在經過一年半 (雖然中間有很多延宕與拖稿) 的各種 GPU、顯示卡主題之後，電腦達人養成計畫終於可以進入第六章了，第六章的內容將以個人電腦系統的周圍元件為主，預計包含電源供應器、音效設備等項目，而本篇我打算從電源供應器開始談起。
(本篇內容以電源供應器的規格、制式之介紹為主，選購方面的資訊站長預計在日後撰寫電腦組裝相關連載時才會多加著墨。)
Table of Contents
簡介電源供應器
電源供應器 (Power Supply) 算是在個人電腦當中結構上最為簡單也最常被忽略的零組件之一，畢竟若從功能與結構的角度來看其實電源供應器不過就是一組具備多種電壓輸出能力的多功能變壓器而已 (現代電腦零件所使用的電壓多在 3.3 V、5V 與 12 V 且為直流電，與我們一般而言採用 110V 交流電規格的市電有很大差異因此需要變壓與轉換)，但我們真的能因其功能簡單就將其忽視或隨便選購嗎？實際上正好相反。
所有電腦零件都必須仰賴電力推動才能正常運作，這意味著穩定、合乎標準規範的電力供應對於維持電腦零件的運作效率與穩定性來說至關重要，從這樣的觀點看來，電源供應器在電腦當中扮演的角色其實是非常關鍵且不容忽視的。
電源供應器制式
一般來說個人電腦會使用的電源供應器制式主要分兩類，其中數量占最大宗的是包含於 ATX 標準內的 ATX 制式電源 (有些廠商則將其稱為標準 PS/2 制式，因為這種電源供應器制式最早可以追溯到 IBM PS/2 時代，至於目前的名稱則是來自於 2000 年制訂的 ATX12V 電源供應器設計指南，儘管目前的電源供應器大多依循 EPS 標準設計，但基於習慣與 EPS 標準與 ATX12V 標準高度相容之下，目前我們仍沿用此一名稱)，基本上除非是小型主機否則大多數個人電腦都是搭配此類電源供應器。
所有 ATX 制式的電源都有著相同的螺絲孔位與寬度、高度，因此在選購機殼的時候只要確定機殼也符合 ATX 標準即可，不過在某些情況下 ATX 制式電源供應器的長度可能會根據廠商的設計與輸出功率大小而有所不同 (有些高功率電源供應器的長度較長因此有些機殼可能會因此裝不下)，在選購高功率 (超過 700 W 以上) PSU 的時候可能需要事先測量一下機殼。
SFX 制式電源供應器的螺絲孔位與寬度、高度同樣也是受到國際標準所規範，因此在選購 SFX 制式電源供應器之前只需要確認機殼支援 SFX 標準即可。
當然除了 ATX 與 SFX 這兩大類電源供應器制式之外，其實還有很多其他種類的電源供應器 (例如 Redundant、IPC 1U、IPC 2U、CRPS 等)，不過基本上這幾類都只用於伺服器上，其中 Redundant 與 CRPS 制式更支援熱抽換與 PSU 備援功能 (下圖這款 CRPS 電源供應器就是站長手上其中一台伺服器使用的規格)。
帶你讀懂電源供應器的規格
接下來要談的是許多人在選購電源供應器時經常被搞到頭昏眼花的規格參數，其實電源供應器相關的規格參數並不複雜，只是因為多年來始終具備向下相容能力而且沒有出現明顯的變革，也不像其他電腦零件幾乎每兩年甚至每年都會進行改款，因此大多數人並不習慣去接觸、去比較這些規格才會覺得電源供應器的各項參數好像很難以理解。
輸出功率
一般來說在挑選電源供應器的時候第一個納入考慮的肯定是輸出功率的大小 (就是經常出現在型號當中的那個數字)，同時這也是每款電源供應器都一定會寫在機身貼紙上的資訊，下圖出現的就是 Cooler Master 所生產的 460 W 電源供應器上面出現的規格貼紙。
從上圖當中我們可以得知我們常說的電源瓦數實際上是電源供應器所能輸出的總功率，而一般而言電源供應器有 +3.3V、+5V、+12V、-12V 與 +5VSB 五種分別用於不同用途的輸出，而不同種類輸出所能乘載的最大輸出功率其實是有其上限的，並無法完全隨實際需求進行動態調用。
因此某些時候其實僅考慮總輸出功率並不能確保此款電源供應器能夠符合高階電腦系統的需求 (特別是具備雙 CPU 或裝有多重顯示卡的系統)，雖然大多數設備確實都是仰賴 +12V 輸出的電力為主，但隨著設備數量的增長與等級的提高 +5V 與 +3.3V 的電力供應需求也會有所提升。 (一般而言主流大廠在設計電源供應器的時候會按比例同步提升 +3.3V 與 +5V 的輸出而不會僅提升 +12V 的輸出功率，因此選購主流大廠的產品通常就不需要太擔心了。)
規範版本
另一項經常在電源供應器規格書當中出現的規格參數則是規範版本 (通常會寫成 ATX12V Specification V2.3 之類的版本號碼)，前面曾經提過 ATX 制式電源都依循 ATX12V 電源供應器設計指南中所規範的基本原則進行設計 (近五年內的電源供應器大多是依照要求更嚴格的 EPS 標準設計並與 ATX12V 標準維持相容)。
然而隨著個人電腦發展在近二十年內供電需求方面其實有不少變化 (例如後來才出現的 SATA 電源接頭、PCI Express 外部供電等)，這份國際標準也有了許多的修訂版本，此處的規範版本實際上指的就是該款 PSU 在設計時所依循的 ATX12V 設計指南與 EPS 規範版本 (目前最新的 ATX12V 設計指南版本為 2.4，最新的 EPS 規範版本則為 2.92)。
至於 EPS 規範的部分，當初一開始是為了商用電腦設計才擬定了這套規範，但後來隨著一般個人電腦的電力消耗日益增長因此目前也已經成為當前個人電腦必備的電源需求，相較於 ATX12V 規範來說 EPS 規範最顯而易見的差異就是 CPU +12V 補充電源輸入的接頭從 4-pin 改為 8-pin 並且納入了更高輸出功率產品的規範，近十年內的個人電腦電源供應器基本上都必須符合此一規範。
由於這些規範至今都已經施行多年，目前市面上應該也已經找不到不符合上列規範的電源供應器了，而 EPS 規範雖然有很多版本但基本上差異並不是那麼明顯，對於使用上的實質影響也非常有限，一般而言只有超高輸出功率的特殊型號才比較會導入最新版本的 EPS 規範，因此大可不必為了追求最新的規範版本而去選購那些價格顯然過於高昂的電源供應器。
輸出效率 (80 PLUS 認證)
接下來這項應該是許多人在挑選電源供應器時第一眼會去關注的吧？或許是過去幾年廠商們宣傳的太成功，許多人就算搞不懂電源供應器的各種規格但卻知道廠商經常將電源供應器標示為金牌、銀牌、白金牌等不同等級，究竟這些等級是甚麼意思呢？
在物理上的熱力學基本定律中我們知道能量轉換必然伴隨著損失，而損失的能量往往變成熱能散失於宇宙間而無法有效地回收利用，基於這樣的理由，人們在科技發展上經常努力於追求轉換效率的提升以盼能夠降低利用成本與避免能源危機，若說得直白一點，你肯定希望你輸入電源供應器的電都能被電腦充分利用而不是變成熱能散掉吧？因此追求較高電源供應器的轉換效率除了為了節省電費的開支之外同時有著降低發熱與延長電源供應器壽命的目的。
回到前面談到的金牌、銀牌等電源供應器等級，這可不是廠商自己高興隨便標的，80 PLUS 實際上是由 PLUG LOAD Solutions 這個單位所舉辦的電源供應器認證，這項認證旨在檢測電源供應器在 115V 或 230V 市電電壓下在 20%、50%、100% 輸出負載時的轉換效率並依照測量結果核發不同的認證標章，目前已經有白牌、銅牌、銀牌、金牌、白金牌與鈦金牌六個等級。
值得注意的是，一般而言電源供應器的效率在輸出負載 40% 至 70% 之間的狀況是效率最佳的，因此在選購電源供應器的時候也應該將日常平均負載納入考慮，而不是選擇「剛好夠用」就好，但也不需要刻意選購瓦數太高的型號，因為負載極低的時候其實效率通常反而比負載接近上限時還要來的更差。
功率因數校正 (PFC)
另一個經常出現在現代電源供應器規格當中的一個名詞則是功率因數校正 (Power Factor Correction)，要了解 PFC 的功能之前我們得先從認識功率因數 (Power Factor) 這個名詞開始，功率因數是交流電路系統當中特有的名詞，指的是負載功率 Real Power (這裡指輸入電源供應器的功率) 與視在功率 Apparent Power (電力公司輸送進入家戶的功率) 之間的比值，之所以會有功率因數問題的出現，是與交流電本身的基本性質有關。
我們知道理想的交流電波形實際上接近於正弦波，然而由於電器 (包含電源供應器) 多屬於電容性電阻 (本身會儲存一部分的電能)，會使得電壓與電流之間出現相位差，造成部分的電力沒有辦法實際用於向電器作功 (也就是無功功率 Reactive Power，這部分能量會在電器與發電廠之間來回流動導致導線上的電流增大，在計算上視在功率 = 負載功率 + 無功功率)。
無功功率的存在會使得發電廠實際上需要提供更高的功率才能在電器上做與預期相等的功，儘管用戶通常不會因此需要支付額外的電費 (雖然對於工業用戶來說電力公司還是有可能以此為由要求用戶支付較高的電價)，但這就使得發電、輸配電的成本在實質上提高了，因此許多國家在環保法規上也會要求電器必須具備一定的功率因數才能符合法規並上市。
而功率因數校正 (PFC) 的目的顧名思義當然就是要盡可能將功率因數最大化，使無功功率盡可能降到最低，原理上則是想辦法消除電流與電壓之間的相位差，基本上用於電源供應器的 PFC 實作方法可分為主動 PFC 與被動 PFC 兩大類。
被動式 PFC 由於僅由被動式元件組成 (通常是設置在高壓濾波電容器旁邊的大型電感)，因此一般而言成本較為低廉，實作上也較為容易，但僅能將功率因數提高到 0.7、0.8 上下且輸出的電流也較不穩定，通常出現在入門級或低輸出功率的電源供應器上 (實際上目前來說已屬少見)。
包含被動式 PFC 或缺乏 PFC 的電源供應器僅能處理固定範圍的輸入電壓，因此在機身上都有用於讓使用者在 115 V 或 220 V 間切換輸入電壓的開關 (實際上工作原理是在 115 V 模式下輸入電流會先通過倍壓器將電壓拉高到 220 V 附近再流入 PFC 元件，而在 220 V 模式下電流則不會經過倍壓器，因此若輸入的電壓是 220 V 而選用 115 V 模式的話電源供應器會立即燒毀，但若輸入的電壓是 115 V 而選擇 220 V 模式則只是無法啟動)。
而主動式 PFC 則是採用主動式元件直接對輸入電流進行處理，由於主動式 PFC 的電路與實作難度都比被動式 PFC 還要來得高因此成本也較高，但卻能夠不需調整直接處理 90 V ~ 260 V 的電壓 (也可以適應浮動較大的電壓環境) 並且將功率因數提高到 0.9 以上，輸出的電流也比較穩定，因此時至今日已經成為主流 (實際上在大輸出功率型號上被動式 PFC 的製作難度與成本因為其體積的上升有可能會反而超越主動式 PFC 設計，但效果卻無法與主動式 PFC 匹敵)。
各種保護電路
前面幾種規格是比較有標準規範或參照標準可以依循的，接下來要談到的是保護電路的部分，這方面由於沒有特定的規範因此基本上是屬於各自為政的狀態 (就是各家電源供應器廠商經常在規格表上使用的各種縮寫)，由於各家的實作方式與實際效果都不一樣，也未必會將這類特性拿出來宣傳 (規格書上沒列未必代表沒有實作)，因此這部分我就只附上常見的縮寫對照而不逐一解釋內容了。
- OVP (過電壓保護，Over Voltage Protection)
- UVP (低電壓保護，Under Voltage Protection)
- OCP (過電流保護，Over Current Protection)
- SCP (防短路保護，Short Circuit Protection)
- OLP (防超載保護，Over Load Protection)
- OPP (過功率保護，Over Power Protection)
- OTP (防過熱保護，Over Temperature Protection)
全模組化、半模組化、非模組化
最後一項要談的是電源供應器的模組化等級，早期的電源供應器都是非模組化的，當時電源供應器的長相就是一枚金屬方塊後方接著一束又粗又長的尾巴，在安裝上經常會遇到多餘的線材難以收束、整理或是線材長度不足只能仰賴外加延長線材 (在電腦裡面使用延長線材其實是很不智的選擇，特別是副廠劣質延長、轉接線材因品質不佳短路起火的案例更是時有所聞) 的困擾。
後來出現了所謂半模組化 (Semi-modular) 的電源供應器則是將 ATX 主電源線、CPU 附加電源線、PCI Express 附加電源線 (有些半模組化電源供應器連 PCI Express 電源線也可以拆卸) 這幾條最粗的線路之外的線路改為可拆卸式的模組化線路 (基本上可以拆卸的主要是 SATA 與 MOLEX 電源接線，作法上是在電源供應器上配置可拆卸式的接線插座，不用的時候可以把線路拆起來)。
至於全模組化電源供應器則是進一步把全部的線路都改為可拆卸式，因此用戶可以根據實際需要來增減安裝到電源供應器上的接線數量，甚至是向廠商訂購更高級或長度不同的線路，一般而言採用全模組化設計的電源供應器價格通常較高。
