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電源供應器認識80PLUS

桌上型電腦主機內部,其實使用的是DC直流電源,但市電(即插頭接續的電源),為求長距離傳輸需要,多採用AC交流電方式傳送,如此一來,想讓電腦最便利最有效率運作,電源的基本需求就要靠AC/DC交流電轉直流電這道程序。

可別以為交流轉換成直流只要用個橋式整流器就搞定了…實際上,為求高效率轉換,電腦用的電源供應器,多以交換式電源(Switching Power Supply;SPS)達到AC轉DC的轉換需求。

舊式電源供應器是能源浪費元兇

過去桌上型電腦的耗電量並不大,大多200~350W就十分了不起了,但目前新款多核處理器、高效能顯示卡,與內接周邊需求激增,讓桌上型電腦的整機電力需求激增!現在主流交換式電源少說都要450W,若是頂極DIY極品電源供應器,甚至都有1000W的水準!

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其實交換式電源,解構其組成元素,大致由輸入端的濾波器、整流電路和一堆電容、電感、線圈等零組件組成,在電源交流轉直流過程,不少的電能轉換為無用的熱,形成浪費!過去桌上型電腦的電源轉換效率約在60%~70%,簡言之,也就是當輸入500W市電,換言之,當系統需要300W的直流用電時,電源供應器需要抽取428-500W市電,其浪費電力高達200W之多。

而轉換效率不佳,除影響輸出功率外,交換式電源產生的熱,也會造成運作不穩,而為了加強散熱,交換式電源還得增加更強力的風扇散熱,不只加劇功耗浪費,電源供應器的風扇噪音更令人詬病。

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圖說:新款交換式電源供應器,為了快速排出運作熱源,外殼改採大量鏤空沖孔設計,同時也減少風扇運作速度,大幅減低運作噪音

符合80PLUS規範的電源供應器,能源轉換效能精進
日益受重視的80 PLUS計劃,其超越80%轉換效率的訴求,2003年由美國Ecos Consulting與EPRI兩家民間機構首倡,隨後受到民間電力公司認同大力支持,並提供資金大力贊助該計畫,並於06年獲美國環保署EPA肯定,納入能源之星4.0版草案,並於07年7月正式成為環保法規。

認證要求Server或PC的交換式電源,在115V環境下運作功率20%的低負載狀態、運作功率50%中負載狀態、或是運作功率100%高負載狀態下,AC轉DC的轉換效率都要能超過80%以上,而且PF電功率值要高於0.9,才能掛上80PLUS標章。

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80PLUS與其說是認證規章,倒不如說是一種獎勵!即採用符合80PLUS交換式電源的電腦設備,美國政府就會提供對應獎勵,由於80PLUS的要求有一定技術難度,加上近來全球能源短缺,讓消費者與產業都開始重視能源節約觀念,進而演進至全球化的減碳運動,80PLUS的標章等於是交換式電源廠商展現研發實力的重點,甚至也有廠商推出超越規範的82PLUS技術能力。

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圖說:為了環保,也為了節省自己的荷包,選擇電源供應器一定要認明標有80PLUS的商品,雖然單價稍稍高一些,但減碳的代價十分值得。

實際上,因為交換式電源供應器的轉換效率並非線性,大部分交換式電源供應器在80%負載前,因負載提升轉換效率會有提升反應,反而當交換式電源供應器負載超過80%,因為變壓器達到磁通飽和、半導體類元件因特性曲線變化,轉換效率又呈現衰退狀態。而在低負載狀態時,也因輸入功率低,卻又得負擔內部零件的基本功耗,在低負載的現況,想達到80%的轉換功率,難度頗高。

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圖說:業者推出的82+超越80PLUS規範,對市場是種正面的技術競爭,越多廠商投入競爭,對世界性的能源節約、減碳課題,都能有一定助益。

為設計滿足80PLUS的交換式電源供應器,主動式功率因數校正(Active Power Factor Correction;Active PFC)為必備功能,而電源供應器得加入電路、設計上就愈加複雜,而零組件增加、成本自然增加,如何設計能在任何負載前提都能達到80%以上轉換效率的電源供應器,也考驗電源供應器開發廠商的設計與技術水準。

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圖說:業者推出的82+超越80PLUS規範,其實對市場來說是種正面的技術競爭,越多廠商投入競爭,對世界性的能源節約、減碳課題,都能有一定助益。

 

 

 

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