你注意到沒有,電腦上的電壓分得非常細致,220V市電輸入后會轉換成多種電壓,包括12V、5V、3.3V等等,為什么它們不統一起來呢?
誰在用12V電壓?
12V電壓是電腦電源中最主要的供電之一,主要用于CPU、顯卡、風扇和其他需要較高功率的組件。隨著微CPU和顯卡功耗的增加,12V電壓逐漸成為主流——主板的電源管理模塊(VRM)將會轉換12V電壓給CPU,CPU再以自己合適的工作電壓運行。
5V電壓又是誰的主力“口糧”?
5V電壓主要用于驅動控制器、USB端口、硬盤等外圍設備,它在早期PC中被廣泛使用,因為TTL邏輯電路的工作電壓為5V。
3.3V電壓的“擁躉”又是誰?
3.3V電壓主要用于內存(如DDR4和DDR5)、主板芯片組、音頻設備等等。隨著芯片工藝的進步,許多設備的工作電壓已經降低到1.0V甚至更低。
電源是怎么確定的供電三巨頭?
早期的IBM PC僅提供+12V和+5V兩種電壓,但隨著CPU功耗的增加,+3.3V電壓被引入以降低整體功耗并提高供電效率。而ATX標準的制定進一步規范了電源設計,明確了+12V、+5V和+3.3V作為主要電壓,由此確立了這三大電壓為主的供電格局。
現代電源通過集成穩壓模塊(VRM)和降壓轉換器,能夠高效地從12V生成其他所需的電壓——NVIDIA推出12VHPWR接口就是為了解決顯卡功耗增加的問題,通過直接供電減少中間轉換環節。盡管在實際使用中發生了過載、接觸不良導致的燒毀問題,但不能否認這種新的供電規范確實有存在的價值。
所以,新的12V-2×6接口應運而生——它是PCI-SIG組織為解決12VHPWR接口在實際使用中出現的過熱、燒毀等問題而推出的改進版本。其設計目標是提升供電的安全性和可靠性。他們在外觀上幾乎相同,但在機械結構、電氣特性和安全性方面有顯著改進,新接口通過優化感應針腳設計、縮短針腳長度以及提升導電性,解決了舊版接口存在的過熱和燒毀問題,同時保留了相同的功率輸出能力。
未來電壓會統一嗎?
先來談談單電壓有什么優勢:統一電壓可以簡化電源設計,減少轉換環節,提高整體效率。例如,如果所有組件都使用12V電壓,那么電源可以直接輸出12V,無需額外的降壓或升壓轉換器,這樣也不存在轉換損耗。
好處歸好處,但這要面臨嚴酷的技術挑戰,不同硬件組件對電壓的需求差異較大,這是因為統一電壓可能導致某些組件無法正常工作或效率低下,并且產生大量的“廢熱”。進一步舉例,電源管理模塊(VRM)負責將主板上的12V或5V轉換為CPU、內存等所需的低電壓,如果統一成一種電壓,VRM的設計將更加復雜,可能需要更高效的轉換技術,而且在高負載下如何對電源管理模塊進行熱管理也是一個非常難的問題。
最后就是成本,統一電壓需要重新設計所有硬件組件和電源系統,這將帶來巨大的研發和生產成本,強如Intel在2020年試圖通過ATX12VO電源規范達成某種意義上的統一電壓,然而進展幾乎可以忽略不計。這其實就是一種答案:盡管電壓繁復,但它可以讓各硬件“自由設計”,通過更好的電壓驅動運行,實現“自留地”內的效率最大化。
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