注：请勿转载，如有需求请与刊登的杂志社联系.

　　电脑的各个部件都是由电子元件组成的，在它工作时必然要消耗电能，主机电源就是为电脑提供工作所需的电能。通常城市电网为我们提供的都是交流220u的电源。这与电脑各个部件正常工作所需的电源参数相差很大，因而我们不能直接使用市电为电脑供电，主机电源的作用就是将220u交流电经过转换变成符合要求的多组电压输出，提供给电脑的各个部件。与电源相关的还有UPS，它的主要功能是在意外断电的情况下，继续向电源供电，以防止数据丢失。下面我们来分别介绍。

主机电源
----------

一、开关电源的优点

　　主机电源的作用是高压变成低压，交流变成直流，一组输入变成多组输出，我们现在使用的主机电源是用开关电路来完成这一转换过程的，与传统的变压器降压相比，开关电源具有很多优点： 1.体积小、重量轻，
　　一般的主机电源功率在200w以上，如果采用一般的变压器降压方式，所需的变压器体积和重量都非常惊人。而开关电源是直接将市电提供的交流电压进行整流，省去了笨重的电源变压器。开关电路中的开关变压器体积亦十分小巧。因此开关电源与同等功率的变压器电源相比无论体积重量都要小的多，通常情况下开关电源的重量只相当于变压器电源的五分之一。

2.效率高，
　　电源的效率主要是指输入功率与输出功率的比例，电能在转换的过程中，电能并不是百分之百的转换，有一部分电能被电源电路消耗掉，一般的变压器电源转换效率只有　　，而开关电源的转换效率可达百分之80到百分之九十，从节约能耗的角度讲是很幼年意义的。

3.适用范围宽
　　市电提供的电压并不是非常稳定的，有时会产生波动，一般的变压器电源当市电电压升高时变压器输出电压也会升高，市电电压降低时变压器输出电压也会降低。即使加上稳压电路也只能在较窄的范围内保证稳定的输出。开关电源的电压输出基本上于输入电压无关，因而适用的输入电压范围很宽，一般来说当市电电压在150伏到260伏之间变化时，都能保证稳定的输出。

4.保护功能齐全，可靠性好
　　在开关稳压电路中，具有自动保护电路。当稳压电路失控或负栽短路时，能自动切断电源，保护功能灵敏可靠。

二、开关电源的工作原理

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 微机电源照片

　　常见的电脑电源从外观上看是一个方形的铁盒子，它是电脑的最重要的组成部分，如果没有电源，电脑就是一堆废铁。下面我们来看看它是怎么工作的。

　　电脑的电源完成了从交流到直流的转换。它可以提供多组电压：3.3V、5V、12V。3.3V和5V主要提供给数字电路，12V则提供给各种驱动设备（如光驱、硬盘）中的电机以及各个散热风扇。 　　以前的微机电源基本是AT型的，它利用一个机械开关来控制电源的通断，但是后来为了更方便的控制电源，以便做到远程控制、软开关机、定时开机等功能，就不在用机械开关来控制电源的通断了，而是采用逻辑电路来完成，这样可以通过键盘、网卡等方便的控制计算机了，这就是ATX电源。总的来说，ATX电源在开关电路方面与AT电源并无差别，但它的附加控制功能要比AT电源增强了很多。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 抗干扰电路

　　这部分由一个线圈和两个电容组成一个滤波网络，它可以滤除由电网进来的各种干扰信号，另外它也可以防止电源开关电路形成的高频干扰窜入电网，影响其它电器。因为这部分并不影响电源的正常功能，所以便宜的电源通常会省略这部分电路，你就看不到这几个元件了。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 整流滤波电路

　　这部分由一个全桥和两个高压电解电容组成。全桥内部就是四个二极管，它负责把交流电转换成直流电。整流后的直流电波动很大，为了得到平稳的电压，需要用到滤波电容，滤波以后，电压就比较稳定了。滤波电容的容量大小与滤波效果有很大关系，容量大一些，滤波效果就好一些，但是大容量的高压电解电容价格也比较高。所以看看滤波电容的容量就可以判断厂家是否偷工减料了，一般采用470微法。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 开关电路

　　开关电路主要由开关管、PWM控制芯片、开关变压器、高频整流二极管组成。由开关管和PWM控制芯片构成振荡电路，产生高频脉冲，经开关变压器得到多组输出，这各组输出经高频整流二极管整流，得到各组不同的电压。开关电路的输出端和输入端有反馈电路，因而电路可根据输出端反馈的信号自动调整振荡频率，从而再影响输出电压。当输出电压偏高时，振荡频率会因反馈信号而降低，从而使输出电压也降低；当输出电压偏低时，振荡频率会因反馈信号而升高，从而使输出电压也升高。因此，开关电路能保证稳定的输出电压。通常电源的功率大的话，开关变压器的体积也会大一些。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 保护电路

　　微机电源都具有完善的保护电路。当负载出现过流、短路，电源本身出现故障或者输入电压超出预定范围等情况时，保护电路会令电路停止输出，以防止损坏电脑的其它设备。
　　
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 输出电路

　　输出电路主要就是整流滤波。因为有多组输出，所以也有多个滤波电容，同样滤波电容的容量决定了滤波效果，一般容量在1000-2200微法左右。
　　
POWER GOOD
　　电脑属于一种精密的设备，为了保证安全使用，电源部分也采取了一系列安全保护措施，POWER GOOD就是很重要的一项。当电源启动后，开关电路从起振到稳定之间会有一段时间的延迟，等待各组电压都稳定下来后，电源各部分都会输出一个检测信号，这个信号为高电平时表示该部分电压正常，这些部分包括输入电压和各组输出电压。这些信号“与”的结果就是一个POWER GOOD（也叫Power OK或者PWR OK）信号，所谓“与”，就是说只有当所有的检测信号都为高电平时，输出的POWER GOOD信号才为高电平，表示电源部分正常，哪怕只有一路信号为低电平（就是说该部分电路不正常或者还未稳定），输出的POWER GOOD信号都为低，即表示电源部分有故障或者还未进入稳定状态，这时时钟芯片会持续向CPU发送RESET（复位）信号，CPU就不会开始工作。如果在收到POWER GOOD信号之前，电脑就开始启动，那么由于电压不稳定，很可能会造成启动失败甚至损坏硬件。因此，电脑需要等待这个POWER GOOD信号，它表示电源部分已经准备好了，电压也都稳定了这时，这时不再有复位信号，CPU开始工作，执行BIOS程序。

　　POWER GOOD信号还能起到保护的功能。当供电突然中断时，POWER GOOD电路能够迅速检测到这种变化，使POWER GOOD信号电平迅速变低，主板检测到POWER GOOD信号电平变低，会对系统的各部分进行复位，以防止突然掉电造成设备损坏。 　　理论上POWER GOOD信号的电平为＋5V，不过实际上会允许有一定范围内的偏差。有一些很便宜的电源，为了节省成本，直接将输出的＋5V冒充POWER GOOD信号，因而丧失了真正的安全保护功能。

3.3V输出

　　在新一代半导体器件中，为了降低功耗，大量采用了3.3V逻辑电路。因此在ATX电源中，增加了3.3V输出，因为开关变压器通常并没有提供独立的3.3V绕组，一般是从高电压绕组经整流滤波，再经TL431和三极管组成稳压扩流电路得到3.3V输出的。

＋5VSB输出

　　＋5VSB，这一部分电路是独立的，它的输入电压由交流电经整流滤波后获得，但振荡部分不受控制，也就是说，只要电源一接通交流电，该部分电路就开始工作，一直输出一组＋5V电压，这组电压可为处于待机状态时的电脑提供电能，以保证待机状态时，电脑的各逻辑器件仍能完成各种控制功能。所谓待机状态，就是电脑的耗电大户，象硬盘等都停止工作了，CPU的频率也降的很低，耗电量很小，整机不进行任何工作，耗电很少，但是逻辑电路仍然提供有电源，因此功能并为丧失，一旦有事件发生，比如键盘某个按键被按下、网卡芯片接收到一个外来信号，逻辑电路会立即发出请求，CPU通过控制电路令电源启动恢复向主机的供电，电脑进入正常工作状态。 PS-ON#
　　 PS-ON的功能有点象AT电源的机械开关的作用。当PS-ON为低电平时，电源启动，PS-ON为高电平时，电源停止工作。与机械开关相比，它是一个逻辑信号，很容易受控制，主板通过向电源的PS-ON引脚发送高低电平信号，就可以方便的控制电源。各种远程控制、软开关机、MODEM唤醒等功能最终都是通过控制PS-ON来完成的。

　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 测试电源

　　因为ATX电源没有电源开关，并且其开关电路的启动是收PS-ON控制的，所以如果电源没有接负载的话，电源并不会启动，在购买电源时，我们就不太好判断电源的好坏。根据PS-ON#信号的特性，当PS-ON#为低电平时，电源启动。我们可以简单的用一个电阻把PS-ON#接地，也就是人为的把PS-ON#信号拉低，从而强制电源启动。

三、开关电源的相关问题接口、功率

1.AT电源接口（P8\P9）

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 AT电源接口照片

它由两根六孔接插件组成，包含了主板所需的各种电压：＋5V、－5V、＋12V、－12V，以及POWER GOOD信号脚。在插到主板电源插槽时，要注意，两个插头的黑色线在中间。

2.软驱电源接口

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 软驱电源接口照片

软驱电源接口只为软驱提供＋5V和＋12V电源。

3.IDE设备电源接口

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 IDE电源接口照片

这个接口可为所有的IDE设备提供电源，例如硬盘、光驱等。

4.ATX电源接口

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 ATX电源接口照片

ATX电源接口采用了20针的接插件，这样可避免AT电源接口容易插反的问题。除了各组电压外，还有一些控制信号。

5.P4电源新增接口

　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 P4电源新增接口照片1

本质上P4电源与普通的ATX电源是完全相同的。但是为了提高电流，避免损耗，P4电源又单独提供了两组电源接头，＋12V电源接口和AUX电源接口。＋12V电源接口是为了增加向主板提供的＋12V的电流而增设的，包含这种接口的电源称为ATX12V，不包含的则称为ATX。这种接口是四针的，只提供一种＋12V电压。AUX电源接口则是为提升+3.3V的电流而定义的，增加这个接口后，3.3V的电流可增加18A以上。

电脑各部件消耗功率表：

名称　　　　　　　　功率
－－－－－－－－－－－－－－－
AGP显卡　　　　　　 20－30W
PCI卡　　　　　　 5W
SCSI卡　　　　　　 20－25W
软驱　　　　　　　　5W
网卡　　　　　　　　4W
50X光驱　　　　　　 10－25W
内存　　　　　　　　10W/128M
5200转IDE硬盘　　 5－11W
7200转IDE硬盘　　 5－15W
主板（不含CPU\RAM） 20 to 30W
550 MHz PIII　　　　30W
733 MHz PIII　　　　23.5W
300 MHz 赛扬　　　　18W
600 MHz Athlon　　 45W

四、电源管理

　　电源管理的目的就是为了节省能源。因为我们在使用电脑时，电脑经常并不处于满负荷工作状态，所以电源管理功能可以根据情况不同，关闭一些设备，以达到节能的目的。这种管理分为多种层次，比如降低CPU时钟频率，时钟频率降低后，功耗也会下降；暂停某个设备，如硬盘停转、关闭显示器；整个系统进入休眠状态等。

　　电源管理分为多种，一种是由BIOS控制的，还有由WINDOWS控制的APM（高级电源管理）以及ACPI

1.BIOS电源管理

　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 BIOS电源管理界面

　　BIOS控制的电源管理项目在CMOS设置中专门有一项电源管理设置。
POWER MANAGEMENT：电源管理是否打开。
PM Control by APM：电源管理控制权是否交给APM。
VIDEO OFF OPTION：何种情况关闭显示器。
VIDEO OFF METHOD：屏幕保护模式。黑屏或者白屏。

PM定时项目
这一项是让用户来选择停止操作多长时间后关闭设备。
HDD POWER DOWN：多长时间内没有对硬盘进行读写操作就关闭硬盘
DOZE MODE：打盹模式，多长时间没有操作进入打盹模式
SUSPEND MODE：挂机模式，多长时间没有操作进入挂机模式

PM唤醒事件
即出现那些事件可将电脑从休眠状态唤醒。这些事件指的是各个可发出工作信号的设备。

2.APM高级电源管理

当在BIOS的电源管理设置项目中的PM Control by APM一项中选择YES时，则APM高级电源管理有效。高级电源管理是由操作系统来管理电源，例如DOS的POWER.EXE或者WIN9X控制面板中的电源管理。

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 APM电源管理界面

在WINDOWS的控制面板中有一项是电源管理。在电源使用方案中，你可以选择系统预定义的电源管理方案，也可以自己进行设置。包括：系统等待时间，设置系统进入休眠状态的定时时间，当然也可设置为“从不”，这样无论多长时间也不进入休眠状态。关闭监示器，设置关闭监示器的定时时间，同样也可设置为“从不”。关闭硬盘，设置关闭硬盘的定时时间。

3.ACPI

　　ACPI是一种由INTEL、微软、康柏、东芝等公司共同制定的关于电源管理的工业标准。它最大的特色是可对系统的每一设备的电源进行单独控制，不过目前来说ACPI应用起来也存在不少问题，因为它需要主板等硬件设备、BIOS、操作系统三者同时支持才能够完成，所以经常会因为硬件设备或者BIOS对ACPI支持的不好而造成管理失败或者其它一些奇怪的问题。

　　ACPI分为六级节电模式。
S0：正常工作模式，所有设备都工作。
S1：睡眠模式，系统进入睡眠状态，但CPU、内存等仍保持电源。
S2：较S1更深的睡眠状态，CPU完全停止工作。
S3：挂机到内存模式，电源只为内存供电，当前数据保存在内存中，因此当唤醒时可快速恢复。利用这个功能，可以做到快速开机关机，对于需要频繁开关机的用户很方便。
S4：挂机到硬盘模式，当前数据保存到硬盘上，连内存也不供电。
S5：完全关闭系统电源。

UPS
-------

一、为何要使用UPS
　　 电脑在工作时，对电源的要求是非常严格的，在系统运行过程中必须保证持续供电，一但由于停电的原因，造成电源供应中断，会造成严重后果：内存中的数据会丢失，也就是说当前的工作数据全部丢失；如果此时硬盘正在进行读写操作，则有可能导致硬盘损坏。另一方面，市电的干扰是非常严重的，它会影响电脑工作 的稳定性。这两点是我们需要避免的，因此需要为电脑配上UPS.
　　 UPS(UNLNTER RUPTIBLE POWER SYSTEM)就是不间断电源，UPS内部有蓄电池，蓄电池可以通过逆变电路向电脑供电，这样可以保证停电时电脑内存中的数据不会丢失，另一方面，逆变电路可使电源得到进一步净化，为电脑提供一个稳定和纯净的交流电源。
　　
二、UPS的分类

　　UPS分为后备式和在线式。

1.后备式UPS

　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 后备式UPS照片

　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 后备式UPS工作原理示意图

　　一般家用的UPS都属于后备式的。这种UPS结构比较简单，价格也很便宜、运行效率高、噪音低。顾名思义，后备式UPS就是当市电正常供电时，UPS内部的逆变电路部分是不工作的，蓄电池处于充电状态，市电仅仅通过一些滤波电路，然后经转换开关向电脑供电。这时，UPS仅仅起到了一点简单的滤波作用，对于市电的各种干扰的净化作用并不大。当出现停电或者市电电压较低（低于170V）时，电路切换到蓄电池供电状态，蓄电池通过逆变电路，将直流低压转变为交流220V，向电脑提供提供电压稳定、频率稳定的交流220V电源。 2.在线式UPS

　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 在线式UPS照片

　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//图 在线式UPS工作原理示意图

　　在线式UPS与后备式不同，它的逆变部分是始终工作的，因而能起到很好的净化电源的作用。当市电正常供电时，它首先将市电提供的交流电源转变为直流电源，然后经过逆变电路进行脉宽调制、滤波，最后直流电源又重新变为交流电源输出。当停电时，UPS改为由蓄电池通过逆变电路向电脑提供交流电源。可以看出，无论停电与否，在线式UPS的逆变电路都能有效的避免市电电网波动和干扰带来的影响，因此真正起到了不间断提供电源和提供稳定纯净电源两个作用。不过在线式UPS的价格一般比较昂贵。

　　UPS电路基本上可分为两部分，一部分是交流转直流的电路，直流电源一方面提供给充电电路为蓄电池充电，另一方面提供给逆变电路（仅指在线式UPS）。另一部分是直流转交流的逆变电路部分。逆变电路是UPS的核心所在，逆变电路普遍采用了脉冲宽度调制技术（PWM技术），脉宽调制技术是指采用不同宽度和间隔的脉冲来等效市电的正弦波电压。由于UPS输出的交流电源是由逆变电路产生的，因而输出的电源的电压值、波形、频率、噪声等参数基本不受市电输入的影响，而只与逆变电路有关，所以通过逆变电路输出的电源较市电更稳定、更纯净。