電腦電源供應單元（英語：PC Power supply unit，常直接以電源供應器稱之，簡稱PSU或電源）香港又稱火牛，(乃電牛也，電力供應者，源於早期變壓器造型似牛)。，是電腦的一種電能轉換類的電源（有別於電池供電類的電源），負責將標準交流電轉成低壓穩定的直流電，給電腦內其它的組件所使用。目前一般的電腦電源供應器都是交換式電源供應器，輸入電壓自動適套用家所在地點市電參數（而某些產品可能需要用家調整電壓切換開關）。
現時常用的ATX規格PC電源供應器輸入電壓一般為100V至250V之間自動適應，輸入交流電頻率頻率50Hz或60Hz，輸出12V、5V及3.3V三種穩定的直流電壓。最新的ATX規格是2008年中發表的ATX 2.31版。
基本介紹
- 中文名：電源供應器
- 外文名：PC Power supply unit
- 作用：向電子設備提供功率的裝置
- 解釋：另一個備份電源代替其供電
- 電源分類：化學電源、線性穩定電源等
簡介,功能,技術規格演變歷程,原始的IBM PC、XT以及AT標準,ATX標準,ATX12V標準,+3.3V和+5V電壓通道,入門級電源規格,“12V-only”供電,額定功率標定,認證,使用壽命,相關,
簡介
電腦電源供應單元（英語：PC Power supply unit，常直接以電源供應器稱之，簡稱PSU或電源）香港又稱火牛，(乃電牛也，電力供應者，源於早期變壓器造型似牛)。，是電腦的一種電能轉換類的電源（有別於電池供電類的電源），負責將標準交流電轉成低壓穩定的直流電，給電腦內其它的組件所使用。目前一般的電腦電源供應器都是交換式電源供應器，輸入電壓自動適套用家所在地點市電參數（而某些產品可能需要用家調整電壓切換開關）。
現時常用的ATX規格PC電源供應器輸入電壓一般為100V至250V之間自動適應，輸入交流電頻率頻率50Hz或60Hz，輸出12V、5V及3.3V三種穩定的直流電壓。最新的ATX規格是2008年中發表的ATX 2.31版。
功能
計算機電源將從牆上插座獲得的交流電轉到為計算機處理器及外圍設備使用的低電壓直流電。由於不同組件所需的電壓不同，因此電源供應器需提供數個直流電壓；而電腦中各組件都需要穩定連續的直流電壓，因此電源供應器內必須配備電壓調節器/穩定器（穩壓器），來提供精確的穩定的電壓值，來確保電腦各組件的正常運作。“電源軌”/“電源通道”（power supply rail）或“電壓軌”/“電壓通道”（votage rail）一般指電源供應器提供的各個電壓值。儘管這一辭彙常用於電子工程學上，然而不少人，特別是電腦發燒友，在接觸並深度了解PC電源供應器的時候都會遇到這些名詞。
第一代微型計算機、家用電腦的電源供應器，是使用沉重的降壓變壓器配合整流器、濾波組件和穩壓器組成的線性電源。而現代計算機則使用開關電源（SMPS）：市電直接進行整流和濾波以後，經高頻開關器件（像是功率級BJT或功率級MOSFET）與鐵氧體芯高頻降壓變壓器組成的隔離型DC-DC轉換設備降低為數種直流電壓，再經穩壓、濾波設備輸出供電腦使用的電能。開關型電源相對等效的線性電源要輕得多，成本更低，並且更有效率。
不少計算機電源還配備有短路保護，過載保護、過壓保護、欠壓保護、過流保護、溫度保護等功能，保證電源供應器及其供電的設備的正常穩定工作，其中不少保護功能被列為行業標準。另外，一些功率較大的電源供應器，也會配備被動（無源）式或主動（有源）式的功率因數修正（PFC）技術，而這個也成為行業標準。無源功率因數修正通常是採用電感電容補償電路或是填谷式電路實現，功率因數通常能達到0.7至0.9；而有源功率因數修正則更為複雜但可獲得最高達0.99的高功率因數。為了控制電源供應器的發熱，也有電源轉換效率的下限限制，像是非正式行業認證的80 PLUS規範認證。
現代的電源供應器都配備待機功能，使電腦能通過作業系統來帶電安全關閉。由於系統關閉後電源供應器仍然提供電壓，只要主機板支持，可實現開關按鍵觸發引導、區域網路喚醒引導、電腦鍵盤滑鼠喚醒引導等等功能。
技術規格演變歷程
原始的IBM PC、XT以及AT標準
主條目：AT規格
最早期，IBM PC的電源供應器，提供+5V、+12V兩組主電壓和-5V、-12V兩組負電壓，其中負電壓組所能提供的功率比較有限，只占電源供應器總輸出功率中的一小部分。大部分的積體電路/晶片都在5V的電壓下運作。這種原始的電源供應器能提供63.5瓦的電功率，其中大部分電功率處於+5V電壓軌下。
+12V電壓主要用於馬達，像是硬碟驅動器、冷卻風扇（包括安裝於散熱器上的）一類。而隨著像是磁碟驅動器、光碟驅動器等周邊設備的增加，對+12V電壓軌上的電功率需求也日漸增多。然而，由於大部分的電能仍然是晶片所消耗，因此5V電壓軌仍然輸出電源供應器總輸出功率中最多電功率。-12V電壓軌主要為RS-232串列連線埠提供負電壓電源。而-5V電壓軌則是為ISA匯流排上的周邊設備提供負電壓電源，並不會在主機板的供電上使用。
另外，這些早期的電源供應器還會額外提供一根稱為“Power Good”的線纜，用來防止數字電路在電源供應器通電後最開始的數毫秒內啟動運作，這數毫秒內電源供應器的輸出電壓和輸出電流都在上升，並不穩定，這種情況下不足以使電路正常運作。當輸出電壓穩定正常可滿足電路的供電需要，“Power Good”信號使得電源供應器內部的數字電路開始運作以能夠對電腦供電。
原始的IBM PC電源供應器中（型號5150），XT和AT規格的都包含一個線電壓電源開關，這個開關安裝在電腦機殼側面的延伸位置上。這種設計的變體出現在一些塔式機殼上，線電壓開關用一根短線纜連線至電源供應器上，可根據需要設計成電源供應器上一個可拆卸的部件。
一台早期的微型電腦，其電源供應器要么處於全開狀態，要么完全關閉，由機械式的線電壓開關控制，並沒有考慮設計一個在低耗電的空載模式時的節電功能。這些電源供應器一般不能像現在的電腦電源供應器那樣有待機、軟關閉等節電功能，或者是定時計畫引導控制等功能。
由於是“一直開著”的設計，在發生短路情況時，要么保險絲/熔斷器燒斷或爆開，要么有開關模式的電源會頻繁斷電，需要等上一段時間然後嘗試重啟。一些電源供應器頻繁地重啟時會使電腦發出可聞的聲音，像是周邊設備的“tick-tock”聲以及主機板蜂鳴器的蜂鳴聲等等。
ATX標準
主條目：ATX
當英特爾提出並發展ATX標準的電源供應器連線器（1995年正式發表）的年代裡，運作於3.3V的微晶片越來越多，從1994年英特爾發布80486DX4微處理器開始。ATX標準有三個主要的正電壓通道：+3.3V、+5V以及+12V。而早期的電腦如果有晶片需要3.3V供電的話，當時典型的做法是串聯一個電路簡單但是轉換效率較低的線性電壓調節器，可以接入+5V電壓通道，輸出+3.3V電壓。
ATX連線器為3.3V電壓通道提供多股線纜及相應的電源連線連線埠，由於電壓更低，在導線上以及連線器上的電壓降相對+5V而言更為敏感。另一個ATX標準新增的是獨立於+5V供電電壓通道的+5V SB (Standby)電壓通道，提供待機所需的電功率，另外只要不切斷交流電源，即使電腦已經關閉，其它電壓通道已經切斷的情況下，+5V SB仍然會提供小功率的直流電源。
與前代的AT標準相比，ATX標準電源供應器的連線器也會為主機板提供電力，以及“軟開關”功能。ATX標準的系統中，由於+5V SB電壓軌的存在，前置面板的電源開關被替換成一個觸發開關，和主機板連線，提供電源供應器控制信號來開通或關斷主電壓通道，而不是前代AT標準中前面板電源開關直接與交流電源線連線。此外，這個新設計也使得用家在電腦正常運作情況下也無需按下前面板的觸發開關，通過作業系統等軟體提供的關閉功能也能關閉系統。
ATX12V標準
由於晶片上的電晶體越做越小使得晶片本身也越做越小，同時這些晶片的運作電壓也越來越低，通常電路密度最高的晶片（像是中央處理器）需要最低的供電電壓。為了能為英特爾奔騰處理器以及後來類似的微處理器提供低電壓大功率的電能，主機板上引入了電壓調節模組。一些新的處理器甚至需要在2V或更低的電壓時提供高達100A的電流，若將電壓調節模組安裝於電源供應器上，這對於相對遠離主機板的電源供應器來說是不切實際的，這樣做的話電源供應器的輸出導線將會過於粗壯以至於根本無法安裝。
最開始的時候，主機板上的電壓調節模組從電源供應器的+5V主電壓通道上取電，但是隨著晶片的電能需求的增加，同等電壓下需要提供的電功率越高那么提供的電流也將越大，於是低電壓下為高耗電晶片提供充足的電功率會逐漸成為問題。為了降低5V電壓通道的供電壓力，當對供電需求更為饑渴的英特爾奔騰4微處理器發布時，英特爾將處理器電壓調節模組的運作供電從+5V電壓通道改到+12V電壓通道，並額外增加了獨立的4-Pin P4連線器，來滿足奔騰4的電能需求。這一新的設計被定為ATX12V 1.0版標準。
現代高性能圖形處理器的供電問題也有和奔騰4相同的情況，導致不少個人電腦對+12V電源通道提供的電功率提出高要求。當年高性能圖形處理器推出後，一般的ATX電源供應器5V電源通道出現了供電緊張的情況，而且只能從12V電源通道上獲取電源總輸出功率的50%至60%。因此，GPU研發商改變供電策略，改為主要從12V電源通道上取電，並要求電源供應器的12V通道上確保有200到250W（負載峰值，包括CPU和GPU在內的負載）的供電能力，特別是高性能GPU，更是推薦需要500到600W或更高的供電能力的電源供應器。大多數現代電源供應器的+12V電源通道可以提供電源總輸出功率的80%到90%的電功率，特別是大功率的電源供應器。
因為CPU、GPU的供電需求劇增，導致了上述的上述電源供應器的設計改變。因此若組裝新電腦，而使用年代較久遠的電源供應器為其供電時，其+12V電源通道的供電能力比電源供應器整體的供電能力就顯得更為重要了。
一些不肖廠商，利用很少用家會留意並清楚電源供應器的參數所代表的意思的情況，會虛標他們生產的劣質電源供應器的參數，像是標上虛高的額定功率等，欺騙買家。
+3.3V和+5V電壓通道
90年代至現今常用的電源供應器電路方案中，+12V、+5V和+3.3V都是從主變壓器線圈繞組中獲取並分立出三路獨立電壓供電線路。在+3.3V和+5V電源通道在CPU、GPU等主要硬體及外圍PCIe設備改用+12V電源通道配合電壓調節模組供電以後，它們的使用不再是電源供應器的主要功率輸出，而很少成為電源的限制因素了，通常只要+12V電源通道擁有充足的電功率提供。然而，如果電腦中裝有很多的硬碟驅動器或是PCI設備的話，會使+5V電源通道負載很高，當+5V電源通道出現超載時，功率較小的話會使用結構簡單的線性調節器+12V電壓通道上取電並降至+5V供給硬碟驅動器或是PCI設備使用，功率較大時會採用採用開關型調節器。
後來電源業界、行業協會等機構在電源轉換效率的角度上陸續出台認證標準，為了追求高轉換效率，一些ATX電源供應器，除了+5VSB通道以外，主變壓器統一做成只有+12V輸出通道，另外配合適當的非隔離式DC-DC模組等電壓調整設備將從+12V輸出通道上取電，將12V電壓轉換為5V和3.3V電壓值分別作為+5V和+3.3V通道使用，以期減少變壓器損耗以提高轉換效率。
入門級電源規格
入門級電源供應器規格（Entry-Level Power Supply Specification，EPS）的電源供應器，是為高功耗電腦和入門級伺服器而設計的，而非簡單理解為低功耗電腦使用的電源供應器。這個電源供應器標準由伺服器系統架構論壇（Server System Infrastructure，SSI）制定。SSI由英特爾、戴爾電腦、惠普電腦以及其它設計製造伺服器的公司參與，目的是制定伺服器的行業標準。EPS標準由ATX標準派生而來，目前EPS標準規格的最新版本是2.93版。
EPS標準為嚴酷的伺服器工作環境（24小時不間斷運行、高溫、高容錯度等）以及相關套用場合提供強力、穩定的供電環境。EPS標準的電源供應器擁有一個24pin的主機板電源連線器以及一個8pin的+12V連線器，和現時的ATX標準相近，但除此以外，EPS標準還會為對電能需求較為饑渴的主機板系統額外提供了兩個4pin的12V連線器，提供一個4pin的要求電源供應器有700至800W的額定電功率，兩個都4pin提供的電源供應器更需要有850W以上的額定電功率。EPS標準的電源供應器，原則上和一般家用電腦、辦公電腦上常見的ATX、ATX12V標準的主機板都兼容，但是可能會有機械結構層面上的衝突，主要是12V的連線器、較老的主機板上的主電源連線連線埠，連線器可能會突出插座。很多電源供應器廠商，其連線器是8+8pin和20+4pin形式的分離式設計來避免連線器突出插座的情況。EPS標準的推出，以及不少高性能高耗電硬體的出現，使後來版本的ATX標準的電源供應器索性將極其少用的-5V電源通道都取消以降低成本和複雜度。
“12V-only”供電
2011年開始，富士通等一線廠商已製造出僅需要從普通ATX電源的12V電源通道取電或是從客制的12V電源供應器（典型額定功率250W至300W）上取電的主機板，這些主機板上已集成了DC-DC轉換模組，以提供5V和3.3V電壓。這種設計目的，是將5V和12V供電的設備，像是硬碟驅動器等，改為從主機板上取電而非從電源供應器自身引線取電。儘管到2012年1月這個設計仍未能夠完全實現。
“12V-only”供電的設計動機，主要是限制、消除交叉負載的問題，簡化、減少電源內部的線纜以提高電源內部的通風散熱效果，降低成本、提升電源供應器的效率以及降低電源供應器散熱風扇的噪音（風扇改為由主機板控制其轉速）。除了這些以外，也方便設備和電源自身的更換，而且，也使得採用這些設計的主機板可以直接由12V供電的鉛酸蓄電池供電而暫時無需交流電源供電，可直接於汽車上使用12V直流供電插座供電而無需逆變器，降低損耗。
目前已知採用此種電源設計的較為知名的電腦，是戴爾電腦於2013年推出的商用個人電腦Optiplex 9020和Precision T1700，配備12V-only的電源供應器，其客制的主機板上額外安裝了非隔離式DC-DC轉換模組實現12V到5V、3.3V的轉換。
前文提到的主變壓器僅輸出12V電壓，在電源供應器內安裝5V和3.3V非隔離式DC-DC轉換模組也是可以算是一種“12V-only”供電設計的延伸。
額定功率標定
電源供應器的總額定輸出功率，是由從同一高頻變壓器上分出的各路電壓通道的額定輸出功率，以及關鍵元器件的參數（像是功率級FET或BJT/GTR的最大電流容量）所限制。個人電腦的電源功率需求也十分寬廣，從250W以下的低功耗平台，到超過1000W的多顯示卡/多CPU平台都有。而目前常見的電源供應器，額定功率一般在300W到500W之間。電源供應器一般都被設計為比計算出的理論“系統最大功率”數值要多出40%的功率餘量，這樣做一來是避免系統性能下降，一來是應付可能突如其來的重載。電源供應器上也會標示出總功率輸出（有的標示額定功率，但有的標示最大峰值功率，注意一般以前者為準），或者會另外標示出各電壓通道的最大電流限制。一些較低端的電源供應器，為圖利潤可能會閹割重載保護組件及電路。
電腦系統所需的最大功耗，是由電腦內各主動組件（顯示卡、主機板、CPU、記憶體、硬碟驅動器、散熱風扇等需要電能工作的組件）各自需要的最大電功率之和所決定，電腦廠商、砌機/DIY用家需根據此選用電源供應器。對於目前的功耗大戶——顯示卡，而言，電源供應器的12V輸出通道的額定輸出功率/最大輸出電流，是必須注意的。而電腦主動組件的製造商，特別是顯示卡、主機板廠商，都會在其使用說明書上標明需要額定功率多少瓦的電源供應器。另外，像是CPU、顯示卡的熱設計功耗（TDP）數值，也不時被人們作為電源供應器選用的引用，但要注意的是，TDP不等同於組件的實際功耗，TDP主要是作為散熱器選用的所需參數。而硬碟驅動器、光碟驅動器上，一般都會有明確的額定輸入電壓、所需最大電流的參數。
額定功率既是電源供應器的一項參數指針，也是廠商的宣傳點之一。而某些電源供應器的廠商，會宣稱其產品擁有多大的輸出功率，但是往往實際的額定輸出功率會偏低，較為惡劣的甚至只有宣稱值的一半不到。更為複雜的，有部分電源供應器的5伏電壓通道是從12V電壓通道上降壓獲得的，如果12V通道的電流容量不足，或是5V通道的穩壓電路電流容量不夠，會導致12V通道或5V通道在遠未達到電源供應器的標稱總額定功率時就出現重載情況。
除此以外，還有3.3V電壓通道從5V電壓通道上取電，或者非隔離式DC-DC方案里5V、3.3V通道均從12V通道上取電的設計，此時5V以及3.3V通道的最大電流就會受到12V通道的最大電流容量限制。以3.3V通道從5V通道上取電的例子，3.3V通道擁有10A的電流容量（即擁有33W的輸出功率），而5V通道則擁有20A的電流容量（即100W的輸出功率），但是若兩者的聯合輸出功率最大只有110W，那么，當3.3V通道達到該通道的最大輸出功率時，5V通道上僅能最大輸出77W。
