超能課堂(158):怎樣的電源才可以稱之為ATX電源?

2018-10-25 19:41  |  作者:潘靖江   |  關鍵字:超能課堂,ATX架構,ATX電源,PC電源,ATX12V

ATX電源的相關規范則是ATX架構的一個重要組成部分,與ATX主板一樣,其主要是用來取代AT電源,隨著PC的發展,ATX電源的相應規范也一直在進行修正。

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相信大家看我們的電源評測也看得不少了,大部分玩家都知道桌面PC上的電源通常為ATX電源,對電源產品稍有了解的玩家也會知道,除了ATX外,行業內其實還有SFX、CFX、LFX、TFX、Flex ATX等多種規格的電源產品,其中SFX常見于小型的桌面PC平臺,其它規格的電源則多地用在商業和工業領域。不過ATX電源的準確名字就真的是“ATX電源”嗎?ATX電源是基于什么標準定義的?這些問題恐怕不是每一個玩家都可以輕松回答,今天我們就給大家理一理,簡單講講關于ATX電源的那些事。


標準ATX架構的PC電源(圖片為酷冷至尊MWE GOLD 550電源)

ATX電源有什么來頭?

ATX架構以及相關標準是英特爾在1995年時提出的,最早是面向主板而制定的,與基于AT架構主板打造的PC產品相比,基于ATX架構主板打造的PC要更為“模組化”,因此ATX架構的出現可以說大大促進了讓后來PC DIY的發展。時至今日,ATX依然是目前PC系統的主流架構,即便英特爾曾經在2003年試圖退出新的BTX架構用于取代ATX,但是由于各種兼容性問題,BTX架構在2006年就被英特爾放棄,ATX架構依然是最終贏家。

而ATX電源的相關規范則是ATX架構的一個重要組成部分,與ATX主板一樣,其主要是用來取代AT電源。ATX電源與AT電源最大的不同時,后者不支持“軟開機”和“軟關機”,機箱上的電源開關是直接連接到電源內部的,打開就進入開機狀態,關機則直接切斷電源,而因此當時的AT電源一旦損壞,要更換起來會有一定的難度。

而ATX電源的開機和關機則是通過主板發出的信號執行的,這讓未來的定時開機、定時關機以及遠程開機等功能的實現鋪下了發展的道路,同時也有效提升了系統數據的安全性,畢竟以AT電源的設計,關機時很可能數據還沒有完全寫入硬盤,而ATX電源在正常情況下是會自行等到系統發出“可以關機”的信號后再切斷電源。


現在的ATX電源有+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB五路輸出,曾經的-5V已經被去除

當然ATX電源相比AT電源的改進可不僅如此,首先其定義了+12V、+5V、+3.3V、-12V、-5V和+5VSB六路輸出,其中+3.3V的設計與+5VSB的設計尤為重要,前者讓眾多+3.3V供電的設備可以直接取電,而無需像使用AT電源那樣從+5V取電,再通過額外的電壓轉換器轉為+3.3V使用,+5VSB則為主板提供了待機時供電,讓遠程喚醒、定時開機等功能更容易實現;其次它的主電源接口相比AT電源也做出了重大變化,加入了防呆設計,接口插錯導致硬件燒壞的事情大幅減少;最后英特爾甚至希望通過ATX電源為主板與CPU進行散熱,早期的ATX架構PC確實如此,其電源風扇采用的是進風設計,進來風流不僅可以冷卻電源內部的元件,也可以為CPU和主板提供散熱風流,可謂“一舉多得”。

后來隨著PC的發展,ATX電源的相應規范也一直在進行修正,例如原本的散熱風扇設計被證明是“多此一舉”后,英特爾馬上就將這個設計從“強制要求”改為了“廠商選配”。當然最為重要的改變是在1999年的時候,英特爾發布奔騰4處理器的時候,發現原有的ATX電源規范已經無法滿足處理器的供電要求,遂修改相應的要求,將原本“CPU由+5V供電”的設定改為了“CPU由+12V供電”,ATX電源規范也就升級為ATX12V規范并沿用至今。

因此現在的ATX電源嚴格意義上來說應該叫“ATX12V電源”,不過既然ATX12V規范是從ATX規范發展而來,那么大家將ATX12V電源統稱為“ATX電源”自然也是正確的,這點就不必過于糾結了。

怎樣的電源才可以稱之為ATX電源?

從廣義上來說,ATX電源就是“用在ATX架構PC上的電源”,然后我們再根據其所應用的不同規范,再細分為不同版本的ATX電源。目前比較常見的是ATX12V 2.31版電源,雖然它們在內部結構上各有不同,但是我們大體上可以總結出以下三個共同點:

- 電源寬度為150mm,高度為86mm
- 擁有+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB五路輸出,其中+12V為主要供電
- 符合英特爾電源設計規范的電氣性能


標準ATX電源長度是14cm,但長度達到18cm的ATX電源也比比皆是(圖片為鑫谷昆侖650W電源)

不用懷疑,目前市場上的ATX12V 2.31電源,共同點大都只有這三個,雖然英特爾有一份完整的電源設計規范,但很多設計都是對廠商放開的,允許他們自行定義,例如電源的長度,按照英特爾的要求,標準的ATX電源長度應該是14cm的,但事實上目前市場的電源產品,16cm/18cm長度的比比皆是,因此英特爾的電源規范其實是一種參考標準,完全按照這個規范打造的電源是必然符合ATX架構的,不按照要求設計則可能會存在兼容性問題,具體尺度則由廠商自行決定了。


各路輸出的最大紋波要求


各路輸出的電壓穩定性要求

當然英特爾對ATX電源提出的要求可不僅僅是輸出電壓設定以及基本尺寸那么簡單,他們還對電源各路輸出的基本電氣性能有明確的規定,例如大家都比較熟悉的紋波,英特爾要求+12V/+5V/+3.3V/-12V/+5VSB的最大輸出紋波不超過120mV/50mV/50mV/120mV/50mV,另外電壓調整率與電壓偏離度都有不超過±5%的需求,還有各路輸出的保持時間、不同負載下的動態響應、拉偏狀態下的各路電壓變化等等,這些都是硬性要求,有興趣的玩家可以自行查閱,這里我們就不一一敘述了。

現在的ATX電源規范經歷了哪些變化?

現在我們常說的ATX電源規范,實際上多指ATX12V電源規范,其1.0版是在2000年2月份有英特爾發布的,而在最新的PC電源設計規范中,ATX12V電源規范已經發展到2.52版本,變化肯定是很多的,當中有些規范要求一直再加強,當然也有不少要求被舍棄,例如之前提到的“風扇進風設計”就被英特爾放棄,-5V的供電也在ATX12V 1.2規范中被舍棄,原本的20pin主供電接口則在ATX 12V 2.0版本中被擴展至24pin,同期還加入了SATA供電接口的相關要求,+12V供電的能力則是在一直被加強,不過在ATX 12V 2.0中強調的“多路+12V輸出,每路輸出不得超過20A”則在ATX12V 2.3版規范中去除,單路+12V輸出重新成為主流。

下面我們給大家整合了一下不同版本的ATX12V規范有什么變化,為了便于大家閱讀我們只列出重點改變:

ATX12V 1.0

- 增加+12V供電能力
- 額外4pin接口為CPU提供+12V輔助供電

ATX12V 1.1

- 增加3.3V的供電能力

ATX12V 1.2

- 不再要求提供-5V供電

ATX12V 2.0

- 確定+12V供電的主要地位,并增加+12V供電能力
- +12V供電采用兩路設計,每路最大電流不超過20A,配置獨立的過電流保護
- CPU采用+12V獨立供電
- 主供電接口從20pin修改為24pin,增加了額外的+3.3V/+5V/+12V供電線路
- 增加SATA供電接口

ATX12V 2.1

- 提升各路輸出的供電要求
- 修改轉換效率的相關要求

ATX12V 2.2

- 修正24pin主供電與4pin CPU供電接口端子的相應規范

ATX12V 2.3

- 解除+12V單路輸出電流最多20A的限制
- 建議轉換效率提升至80%,最低轉換效率提升至70%

ATX12V 2.31

- 2008年2月份推出
- 針對PWR_ON與PWR_OK提出不超過400mV的紋波需求
- 要求各路輸出在PWR_OK信號消失后仍然可以維持至少1ms的正常輸出

ATX12V 2.32

- 并不存在,只是民間對完整版ATX12V 2.31規范標準的稱呼

最后,為什么現在市場上只有ATX12V 2.31電源而沒有ATX12V 2.52電源?

自2008年2月份推出ATX12V 2.31規范后,英特爾直到2013年才提出ATX12V 2.4規范,隨后在2017年升級為ATX12V 2.5規范,今年6月份則進一步完善為ATX12V 2.52規范,因此從廠商跟進、生產并推廣相應產品的時間來看,現在市場上就出現基于ATX12V 2.52規范的電源產品,確實是不太可能的。


ATX電源的尺寸要求,這個規范已經維持很長時間了

然而我們也沒有聽說過市場上有ATX12V 2.4/2.5版的電源,這又是怎么一回事呢?實際上從ATX12V 2.3標準開始,英特爾就已經將對不同電源的設計規范進行了整合,在電氣性能的要求上進行了統一,因此各種不同電源獨有的設計要求,實際上就剩下基本尺寸,而對于ATX電源來說,其外觀尺寸早在ATX規范制定時已經確定,至今依然沒有變化。


在最新版PC電源設計規范中,我們有看到關于模組接口的設計要求

不過雖然真正意義上的ATX12V 2.52規范只剩下電源尺寸的要求,但是英特爾對PC電源的要求其實是一直有在改變的,只是隨著產品和相應技術的成熟,現在PC電源設計規范的改變更多地是細節上的要求,例如在今發布的規范中,我們首次看到了關于模組接口的相關規范,但是就電氣性能方面而言與當年ATX12V 2.31規范其實相差不大,再加上很多廠商的產品在性能表現上已經高于英特爾的相關要求,在電源產品上標注“基于ATX12V 2.31規范”更多地只是一種習慣性的做法,代表著電源符合這個規范的要求,但并不代表其僅適用于這個規范。

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