为何要提高转换效率
PC电源是将交流电能量转换成直流电能量并供应给主机配件的设备。具体地说，电源将一路220V（或110V等）、50Hz（或60Hz）交流电转换为+12V、+5V、+3.3V以及-12V、+5Vsb多路直流，输出给配件。这个能量转换的过程存在损耗，衡量损耗的一个指标就是转换效率。
转换效率=输出功率÷输入功率，其中损耗的部分电能，
大部分以热量形式发散出去，发热量越低，转换效率就更高
准确地讲，转换效率是电源输出功率与输入功率的比值，或者具体地讲，是各组直流输出功率之和与输入有功功率的比值。理想状况下电源可以将全部的交流电能量转化为直流输出而不存在耗散，然而实际上开关电源仍然存在着相当可观的损耗，因而转换效率便成为了衡量开关电源性能的一个重要指标。
因为效率不理想，用户使用电脑时要付出无谓的电费，比如平时运转功率为200W的一套配件，如果电源运行的效率为75%，用户不但要为配件消耗的200W电力掏钱，还要再为电源自身耗散的67W额外电力掏钱，这是很大的比例了。
追求高效率电源有哪些意义呢？
1、节约能源同时节省电费，既保护环境也降低了使用成本。对于平时运行功耗200W的配置而言，典型负载转换效率从75%上升到85%，可以减少31W的无谓损耗。
2、降低电源的发热，有助于构建静音主机。开关电源耗散的功率，小功率下在50W量级，大功率下可达150W或更高，实际上是机箱内一个可以和CPU、显卡比拟的大热源，电源散热风扇的转速与风量也是可以和高端CPU散热器相比的。要让电源风扇运行在较低转速下而保证稳定，就需要电源的效率达到一定水准。
关于效率方面，Intel发布的桌上型电脑电源设计指南（简称PSDG）对转换效率作了强制要求和建议要求，强制要求是转换效率在20%、50%、100%的输出下分别不低于65%、72%、70%（老实说，等于没有要求），而建议要求是以上三种输出下均不低于80%且功率因数（PF）值不低于0.9，即网友们经常听到的80Plus标准。
80Plus介绍与分析
80Plus是美国Ecos和EPRI两个组织倡导的节能标准，要求桌上型电脑及服务器的电源转换效率在输出功率为额定功率20%、50%、100%的情况下均不低于80%，且满载时功率因数不低于0.9。通过了80Plus机构测试认证的电源可以打上80Plus Logo进行销售，标志其产品比普通电源具备更高的转换效率，为电源厂商和电脑厂商的节能产品提供了显著的市场优势。80Plus的标准已经被能源之星4.0环保标准接纳成为强制要求，被Intel PSDG接纳成为建议标准，下一步还将进一步持续地推动整个电脑产业向普及80Plus电源和提高效率的方向发展。目前台系电源厂商和国际电源零售品牌有大量产品通过了80Plus认证，整机大厂戴尔、惠普和联想也分别有一批产品通过了认证。就国内大厂来讲，航嘉、长城一共有五款电源通过了这一测试。
从典型负载的效率看，可以把目前的电源分成不到75%、75%、80%、83%、85%、87%等几个档次，每三个百分点的提升就是不小的进步。
开关电源的效率通常是输出功率在额定功率30~70%时较大，额定功率20%和满负荷时低一些，见上面这个典型的电源效率曲线。我们衡量电源效率时也通常考察20%、50%、100%（一般称作轻载、典型负载、满载）这三个点。PC电源一般效率在70～90%之间，效率掉到72%以下的电源已经不满足Intel ATX12V v2.3的基本要求（70%/72%/65%），属于极度过时的机种，效率稍好的电源可以达到接近80%的水平（如75%/80%/75%）。80Plus的基本要求是80%/80%/80%以上，目前来看达到这一水准的都可以称作不错的节能电源。前不久80Plus在基本要求的基础上推出了铜奖、银奖、金奖三个更高的效率标准，令效率较高的产品可以更好地体现自己的节能优势。
下图是Intel PSDG中对Climate Savers Computing Initiative（CSCI）计划目标的说明。07年中到08年中为第一阶段，PC需要满足能源之星4.0标准的要求，效率要达到80Plus的基本要求。08年中到09年中为第二阶段，这个阶段的节能要求被称为80Plus铜奖，轻/中/满载效率要达到82%/85%/82%且中载下PF值达到0.9。09年中到2010年中为第三阶段，节能要求称为80Plus银奖，效率提升至85%/88%/85%。2010年中到2011年中为第四阶段，节能要求称为80Plus金奖，效率提升至87%/90%/87%。可以看到，如果实现了第四阶段的目标，电源产品会比目前的转换效率一般略高于75%的产品节能很多，大大削减了主要从电源产生的能量耗散。CSCI的计划是通过发展现有技术和推进新型节能技术的应用，到2010年将台式机、笔记本和工作站的功耗削减50%。目前PC电源的龙头台达已经放话说在未来3～5年内可以令90Plus成为业界标准，看来CSCI的这一目标是有强力援助的。从技术上讲，目前双管正激拓扑的PC电源在220V输入时已经有一些产品相当接近80Plus银奖的要求，而应用了有源箝位、移相全桥ZVS及同步整流等技术的PC电源如Zippy Serene，230V输入时典型负载效率已经接近89%，满载效率也已经达到86%，如果控制方案对轻载效率加以改善，离80Plus金奖也不远了。
转换效率与额定功率
在电源轻载、典型、满载三个点的效率当中，哪个比较重要，比较值得参考呢？
就实际运行时的输出功率来讲，绝大部分单CPU、单显卡的家用机器都集中在100W到250W这个区间。这个功耗对于400~600W电源属于轻载到典型负载的范围，对于600W以上电源而言就属于轻载了。对于300W电源通常带功耗不超过200W的配置，运行功率也属于轻载到典型负载的范围。因此轻载和典型负载效率，也就是效率曲线的左半段，是我们最应当关注的。一般来讲典型负载体现了整机全速运行时的电源效率，而轻载体现了普通应用时的电源效率。
对于CPU、显卡功耗较高，如使用两张顶级显卡和四核心CPU的游戏型主机而言，闲置没有Hybrid Power、Power Play等节能技术的话功耗大概在200W左右，全速下的功耗可以达到300W以上至400W左右的水平。而这样的主机通常搭配650W以上的大功率电源。因而和实际使用关系密切的仍然主要是典型负载到轻载段的效率。对于这样的用户我们也建议多关注一下CPU、主板、显卡的轻载节能技术，尽量减少闲置时的无谓损耗。
实际上出于寿命考虑，我们不会让电源运行在接近满负载的状态下，因此满载效率值对实际使用的影响是有限的。然而一款电源的满载效率可以反映出其器件在大功率下的性能水平，而满载下效率两三个百分点的差距就意味着数十瓦的损耗差别（比如650W输出下，80%与83%的发热相差多少瓦，请读者自行计算）。
HTPC用户和一些静音爱好者可能会选择MoDT平台或低电压CPU组成功耗非常低的配置，主机功耗在50～100W的区间。这样的用户可能会面临两个问题。一是这个区间即便对300W电源而言也属于很轻的负载，在轻载下电源的效率往往不是很好，呈陡峭的效率曲线。对此我认为，50～100W区间里数瓦的损耗之差就意味着5到10个百分点的效率差别，用户可以更多关注损耗的瓦数而不要对百分比数值过多在意。同样是80Plus电源在这个超轻载区间里的效率表现也有明显差异，用户在读测试报告的时候需要注意这一点。第二个问题是电源在很轻的负载下有时会出现启动问题，也可以视为兼容性问题的一种，对此就需要用户关心一下自己青睐的型号有没有这方面问题的反馈了。
开关电源内部的损耗主要包括功率晶体元件损耗和磁性元件损耗，而晶体损耗包括开关损耗和导通损耗两部分。此外为了帮助启动或改善轻载工作状态加入的电阻性假负载也会在轻载下造成损耗。影响开关电源转换效率的就是这些损耗因素。轻载效率偏低原因主要是开关损耗占总损耗比重较大，且整流二极管的正向压降在温度较低时会高一些，其它一些电路的静态功耗在轻载下占总损耗的比重也较大，大功率电源轻载下的假负载有时也会在损耗中占有相当比重（几W就可能降低数个百分点）；重载下效率下降的原因是整流二极管的正向压降和开关管的导通内阻都随电流增加而增加。因而一般效率曲线呈现为在30~50%的某典型负载处最高，轻载效率偏低，从典型负载到满载效率逐渐下降的“中间高两头低”曲线。
影响转换效率的因素
哪些因素影响到相同瓦数下的转换效率呢？
1、电源输入电压较高的时候转换效率会高一些，配备主动PFC的机种会更明显，输入电压220V比110V的转换效率要高出大约三个百分点，原因主要和铜损以及开关管导通损耗有关。
2、温度低的时候转换效率会比温度高的时候要好，原因主要是半导体器件的性质，开关管（MOSFET）的导通内阻随温度线性增长。
3、交叉负载偏重+5V和+3.3V时效率会差一些。+5V和+3.3V如果用二极管整流的话本身整流效率就要比12V整流低，电流又比较大，交叉负载下损耗就会比相同功率加在12V输出上要高出不少。对于5V和3.3V用DC-DC的方案，二次转换也要带来额外的损耗，也会导致效率下降，只是会比普通二极管整流损耗小一些。
PC电源一般有半桥式、单端正激、双管正激等拓扑，还有同步整流技术、DC-DC VRM以及有源箝位拓扑、谐振拓扑等用于改善二次侧整流或开关部分的效率。半桥拓扑的电源使用晶体管（BJT）作为开关，导通损耗较大，因而效率很难做到80%，一般来讲最好水平略高于75%（但也有小功率80Plus机种）；单端正激用于小功率电源，双管正激常见于400W~1000W+的电源产品，市面上大部分80Plus电源都是基于单端正激或双管正激拓扑。为了提高次级整流的效率，次级可以使用同步整流（如过80Plus的航嘉多核R80）或由DC-DC VRM产生+5V、+3.3V输出（如银欣ST85ZF和ZU1200M、Antec Signature、酷冷CWP）。有源箝位或移相全桥ZVS拓扑也逐渐出现在电源产品中（航嘉磐石800、Zippy Serene、银欣ST85ZF和ZU1200M）。
下面给出几个关键概念的定义：
视在功率：视在功率是交流电电压有效值与电流有效值的乘积。由于开关电源作为负载呈容性，一般情况下输入电压和输入电流基波并不同相，因而视在功率并不能反映电源每个周期从电网输入的净能量，而是包含了作为能量净输入的有功功率和体现能量在电网、电源之间往复流动的无功功率。
有功功率：在谈论到PC电源时这个概念就是输入功率。有功功率等于电压基波有效值乘以电流基波有效值再乘以功率因数。电源输入的有功功率是电源从电网真正取得的能量，或者说整个主机包含电源在内“烧掉”的能量。家庭电表测量的是用电器本身消耗的能量，是有功功率计。网站用海韵Power Angel等功率分析仪测得整台主机的功率，也是有功功率。
无功功率：这是一个比较抽象的概念，而且在定义上一直争论较多。由于无功功率不涉及转换效率的计算，这里就不赘述了。
输出功率：电源的输出功率就是电源提供给各个用电配件的直流电的总功率，数值上等于一个时刻各组直流输出的电压值与输出电流值乘积的总和。比如一台电脑的CPU、内存、硬盘、显卡、光驱、外设、风扇等设备从电源取得的总功率为200W，那么电源此时的输出功率就是200W。我们谈论需要多少瓦的电源指的是这台电源的输出功率需要能够达到多大，而不是这台电源在输入端测得的输入有功功率需要达到多大，注意和前面提到用Power Angel等仪器测得的整机消耗功率（输入功率）。
额定功率：额定功率指的是50度环境温度下电源持续输出能达到的输出功率最大值（一些厂商以40度或45度作为基准）。通俗地可以理解为电源输出功率在封闭机箱温度下的持续工作安全上限，所谓“安全”可以理解为各路输出电压值和纹波在规定范围内（即输出合格）、各元件温升在安规限制内。因为机箱内温度一般要高于25度左右的室温，达到40度以上并不是难事，所以考察持续输出时需要以40度以上作为基准，而25度和40～50度环境温度下电源的工作状态差别还是不小的。“额定”这个单词一般翻译为Rated，但国外及台湾大厂对应额定功率的概念一般被称为“最大功率”或“最大输出功率”，即Max Output Power，对此我们只能评价为“名词之争也许具有中国特色”吧。对于额定功率的理解要抓住“50度”、“最大持续输出”的本质，名词是其次了。
“最大功率”：这是一个被滥用的名词。一些正规厂商以最大功率对应额定功率的概念，一些厂商的“最大功率”则表示25度环境温度下电源可以持续输出的稍高于额定功率一些的功率（高出30～50W）。对于第二种情况，区分“最大功率”和额定功率的关键点就在于环境温度的严苛与否。最糟糕的一种情况，最大功率实际上与持续输出没什么关系，可能是电源某个瞬时能够到的峰值输出，或者干脆就是厂商随便写上去的一个数字，也就是虚标，在这种情况下这个数字没有什么实际意义了，不要让你的配置真正消耗这个功率，否则对配件和电源都存在威胁。
峰值功率：峰值功率一般表示电源在一个较短时间内能输出的最大功率，基本上是这台电源的极限值。Intel在PSDG文档中的定义是“持续不超过17秒，且1分钟内出现不超过一次”。从寿命的角度考虑，电源器件的参数在满足要求的前提下需要降档使用，即留出一定空间。另外电源也确实可以输出超出能力范围一截的功率，但此时输出电压和纹波波形可能已经超标，或者元件的温升已经超过了安全范围，这就是峰值功率高于额定功率一定范围的原因。峰值功率是我们无需关心的数字，然而厂商似乎对这个数字极为热衷，虚标恶习屡禁不止。峰值功率真正发挥作用主要是针对硬盘较多的配置。硬盘在启动的短时间内，盘片加速旋转需要的功率比平时运转的功率要高出一倍左右，如果有很多硬盘同时启动，按照每块硬盘平时功耗为10W计算，就需要额外的数十瓦在短时间内输出。SATA2标准集合引入了硬盘交错启动的功能，就可以减少这类主机启动时需要的功率。
