超能课堂(286)：PC电源的发热能有多高？

PC电源上的散热风扇相信大家都已经习以为常了，早些年电源中的风扇既没有智能停转技术，又没有温控调速技术，为了保证散热效果，一般还选用转速比较高的产品，运行起来可以说噪音相当明显。不过这个问题在近年来已经得到了很好的解决，主流级电源中温控调速已经是必备项目，更进一步地已经做了智能停转，而且有不少还比较激进，不到接近满载的状态都不启动风扇，这就让不少玩家产生了一个这样的疑问，其实电源真的需要风扇吗？

事实上除了风扇智能停转外，也确实有电源产品是直接去除风扇，以被动散热的形态与大家见面的，例如海韵Prime 600 Titanium Fanless就是一款额定功率为600W的无风扇电源。然而这种被动散热的电源在市面上非常罕见，虽然受欢迎但称不上是主流设计，而且即便是做了风扇智能停转的电源，也有不少要“多此一举”地做一个切换按钮，让风扇可以切换回能持续运转的温控模式。因此如果说电源真的可以放弃风扇，被动式散热电源理应成为主流，风扇智能停转的模式切换按钮也不会有存在价值。

事实上，“电源发热不高”更多地是一种错觉，是因为其发热主要集中在内部，多数电源在外壳上表现出来的只是少部分热量，而且电源内部的温度也不容易通过软件监控，自然也就缺少一个直观的感受了。其实电源离开了散热风扇还真的不一定可以稳定运行，其内部的发热量或许比你想象得要更高。

PC电源的哪些地方在发热？

我们的PC电源是依靠各式元件组合而成的，包括当中就包括有电阻、电容、电感、整流桥、开关管、变压器等等，因此在常温超导技术可以商品化、实用化之前，电源在工作过程中可定是会发热的，而这些发热就包含在电源能量的损耗中，这也是PC电源会有转换效率这样的性能指标，转换效率越高，就意味着损耗越低，电源的发热也会随着降低。

那么电源所用到的元件中，那些发热量是比较大的呢？要判断的方法很简单，那就是电源中附带有散热片的元件都是发热比较大的，主要就是整流桥以及一次侧和二次侧上的各式开关管。但是这并不是说其余的元件发热不大，主要还是因为其余元件不好安装散热片，而且大多数元件本身的工作温度就比较高，因此不需要为其配置额外的散热措施而已，例如说主变压器的发热量并不比一次侧和二次侧电路要低，但是多数的主变压器都不需要额外的散热措施，或者是其自身的散热设计基本上就可以满足使用需求了。

电源的热量主要集中在什么地方？其实大部分电源的发热都是在一次侧和二次侧上，一次侧就是高压侧，二次侧则是低压侧，一般来说二次侧的发热会比一次侧更高，因为在功率相同的情况下，二次侧承担的电流会更高，而在电源中电流更高往往意味着发热更高。

我们在一款额定功率为850W的80Plus金牌认证电源中拍到这样的热传感图像，此款电源采用的结构是主动式PFC+全桥LLC谐振+同步整流+DC-DC，拍摄前电源已经以850W满载输出的方式运行了15分钟，此后我们移除了电源外壳与风扇，并在10秒内拍得热传感图像。可以看到电源内部温度较低的地方只有35℃左右，但是最高的地方是超过100℃的，主要是在电源的中部，而这个位置其实是+12V同步整流电路，旁边则是主变压器，可以看出主变压器的温度也比较高，左右两侧的温度分别是整流桥散热片与+5V和+3.3V的DC-DC模块，温度都在60℃左右。

我们再把镜头推近一点，此时已经是移除风扇约30秒后，可以看到+12V同步整流电路上的最高温接近110℃，旁边的主变压器顶部则是65℃左右，但从缝隙中我们可以看到主变压器内部的线圈的温度也处于很高的水准，此处热传感图像的颜色与同步整流电路上的已经非常接近，也就是说变压器的内部温度其实也已经接近100℃了。此款电源的+12V同步整流的MosFET是位于PCB背面的，通过正面的散热片进行散热，也就是说PCB也承担了一部分的散热功能，如果说正面检测到的温度已经超过100℃的话，那么背面的MosFET的温度基本上也是处于这个水平。

我们换个角度去拍+12V的同步整流电路，此时电源其实已经达到过温保护并停止工作，但仍然可以看到+12V同步整流电路上的电容表面温度在65℃左右，PCB的最高温度继续超过100℃，主变压器内部的温度仍然接近100℃。从这里我们也可以看出，电源风扇并不是一个可有可无的摆设，在满载的环境下，移除电源风扇会让电源在短时间内触发过温保护而切断输出，因此当电源风扇故障之后，电脑的稳定性往往会大幅度下降，很容易在运行高负荷程序时直接断电。

我们为电源装上风扇并静置5分钟后重新让其满载拷机10分钟，随后移除风扇拍摄其余位置的热传感图像。其他位置从温度上来说相比+12V同步整流电路显然是低不少，但是也有部分地方的温度会比较高，例如整流桥表面温度就达到85℃的水准。由此可见，电源内部的温度其实并不比满载时的CPU和GPU要低，只是我们没有一个简单快捷的方式去检测电源内部温度而已。

电源厂商在设计上有做什么来降低发热？

既然电源的发热不容小觑，那么厂商在降低电源发热以及提升电源散热效率等方面上有作出怎样的努力呢？实际上，虽然电源的损耗并不仅仅是以热量的形式展现出来，但电源的热量确实源自于电源的损耗，因此降低电源的损耗在一定程度上就可以减少电源的发热。而降低电源的损耗就意味着要提升电源的转换效率，为此有不少电源厂商已经将转换效率表现较好的方案如LLC谐振拓扑等应用在自家的主力产品上，让自家产品从80Plus白牌、80Plus铜牌逐渐向80Plus金牌推进，甚至连80Plus铂金认证的电源也大有进军主流级市场的趋势。

当然这样的做法确实会让主流电源的价位有所上升，因为转换效率越高意味着对电源结构、做工、用料要求也越高，整体成本自然也是水涨船高。因此与其耗费大量的成本去换取只有些许的损耗或者说发热的降低，直接改善电源的散热效能可以更容易看到效果，比较常见的就是换用更好的散热方案，包括散热片和散热风扇等等，例如华硕的雷鹰系列电源就配置了与Thor系列同款的ROG Thermal Solution散热方案，定制散热片的散热面积比起普通的铝制散热片有更大，而且还使用了Axial-Tech轴流风扇，可以带来比使用普通扇叶的风扇更高的风量和风压。

全汉的Hydro PTM+系列电源则是在风冷散热的基础上加入了水冷模块，当玩家组装分体式水冷系统时，不仅可以让电源更好地融入其中，使主机看上去更具整体感，而且还可以带来切切实实的散热效能提升，可谓一举多得；超频3的“七防芯”系列电源则通过自有专利的导热硅胶填充技术，将裸露的电子元件引脚包裹起来，即可以防止受潮、氧化、虫害等问题，同时还可以均摊热量并加速传导至外壳，以此强化对高热量元件的散热效能。

其实电源的发热量并不低，只是大部分的电源不能像CPU和GPU那样，通过软件进行温度上的监控，因此对于多数玩家来说没有一个直观的概念。不过大家也不用担心电源的散热问题，电源内部的元件大都可以在较高的温度下正常工作，厂商为电源配置的散热方案也是经过长时间测试的，要在正常情况下让电源进入到过温保护的状态，难度其实也是很高的。只是我们也不能因此而忽视电源的散热，日常使用中还是要注意电源的风扇口或者散热孔有没有被堵住，选购机箱时尽量选取有做电源散热优化的产品，例如有独立散热通道和独立电源仓的机箱，这样都有利于电源的散热以及整机运行的稳定。