基于笔记本电源的12VO供电方案
Intel推出了全新的ATX12VO电源方案,并计划在12代处理器和600系主板上推广,12VO充电头网曾经介绍过原理,是将传统电源输出的12V、5V、3.3V中的5V和3.3V,由主板降压,电源只输出12V,将传统电源内部的5V和3.3V电路移到主板上。
可以看到,主板上增加了两路同步整流降压电路,通过主板上新增的降压电路,将电源输出的12V降压3.3V和5V,为SATA硬盘等外设供电。
主板上为SATA硬盘供电的输出插座,搭配转接线连接到外设,电压转换由主板完成,不再需要电源直接输出。
这样的好处是可以简化电源设计,不再需要磁稳压或者同步整流降压电路,电源只输出12V单路电压,实现高效率的电能转换。得益于简化了电路的同时,单电压输出还可以降低电源内部的损耗,在同等体积下输出更大的功率,并降低电脑的待机功耗。
我们为什么需要DC-ATX
台式机中,ATX电源曾经是市场的全部,几乎全部装机都会使用ATX电源。ATX电源在机箱内部占据了很大一部分空间,除了主流大功率平台和低端主机,会使用更大尺寸或者标准尺寸的ATX电源以外,近年来推出的个性化小机箱,多数采用SFX小体积电源。
通过对品牌机的拆解,品牌机也摒弃了ATX电源,使用TFX、Flex外形的电源,来迎合小型化的机箱设计。
品牌机为了能耗要求和降低成本,早在多年前均已采用类似ATX12VO的12V单电压输出电源,通过单路12V输出的电源,减少机箱内部线缆数量。还有一些品牌机,直接采用笔记本电源的供电形式。机箱内部没有电源,只有一块主板,通过外接的笔记本电源,为主板供电。这是一种DC-ATX的实现形式,将外置DC-ATX小板上的元件,集成在主板上。
台式机电源采用风扇散热,早年为8CM,后来升级为12CM,近年来为了控制噪音,14CM风扇也开始引入到电源。拆过电源的朋友们都了解,电源在经过多年使用后,内部会积累很厚的一层灰尘影响散热。而散热性能降低以后,风扇的转速又会升高,加速灰尘积累,风扇升高的转速会带来明显的噪音。
我们使用DC-ATX电源,将带有风扇的电源移出机箱,通过将模块插在传统的ATX主板上,单12V输入,通过DC-ATX小板进行控制逻辑,待机电压和3.3V与5V的输出,可以说在英特尔之前就实现了12VO的主板供电。
通过DC-ATX转换,取消掉真正的ATX电源,可实现Mini ITX机箱的设计,避免ATX电源风扇带来的噪音和震动。由于机箱里面不再需要放置电源,机箱可做到数CM的厚度,非常迷你。
通过使用DC-ATX,小巧的机箱可放在桌上,节省空间浪费,避免空间受限无法放置电脑的难题。由于取消了电源风扇,机箱可以使用被动散热,搭配固态硬盘,真正做到零噪音。没有风扇的电脑还可以用于灰尘较大的环境使用,如纺织厂,金属切削加工等不适合用风扇散热的场合,真正做到零维护,避免停线带来损失。
DC-ATX是将外接的12V电源直接给主板12V供电,3.3V和5V由DC-ATX模块产生,为主板等外设供电。而ATX12V0也是采用12V供电,可以简单的改造,通过12V为主板供电,而无需DC-ATX模块。但整机负载全部由12V供给,对12V电源要求较高。高负载时电流增加,连接器处发热也较大。
纵然DC-ATX有小巧,安静的优点,但12V大电流的连接器还是对它的广泛使用带来了限制。由于连接器限制了电流,12V固定的电压,不能满足大功率应用。想要提升功率,可以从提高电压入手,提高了电压,正好有一个非常庞大的电源群体——笔记本电源。
使用笔记本电源的好处
使用笔记本电源,第一通常为19-20V输出,功率从90-120-150-170-230-300W均有产品可供选择,满足不同负载场合使用。另外笔记本电源,原装的很容易买到,质量不用担心。19-20V的供电范围还可以使用大功率USB PD电源来供电,100W的功率,足够集显平台使用。
基于现阶段的DC-ATX解决方案,在输入端增加一路20V降压12V的同步整流降压,可以根据输出功率,来选择降压电路的用料。降压电路有非常多的选择,如南芯、矽力杰、宝砾微、MPS、TI等,非常容易实现。
若以后为ATX12VO设计DC-ATX,由于3.3和5V的降压电路都设计在主板上,电源设计实际更加简单了。只需要一路20V降压12V输出的同步整流降压,搭配开机电路就可以了。
至于为DC-ATX添加USB PD供电支持,也是非常简单,慧能泰、英集芯、成驿半导体均有成熟的PD取电芯片方案,单芯片极简即可使用USB PD充电器来为PC供电。
充电头网总结
随着科技的发展,电脑处理器性能的突飞猛进,硬盘性能的飞速提升,都让我们享受到了科技发展带来的好处。传统的电源却在影响着我们的使用体验。通过将小功率的集显平台,改用DC-ATX来供电,能够消除掉风扇噪声,并将机箱大幅缩小,节省空间。搭配上被动散热,还可以拓展电脑的使用场合,满足特定场合的使用需求。
扩展DC-ATX的输入电压到20V以后,可以方便的使用笔记本电脑的电源,或者USB PD适配器来为电脑供电,USB PD移动电源或者储能电源都可以拿来为电脑供电。多种设备为电脑供电,小型化的设计,可以放在背包内通勤。
虽然说笔记本现在是非常普及,但是很多场合还是笔记本所不能取代的。搭配DC-ATX的小型机箱设计,也始终会有自己的一席之地。愿USB PD与PC的结合,更加方便我们的生活,拓展更多的使用场景。
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