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電源供應器產雖然五花八門，卻不像主機板那樣，只隔著一層靜電袋可以輕易取出來看個過癮。在外殼之下，電子零件用料等級可能滿足了視覺效果，卻不代表實際電氣特性的好壞。而且透過簡單的電錶、軟體等測具，充其量只是看到輸出電壓穩定性與轉換效率，唯有搭配示波器等設備，才能將電源品質（Power Quality）、諧波（Harmonics）、漣波（Ripple），以及湧入電流（In‐rush Current）等更多面向呈現出來。 設計多變內行才了話雖如此，我們還是來稍微瞭解一下，電源供應器內部架構與運作模式。交換式電源供應器主要是由輸入級（Input Stage）、功率因數調整級（Power Factor Correction）、功率級（Power Stage）、回授級（Feedback Stage）等部分組成。並且依電路架構設計的不同，區分成反馳式（Flyback）、順向式（Forward）、全橋式（Full Bridge）、半橋式（Half Bridge），和推挽式（Push Pull）等拓僕（Topology）型式。 一般來講，電源供應器結構是可以經由肉眼目視，依零件布局位置、採用零件規格等級這些條件，來判斷電路用途與電路設計的高低。不過在現實上，時下的電源供應器追求大輸出功率、小機身設計，以便容納進空間有限的機殼內，因此各零組件排列相當密集。在眾多零件單擋卡位情況下，未必能夠看清楚整體電路結構設計，也就只有「普羅」級行家才能窺探出一二。 過濾雜訊再進行轉換說到前端的輸入級部分，大家對EMI（Electromagnetic Disturbance）這名詞應該不陌生。電子設備都會產生傳導性電磁雜訊干擾，就像傳染病般地透過電源線傳導（一般稱作Power Line Noise），相互干擾該電源迴路上的其他裝置，因此必需加裝EMI濾波器來排除。 現在的機殼特別講究散熱性設計，也許透過外殼的散熱孔，就可以在市電插座後端發現一體式EMI濾波器裝置，或是以電容、電感組成的濾波電路（部分產品採用2階EMI濾除設計，所以都會出現）。當輸入電源通過EMI濾波器只是開始，由於市電經過變壓器轉換只是改變電壓值，得到電源型式還是「交」流電。因此必需透過整流和濾波這些動作，才能夠轉換成電腦裝置採用的DC直流電源。 ▲實際以銀欣科技SST-ST75F-G扒開外殼當作範例，除了標準的輸入級、功率因數調整級、功率級、回授級組成架構之外，還具備完善的EMI濾波處理。 電力怎麼轉換出來？由於前面章節已經介紹過功率因數，這邊就快轉跳過直接進入下一階段功率級。這部分主要是以由PWM（Pulse Width Modulation，脈波寬度調變）、驅動電路、功率開關、隔離高頻變壓器，以及二次整流濾波電路等龐大陣容組成。包括主與副變壓器、電源管理電路等元件都是集中在這一部分，不單是電源供應器的核心，也是決定產品好壞的關鍵。 大意上來說，PWM和驅動電路負責控制功率開關的工作狀態，開關導通時，輸入電壓會進入變壓器的初級繞組，一方面儲蓄電能量並且將能量感應到次級繞組。之後經由二次整流濾波電路，將次級繞組上的交流電轉換並且整流成直流電，再加上一道漣波濾除動作，就可以輸出乾淨、穩定的+12V直流電。功率開關反向狀態是關閉時，原先儲蓄在初級繞組的能量，釋放並且轉移感應到次級繞組上，也能夠持續輸出直流電。 ▲電源輸入端EMI濾波電路。 不過這樣並不算大功告成，最後還要通過回授級的嚴格把關。首先由誤差放大器擷取比較實際輸出電壓和設定參數的誤差值，然後透過光耦離器將結果耦合到PWM控制電路，改變脈波寬度來控制功率開關動作，才能讓直流輸出電壓維持在設定目標範圍內。在整個電源轉換電路中，還包括了些其他作用功能，像是安全防護相關的電壓、電流保護等電路設計，或是直流電轉直流電的功能電路，以便將唯一產生的+12V電壓，降轉成+5V和+3.3V規格。 ▲橋式整流與APFC校正電路（電感左側）。 保護機制一個不能少一部理想的電源供應器，除了輸出電源要乾淨、穩定、準確之外，保護機制電路的設計也相當重要，才夠資格稱上是好產品。保護功能分為OVP、OCP、OPP、OLP、UVP、OTP、SCP等項目，也有少數廠商會自創行銷名詞當作噱頭，不過實際上都是相同基礎的設計。必需特別留意的是，因為產品定位、研發設計成本考量，甚至是技術能力限制等因素，並非每款電源供應器都會完整配備這些功能，選購前可要睜大眼睛比較。 去繁從簡的來講，OVP（Over Voltage Protection，過壓保護）和OCP（Over Current Protection，過流保護）是用來限制輸出電壓與電流上限值，這2個功能存在互補關係式，任何一方數值提升都會讓輸出功率隨之增加，所以同樣重要而且必備。而OPP（Over Power Protection，過功率保護）和OLP（Over Load Protection，過載保護）也是哥倆好，其關係式和OVP對上OCP相似，是用來限制標準與最大負載輸出功率值。 至於UVP（Under Voltage Protection，過低電壓保護）則是比較有趣，原來電子裝置不單是遭遇過高電壓值會損壞，低於標準範圍也是會出問題。另外的OTP（Over Temperature Protection，過溫保護），是負責內部溫度過高時的處理機制，而SCP（Short Circuit Protection，短路保護）說來就更簡單，能夠避免電源輸出迴路發生短路而損壞裝置。這些功能具有一項共同特定，那就是以自動關機為保護機制。 ▲溫控與保護電（OCP、OVP、OLP、OTP等功能）。 ▲一次側高耐壓電容器，儲存電能並且平滑整流後的高壓直流電。 ▲主變壓器與輔助變壓器。 ▲功率級一次測功率開關電晶體。 散熱風扇大才炫？標榜大尺寸散熱風扇設計，是目前多數產品一致的行銷重點。以往的產品都是配備8公分風扇設計，安置在電源供應器後端，將包含系統在內的熱量往外抽。進階一點的產品，則是在內側也配備1顆風扇，以提升整體散熱效果。不過現在流行的，是在內側用上12公分甚至14公分超大尺寸風扇，優點是扇葉能產生的風壓值高，只不過相對的是風切聲噪音值也會隨之提高。 好在，科技始終來自人性，噪音問題交給自動轉速控制設計就能擺平。在這前提下，大尺寸風扇只需要以低轉速運轉，也可以達到和小尺寸風扇相同的散熱效果，讓電腦系統安靜又涼快。不過還值得注意的，是那鮮少見到的風扇延遲關閉功能。也就是電腦系統關機之後，電源供應器的風扇還能持續運轉一小段時間，把主機內部和本身累積的熱能排放出來。以上幾點雖然無關電源供應器性能，卻能帶來更好的電腦操作使用體驗，不妨列入選購次要重點內。 ▲散熱風散尺寸大小各有利弊，配備自動轉速控制功能，才能讓散熱性與噪音值兼優。 安規認證知多少？還記得很久以前，坊間流傳一招電源供應器選購心法：「安規認證標章越多越好」，通過認證多，通常代表這款產品不至於太差。事實上是這樣嗎？答案是、也不是。安規認證主要目的是為了確保產品在正常使用下，不會發生漏電、爆炸、電磁波外洩等，對人體產生危害的不利因素。這些認證是由不同國家、認證組織機構所設立的規範，並且在特定地區域具有強制力，例如歐盟就規定產品必需通過TUV、CB等認證，才能進入歐盟成員國家銷售。 換個角度來想，其實安規就像是進入特定國家、區域市場的收票口，廠商得自掏腰包送測產品，才能取得入場卷。對使用者而言，產品通過安規認證數量多的最大意義，只是代表這些產品具有良好「電氣」特性，不至於發生比電腦整台掛點還嚴重的大事件而已。畢竟安規認證種類繁多，全送測下來是筆可觀的成本花費，如果產品「性能」沒有達到一定水準以上，肯定是沒有廠商願意這樣燃燒產品開發預算的。 出手前停看聽總和而言，無論市場上流通的電源供應品牌與款式有多少，採購前「停、看、聽」是不變的法則。功率設定方面，如果沒有十足的把握估算出合適功率值，可以上Outer Vision eXtreme網站，選擇eXtreme Power Supply Calculator Lite來幫你簡單試算（網址：http://www.extreme.outervision.com/psucalculatorlite.jsp）。至於與主電源、輔助電源等接頭，原則上只要合乎主機板、顯示卡，以及裝置的數量與規格要求，還要需要留意的，也就只有+12V輸出必需能夠負荷顯示卡對PCI-E輔助電源的需求而已。 至於其他部分，能選擇80 PLUS高認證等級機種當然是再不好過，因為這類產品都會具備APFC電路，整體使用上不僅省電費，還有廢熱量與噪音比較低的優點。再來就是和內部電路相關的抉擇問題，相信你現在也瞭解到，電源供應器測試比較談和容易。那麼多比較產品標示規格，選擇配備EMI、完整保護機制，再加上擁有一定數量安規認證的產品，通常來說都不至於碰上地雷。最後，就和大家一同勉勵「只要有心，人人都可以擁有好拋兒」。 ▲滿滿的安規認證標誌，代表了何種意義呢？肯定的是，和電源供應器本身的性能無關。
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發表於 2020-2-4 11:00:12
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