電源供應器 80Plus 能源效率與不斷電系統 UPS 電源是否足夠的問題探討

臉書上有位蕭先生留言詢問,先前工具人在《UPS 不斷電系統的基本介紹與採購建議教學》這篇文章中,未把電源供應器(Power Supply)的轉換效率列入計算。若是挑選較低供電瓦數的不斷電系統(Uninterruptible Power Supply, UPS)時,UPS 是否會發生供應電源不足的問題?

其實工具人在那篇快兩年前的文章中,認為不用太在意電源供應器的「能源效率(Energy Efficiency,又稱轉換效率)」所以沒刻意寫出來,因為我們認為寫給多數網友作為選購參考,內容偏向簡化後勸敗已經足夠。

以該篇文章所列的 550 瓦特(參考連結)與 1375 Watts(參考連結)這兩種電源供應器為例,兩台都是通過業界 80Plus 認證的電源供應器,有著優秀的能源效率(規定至少 80% 以上),代表當電源供應器在把交流電(市電)轉換成電腦可利用的直流電的過程中,可以把能量損失控制在一定範圍。

由基本物理跟電子學可以知道,在交直流轉換過程中損失的電能將會變為熱能,因此當能源效率越高,存在於機器內部的廢熱也可以越少。一台優良的電源供應器除了提供穩定電源外,還能讓電腦主機處於良好的的工作環境,甚至達到節能能源的目的。

所謂 80 Plus 認證,是指電源供應器通過業界規範,保證能源效率至少可維持在 80% 以上。如果是 1375W 那一台,甚至達到 80 Plus 鉑金規範,保證能源效率至少維持在 90% 以上。因此,透過簡單的計算可以得知,該二台電源供應器的最大耗電功率分別為 550 W / 80%687.5 Watts 與 1375 W / 90% = 1527.8 Watts

電源供應器 80Plus 認證標籤。

電源供應器 80Plus 認證標籤。

換句話說,如果你認為自己的系統會連續使用最大耗電功率,那即使是 550 W 的電源供應器,「理想上」最好選購 750W 等級以上的 UPS

如果是沒通過 80 Plus 認證的電源供應器,能源效率(轉換效率)甚至只有 60%。以 550 W 的白牌機為例,最大耗電量便有可能高達 916.7 Watts。

不過工具人在先前文章中已經提及過,一般電腦主機不會內建「超多」零組件,加上廠商在考量安全範圍與降額效應(De-rating)等設計限制後,耗電量很少有機會達到全滿載輸出(否則先當機給你看)。

因此,是否有需要購買高供電量的不斷電系統,不需要依電源供應器的帳面數字來一比一選購,重點還是需要依照電腦系統的實際耗電量再去設計 UPS 供電需求。那些自己組裝多顯示卡、多硬碟、多傳輸介面卡、多什麼什麼的高手,相信你在組電腦前理應瞭解自己主機的耗電量多寡才會選擇適當的電源供應器,自然有能力計算精準的實際耗電量。但是電源供應器 300W 或 500W 的差價通常在可接受範圍內,因此多數電腦高手反而會選購大一級的產品。反觀商業組裝電腦由於經過仔細的 Costdown 分析,因此商業組裝電腦的電源供應器數據,反而會比較貼近實際系統耗電量。

以下圖組裝電腦為例,內建 RAID 陣列、主動散熱、高速 CPU、記憶體全滿,還有許多其他零組件,設計者也只使用 550W 的電源供應器。

電腦主機內部。

電腦主機內部 (Credit: Paul Braren)。

 

即使今天在選購電源供應器與不斷電系統時,不去考量能源效率或功率因數的計算,單純以 UPS 600W 對比電源供應器 500 W(加上LCD 螢幕約 20~50 W)也是可以接受的(在不考慮極端情況的條件下)。當然,如果你確定自己屬於高用量玩家(主機插五片以上的介面卡、硬碟全掛滿,使用 24 吋以上螢幕,整天CPU滿載跑演算程式那種),600W 可能會比較不安全(考量瞬間峰值),那工具人才會建議購買 875W 以上。

另外工具人再多補充一點,電源供應器有檯面下的能源效率存在,不斷電系統同樣也有檯面上的規格存在,例如「1000VA / 600W」這兩組數據,前者指的是「視在功率(Apparent Power)1,單位為「VA」(伏安),後者指的是可供應負載的「實際輸出功率」,兩者間的比例即俗稱的「功率因數(Power Factor)2」,意思可視為同電源供應器的能源效率,中低階 UPS 的功率因數在 0.6 ~ 0.8 P.F. 之間都是可以接受的範圍(例如視 APC 1000VA / 600W 的視在功率為 1000VA,功率因素為 0.6 P.F.,實際可輸出功率為 600W),高階版本則建議直接參考 0.9 P.F. 左右的不斷電系統。

延伸閱讀

  1. 視在功率,是指從供電系統實際輸入到負載設備的功率值。
  2. 功率因數,交流電力系統中特有的物理量,是一負載所消耗的有功功率與其視在功率的比值。
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