【IT168 评论】45nm工艺的处理器已经降临、55nm工艺制程的显卡芯片也开始量产...... 从IT领域的发展来看，配件的发展趋势将以体积越来越小，效率越来越高为重点。以这种趋势来发展下去，整机将会带来前所未有的重大革新。多核心处理器以及大功耗显卡的普及，高端配置平台还出现显卡组SLI或者CF的情况，电源的负荷也随着各配件的更新而增大。新一代显卡的出现使更多消费者加深了对选购电源的重视，无可厚非，电源确实是整机动力的源泉，要挑选一款适合的电源产品也不是容易之事，很多消费者购买电源的时候都依照“称斤掂两”的方法，电源的重量真的成为了选购电源的唯一指标了吗？

　　从实际市场分析来看，一般消费者选购电源都会依据牌子、额定功率、转换方式、售后服务以及价钱等几个方面，从各个衡量电源好坏的指标当中都无法找寻到“称斤掂两”的依据。笔者回想起5年前的时候，电源产品还局限于被动PFC式设计，而且内部元件繁多，元件在工作的时候会产生大量热量，因此电源内部也会设计上厚实的大面积散热片，如此这样的设计在电源重量上确实是增益不少，一个额定功率为300W的电源重量已经达到6斤，这样的重量定律一直沿用至今，成为了不少菜鸟级消费者选购电源的技巧。面对现今国际整流器公司不断推出针对计算机电源的新型Mosfet转换元件，以及电源崭新架构的完善，电源越趋轻巧化以及转换效率的提升，电源革命性的改革渐见瞩光。

电源内部构造分析（一）——EMI与高压滤波电路 

　　由于很多消费者对硬件内部的了解并不深入，才会陷入以电源重量为选购基准的误区之中，因此我们在此也简要分析一下现今主流电源的内部结构以及该电路的作用。首先电源的内部电路结构主要分为EMI滤波电路、高压滤波电路+整流电路、PFC电路、开关变压器与低压滤波电路五大部件组成，而电源内部的转换流程则是高压220V市电交流输入→ EMI滤波电路→ 高压滤波电容→ 全桥整流→ 高压直流电→ PWM电路控制→ 高频脉冲直流电→ 开关变压器→ 低压滤波电容→ 平稳的低压直流输出。

完善的EMI滤波电路 

完整的EMI滤波电路

　　从各部件的作用出发，电源内部首要关卡的EMI也是相当重要，根据3C认证的电源产品都必须具备完善的两级EMI滤波电路设计，顾名思义，EMI滤波电路的做工正是对高压220V市电进行过滤，将市电的高频干扰和突发脉冲直接过滤，以确保电流稳定纯净，而且较高端的电源产品在一级EMI电路的输出线材上还设计上电磁干扰抑制磁环，进一步强化电源内部的抗干扰能力。

高压整流滤波电路

同是额定功率400W的电源

左为主动PFC电源的高压滤波电容 右为被动PFC电源的高压滤波电容

　　高压滤波电路一直是转换电流损耗最大的环节之一，高压滤波电路主要是将EMI电路滤波过后的220V交流电转换成直流电，采用主动PFC电路的话，高压滤波电路设计则与采用被动PFC电感的不同。有了解过电源内部知识的朋友，应该会知道采用主动PFC电路的电源只是对高压滤波电容的性能指标上要求苛刻，反而并不需要大量的高容量高压滤波电容，而确切来说，高压滤波电容的性能一般是从电容的阻值、工作温度以及容量来衡量，由于电源要经常应付一些突发性的压降情况，高压滤波电容容量越大，则越能够确保电源内部的稳定性，即使遇到短暂的电压降低情况也可以平稳地输出电流，保护到电源内部各部件的安全；而相反采用被动PFC电感设计的电源产品，不仅在滤波电容的性能指标上有所要求，而且在电容数量上也要达到至少两个，大容量的高压滤波电容可以使转换后的直流电平稳而且不容易受到压降情况所影响，可以提升电源内部的安全性以及滤波效率。　　

电源内部构造分析（二）——PFC电路

细探PFC电路的区别与功率因数的定义

　　电源市场一直都划分了主动PFC电源以及被动PFC电源两大范畴，其中低端250-350W电源基本都是采用被动PFC电感设计，而中高端400—1200W的电源都是采用主动FPC电路设计。很多用户都受到以上的市场划分所影响，感觉买到的电源就非要主动PFC的不可，公认了主动PFC的设计才是最好的。其实从设计的方向来看，成本决定了PFC电路的取向，采用主动PFC电路的电源产品确实具备很高的功率因数（PF），但是主动PFC的元件成本要比被动PFC设计贵不少，而且从产品内部搭配方面，高于400W的电源产品才需要设计上主动PFC电路。

　　在高功率的电源产品里面，功率因数起着重要作用，提升功率因数值能够减少线路中各元件的负荷，较高的功率因数可以减少供电系统的电压损失，而且可以尽量确保电压稳定以及电能高质量，主动PFC的高功率因数特点还可以提高电源的负载能力。说了这么多，各位朋友应该都想清楚一下功率因数到底是一个什么样的概念吧？其实在交流电路中，电压与电流之间的相位差的余弦就是功率因数，功率因数可以说是设备电路中的一个技术参数，其可以衡量电源设备有功功率的比值。举例说明，例如在一个电路当中，要传输100W的功率至另一端，但电路当中具备众多元件，经过这些元件之间定必会带来固定的电能损耗，输出至另一端的时候仅仅剩下80W的功率，这样换算起来此个电路则具备0.8的功率因数。从本质上去说明，功率因数的非常好的值为1，当然只要具备电感和电容等元件的负载电路功率因数都会<1。

左为主动PFC IC芯片 右为被动PFC电感

　　既然功率因数如此重要，那么我们都全选用采用主动PFC的电源产品吧！这样我们又走进了另一个选购的误区，首先低端的电源产品并没有必要设计上主动PFC电路，采用更具性价比的被动PFC设计可以使电源成本更低，而且较低的功率需求只采用被动PFC可以完全满足其需要。要选择高功率输出的电源产品，则建议尽量选择主动PFC设计的，在高功率输出的需求前提下，主动PFC还有应用电压范围广的优势。

电源内部构造分析（三）——开关变压器与低压滤波电路

按需求而设计——不同的变压器设计

　　开关变压器电路作用就是把电流的高压端以及低压端进行分离式转换，变压器电路中一般具备主变压器、驱动变压器以及待机变压器。

　　每个变压器的作用也各不相同，主变压器主要是将高频脉冲直流电变压成不同电压段的低频直流电，电压的变换也根据主变压器的匝数比例来决定，一款变压器的变压能力也可以从体积上来衡量；驱动变压器作用在于将PWM控制芯片输出的信号对电路的电子开关闭合控制，经过主变压器产生感应电势，经整流电路输出+3.3V、+5V、-5V、+12V、-12V的电压，同时可以通过闭合电子开关电路对高压区与低压区进行物理隔离；最后的待机变压器是一个完全相对独立的小型开关电路，其输出的电压是主电路电压，当电路中主机向电源输出零电平的检测信号时，主机则会停止工作处于待机状态，当主机再一次运作，电路则延迟几百毫秒输出+5VSB，向电源电路输出高电平信号，电源检测到信号之后实现唤醒功能。完善的变压器电路即使在电源断电或者自动关闭的情况下，也可以避免硬盘来不及移动至原位而划伤盘片。

常见的3段式变压器设计

同样是主动PFC电路的不同设计

　　一部分对电源有所认识的消费者都了解到具备主动PFC的电源产品，内部的PFC IC芯片可以用作辅助电源，因此很多设计当中都缺省了待机变压器的应用，这样的客观分析下导致相当大部分消费者都错认为具备三个完整变压器的就是被动PFC电源，反之缺少待机变压器的就是主动PFC电源，这种以变压器的个数来判断PFC电路设计的方法是错误的。

　　既然采用主动PFC的电源内部IC具有作为辅助电源的功能，那么为何还要引进待机变压器的应用呢？元件的应用还是得看厂商对内部架构的设计，部分新架构电路中，PFC并不能顾及到后级开关电路就需要配备上待机变压器来进行控制，一切都是按照电源生产厂商设计的电路予以配合，而且电路设计的不同，也不能片面地判断哪款的设计功能更完善转换效率更高。

电源最后的关卡——低压滤波电路

　　一直以来，低压滤波电路部分都没有巨大的转变，还是得依据扎实的电路设计来确保最后的电流输出平稳纯净。低压滤波电路主要是对变压过后的电流转换成低压直流电，一般都会采用大量的低压电容和扼流电感线圈来进行滤波工序，低压滤波电路只有一丝不苟的做工和不惜成本的用料设计才能确保之前的工序并不会白费。

外在因素对电源的影响

左为镀锌外壳 右为镀镍外壳

　　先从外部因素来剖析，电源外壳的用料一般都是钢板，低端电源一般采用镀锌钢板外壳设计，而现今的中高端电源外壳都采用镀镍钢板材料制成，其实外壳重量没有直接决定到电源的主重量，因为都是采用钢板制造，只是钢板表面经过不同工序营造不同的质感，镀锌钢板的外壳设计给人平实感觉，而镀镍钢板外壳则带来尊贵豪华，只是外在的不同，厚实的钢板才是外壳的根本。

架构和元件的不同，散热片面积各异

　　电源内部散热片一般都是选用铝质材料，由于铝介质导热性较高，可以迅速把元件的热量传递到散热片上，再通过风扇把热空气与电源内部的热量排出外面。随着电子元件整流能力的提升以及发热量的降低，散热片的面积已经越趋小型化，厚实大型的铝质散热片在新型架构的电源产品当中已经相当少见咯。

　　变压器的构造设计在以上的电源内部构造分析中有详细提及到，各电源的变压器重量不会有明显的差异。而如果采用被动PFC电感的电源也会相对重一点，由电感、电容等元件组成的被动PFC元件也只是在一定程度上关系到电源的总重量，更确切地说，采用主动PFC的电源产品重量完全与这方面毫无关系。

内在才是决定电源重量的主要因素

密密麻麻的电子元件就是重量的根本

　　真正影响到电源重量的是电子元件，扎实的做工和精良的用料也是电源较重的表现之一。却目前电源技术研发方面有新的突破，Mosfet转换能力较高，导通性与负载能力都十分优秀，一颗Mosfet可以媲美数以百计的二极管串联的导通能力，而且更低通态电阻值可以确保电流的低耗损，因此Mosfet的引入直接取代了原始二极管的地位，电源的内部元件数量少了却转换效率并不会降低，元件的减少在直观上降低了电源的重量，因此新型的电源产品都会比以往旧电源轻盈很多。　　 

　　总结：正因为电源的重量受到很多消费者所重视，因此不少无良厂商看准这一心理，故意在电源散热片设计得厚实一点，各方面电路都增设不必要的大型廉价元件，以致电源体重够沉，这种为了重量而增重的无良虚假做法实在是欺骗消费者的一大手法，内里杂乱无章的电子元件并不能确保转换效率的提升。对于市场上琳琅满目的电源产品，消费者在选购的时候实在要警惕，笔者同时谴责如此的无良厂商以及期待国内业界职业道德水平的提升。

　　固态电容的采用是噱头还是有质的飞跃？

固态电容的采用

　　大家还记得国内首款采用固态电容的电源产品么？一直有关注我们IT168评测中心的朋友应该还会记得鑫谷（Segotep）劲翔550至尊版，此款鑫谷电源作为首款固态电容电源产品，一时间引起了众多用户的关注，我们也对此款电源作过详细的评测（具体可参考“动力澎湃 首款固态电容电源详细评测”）。从最后的测试成绩来看，固态电容的引入并没有带来转换效率质的飞。但固态电容真的是一无是处？其实不然，首先采用ESR值较低的固态电容在低压滤波电路部分有着出色的滤波能力，耐用与温度适应能力强等优点也是无庸置疑的。　

　　同步整流技术是否真的能够提升转换效率？　　

　　确切来说，同步整流技术在20世纪90年代末已经诞生，同步整流技术在整个开关电源和变换器领域当中有相当大的贡献，而且该技术已经在变换器领域当中得到广泛应用，而且在效率上增益不少。却计算机电源只是近两年才开始提及是因为当今电子元件的发展趋势，硬件电压供给需求呈现越来越低的趋势，多核心CPU，工作电压均是很低，电压需求降低了，然而需求功耗则是有增无减，旧式电源采用的整流二极管在低电压电路工作中损耗方面相当大，老旧架构的电源完全不能满足当今主流硬件的电流需求，而且功率要求逐渐提升，老式的半桥拓扑已经略显疲态，难以继续沿用下去。同步整流的最大改变则是采用通态电阻极低的Mosfet来取代整流二极管工作，在低损耗的情况下同样完成导通整流工作。

　　总结：转换效率并不是某个元件能够影响到的，某类先进的整流元件确实在一定程度上提升了转换效率，但是从主要方向来看，整个电源的转换效率还是归由电源的内部架构设计来决定，优秀的架构设计+先进的整流元件+扎实的做工和精良的用料是一款优质电源的基础。

新时代的电源缘何轻了？轻了转换效率反而提升了？

　　从电源发展初期至今，最明显的提升不仅仅只是输出功率，还有转换效率不断提升、内部结构不断改进、电子元件不断完善等内在方面。或许我们消费者在选购电源时候只是在乎不断飙升的输出功率，还有尊贵的外壳和线材是否有蛇皮包裹等外观细节。豪华的外表在Intel ATX12V 2.0盛行时代已经非常讲究，两年前的高端电源产品就具备酷炫的外观和专业的模块化接线设计，重量达到4公斤的手感让用户购买得心悦诚服，众多无良商家还拿出几年前销售不出的单路+12V电源产品，由于几年前的电源产品还是采用较为老旧的半桥式拓扑架构，在转换功率以及发热量方面都要逊色于新一代电源不少，但是豪华的外表加上相对较重的“体重”正好迎合了消费者的购买心理，而且价格低廉使得销量不俗，购买到这些电源产品的朋友当然以为低价捡到了个活宝，一百多元就买了个400W额定功率的电源，但是转换效率低下的劣势表现在每个月电费的不断上扬，节能技术欠缺、安全保护功能的不完善等隐患都会对用户带来众多不良的后果。

要根治错误的思想！得清楚认识新电源为何轻了

　　我们在以上的讲解当中可以认识到电源的重量主要由PFC、变压器以及整流元件，先从PFC的采用进行论证，因为Intel ATX12V 2.3版以及80PLUS认证等规定了电源产品内部的PF值必须具备0.9以上，节能电源中越来越多都采用上了主动PFC，放弃被动PFC电感可以在一定程度上对电源的重量得到释放的作用，而且主动PFC的采用并不需要太多高压滤波电容，即使采用一颗具备优秀性能的高压滤波电容以及足够完成滤波工序。

　　变压器一直都是电源的核心部分，一般情况下，我们会从变压器的体积来衡量该电源的输出功率大小，换句话来说，常见情况下输出功率越大的电源其主变压器体积也越大，电源重量也会随着功率的提升而增大。以上的判断方法只是局限于某一个电源架构设计之中，在现今最为先进的正激拓扑技术下，变压器并不再需要根据这样的定理来取向，由于设计当中采用了正激电源转换器，将直流电转换成不同电压的电流时，直流电能量只通过变压器，变压器负荷大大降低，这样的情况下只需要采用较小型的变压器即可。

　　先进的架构与Mosfet整流模块普及之下，电源产品内部精简多了，所需要导通的零件数量大幅度降低，一颗Mosfet管堪比数十颗二极管传联的导通能力，发热量更低、通态电阻更低的Mosfet可以使导通整流过程中减少不必要的损耗。

电源轻了也能确保高转换效率？

　　很多人的认识当中，转换效率的定义一直与功率因数所混淆，实际上转换效率与功率因数是两个完全不同概念的指标，采用主动PFC的电源的确具备高于0.9的功率因数（PF），而功率因数是电路中的一个参数，在一定程度上表现电路中的有功功率比值；转换效率则是从市电220V交流输入通过电源直至转换完毕从电源输出工程中的电流转换利用率，功率因数高不代表转换效率高，反之转换效率高也不能定义功率因数高。

功率Mosfet的引入使转换效率提升明显

　　从以上的分析可以得知，转换效率主要是关系到电源内部架构的设计以及电源内部元件的选择，从架构来看，现今开关电源的八种拓扑设计只有三种比较适用于高压输入电路当中，其分别是双管正激式、双正激式和半桥，半桥拓扑电路在早两年前还是相当盛行，仅需要驱动两颗整流二极管即可完成整流工序，具备成本优势的结构在输出功率要求不高的当时占据了相当大的比例，而众多高功耗低应用电压的硬件推出，半桥拓扑已经没法在满足当前的需要，而且劣势尽显，在高负载下发热量高以及可靠性能下降等缺点都是淘汰半桥拓扑的主要因素。

　　正激拓扑的成熟以及成本逐渐得以控制，正激拓扑成为了主流的电源内部结构，低损耗和较高的可靠度成为一致采用的原因，而且功率Mosfet的采用在导通60A仅损耗1%指标相对传统整流二极管来说，导通损耗方面已经大大减低。同步整流技术的引入也是电源技术发展的另一里程碑，如航嘉多核R80和F1都采用二次侧同步整流，依靠大型滤波扼流电感以及多个二极管组成整流全桥，转换效率也能达到80%。同步整流技术在输出电压定位、负载调整、交叉调整以及转换效率方面都具备相当大的优势，在今后的发展里面，只要将应用成本进一步减少，笔者相信同步整流技术也能够得以推广。

　　总结：采用先进的拓扑结构是高转换效率的基础，而且先进的整流模块搭配功率Mosfet使内部结构更为完善，一颗Mosfet可以替代众多二极管的工作，从重量和空间上得到解放，使得电源内部空间更大，体重更轻，发热量的降低也杜绝了大型厚实散热片的应用，从各方面的改进都能够感受到新一代电源的优势。

今后电源发展路在何方？——80PLUS是普及的目标

　　随着IT自动化以及智能化的趋势发展，更多先进的IC电路将会完全取代传统的整流电子元件，到时候高端电源也会朝越趋轻盈的方向去更进。在如今以至以后的选购电源指标当中，输出功率以及重量已经不是选购电源的重要指标之一，正因为近期人们对节能环保意识的加深，Intel ATX12V 2.3版规范、ROHS欧盟环保认证和能源之星4.0的推广，电源生产厂商也会从节能技术、转换效率、保护功能与无污染材料等人性化设计方向迈进。80PLUS认证一直是众多电源厂商的目标，随着先进整流结构的普及化以及新型整流元件的采用，全民普及80PLUS电源的日子指日可待，在发展迅猛的今天，已经有优秀的电源产品通过更为苛刻的85PLUS，因此也掀起了我们对电源领域发展的无限期望。 　　

众多认证一致证明——今后的发展方向将以环保为核心

　　电源发展至微型与轻型化的路遥之甚远，笔者的初衷是为了各位消费者通过阅读本文，可以对电源内部结构与当前崭新电源技术有初步的了解，对电源的选购方向有一定的认识，而且更希望众多消费者对电源的外观和重量有一个理性的选择，毕竟电源的稳定性输出才是其最根本，完全没有必要去盲目追求豪华尊贵的外表，更不能以电源斤两去衡量内部做工的好坏。2008年，今后电源领域又会有如何革命性的改进呢？让我们以喜悦之心来迎接新一年的到来吧，请时刻关注我们IT168频道，将为您带来更新更全面的硬件资讯。