在《超能課堂(236)：850W電源會比550W電源更耗電嗎？》文章中我們曾經提到，兩款PC電源誰更耗電不是由額定功率決定的，而是由其轉換效率決定的。但是我們也不能籠統地作出「電源A轉換效率必然比電源B高」這樣的判斷，因為不同的輸出功率下，電源表現出來的轉換效率也是更有高低的。這就讓一些同學產生了迷惑，到底PC電源的轉換效率該怎麼計算，我們該怎麼做才能真正實現省電或者是省電費的效果？
電源上的80Plus認證標記可以體現出電源轉換效率的高低
實際上轉換效率一直是PC電源中的一個很重要的評價參數，其重要性不比電壓穩定性要低。在PC電源業內甚至還有一個很重要的認證標準是專門針對電源的轉換效率推出的，那就是大家熟知的80Plus認證，其甚至已經成為了不少消費者選購電源的標準。而且與主動式PFC帶來的功率因數提升不同，功率因數的提升很難有一個實際的體現，因為它並不影響電表上的數字，也就是不影響電費的高低，但轉換效率影響的是有效功率，確確實實會在電表的數字上有所體現，簡單來說就是能給你省電費，因此電源的轉換效率受到玩家關注自然就是理所當然的事情了。
什麼是轉換效率？
通俗來說，當某個設備涉及到能量轉換的時候，其能量輸出與能量輸入之間的比值就是轉換效率，一般會以百分比的形式進行體現，基本的計算公式如下所示：
轉換效率 = 實時輸出能量 / 實時輸入能量 * 100%
根據能量守恆定律，理論上能量的轉換最高可以達到100%效率，但我們都知道這在日常生活中幾乎是無法實現的，因為能量在轉換的過程中是存在損耗的，轉換的次數越多損耗得就越高，例如內燃機是將燃料的化學能轉換為機械能的設備，而轉換過程中還存在著化學能轉換熱能、熱能轉換機械能的步驟，因此內燃機的轉換效率一般都不會太高，能達到60%就已經屬於比較高的水平了；而電熱棒則是將電能直接轉換為熱能的裝置，轉換過程中不存在其它步驟，因此電熱棒的轉換效率一般比較高，普遍都可以達到70%-80%的水平。
PC電源的內部結構
PC電源則是一個由變壓器、交流/直流轉換器以及穩壓電路所組成的綜合變電器，通常是輸入交流市電，然後輸出+12V、+5V、+3.3V、+5Vsb、-12V等多種直流電供PC硬體使用，在轉換的過程中也必然存在能量的損耗，損耗越少就意味著電源的轉換效率就越高。目前在PC電源的評價標準中，轉換效率已經是一個很重要的評價因素，雖然說高轉換效率的電源不一定是優秀的電源，但優秀的電源必須要有較高的轉換效率。
按照英特爾給出的電源設計指南，目前符合相關規范的PC電源在115V交流輸入下，20%輕度負載時轉換效率應不低於65%，在50%典型負載時轉換效率應不低於72%，在100%滿載的情況下轉換效率則應不低於70%。不過這個要求對於現在的PC電源來說早已不是什麼困難事，基本上只要是正規的PC電源產品，其平均轉換效率一般都能達到80%以上，高端產品甚至可以達到90%以上的水準。
玩家想要知道一款電源的轉換效率大概處在什麼水平也不是已經很困難的事情，除了可以查找相關的評測之外，我們也可以直接通過電源的80Plus的認證級別來進行判斷。目前80Plus認證級別可以分為白牌、銅牌、銀牌、金牌、鉑金和鈦金共計六種，地位是逐步提高，對應的電源轉換效率也會逐漸提高。目前在售的多數電源都有進行80Plus級別認證，沒有進行認證的多數是入門級產品，一般是「價格敏感型」，對於這種產品，轉換效率的高低並不是重點考慮的因素。
PC電源的轉換效率有什麼特性？
轉換效率的計算是強調「實時」的，這是因為不同工作狀態下設備表現出來的轉換效率都會不一樣。PC電源也是如此，因此在電源設計指南中不同負載狀態下轉換效率的要求也會不一樣。而從我們的電源評測可以看出，對於大多數電源來說，其轉換效率會隨著輸出功率的變化而變化，大多數是輕載時轉換效率最低，半載或典型負載下轉換效率最高，滿載時的轉換效率則略低於典型負載，另外交流輸入的電壓高低也會影響PC電源的轉換效率，一般來說在允許的輸入范圍內，輸入電壓越高電源的轉換效率也會越高，多數情況下，同款電源在230V輸入電壓下的平均轉換效率會比115V輸入電壓下高2%到3%的水平，具體的轉換效率曲線可參考下圖：
一般來說，PC電源在30%到80%負載區間的轉換效率是比較高的，因此如果你想讓自己的PC能夠實現省電或者是省電費的效果，那麼就應該盡量讓PC電源工作在這個負載區間當中。而且這個區間往往也是PC電源綜合性能表現最好的區間，對於整機的工作穩定性也有很好的幫助。關於如何選擇合適功率的電源，大家可以參考我們的課堂文章《超能課堂(167)：還在用TDP估算選電源麼？其實PL估算更可靠》。
PC電源中什麼組成對轉換效率有影響？
即便是標稱80Plus銅牌認證的產品，其LLC諧振拓撲也能帶來接近於80Plus金牌的效率
在PC電源中影響轉換效率的因素有很多，其中影響最大的就是電源的拓撲結構。關於電源的拓撲結構是什麼，大家可以參考我們此前的課堂文章《超能課堂(196)：決定電源性能的雙管正激和LLC諧振是什麼？》。就以上面提到的兩種主流拓撲來說，採用LLC諧振拓撲的PC電源在轉換效率的表現上一般都優於雙管正激拓撲，而且兩者在轉換效率之間差異一般很難通過元件調整的手段來修正，簡單來說就是「天生的差別」，因此前者常見於80Plus金牌或以上認證級別的電源上，而後者則常見於80Plus銅牌認證產品，只有少部分產品能達到80Plus金牌的水準。
低內阻型元件有利於提升轉換效率，降低電源的發熱
PC電源的元件對於轉換效率的高低也有著舉足輕重的作用，電源內部的元件很多，其中對轉換效率影響比較大的是各式的開關管以及電源的變壓器，其中開關管涉及到的參數中，內阻直接影響到開關管的工作損耗，一般來說內阻越高，工作時帶來的損耗會越大；變壓器在轉換電壓時也同樣會帶來能量的損耗，因此在這些元件的選擇上，高端電源多使用低內阻型開關管元件來提升轉換效率，變壓器也一直有在進行改良以提升轉換效率並降低發熱。
NTC旁邊的繼電器有利於提升轉換效率
另外減少PC電源的元件數量也是一種有效降低電能損耗的方式，理論上說去除EMI電路是有利於提升電源轉換效率的。只是EMI電路所帶來的保護作用遠比去除其之後帶來的轉換效率提升要更為重要，因此正規的PC電源產品是不會為了些許的轉換效率而去除EMI電路，畢竟安全才是需要首先考慮的。當然為了降低EMI電路對於轉換效率的影響，廠商也不是沒有做過努力，在NTC元件旁邊配置繼電器就是一個很常見的方法。
NTC元件本質上是一個熱敏電阻，當其處於低溫狀態時屬於高電阻狀態，因此在開機的時候才能夠起到抑制電流沖擊的作用。而電源工作狀態後，NTC就沒有別的作用了，雖然其會因為電流的通過而發熱並逐漸降低電阻，但對於此時電源來說其已經是一個不必要的額外損耗，這時NTC旁邊的繼電器就會短接NTC的兩端，這樣電流就不再經過NTC，NTC不再發熱，重新進入高電阻狀態，為下一次的開機做好保護的准備，同時電流不再經過這個額外的電阻，損耗自然就降低了，轉換效率自然得到提升。
直插式PCB也是一種降低損耗的有效手段
此外縮短電流的行程，增加電流的通過面積，對於提升PC電源的轉換效率也是一個合理的方式。我們都知道線路的電阻與線路的長度和截面積有關，簡單來說就是線路越短、截面積越大，通過電流時的電阻就會越低，損耗和發熱自然也會越低。因此有不少電源中會通過鋪錫的方式來增加電流的通過面積，並通過直插PCB的方式來縮短電流的路程，以此降低電流在傳輸過程中的損耗，達到提升轉換效率的效果。
另外在電源拓撲和用料基本一致的情況下，原生線材的產品一般在轉換效率上會略高於模組線材產品，因為模組線材會有接插件，線材的電阻會略高於直插在PCB上原生線材，電能的損耗會更高一些。當然這兩者之間轉換效差異實際上並不高，如今基本上都能控制在1%以內，基本也就忽略不計了。
總而言之影響PC電源轉換效率的因素有很多，但如何提升轉換效率是需要從整體出發進行考慮，並不是簡單地改變一兩個部分就可以解決的。因此對於消費者而言，我們只需要直接看最終結果來進行選擇就可以了。
我們怎麼做才能提高PC電源的轉換效率？
可能會有同學會問，我該怎麼做才能提升電源的轉換效率？事實上如果你不對電源進行硬體上的改變，那麼其轉換效率表現其實從出廠的那一刻開始就已經確定，很難再通過後天的手段進行大幅度的提升。當然如果你要糾結那1%甚至不到1%的變化，那麼你可以選擇購買一個功率匹配的穩壓器，讓PC電源的輸入電壓維持在較高的水準，理論上會有利於PC電源的轉換效率表現。對於模組化接線的PC電源，你也可以選擇定製低電阻的模組線材替換原裝線材，一來可以達到美觀、個性化的效果，二來也可以降低線材傳輸電能時的損耗，同樣有利於提升PC電源的轉換效率。
定製低電阻模組線可以降低損耗，但效果可能沒你預想中的明顯
然而這些措施並不一定能帶來省電或者省錢的效果，穩壓器確實可以提升PC電源的轉換效率，但是其本身也存在能量損耗，因此綜合下來會不會更省電，這恐怕得好好思考一下；定製低電阻的模組線材在理論上也確實可以減少損耗，但這種低電阻的定製線材往往價格不菲，而減少的電能損耗則需要花很長的時間才能抵上定製線材的價錢，如果你是為了省電費而定製線材，這顯然是一筆非常不劃算的買賣，「我為環保作貢獻」的理由可能還更充分一些。
因此「提高電源轉換效率」這個想法並非不可以實現，但實現的代價並不一定符合我們的最終目標。相比之下在選購電源的時候，選購一款額定功率合適且轉換效率表現比較好的產品可能會更加有效，另外不使用電腦時進行關機並切斷電源的輸入也不失為一個好辦法，與其通過華而不實的手段來提升電源的轉換效率，良好的用電習慣才是節能省電的最佳方式。
來源：超能網
