作者：林啟清 (Jim Lin)

本期主題：電腦的生命之水 (切換式電源供應器)
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一、前言

    如果您問一個懂電腦的朋友，什麼是電腦中最重要的零件 ?

    相信有 99.5% 的人會告訴您電腦裡面最重要的是 CPU (中央處理器) ?

    人的生命三要素是陽光、水、空氣 ? 那電腦呢 ?

    其實，一部電腦如果沒有插電，那電腦只是一堆由電子元件所組成的廢物罷了 ! 所以
    電源才是一部電腦最重要的東西，但卻常常被人們所忽略了 ?

    一定有讀者會認為筆者是存心找碴，那有電腦不插電的呢 ? 反正只要有電，電腦就
    會動，又何必花這麼大篇幅來專門談電源呢 ?

    如果您真的是這樣想，那請您先耐著性子，看筆者娓娓道來吧 ....:-)


二、傳統電源跟切換式電源的差別

    我們的市電是約 110 V 左右 (這個電壓是不穩定的，所以誤差很大)，但是有時會升
    到 130V 或是降到約 90V 左右，視當地的電力配置及用電者用電量而有不同情形 ?

    上個月在聽中文廣播，台中主持人講到有關電飯堡 (電鍋) 電壓的問題，我一邊聽一
    笑，因為主持人講不要從香港買電鍋來加拿大，因為很容易壞 ....:)

    他說香港的電鍋是 110V 而加拿大的電鍋是 120V，所以把 110V 的電鍋拿來加拿大
    用 120V 去接，電鍋會容易壞 ?

    事實上，110V 跟 120V 的電器用品是一樣的，不會因為只差 10V 就造成危險的。

    而香港的電器會比加拿大的電器容易壞，這是因為安規 (CSA) 的問題。因為加拿大
    規定所有進口的電器都必須通過 CSA 檢驗通過，才可以在市場銷售。而為了能通過
    嚴苛的安規檢查，所有要送檢的電器用品都會加大電力線的規格 (較粗)，而因為線
    比較粗就不容易發熱甚至燒毀了 ...:-)

    而香港或是臺灣帶來的電器都是沒有通過 CSA 標準的 (在當地都可以買到通過 CSA
    標準的電器，但是較貴)，所以當然會比加拿大的電器容易壞囉 !

    現在講回正題 .... 真的扯太遠了 ... 竟然講到電鍋去 ....:)

    由於傳統式的電源供應器是採用降壓式，且使用低頻變壓器來轉換電壓，所以其電壓
    轉換率非常的低 (低於 45%)，而電力都變成熱量散發掉了 !

    也就是說，如果您需要 40W (瓦特) 的電力，您必須輸入大於 100W 的電力給電源供
    應器，才能取得 40W 的電力。很明顯的，約 60W 的電力都浪費掉了 ...:)

    而當輸出的低壓電力的電流變化太大，又會造成輸出電壓的難以控制 (指穩壓電路)
    ，進而影響到用電的電子設備 (電子設備大多需要非常穩定的電壓)。

    早期的電腦較為耗電，那時的電腦耗電量約在 180W 左右，在啟動瞬間則會高達 300W
    左右。如果要用傳統式的電源供應器，那該電源供應器必須輸入約 1000W 的電力，而
    且有約 700W 要變成熱量浪費掉。也就是您等於裝了一個小型電熱器 (一般小型電熱
    器約 800W ∼ 1000W) 在電腦裡面，要如何才能把這麼驚人的熱量排出電腦，這真是
    太恐怖了 ?

    相信大家都知道電腦怕熱 (電子元件都怕熱)，所以不要開玩笑了，怎麼可能會裝一個
    電熱器在電腦裡面呢 ...:-)

    而且您知道嗎 ... 一個可以供應 1000W 電力的變壓器有多重嗎 ? 最少有 10KG 耶 !

    現在您知道為什麼不要用傳統電源供應器了吧 !

    那麼，切換式電源供應器到底是如何不傳統呢 ? 傳統式電源供應器是直接將市電所提
    供的 110V ∼ 220V 加以整流，而電源頻率是 60Hz ∼ 50Hz。但是切換式電源供應器
    它是先將市電整流濾波 (沒有經過任何變壓器)，然後透過高頻振盪，將頻率提高到約
    30KHz 左右，而波形也從原來的正弦波變為方波。

    這樣做的好處是，由於頻率提高，所以降壓變壓器的體積可以變小，而且轉換效率也
    較高 (約 60% ∼ 70%)。而輸出電壓的穩定性可以透過調整方波的波幅加以調整，且
    頻率高所以電壓調整的反應也較快。

    由於切換式電源供應器需要一段時間去啟動振盪器，所以初期的電壓輸出會較不穩定。
    這也是為什麼在電源供應器接線上，會有一條 P.G. (Power Good) 的線直接接到電腦
    上 (一般來是橙色的)。當電源供應器的電壓升到正常的電壓時，電源供應器就利用
    這條線去通知電腦可以開始用電了。

    所以，如果這條線沒有接好或是有問題，電腦都是不能開機的，因為這條就是電腦的
    Reset 線。

    而電源供應器的 P.G. 信號如果不穩定，也會造成電腦不正常自動重開機，或者是完
    全開不了機 ?

    這下您知道電源供應器的重要了吧 !

    如果您的電源供應器不良，那就會存在高頻干擾的問題。當您開電腦時，電視機會有
    波紋狀干擾，或是收音機接收不良的現象，那換個別牌的電源供應器吧 !


三、功率越大越好 ?

    如果有兩個電源供應器，一個 200W 一個 250W，您會挑那一個 ?

    相信很多人都會斬釘截鐵告訴您，當然會挑 250W 那個嘛 ....:-)

    很不幸的，您犯了全世界最大的錯誤，因為那並不是表示它所能提供的最大功率，而
    是指當您的主機有問題時，它會毫不猶豫用多大的電力去摧毀您的主機 ...:)

    所以，您認為是用 200W 去燒會比較慘，還是用 250W 去燒會比較慘 ?

    告訴您一件更不幸的事，那就是有 99.9% 的電腦公司會鼓勵您買 250W 的那個電源供
    應器。為什麼要害您呢 .... 真的不是故意的 ... 因為他們也不知道是這樣的 ..:-)

    這對您來講，也許真是晴天霹歷，但您一定還半信半疑 ... 請繼續往下看吧 !

    電腦所使用的 SPS (Switching Power Supply) 裡面有兩個保護設施：

        1) 短路保護

           目前常見的 PC SPS 有 +5V、-5V、+12V、-12V 四組電壓。而當主機板 (或介
           面卡) 故障造成任一組電壓短路時，會造成電源供應器本身的損壞，而此短路
           保護電路就是為了保護此一突發狀況所設的。

           而電壓短路分兩種，如果是對地短路，問題還不大 .... 但如果正電源與任何
           一組負電源短路，就會造成其它幾組電壓的不正常升高 (不受穩壓電路控制)
           ，而這種電壓的升高可能就會摧毀主機內許多 "本來" 沒壞的零件了。

        2) 限流保護

           每一組電壓都有一定的電流量，而當電流量超過標稱電流時，限流保護就一定
           要動作。而這種限流的保護本來是為了保護電源供應器本身的零件，但由於電
           流被限制住，所以也可以因此保護到主機內的零件不受過大電流的摧毀。

    不管是那一種保護電路，一旦觸發，電源供應器都會立刻停止工作，也就是停止振盪
    器的工作，振盪器不工作就不會有電力輸出給主機了 (您會聽到很小的嘶聲由電源供
    應器中發出)。

    所以，一個好的電源供應器應該在電源供應器輸出過大電力時，立刻即時喊停 (停止
    工作)，只要喊慢了一步 (電子零件是非常脆弱的)，您的主機就會看到一縷輕煙緩緩
    飄出，然後看到主人張開嘴巴，啞口無言 ....$@#$@#!

    所以，當您的電腦冒煙，而裡面的零件燒掉了，有 60% 是電源供應器 "保護不力" 造
    成的。筆者曾經看過整部電腦冒煙，從主機板到界面卡通通燒毀，非常壯觀 ... 電源
    供應器實在是非常 "夠力"，而那位主人還一直怪 "主機板" 太爛咧 ...:-)

    目前由於連最耗電的硬式磁碟機也越來越省電，在啟動時也只約耗低於 10W 的電力，
    所以實在沒有必要去追求大功率的電源供應器。

    透過實際的測試，目前的電腦平均只耗 50W ∼ 80W 的電力，真不知為什麼有人還會
    去挑 200W 與 250W 的 50W 之差呢 ?


    PS.電源供應器除了以上兩種主要的保護電路 (並不保證保護電路不會故障) 外，裡面
       還有保險絲保護。

四、結語

    電腦所吃的電都是電源供應器所提供的，就好像人喝的水一樣，所以不要輕忽電腦的
    電源供應器哦 !

    上個月在台加文化協會所舉辦的演講，已經圓滿結束，很感謝許多熱心的讀者到場捧
    場，並提供許多寶貴的意見給筆者。