關於電源你可以知道的幾個點 - 3C

1.平均功耗與瞬時功耗是什麼？

前一陣子高階顯卡對於電源的要求提高，出現了瞬時功耗(瞬間功耗)的概念
https://i.imgur.com/e95FFGS.jpg
(圖一)如上面表格，Intel在新的ATX V3.0規格內，針對12VHPWR電源接頭(另一個常見稱
呼是PCIe 5.0電源接頭)導入瞬時功耗的規格要求，電源供應器必須要能扛住短時間內的
超額輸出，100%下要求無限時間連續輸出這是一定的，450W含以下的電源，110%負荷要能
扛100ms，135%要能扛10ms，145%要能扛1ms，150%要能扛0.1ms。而超過450W且具備
12VHPWR電源接頭的電源，120%負荷要能扛100ms，160%要能扛10ms，180%要能扛1ms，
200%要能扛0.1ms。200%扛0.1ms是怎樣的概念呢?就是1000W的電源要能承受0.1ms的2000W
瞬時負載，這對電源的設計及容許額度的要求都比前一版的ATX規範要高出許多，如果沒
辦法扛住這瞬時功耗，輕則當機或直接關機，重則電源直接掛蛋

一般家用常見的功率測量儀器(變電家/附帶功率顯示的延長線/智慧延長線等)，因為測量
更新速度不快(通常0.5秒更新一次)，無法反映出這個以毫秒為單位的瞬時功耗，通常要搭
配比較高階的測試裝備才能測量到，換句話說，這些家用功率測量儀器顯示的功率，是電
源供應器已經承受完瞬時功耗後的平均功耗值，這個平均功耗值可以當成電腦配備於高負
荷運作狀態下的平均耗電參考(計算電費等)，但是不能當成裝置啟動瞬間的耗電參考，也
許一個裝置於高負荷運作狀態下的平均耗電是200W，但啟動瞬間耗電通常不只200W，所以
廠商一般會推薦使用輸出能力較大的電源，使其可以滿足啟動瞬間耗電需求，避免翻車

但講到瞬時功耗，並不一定是輸出越大的電源可以承受越大的瞬時功耗，如前面所談，電
源的設計(對暫態響應能力)及容許額度(元件是否能承受)是重點，普遍來說大瓦數的電源
會採用較高規格的元件，或是針對暫態響應去強化，但如果設計不良，無法處理瞬時功耗
，即使大瓦數也是會翻車，所以選擇時並不是只看瓦數，也要把電源本體素質一併參考進
去，才能真正避免翻車

2.大瓦數電源到底有沒有比較耗電？

常常有人以為，同樣的配備，用了高瓦數的電源，會比低瓦數的電源消耗更多的電力，首
先，電源供應器實際交流耗電，是配備的直流耗電除以當下的轉換效率，不會用了多大的
電源就隨時在消耗多大的電力。那同樣耗電的配備，使用高瓦數電源真的會比低瓦數電源
來得高嗎？這要從電源轉換效率曲線去探討
https://i.imgur.com/NjWfMWW.jpg
(圖二)上面是一款白金認證電源供應器的轉換效率，可以看到輸出46%時有最好的轉換效
率92.8%，也就是說如果電腦的耗電量落在這個區間附近，會最省電，同時電源轉換效率
高也可以降低廢熱產生。同時我們也可以看到，在輸出小於11%的區間，轉換效率只有不
到90%，輸出百分比越低，效率越差，這個稱作”輕載區間”，如果電腦耗電量都只能在
輕載區間徘徊，那這個電源就無法表現最佳轉換效率，即使用到白金牌，結果效率卻只有
到金牌甚至銅牌的水準。目前因為電腦在閒置與運作的耗電量差異越來越大，電源廠商也
在努力提升10%至50%區間的轉換效率表現，甚至強化低於10%的轉換效率以符合鈦金認證
要求(鈦金認證下10%也要具備90%的轉換效率)。所以說，依照電腦配備的功耗區間，選擇
適當瓦數及轉換效率曲線的電源供應器，就能決定是會更省電還是更耗電

3.110V/220V輸入的迷思？

台灣110V家用插座最大容許電流15A，也就是容量最大1650VA，大功率電器如冷氣、電熱
水器、廚房大型烤箱/IH加熱爐等，都要接220V供電，這是因為相同功率的電器，接上
220V時，線電流只有接上110V時的一半，電流減半以後，可降低插座容許電流的要求，同
時降低大電流流過電線、插頭、插座的損失。因為電線/插頭/插座會帶有阻抗，電流流過
以後會在上面產生電流平方乘以阻抗值的功率損失，這些功率損失同時也會造成發熱。現
在家用電腦電源功率越來越大，是否未來也有改用220V供電的需求呢？其實對於目前帶有
主動功率因數修正(APFC)的電源供應器來說，輸入電壓越高，轉換效率的確會越好
https://i.imgur.com/8jsjKOD.jpg
(圖三)上圖是一款白金認證電源供應器於110V輸入(藍線)及220V輸入(紅線)的
10%/20%/50%/100%轉換效率表現，從曲線可以看到，輸出功率越高，轉換效率差異越大。
這是為什麼呢？因為帶有主動功率因數修正(APFC)的電源供應器，交流輸入電源後，經過
整流會進入APFC，APFC透過升壓(Boost)方式，降低電流波形的總諧波失真率(THD%)以提
高功率因數，但是APFC在處理過程中會因為升壓造成轉換效率損失，輸出越大損失也越大
。當提高輸入交流電壓時，因為APFC輸入及輸出的電壓差縮小了，升壓造成的轉換效率損
失也可以降低，讓電源供應器的整體轉換效率可以獲得提升，對於大輸出功率電源，改用
220V供電會比低輸出功率電源要有更好的轉換效率改善。另外80PLUS目前也有230V EU認
證版本，會在標誌下加上230V EU字樣，比起115V同顏色認證，轉換效率又高一個等級(例
如80PLUS GOLD 230V EU轉換效率等級其實等同於80PLUS PLATINUM 115V)

但是改用220V供電，其實有很多要注意的地方，必須要在房間內設置一個220V專用插座，
不可與110V的2孔/3孔插座相同，避免其他110V電器去誤插導致故障燒壞，同時也要做好
接地，避免漏電時造成人身安全危害

以上報告完畢，謝謝收看

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