AT电源规格的进化—ATX电源规范.doc

    2005年，随着PCI-Express的出现，带动显卡对供电的需求，因此Intel推出了电源ATX 12V 2.0规范。这一次，Intel选择增加第二路+12V输出的方式，来解决大功耗设备的电源供应问题。电源将采用双路+12V输出，其中一路+12V仍然为CPU提供专门的供电输出。而另一路+12V输出则为主板和PCI-E显卡供电，以满足高性能PCI-E显卡的需求。由于采用了双路+12V输出，连接主板的主电源接口也从原来的20针增加到24针，分别由12×2的主电源和2×2的CPU专用电源接口组成。虽然接口连接在了一起，但两路+12V电源在布线上是完全分开，独立输出的。这样高版本的电源可以将主电源24针分成20+4两个部分，兼容使用20针主电源接口的旧主板。除此之外，ATX 12V 2.0规范还将电源满载转换效率的标准提升至80%以上，进一步达到环保节能的要求，并再次加强了+12V的电流输出能力。在制订了ATX 12V 2.0规范后，Intel又在其基础上进行了ATX 12V 2.01、ATX 12V 2.03等多个版本的小修改，主要提高了+5VSB的电流输出要求。2006年5月起，Intel又推出了ATX 12V 2.2规范，相比之下，新版本并没有太大变化，主要是进一步提高了最大供电功率。
    选购电源的时候应该尽量选择更高规范版本的电源。首先高规范版本的电源完全可以向下兼容。其次新规范的12V、5V、3.3V等输出的功率分配通常更适合当前计算机配件的功率需求，例如ATX 12V 2.0规范在即使总功率相同的情况下，将更多的功率分配给12V输出，减少了3.3V和5V的功率输出，更适合最新的计算机配件的需求。此外高规范版本的电源直接提供了主板、显卡、硬盘等硬件所需的电源接口，而无需额外的转接。当然，也有例外的时候，比如一套旧的系统，并且恰巧对3.3V和5V的功率要求非常高，那么也许需要购买旧规范的电源。
三、AT电源规格的进化—ATX电源规范
　+5VSB是供主机系统在ATX待机状态时的电源，以及开闭自动管理和远程唤醒通讯联络相关电路的工作电源，在待机及受控启动状态下，其输出电压均为5V高电平，使用紫色线由ATX插头9脚引出。PS-ON为主机启闭电源或网络计算机远程唤醒电源的控制信号，不同型号的ATX开关电源，待机时电压值为3V、3.6V、4.6V各不相同。
　　ATX电源最主要的特点就是，它不采用传统的市电开关来控制电源是否工作，而是采用“＋5VSB、PS－ON”的组合来实现电源的开启和关闭，只要控制“PS－ON”信号电平的变化，就能控制电源的开启和关闭。电源中的S-ON控制电路接受PS－ON 信号的控制，当“PS－ON”小于1V伏时开启电源，大于4.5伏时关闭电源。
　　主机箱面上的触发按钮开关(非锁定开关)控制主板的“电源监控部件”的输出状态，同时也可用程序来控制“电源监控件”的输出：比如在WIN XP平台下，发出关机指令，使“PS－ON”变为＋5V，ATX电源就自动关闭。关机时PW-OK输出信号比ATX开关电源+5V输出电压提前几百毫秒消失，通知主机触发系统在电源断电前自动关闭，防止突然掉电时硬盘磁头来不及移至着陆区而划伤硬盘。
　　目前市场上的ATX电源，不管是品牌电源还是杂牌电源，从电路原理上来看，一般都是在AT电源的基础上做了适当的改动发展而来的，因此，我们买到的ATX电源，在电路原理上一般都大同小异。此发布以来，ATX电源规范经历了ATX1.0、ATX 1.1、ATX 2.0、ATX 2.01、ATX 2.02、ATX 2.03和ATX 12V等阶段，目前市面上的电源多遵循ATX 2.03或更新的ATX 12V标准。
1、ATX1.1与ATX2.0标准的区别
　　对ATX电源内部的风路进行了调整，将原来面向机箱内送气的风扇改为向机箱外排气。对PS_ON#、PWR_OK信号和+5VSB电源规格进行了补充，对+3.3VDC端电压变动的范围和软电源控制信号进行了重新定义。加入可选择的风扇辅助电源、风扇监控、IEEE1394电压和3.3V遥控电压等标准。对电源内部配线颜色的定义进行了补充。
2、ATX2.00与ATX 2.01标准的区别
　　对机箱和主板的I/O接口的定义进行了修正和补充。将+5VSB输出电流由原来的10mA增加到720mA，改善了主板唤醒设备的能力，提高了兼容性
3、ATX2.01与ATX 2.02标准的区别
　　针对250—300W以上的电源加入了新的辅助电源连接器(一种6芯连接器，采用类似AT主板上使用的电源连接器)。
　　并对技术白皮书的内容进行了修改和补充，说明了电源启动时PS_ON、PWR_OK与相关电压的变化关系，并明确了IEEE1394R通道的电源定义。根据Intel关于ATX电压供应设计手册(0.9版)的规定对原来技术白皮书中的两处错误进行了修正，将原来-5VDC和-12VDC的电压波动范围由原来的±5％修改为±10％。
4、ATX2.02与ATX2.03标准的区别
　　其中ATX 2.03标准采用+5V和+3.3V电压，分别为功耗较大的处理器及显卡直接提供所需的电压。而单独的+12V输出则主要应用在硬盘和光驱设备上，因为当时处理器和显卡的功耗都相对较低，所以各部件相安无事。 但P4处理器的推出改变了这一切。由于它的功耗较高，使用符合ATX 2.03规范的产品时，+5V的电压根本不能提供足够的电流。基于此，Intel对ATX标准进行了修订，推出了ATX 12V 1.0规范。
5、ATX 12V标准
　　它与ATX 2.03的主要差别是改用+12V电压为CPU供电，而不再使用之前的+5V电压。这样加强了+12V输出电压，将获得比+5V电压大许多的高负载性，以此解决P4处理器的高功耗问题。其中最显眼的变化是首次为CPU增加了单独的4Pin电源接口，利用+12V的输出电压单独向P4处理器供电。此外，ATX 12V 1.0规范还对涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护电路等做出了相应规定，确保了电源的稳定性。
　　不过，随着吞电怪兽Prescott CPU的出现，系统对12V的输出电流有了更高的要求，而且线材的承受能力有限，这就对为CPU供电的+12V输出电流提出了更高的要求，因此电源也从ATX12V 1.0、ATX12V 1.1、ATX12V 1.2版升、ATX12V1.3版本、ATX12V2.0版本及最新的ATX12V 2.2版本。其中改动比较大的是ATX12V 1.3版本、ATX12V 2.0版本及ATX12V 2.2版本。
ATX12V 1.3版本
　　ATX12V 1.3版本主要是增强了12V供电，同时增加了对SATA硬盘的供电接口，提高了电源的转换效率。虽然以目前的电源技术，+12V单路输出完全可以做到更高，但会导致其输出线材存在较大的安全隐患，同时也会有较大的线路损耗，为此Intel专门限制了单路＋12V输出不得大于240VA。此外，ATX12V 1.3还取消了-5V这个电压的供给。
　　本来-5V的电压是给ISA插槽使用的，但是随着ISA插槽的淘汰，-5V电压已经早就用不上了，因此ATX12V规范中已经正式取消了这个-5V电压的供给，所以一些较为新型的电源就根本没有这个电压的输出。同时，在ATX12V 1.3规格中，满载时电源效率从68%提高到了70%。不过，随着PCI-E设备的出现，系统功耗再次攀升，对＋12VDC的需求继续增大。
　　虽然ATX12V 1.3的+12V单路输出完全可以做到更高，但会导致其输出线材存在较大的安全隐患，同时也会有较大的线路损耗，为此Intel专门限制了单路＋12V输出不得大于240VA。在不改动ATX电源输出规范的情况下，传统的ATX12V 1.3电源已经不能通过改动内部设计来满足所有硬件对+12V的需求，因此规格更高的ATX12V 2.0规范应运而生。
ATX12V 2.0版本
　　与ATX12V 1.3版本相比，ATX12V 2.0版本最是明显的改进就是+12V增加了一路单独的输出，即采用了双路输出，其中一路+12V(称为+12V1)专门为CPU供电，而另一路+12V2则为其它设备供电。

　　一个计算机的开关电源，＋12VDC的输出如果是22A的话，这在安全方面是不允许的，FCC(美国联邦通讯委员会)在这方面作出了非常明确的规定，计算机电源的任何一路直流电压输出不允许超过240VA，举例说明为如果某一路输出电压为40V，那么这一路电流最多为240VA除以40V等于6A，在电流达到6A之前，电源应该进入到过流保护状态或者关机。
　　而Intel希望的＋12VDC输出要求达到22A，这已经超出了FCC对安全的要求，已经可以达到＋12V×22A＝264VA，已经远远大于了240VA的要求。这在安全方面是不允许的。在这种技术背景下，Intel将ATX12V2.0版的＋12VDC分成了＋12V1DC和＋12V2DC。＋12V1DC通过电源的主接口(12×2)给主板及PCI-E显卡供电，以满足PCI Express X16和DDR2内存的需要；而＋12V2DC通过(2×2)的接口专门为Prescott CPU供电。
这样设计，就可以将240VA安全的问题科学解决。在实际上，主板上的＋12V1DC和＋12V2DC在布线上也是完全分开的。ATX12V 2.0规范还有一些不太明显的改变，例如输出负载已经可以满足最新硬件上的需求，追加第二个+12伏特接头给处理器使用，让其余的12伏特供给不会因处理器突然加载而产生不稳定。由于采用双路12V输出，因此主电源接口也从原来的20Pin改为24Pin输出。

　　虽然很多厂商提供旧版本电源加上24pin的主板转接头，以替代研发ATX12V 2.0版本的电源，虽然在使用上还没发生大问题，但仅是一时的替代方案，无法完全取代正版的ATX12V V2.0电源，因为这样的作法存在下列缺点：一是无法改善+12V不足的现象，不能满足新系统对+12V输出增加的强烈需求，尤其是ATX12V V1.3以前旧版低瓦特数的电源规格，+12V严重不足，在旧版本电源加上24pin的主板转接头，只是自欺欺人的手法。
　　二是转接头会造成的压降问题。 因为+12V输出需求大，若再加上转接线材设计不良，将形成严重的压降问题，影响供电质量。

　　虽然新增一些不同接头，不过，使用转接线或特殊的20或24针ATX接头，其仍然和旧规格可以兼容，重要的是当你的旧有电源供给器损坏后，你可以安全的用2.01规格的电源供给器来取代，保证可以正常使用。在输出接口方面，ATX12V 2.0另一个新的改变就是SATA硬盘机的电源接头，这原本包含在ATX1.3标准上，现在已经不复需要了，这意味着转换接头的时代已经结束了，他们已经验证大多数的应用，尤其在主要的硬盘机上，毕竟ATX标准并不会去限定有多少的接头需要放上去。
　　除此以外，Intel ATX12V2.0版本还有一个重要就改进之处，那就是转换效率增加了。由于电源在工作中，有部分电能转换成热量损耗掉了，因此，电源必须尽量减少热量的损耗。转换效率就是输出功率除以输入功率的百分比。1.3版电源要求满载下最小转换效率为68%。2.0版更是将推荐转换效率提高到了80%。尽管功率因数和转换效率都是指电源的利用率，但区别却很大。
　　简单地说，功率因数产生的损耗是电力部门负担，而转换效率的损耗是用户自己负担。功率因数、EMI电路等都是对国家电网的保护。也就是说电源转换供电，效率并没有100%应用，而是一部分转换为热量。如V1.3版电源效率只达到68%，那也就是说有32%的电能转换成了热能。为了防止热量的聚集影响到电脑的正常运行我们就要把热量散开，就也是就我们为什么装风扇的原因。
　　ATX12V2.0标准在峰值及一般负载下可以到达70%，在低负载下也有60%的成绩，建议的效率数值可以分别在峰值、一般及低负载下到达75%、80%及68%(所谓一般负载是指满载输出值的一半，而低载是满载输出值的20%)。不过小看这些被转为热能的功耗，对400W功率模块而言，可就浪费掉一大笔的电能，而不是贡献给计算机而耗掉，如果你使用效率更差的电源，事实上也常见，你应该可以从你的电费上的账单看到惨痛的代价，你只要简单的去用好的电源，或许一开始花多一点钱，但是这对日后节省的钱一定会有很大的贡献，尤其对需要让电脑一整天都开机的人而言，更是如此。

　　根据自己系统平台的发展，在ATX12V2.0规范中Intel推荐了四种电源规格，分别为ATX12V2.0版250W，ATX12V2.0版300W，ATX12V2.0版350W和ATX12V2.0版400W，这四个级别的电源中对＋12VDC的输出要求至少也要达到22A。值得注意的是，并不是所有主板都支持ATX12V2.0电源---这种电源须搭配符合ATX12V 2.0规范的主板比如LGA 775和Socket AM2主板才适用。
ATX 12v 2.0版规范功率对照表
＋12V1
＋12V2
＋5V
+3.3V
实际功率
8a
14a
18a
17a
250W
8a
14a
20a
20a
300W
10a
15a
21a
22a
350W
14a
15a
28a
30a
400W
　　不过，ATX规格并没有在ATX12V2.0规范就止步不前了。伴随65纳米双核心处理器的推出，制造工艺也已经成功进入了新的阶段，并将成为今年的主旋律。在处理器规格作出重大变革的时候，Intel为其双核心处理器制定的全新的ATX 12V 2.2 PC电源规范。
ATX12V 2.2版本
　　ATX12V 2.2属于最新的ATX电源标准，相对ATX12V2.0来说，改进并不大。它仍沿用了2.0规范中的双路12V输出设计，只是在2.0规范的基础上进行了修改以及强化。其中最突出的进行了以下两点改进。
　　首先，为了给双核的高端平台提供强劲供电，Intel在ATX12V 2.2规范中加入450W的输出规范也是情非得以。这是因为目前双核心处理器功耗的增加、多显卡技术以及RAID等技术的普及，对于高端系统平台来说，一款大功率的电源已经成为必不可缺少的要素！

　　在上面的负载交叉图上，我们可以看到Intel规范中所提及的450W电源，双路12V的最大联合输出功率已高达到400W，完全能够应付当前的高端双核平台。
　　其次在新的ATX 12V 2.2规范中对，对电源的转换效率有了更高的标准。目前对ATX 12V 2.2 80%转换效率的推荐(非强制)要求。而我国却相对落后，目前CCC要求是65%。

    电源的主要输出接口是指电源给主板、显卡、硬盘、光驱、软驱等设备提供了哪些供电接口。首先是主板上的主供电接口，以前主板的主供电接口是20针的，而从ATX 12V 2.0规范开始，很多主板开始使用24针的主供电接口，显然购买带有24针主供电接口的电源更合适。当然，为了解决向下兼容的问题，大部分2.0电源主供电接口都采用“分离式”设计或附送一条24Pin→20Pin的转换接头，这样设计非常体贴。

24针到20针主电源接口转接线

可分离设计的24针主电源接口
    此外现在很多计算机使用了SATA硬盘，但是旧的硬盘和多数光驱还是传统的“D”型供电接口，所以选购同时带有多个SATA设备供电接口和“D”型供电接口的电源就不用再添加转接头了。

给SATA硬盘供电的电源接口
    很多主板除了主供电接口外，还可能需要4针，甚至8针的独立供电接口，通常用于给CPU辅助供电。并且有些耗电量巨大的PCI-Express显卡也可能需要一个6针的辅助供电接口，如果是两个显卡的计算机，可能需要两个6针的辅助供电接口。

4针、6针和8针的辅助供电接口
    在选购电源的时候，显然带有越丰富的接口越好，这样在连接各种硬件的时候会很方便，不会出现无法连接或者接口数量不够情况。如果在购买前无法确定电源带有哪些接口，建议选择符合更高电源规范的电源，比如现在比较新的规范是ATX 12V 2.2版本，高规范版本的电源通常带有更丰富的电源接口。此外如果已经出现缺少电源接口的情况，也可以通过买一些转接头来获得缺少的接口，当然前提是电源的供电功率要足够。