或超出规格的交流电，并将其转换为平滑、稳定的直流电，且没有干扰。实际上，没有任何电源能达到理想状态，但好的电源比廉价电源更接近这一目标。处理器、内存和其他系统组件旨在纯净、稳定的直流电压下运行。任何偏离该标准的情况都可能降低系统稳定性并缩短组件寿命。以下是关键的调节问题：

完美的电源应接收交流正弦波输入并提供绝对平坦的直流输出。现实世界中的电源实际上提供的是直流输出，并叠加了少量的交流分量。该交流分量称为“纹波”，可以用毫伏（mV）的“峰峰值”（p-p）电压表示，也可以用额定输出电压的百分比表示。高质量电源的纹波可能为 1%，可以表示为 1%，或每种输出电压的实际 p-p 电压变化。例如，在 +12V 时，1% 的纹波对应于 +0.12V，通常表示为 120mV。中端电源可能将某些输出电压上的纹波限制在 1%，但在其他电压上可能会飙升至 2% 或 3%。廉价电源的纹波可能高达 10% 或更多，这使得运行 PC 就像碰运气一样。

PC 电源上的负载在日常运行中可能会发生巨大变化；例如，当 DVD 刻录机的激光头启动，或光驱启动和停止时。 “负载调节”表达的是电源在负载从最大值变化到最小值时，在每个电压下提供额定输出功率的能力，以负载变化期间经历的电压变化来表示，可以是百分比或 p-p 电压差。负载调节严密的电源，无论负载如何（当然是在其范围内），都能在所有输出上提供接近额定值的电压。顶级电源将关键“电压轨”+3.3V、+5V 和 +12V 上的电压调节在 1% 以内，而对不太关键的 -5V 和 -12V 电压轨则进行 5% 的调节。优秀的电源可能会将所有关键电压轨上的电压调节在 3% 以内。中端电源可能会将所有关键电压轨上的电压调节在 5% 以内。廉价电源在任何电压轨上的变化都可能达到 10% 或更多，这是不可接受的。

理想的电源应在输入交流电压在其范围内变化时仍能提供额定输出电压。现实世界中的电源允许直流输出电压随交流输入电压的变化而略有波动。正如负载调节描述内部负载的影响一样，“线路调节”可以被认为是描述外部负载的影响；例如，电梯电机启动时输送的交流线路电压突然下降。线路调节的测量方法是保持所有其他变量恒定，并测量交流输入电压在输入范围内变化时的直流输出电压。线路调节严密的电源在输入从允许的最大值变化到最小值时，能提供符合规格的输出电压。线路调节的表达方式与负载调节相同，可接受的百分比也相同。

电源风扇是大多数 PC 中的主要噪声源之一。如果你的目标是降低系统的噪声水平，选择合适的电源非常重要。“降噪电源”型号，例如 Antec TruePower 2.0 和 SmartPower 2.0、Enermax NoiseTaker、Nexus NX、PC Power & Cooling Silencer、Seasonic SS 和 Zalman ZM，均旨在最大限度地减少风扇噪声，并可作为在安静房间内几乎无法听见噪声的系统的基础。“静音电源”，例如 Antec Phantom 350 和 Silverstone ST30NF，根本没有风扇，几乎完全静音（电子组件可能会有轻微的嗡嗡声）。实际上，使用无风扇电源几乎没有什么优势。它们相对于降噪电源非常昂贵，而且降噪单元已经足够安静，它们产生的任何噪声都会被机箱风扇、CPU 散热器、硬盘旋转噪声等所掩盖。

“偏离电压轨”

+12V 电压轨上的负载调节在 Intel 发布 Pentium 4 后变得更加重要。过去，+12V 主要用于运行驱动电机。随着 Pentium 4 的出现，Intel 开始使用 12V 稳压器来提供 Pentium 4 处理器所需的高电流。最近的 AMD 处理器也使用 12V 稳压器为处理器供电。兼容 ATX12V 的电源在设计时就考虑到了这一要求。较旧和/或廉价的 ATX 电源，尽管它们可能在 +12V 电压轨上额定有足够的电流来支持现代处理器，但可能没有足够的调节能力来正常工作。

在过去几年中，电源发生了一些重大变化，所有这些都直接或间接地归因于功耗的增加以及现代处理器和其他系统组件所用电压的变化。更换较旧系统中的电源时，理解旧电源与当前产品之间的区别很重要，因此让我们简要回顾一下 ATX 系列电源多年来的演变。

25 年来，每台 PC 电源都提供标准的 Molex（硬盘）和 Berg（软驱）电源连接器，用于为驱动器和类似的周边设备供电。电源的区别在于它们用于为母板本身提供电力的连接器类型。最初的 ATX 规格定义了“图 16-2”中所示的 20 针“ATX 主电源连接器”。此连接器被所有 ATX 电源和早期 ATX12V 电源所使用。

图 16-2：20 针 ATX/ATX12V 主电源连接器

20 针 ATX 主电源连接器设计于处理器和内存使用 +3.3V 和 +5V 的年代，因此为该连接器定义了许多 +3.3V 和 +5V 线路。连接器体内的触点额定最大承载 6 安培电流。这意味着三条 +3.3V 线路可以承载 59.4W（3.3V x 6A x 3 条线路），四条 +5V 线路可以承载 120W，而一条 +12V 线路可以承载 72W，总共约 250W。

这种设置对于早期的 ATX 系统来说已经足够，但随着处理器和内存变得更加耗电，系统设计师很快意识到 20 针连接器为新系统提供的电流不足。他们的第一次修改是添加“图 16-3”中所示的“ATX 辅助电源连接器”。该连接器在 ATX 规格 2.02 和 2.03 以及 ATX12V 1.X 中定义，但从后来的 ATX12V 规格版本中删除，它使用额定 5 安培的触点。因此，其两条 +3.3V 线路增加了 33W 的 +3.3V 承载能力，其一条 +5V 线路增加了 25W 的 +5V 承载能力，共增加了 58W。

图 16-3：6 针 ATX/ATX12V 辅助电源连接器

Intel 在后来的 ATX12V 规格版本中删除了辅助电源连接器，因为它对于 Pentium 4 处理器来说是多余的。Pentium 4 使用 +12V 电力，而不是早期处理器和其他组件使用的 +3.3V 和 +5V，因此不再需要额外的 +3.3V 和 +5V。大多数电源制造商在 2000 年初 Pentium 4 发布后不久就停止提供辅助电源连接器。如果你的主板需要辅助电源连接器，这足以证明该系统过于陈旧，没有经济价值去升级。

虽然辅助电源连接器提供了额外的 +3.3V 和 +5V 电流，但它对增加主板可用的 +12V 电流没有任何帮助，而这后来变得至关重要。主板使用“稳压器（VRM，电压调节模块）”将电源提供的相对高电压转换为处理器所需的低电压。较早的主板使用 +3.3V 或 +5V 稳压器，但 Pentium 4 功耗的增加使得有必要改为使用 +12V 稳压器。这产生了一个重大问题。20 针主电源连接器最多只能提供 72W 的 +12V 电力，远低于为 Pentium 4 处理器供电所需。辅助电源连接器没有增加任何 +12V，因此需要另一个补充连接器。

Intel 更新了 ATX 规格以包含一个新的 4 针 12V 连接器，称为“+12V 电源连接器”（或随意称为“P4 连接器”，尽管最近的 AMD 处理器也使用此连接器）。同时，他们将 ATX 规格重命名为 ATX12V 规格，以反映 +12V 连接器的添加。在“图 16-4”中所示的 +12V 连接器有两个 +12V 针脚，每个额定承载 8 安培电流，总共 192W 的 +12V 电力，以及两个接地针脚。加上 20 针主电源连接器提供的 72W +12V 电力，ATX12V 电源可以提供高达 264W 的 +12V 电力，这对于即使是最快的处理器也绰绰有余。

图 16-4：4 针 +12V 电源连接器

+12V 电源连接器专用于为处理器供电，并连接到处理器插槽附近的主板插孔，以最大限度地减少电源连接器与处理器之间的电力损耗。由于处理器现在由 +12V 连接器供电，Intel 在 2000 年发布 ATX12V 2.0 规格时移除了辅助电源连接器。从那时起，所有新电源都带有 +12V 连接器，少数电源至今仍提供辅助电源连接器。

这些随时间的变化意味着旧系统中的电源可能具有以下四种配置之一（按从旧到新的顺序）：

• 仅 20 针主电源连接器
• 20 针主电源连接器和 6 针辅助电源连接器
• 20 针主电源连接器、6 针辅助电源连接器和 4 针 +12V 连接器
• 20 针主电源连接器和 4 针 +12V 连接器

除非主板需要 6 针辅助连接器，否则你可以使用任何当前的 ATX12V 电源来替换上述任何配置。

这就引出了当前的 ATX12V 2.X 规格，它对标准电源连接器做了更多更改。2004 年 PCI Express 视频标准的引入再次提出了老问题：20 针主电源连接器上可用的 +12V 电流被限制为 6 安培（或总共 72W）。+12V 连接器可以提供充足的 +12V 电流，但它是专供处理器使用的。快速的 PCI Express 显卡很容易消耗超过 72W 的 +12V 电流，因此必须采取一些措施。

Intel 本可以引入另一个补充电源连接器，但这次它决定咬紧牙关，用一个新的主电源连接器替换老化的 20 针主电源连接器，该连接器可以为主板提供更多的 +12V 电流。其结果就是“图 16-5”中所示的新型 24 针“ATX12V 2.0 主电源连接器”。

图 16-5：24 针 ATX12V 2.0 主电源连接器

24 针主电源连接器在 20 针主电源连接器的基础上增加了四根线，一根接地（COM）线，以及 +3.3V、+5V 和 +12V 各增加一根线。与 20 针连接器一样，24 针连接器体内的触点额定最大承载 6 安培电流。这意味着四条 +3.3V 线路可以承载 79.2W（3.3V x 6A x 4 条线路），五条 +5V 线路可以承载 150W，两条 +12V 线路可以承载 144W，总共约 373W。加上 +12V 电源连接器提供的 192W +12V 电力，现代 ATX12V 2.0 电源总共可提供高达约 565W 的功率。

人们可能会认为 565W 足够满足任何系统了。不幸的是，事实并非如此。像往常一样，问题在于哪些电压在哪里可用。24 针 ATX12V 2.0 主电源连接器将其 +12V 线路中的一条分配给了 PCI Express 显卡，在规格发布时，这被认为已经足够。但目前最快的 PCI Express 显卡消耗的功率可能远超该专用 +12V 线路所能提供的 72W。例如，我们有一款 NVIDIA 6800 Ultra 显卡，其 +12V 的峰值功耗为 110W。

显然，必须有一些提供补充电力的方法。一些高电流 AGP 显卡通过包含一个 Molex 硬盘连接器来解决此问题，你可以将标准的周边电源线连接到该连接器。PCI Express 显卡使用了一种更优雅的解决方案。“图 16-6”中所示的 6 针“PCI Express 显卡电源连接器”由负责维护 PCI Express 标准的组织 PCISIG (http://www.pcisig.org) 定义，专门用于提供快速 PCI Express 显卡所需的额外 +12V 电流。虽然它还不是 ATX12V 规格的正式组成部分，但该连接器已经高度标准化，并出现在大多数当前电源上。我们预计它将被纳入 ATX12V 规格的下一次更新中。

图 16-6：6 针 PCI Express 显卡电源连接器

PCI Express 显卡电源连接器使用的插头类似于 +12V 电源连接器，触点同样额定承载 8 安培电流。通过三条各 8 安培的 +12V 线路，PCI Express 显卡电源连接器可以提供高达 288W (12 x 8 x 3) 的 +12V 电流，这对于即使是未来最快的显卡也应该足够。由于一些 PCI Express 主板可以支持双 PCI Express 显卡，一些电源现在包含两个 PCI Express 显卡电源连接器，这使显卡可用的 +12V 总功率提升至 576W。加上 24 针主电源连接器和 +12V 连接器上可用的 565W，这意味着 ATX12V 2.0 电源的总容量可以达到 1,141W。（我们所知的最大一款是 PC Power & Cooling 提供的 1,000W 电源。）

随着多年来的所有变化，设备电源连接器一直被忽视。2000 年制造的电源包含与 1981 年制造的电源相同的 Molex（硬盘）和 Berg（软驱）电源连接器。随着 Serial ATA 的引入，情况发生了变化，它使用了不同的电源连接器。“图 16-7”中所示的 15 针“SATA 电源连接器”包括六个接地针脚，以及 +3.3V、+5V 和 +12V 各三个针脚。在这种情况下，大量携带电压的针脚并非旨在支持更高的电流——SATA 硬盘消耗的电流很小，且每个驱动器都有自己的电源连接器——而是为了支持热插拔所需的“先连接后断开”和“先断开后连接”的连接，即在不关闭电源的情况下连接/断开驱动器。

图 16-7：ATX12V 2.0 Serial ATA 电源连接器

尽管多年来发生了所有这些变化，但 ATX 规格在确保新电源与旧主板的向后兼容性方面做了很大努力。这意味着，除了极少数例外，你可以将新电源连接到旧主板，反之亦然。

“当心较旧的 Dell 系统”

在 20 世纪 90 年代末的几年里，Dell 在其主板和电源上使用了标准连接器，但针脚连接是非标准的。将标准 ATX 电源连接到这些非标准 Dell 主板之一（反之亦然）可能会毁坏主板和/或电源。幸运的是，这些系统现在已经太陈旧，没有经济价值去升级了。不过，如果你发现自己正在更换旧 Dell 系统中的电源或主板，请务必确认它不是那些非标准的 Dell 单元。为此，请在 PC Power & Cooling 网站 (http://www.pcpowerandcooling.com) 上查看系统的型号。PC Power & Cooling 销售这些非标准 Dell 系统的更换电源，但鉴于这类系统中最年轻的也已经相当古老，谁也说不准 PC Power & Cooling 会继续销售这些非标准电源多久。

即使是主电源连接器从 20 针变为 24 针也不会造成任何问题，因为较新的连接器保留了针脚 1 到 20 的相同针脚连接和防呆设计，只是在旧的 20 针布局末端增加了针脚 21 到 24。正如“图 16-8”所示，旧的 20 针主电源连接器可以完美地插入 24 针主电源连接器。事实上，我们见过的所有 24 针主板上的主电源连接器插孔都是专门设计用来接受 20 针线缆的。请注意“图 16-8”中主板插孔上的全长凸起，它旨在让 20 针线缆锁定到位。

图 16-8：连接到 24 针主板的 20 针 ATX 主电源连接器

当然，20 针线缆不包含 24 针线缆上存在的额外 +3.3V、+5V 和 +12V 电线，这引发了一个潜在问题。如果主板需要 24 针线缆上的额外电流才能运行，它就无法仅使用 20 线线缆来运行。作为一种变通方法，大多数 24 针主板在主板上的某个位置提供了一个标准的 Molex（硬盘）连接器插孔。如果你将该主板与 20 线电源线一起使用，则还必须将电源的 Molex 线缆连接到主板。该 Molex 线缆提供了主板运行所需的额外 +5V 和 +12V（虽然不是 +3.3V）。（大多数主板对 +3.3V 的需求不会高于 20 线线缆所能满足的程度；那些有更高需求的则可以使用补充稳压器将 Molex 连接器提供的额外 +12V 电力转换为 +3.3V。）

由于 24 针 ATX 主电源连接器是 20 针版本的超集，因此也可以将 24 针电源与 20 针主板配合使用。为此，请将 24 针线缆插入 20 针插孔，让四个未使用的针脚悬在边缘。线缆和主板插孔均带有防呆设计，以防止线缆安装不当。一个可能出现的问题在“图 16-9”中进行了说明。有些主板将电容器、连接器或其他组件放置得离 ATX 主电源连接器插孔太近，导致 24 针电源线的额外四个针脚没有足够的间隙。例如在“图 16-9”中，那些额外的针脚干扰了辅助 ATA 插孔。

图 16-9：连接到 20 针主板的 24 针 ATX 主电源连接器

幸运的是，这个问题有一个简单的变通方法。多家公司生产适配线，如“图 16-10”所示的 24 转 20 针适配线。来自电源的 24 针线缆连接到线缆的一端（此图中的左端），另一端是一个标准的 20 针连接器，直接插入主板上的 20 针插孔。许多高质量电源包装盒中都包含此类适配器。如果你的没有，且你需要一个适配器，你可以从大多数在线电脑零件供应商或库存充足的本地电脑店购买。

图 16-10：用于将 24 针 ATX 主电源连接器与 20 针主板配合使用的适配线

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