喜欢折腾硬件的PC DIY玩家或多或少都会遇到过这样的事情,那就是某个供电接口经过多次拔插之后,突然之间就不好使了,表现为高负载接口带点异常的发热,甚至是整机直接黑屏重启,无法维持稳定工作。这样的故障一般来说可以通过更换电源来解决,甚至很多时候只需要换一个没有用过的供电接口即可,因为这不是电源本体的故障 所引起的,而是电源接口在多次拔插之后出现了物理结构的损坏,无法保证正常的电气性能所导致的。
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PC电源的供电接口其实没有大家想象中的那么耐用 
大家可能会觉得很奇怪,折腾PC硬件肯定免不了拔插供电接口,那PC电源上的这些接口理应考虑到多次拔插的用途并作出相应的优化设计,不应该在折腾几回之后就罢工,模组式电源还说可以更换模组线原地复活,而原生线材的岂不是要为了几个接口就换掉整个电源?难道说PC电源厂商就是通过在接口上偷工减料的方式,来迫使玩家定期更换电源,以保证自己产品的出货吗?
我们当然不能排除有部分厂商确实有这样的打算,但对于大部分的电源厂商来说,这事其实也怨不了他们,因为PC电源的供电接口,确实天生就不适合多次拔插使用,即便是完全按照规范要求制作,最终成品的使用寿命也不过是30到50次的拔插循环,甚至更少,很容易就会折腾至损坏。这也是为什么本体完好但接口磨损严重的高性能电源,在我们评测室中可谓比比皆是的主要原因。
PC电源供电接口的基本结构
那么电源供电接口的使用寿命为什么会这么短呢?这就要从接口和线材的结构说起了,PC电源上的供电接口有很多种,例如24pin主供电、4+4pin CPU供电、6+2 PCI-E供电等等,这些接口看上去虽然形态各异,但是从结构上来说却是基本一致的。
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PC电源的供电接口大体上都是由线材、端子外壳和金属端子三个部分组成,在英特尔提出的电源设计指南中,就有对供电接口的这三个组成部分提出具体的要求,例如线材规格、端子外壳材质以及具体使用的金属端子型号等等。以新增的12VHPWR接口为例,其规格已经在PCI-E 5.0的相关规范中有具体要求,英特尔的ATX 3.0电源设计指南也是直接沿用了相关的规范。按照相应的规格指示,12VHPWR接口中负责供电的线材也就是上方12pin接口所用线材必须使用16AWG或更高的规格,而下方用于通讯的4pin则需要使用不低于28AWG规格的线材;端子外壳则要求使用热塑性玻璃纤维材质,并达到UL94 V-0级别(对样品进行两次时长为10秒的燃烧测试,火焰均能在10秒内自动熄灭)的防火能力;金属端子则需要使用铜合金材质,以确保导电能力以及机械强度能满足使用需求。
其它供电接口也有类似的规范要求,例如24pin主供电接口需要使用Molex Mini-Fit Jr. PN#39-01-2240或相同规格的端子外壳,金属端子则需要使用Molex 44476-1112或相同规格的产品,除+3.3V以及部分反馈线可使用22AWG规格线材外,其余线材要求不低于18AWG规格等等。基本上所有的PC电源供电接口都在英特尔的电源设计指南有详细的规格要求,有兴趣的同学可以自行查阅,这里就不做进一步的展开描述了。
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顺带一提的是,12VHPWR接口是PC电源上首个明确规定必须使用不低于16AWG规格线材的接口,其余接口大都使用18AWG规格线材就可以满足需求了。其实按照PCI-E 5.0规范提出的要求,12VHPWR接口的12pin部分的电流承载能力要达到55A的水平,每根线材承担的电流要不低于9.2A,理论上说18AWG线材也是能满足需求 的,但16AWG线材有更高的电流承载能力,而且阻抗更低,这就意味着在相同的长度上,16AWG线材无论是发热还是压降都要比18AWG线材更小,更有利于维持供电的稳定。考虑到12VHPWR接口对应的是显卡供电,而显卡是PC中最重要的硬件之一,为12VHPWR接口配置 更高规格线材自然也是情理之中了。
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上图是先马为其XF系列电源准备的12VHPWR接口模组线材(黑钻系列使用的是同款黑色线材),其使用的 就是16AWG规格线材,绝缘层耐温为80℃,由于使用的是2个8pin模组接口整合为1个12VHPWR接口的形式,因此用于通讯的4pin只连接了用于识别接口功率的S3和S4端子,使用的是24AWG规格线材,都是符合相关规范要求的。目前绝大多数的模组接口电源都是通过后期追加这种模组线材的方式来增加12VHPWR接口,以达到“兼容”的效果,而完全体形态的12VHPWR接口还得等到真正意义上的ATX 3.0电源才会配置。
PC电源供电接口的寿命是如何计算的?
那么电源供电接口的寿命如何计算的呢?严格来说并不是计算,而是由线材、端子外壳、金属端子这三部分中,使用寿命最短的那部分决定的。在这当中,线材和端子外壳算是最耐用的,一般来说他们的寿命是按照使用年限来计算的,虽然说具体的年限数值会根据使用场合的不同而发生变化,但是在正常使用的环境下,线材和端子外壳要自然老化至无法继续使用,那基本上都会超过电源的质保期限,因此它们的损坏更多地是因为外部因素导致的物理结构损伤。
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接口的物理设计决定了两者在接合后,端子会互相挤压而形变
相比之下接口的金属端子在正常使用中,所面临的状况就要复杂得多。PC电源上的供电接口,通俗来说都属于“母口”,而用电设备例如显卡、主板、硬盘等上配置的接口,则属于常说的“公口”,一般来说母口都是需要套在公口上面的,因此为了让两个接口可以紧密贴合,尽量降低两者的接触电阻,多数情况下公口的直径都会比母口稍大一点,因此当两个接口相互接合的时候,实际上也是双方相互挤压的过程,这就意味每当我们拔插一次接口,接口中的金属端子都会经历一次形变,而在多次的形变之后,两者的结合将不再紧密,这就是我们常说的“接触不良”了,此时接口就无法完整发挥其应有的性能了。
因此金属端子的“寿命”并不是按照使用时间来计算的,而是按照拔插循环次数来计算的。所谓的拔插循环次数,就是一拔一插为一次循环,当拔插循环次数达到上限的时候,金属端子的寿命也就到头了。由于这个拔插循环次数在绝大部分情况下,都会比线材和端子外壳的使用期限更早耗尽,因此PC电源的供电接口都是以拔插循环次数来表示自己的使用寿命。
不过金属端子达到“寿命”后,是不是就一定不能继续使用呢?这倒未必,正如闪存的P/E次数其实是厂商可承诺的最小值,实际使用是有可能超过P/E次数的,金属端子的拔插循环次数也是属于可承诺的最小值,也就是说厂商是可以确保在这个次数以内金属端子的性能变化会符合相关的规范要求,并不会影响使用,但超过这个次数之后他们将不再提供性能扇上的保证,尽管这个时候的金属端子本身可能并没有什么大问题,仍然可以继续使用。
PC电源供电接口的寿命有多少?
很多同学可能会以为,鼠标的微动开关在结构上比供电接口的金属端子复杂多了,其使用寿命也仍然能够按照上万次点击来计算,那后者的拔插循环次数理论上不应该要达到更高的水平吗?毕竟结构越简单的就越不容易发生损坏。理论上确实是这样的,但实际上是两者的设计初衷并不相同,鼠标的微动本身就是按照长期点击使用设计的,所有的设计都是为了提供更多点击次数而做优化,但是PC电源的供电接口,本身在设计上就不希望用户经常拔插,更多地是考虑如何能传递足够大的电流,因此在使用次数上,两者根本无法同日而语。
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目前12VHPWR接口所用的金属端子可提供25次拔插循环
我们以新近加入到PC电源中的12VHPWR接口为例,这个接口堪称是PC电源中最脆弱的接口,按照电源厂商提供的资料显示,这个接口在早期只能提供15到20次的拔插循环次数,而如今多数厂商所配置的接口其实已经算是经过了改良,但实际上也只有25次的拔插循环次数。这个次数确实很少,但如果你并不折腾硬件,组装一台PC之后,即便是每个月都拆开了进行一次清理,那么这个接口少说也能满足2年内的使用需求,倘若你是每3个月清理一次,那么25次拔插循环次数足以满足6年的使用时间,也就是说按照厂商预设的使用条件,其实接口的拔插循环次数是足够使用的。但对于喜欢折腾硬件的玩家来说,或者像我们那样有频繁的硬件测试的需求,那么25次的拔插循环次数可能连3个月甚至1个月都熬不过去,这个时候可以模组接口电源的优势就得到体现了,因为我们可以通过更换新线材的方式,换掉寿命耗尽的接口。
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SATA供电接口所用的金属端子,使用寿命是50次拔插循环
其实不仅仅是新加入的12VHPWR接口,目前PC电源上的供电接口,普遍都不是那么耐用。有一个在此前广泛传播的说法是SATA接口并不耐用,拔插循环次数只有50次,这个说法其实并不是没有道理的,因为电源上的SATA供电接口所使用的金属端子,基本上都是Molex 675810000或同款端子,在官方提供的数据中就明确表示这种端子的拔插循环次数为50次,SATA数据接口使用的也是类似的端子,因此使用寿命比较接近也是情理之中,经过多次传播之后就变成了“SATA接口只有50次使用寿命”这样的说法了。
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Molex 44476型端子的拔插循环次数大都只有30次
而对于24pin主供电接口、4+4pin/8pin CPU供电接口、6+2pin/8pin PCI-E供电接口,它们多使用的是Molex 44476-1111或Molex 44476-1112型端子,虽然说目前公开的资料中并未提及这种端子具体的拔插循环次数,但该系列接口的使用寿命基本上都是30次拔插循环。换而言之,PC电源的供电接口确实在设计上就经不起折腾,这在一定程度上也可以用来说明,为什么全模组电源会受到玩家的喜爱。
当然大家也不用过分担心电源接口的使用寿命,诚然从厂商可承诺的使用寿命来说,PC电源的供电接口确实说不上很长,但是在绝大多数的使用环境中都是充足的,而且也不是说到了次数就一定损坏,只是超过拔插循环之后,接口可能随时会就出现一些难以预料的故障,从而影响你的使用体验。因此喜欢折腾硬件的玩家,全模组电源还是有其优势的,毕竟相比于供电端的接口,电源上的模组接口所经历的拔插次数一般要少得多,很多时候供电接口故障了,更换一条模组线就能让电源原地复活,也确实是一件比较方便的事情。
来源:超能网




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