2023-08-21

ATX

1. ATX (Advanced Technology Extended)
2. 主板
3. 电源
	3.1 主要版本简表
	3.2 更换电源需要考虑的问题
	3.3 电源效率
	3.4 80 Plus
4. 退役的电源
	4.1 24pin主供电接口
	4.2 12v的CPU供电接口
	4.3 12v的PCI-E供电接口
	4.4 SATA电源接口
	4.5 D型大4pin接口

1. ATX (Advanced Technology Extended)

https://en.wikipedia.org/wiki/ATX
https://zh.wikipedia.org/wiki/ATX規格
ATX主板规格由英特尔公司在1995年制定。这是多年来第一次电脑机壳与主板设计的重大改变。 ATX有7条扩充槽。其他派生的主板规格(包括microATX、mini-ITX)保留ATX基本的背板设置,但主板的面积减少,扩展槽的数目也有所删减。
ATX(高级技术扩展)是多年来台式电脑外壳、主板和电源设计的首次重大改变,提高了部件的标准化和互换性。 电脑DIY,组装机市场的蓬勃发展,ATX标准功不可没。

ATX规格定义了(电脑机箱, 主板, 电源)三者的通用标准,包括
dimensions; mounting points; I/O panel; connector interfaces
尺寸; 安装点; 输入/输出面板;连接器接口

2. 主板

ATX主板标准v1.1版 (1996)
https://www.scribd.com/document/293937542/ATX-specification-Revision-1-1-February-1996
ATX主板标准v2.2版
https://web.archive.org/web/20070216095427/http://www.formfactors.org/developer/specs/atx2_2.pdf
主板规格变体
比较常见的是microATX紧凑型,ATX标准型。

详见表格

Form factor Originated Date width
(mm)
depth
(mm)
(典型用法、市场采用等)
ATX Intel 1995 305 244  
microATX Intel 1997 244 244 适合 ATX 和 EATX 机箱。
Mini-ITX VIA 2001 170 170 最初设计用于家庭影院或其他无风扇应用
Extended ATX Supermicro / Asus ? 305 330 螺丝孔与某些ATX机箱不完全兼容。专为双CPU和双槽显卡而设计。
EE-ATX Supermicro ? 347 330 增强型扩展ATX
SWTX Supermicro 2006 419 330 四处理器,不兼容 ATX 安装
FlexATX Intel 1997 229 191  
WTX Intel 1998 356 425 2008 年停产
BTX Intel 2004 325 267 2006 年取消。还有micro, nano, pico变体。通常不兼容 ATX 安装。
Mini-DTX AMD 2007 203 170  
SSI CEB SSI ? 305 267 紧凑型电子设备舱
SSI MEB SSI 2011 411 330 中档电子海湾
SSI EEB SSI ? 305 330 企业电子湾
SSI TEB SSI ? 305 267 薄型电子托架,用于机架安装,具有电路板组件高度规格
Ultra ATX Foxconn 2008 366 244 适用于多个双插槽显卡和双 CPU。
XL-ATX Gigabyte 2010 345 262  
XL-ATX MSI 2010 345 264  
XL-ATX EVGA 2009 343 262  
HPTX EVGA 2010 345 381 双处理器,12 个 RAM 插槽

 

3. 电源

ATX电源标准v2.53版
https://web.archive.org/web/20200313220428/https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/guides/power-supply-design-guide-june.pdf
ATX电源标准v3.0版
https://cdrdv2-public.intel.com/336521/336521_Rev2p01.pdf

3.1 主要版本简表

精简摘录自维基百科,详见维基百科英文页面。
https://en.wikipedia.org/wiki/ATX

Original ATX 1995 20pin >4针大D形(硬盘,CD-ROM等外设);4针软驱供电;20针主板供电。
12V仅用于风扇和外设(HDD,CD-ROM等);
电源的大部分功率通过5V和3.3V提供(CPU,RAM,芯片组,PCI,AGP)
效能
ATX12V
V1.x
v1.0 2000 大幅增加了12v的功率, 5v和3.3v功率基本保持不变;
额外增加了4针12v连接器用于CPU供电;
68%
v1.1 2000    
v1.2 2002 用于ISA总线的(−5v)电源轨不再必须,成为可选的。  
v1.3 2003 继续增加 12 V 电源轨的功率。
引入串行 ATA 电源连接器(但定义为可选)
70%
ATX12V
v2.x
v2.0 2003 24pin 主板接口升级为24pin。串行 ATA 电源线成为必要。
现在大部分电源由 12 V 电源轨提供。3.3v和5v的功率显着降低。
70%
v2.1 2005 所有导轨的功率均略有增加。 77%
v2.2 2005 https://web.archive.org/web/20080920191034/http://www.formfactors.org/developer/specs/ATX12V_PSDG_2_2_public_br2.pdf 80%
v2.3 2007 允许 12 V 线路为每轨提供超过 20 A 的电流,240w
https://web.archive.org/web/20150114105013/http://www.formfactors.org/developer/specs/PSU_DG_rev_1_1.pdf
 
v2.31 2008 添加了有关气候保护的部分
https://web.archive.org/web/20160414133738/http://www.formfactors.org/developer/specs/Power_Supply_Design_Guide_Desktop_Platform_Rev_1_2.pdf
 
v2.4 2013 https://web.archive.org/web/20170718011357/https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/guides/power-supply-design-guide.pdf  
v2.51 2017 引入了对替代睡眠模式 (ASM) 的支持,取代了传统的S3 电源状态,  
v2.52 2018 要求电源制造商确保支持替代睡眠模式 (ASM) 的电源能够承受每 180 秒一次的电源循环(每天 480 次)或每年 175,200)。还建议电源风扇至少延迟两秒打开,以改善用户体验。
https://web.archive.org/web/20200313220428/https://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/guides/power-supply-design-guide-june.pdf
 
v2.53 2020 https://web.archive.org/web/20210222203819/https://d2pgu9s4sfmw1s.cloudfront.net/UAM/Prod/Done/a062E00001XMVETQA5/b2f2f54c-e980-7c06-4032-9bd4e037c83b?Expires=1614026599&Key-Pair-Id=APKAJKRNIMMSNYXST6UA&Signature=iVsGBI7emsEdrFsQ67~1S2M90n5TYe3~QRV4TUX1VC-EseakcayGKQeIrDqA~ls21nyFEuSEcp9TwYA2uYXHQRfrjsYAhPvPaKLNivtX25XWNG2Bqr1eajUeZY6SobcaUhqU8I1coBOXz6TzmLMmgRiy4awrNQnBFtagJsJRME50wE8zd8HrBmgITOGB7dXv9IFX3YCMPpx1PXaubRAcfm9tsS71Sn6xf2n2rSizwWA-JjXuYK6sZhXKNNzn-7FtBtRJoyx~uOnWPtvxE2i-O1X1cFFpnhq3wDn1Kubh-qttzKiRYs0pnXElqDpH4i9TFOFBCR-g2dmtm6USEUgBBA__  
ATX 3.0 V3.0 2022   新型 16 针 12VHPWR 连接器,可为显卡提供高达 600 W 的功率。
https://cdrdv2-public.intel.com/336521/336521_Rev2p01.pdf
 

3.2 更换电源需要考虑的问题

https://en.wikipedia.org/wiki/ATX#Specification_changes_and_additions
尽管 ATX 电源规格大多在两种方式(电气和物理方面)垂直兼容,但将旧主板/系统与新 PSU 混合使用存在潜在问题,反之亦然。

3.2.1 需要考虑的主要问题如下:

  • 3.3 V、5 V 和 12 V 电源轨之间的电源分配在较旧和较新的 ATX PSU 设计以及较旧和较新的 PC 系统设计之间有很大不同。
  • 较旧的 PSU 可能没有较新 PC 系统正常运行所需的连接器。
  • 较新的系统通常比较旧的系统具有更高的功率要求。

3.2.2 电源与主板跨版本混用指南

  • 旧的主机,可以使用新的电源,但3.3v和5v可能会过载,新电源压缩了这部分的功率;被分配了大部分功率的12 V 电源轨大部分未使用。
  • 新的主机,总的来说不建议使用太旧版本的电源。
    •   新的主机,若是轻量文书配置,对功率要求不高,状况良好的旧电源也能使用。但要注意(1. 有些接口可以通过转接线适配,2. 旧电源效率普遍不高,就是比较耗电,转化的废热较多。
    •   新的主机,若是较高配置,则只能使用新电源了。

3.3 电源效率

电源效率是指将家庭电源转换为稳压直流电时不浪费电力的程度。
计算机电源的效率从 70% 左右到 90% 以上不等。

尽管额定功率大于所需功率的电源对于过载具有额外的安全裕度,但与尺寸更合适的装置相比,此类装置通常效率较低,并且在较低负载下浪费更多电力。
电源负载处于最大功率的(50%-75%)区间,效率最佳。
如下表的例子,若是一台长期低功耗(<100w)运行的电脑,选择500w的铜牌电源比900w的银牌电源更加省电。

      工作损耗(发热)  
电源, 负载效能要求 低功耗效能 100w 200w 500w (效能) 最佳效能区间
80 Plus Silver 900w >180w负载效能 至少85% <100w负载效能 73% 27w (73%) 30w (85%) 55w (89%) 450w – 675w
80 Plus Bronze 500w >100w负载效能 至少82% <100w负载效能 84% 16w (84%) 36w (82%) 95w (81%) 250w – 375w

3.4 80 Plus

https://zh.wikipedia.org/zh-hans/80_PLUS
https://en.wikipedia.org/wiki/80_Plus
80 Plus(商标为 80 PLUS)是一项于 2004 年启动的自愿认证计划,旨在促进计算机电源装置 (PSU) 的能源高效利用。
产品在20%、50%和100%额定负载下能效超过80%,在100%负载下功率因数达到0.9或更高,即可获得认证。

80+ 认证级别
https://www.clearesult.com/80plus/

year   80 Plus test type 115 V internal
Non-redundant
230 V EU internal
Non-redundant
230 V internal
Redundant
额定负载百分比 10% 20% 50% 100% 10% 20% 50% 100% 10% 20% 50% 100%
2004 白牌 80 Plus   80% 80% 80%   82% 85% 82%        
2008 铜牌 80 Plus Bronze   82% 85% 82%   85% 88% 85%   81% 85% 81%
2008 银牌 80 Plus Silver   85% 88% 85%   87% 90% 87%   85% 89% 85%
2008 金牌 80 Plus Gold   87% 90% 87%   90% 92% 89%   88% 92% 88%
2009 白金 80 Plus Platinum   90% 92% 89%   92% 94% 90%   90% 94% 91%
2012 80 Plus Titanium 90% 92% 94% 90% 90% 94% 96% 94% 90% 94% 96% 91%

计算机电源的效率是其输出功率除以输入功率;剩余的输入功率按照能量守恒的预期转化为热量。

对于给定的电源,效率根据所输送的功率而变化。

电源通常在(50%~75%负载)时效率最高,在低负载时效率较低,在最大负载时效率稍低。
较旧的 ATX 电源的效率通常为 60% 到 75%。
要获得 80 Plus 资格,电源必须在三个指定负载(最大额定功率的 20%、50% 和 100%)下实现至少 80% 的效率。
然而,80 Plus 电源在较低负载下的效率可能仍低于 80%。
例如,80 Plus、520 瓦电源在 60 瓦(台式计算机的典型闲置功率)时的效率仍可能为 70% 或更低。
因此,选择容量适合所供电设备的电源仍然很重要。

对于更高瓦数的电源更容易实现更高的效率水平,因此在典型台式机的合理容量的消费级电源中,黄金和铂金电源可能不太可用。

4. 退役的电源

电脑更新换代,旧电源状况良好的,还能怎么用?
退役的电源还可以当开关电源使用,输出5v,12v直流电。
需要了解如何手动开关电源,还有主要的输出电源线
绿色启动电源线;黑色接地; 红色5v电源线;黄色12v电源线;橘色3.3v电源线

4.1 24pin主供电接口

  Color Signal Pin Pin Signal Color  
ff8000 Orange +3.3 V [1] (13] '+3.3 V Orange ff8000
ff8000 Orange +3.3 V (2] [14] −12 V Blue 0000ff
000000 Black Ground (3] [15] Ground Black 000000
ff0000 Red +5 V [4] (16] Power on Green 00ff00
000000 Black Ground [5] (17] Ground Black 000000
ff0000 Red +5 V (6] [18] Ground Black 000000
000000 Black Ground (7] [19] Ground Black 000000
808080 Grey Power ok [8] (20] Reserved None ffffff
A020F0 Purple +5 V 待机 [9] (21] +5 V Red ff0000
ffff00 Yellow +12 V (10] [22] +5 V Red ff0000
ffff00 Yellow +12 V (11] [23] +5 V Red ff0000
ff8000 Orange +3.3 V [12] (24] Ground Black 000000
  1. (pin8,13,16)是控制信号。
  2. 最下面4个pin仅存在于 24 针连接器中的针脚。
  3. 在 20 针连接器中,针脚 13-22 分别编号为 11-20。
  4. (pin13)针脚提供 +3.3 V 电源,还有第二条(Brown)低电流电线用于远程传感。
  5. (pin16)绿色的+5V开机线,接地则启动电源,断开则电源断电。
  6. (pin8)灰色电源状态信号,当其他输出尚未达到或即将离开正确电压时,控制信号为低电平。
  7. (pin20)以前为-5v(白线),新电源中不存在; 它在ATXv1.2中降为可选的,从 v1.3 开始被删除。
  8. (pin9)紫色待机5v供电,即使电源关闭,也有5v电信号,这可用于为控制开机信号的电路供电。
  9. 表格中(Pin)列内的括号表示防呆接口的形状,方括号表示正方形[x],圆括号表示D形接口(x]。
  10. 这个图表的角度看24pin接口的卡扣在右边。 
ATX v2.x版本的24pin 和 ATX v1.x版本的20pin

4.2 12v的CPU供电接口

4pin,4+4pin或8pin接口,比较好辨认, (靠近卡扣的一边,都是12v的黄色线;另外一边全是黑色的GND接地)

4.3 12v的PCI-E供电接口

6pin,6+2pin,双6pin等
靠近卡扣的是黑色接地雨感应线,另外一边黄色的是12v电信号

4.4 SATA电源接口

而 SATA 电源接口则是目前 SATA 硬盘包括 HDD 机械硬盘以及 SSD固态硬盘的主要供电来源,起可以提供+12V、+5V 和+3.3V 供电,每组电压对应 3 针,共 15 针。
每个端子可以传输的电流为 1.5A,所以 12V、5V 和 3.3V 各可以传输的电流都为 4.5A,功率分别为 54W、22.5W 和 14.85W。
由于大部分的 SATA 设备都可以在没有+3.3V 供电的情况下正常工作,因此如果玩家确实需要大量的 SATA 电源接口但电源本身提供的数量有所不足,那就可以使用转接线从 D 型 4Pin 接口转接扩充。

4.5 D型大4pin接口

12v黄,中间2个黑色接地,5v红色。
旧电源有这个几口,用于HDD,光驱,风扇等。2.0开始逐渐被STAT取代。现在新的电源已经见不到这种接口了。


Diode

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