全文预计分五篇增量交付，这是第四篇

上一篇：

本篇主讲电源的选择（我也没想到能写这么多）

再次重申：本文无意做任何产品推荐！ 只为记录下查找的资料并说服自己

本篇涉及的复杂概念较多，个人理解能力有限，

若有不对的地方，恳请各位大佬指出！

俗话说得好：“丐什么不能丐电源”。计算机的“心脏”撑不起整机功耗需求，轻则宕机重启，重则一波带走（我肯定得死，你们也别想活着！BOOM）。那么选择什么样的电源才能尽可能避免悲剧的发生呢？挑正确的瓦数，选靠谱的品牌。

9.1 瓦数选择

这边的瓦数其实是指电源的“额定功率”：电源在稳定持续工作条件下的最大安全输出负载[1]。注意“最大”二字，不是说额定500W的电源就一直以500W的功率跑，在能力范围内，计算机各硬件需要多少电源就给多少。那么如何计算功率需求呢？

先抓问题的主要矛盾（整机中功耗最大的显卡、CPU）分析，再抓次要矛盾（风扇、硬盘等配件），最后留点余量，三者进行简单的加法就能得到功率需求

于是瓦数公式如下：

功率需求 = 显卡功耗 + CPU功耗 + 其他功耗 + 余量

9.1.1 显卡功耗计算

显卡功耗我目前总结下来有三种计算方法：

方法一：TDP估算法

TDP功耗（Thermal Design Power 热量设计功耗）本来是给散热器厂商用作参考的，随着时代的变化，含义也发生了变化（尤其是CPU睿频技术出现后）。显卡的TDP功耗在产品官网能找到

RTX4090总功耗（TDP功耗）450W

方法二：最大平均功耗法/软件测试法

查询网上有关评测中烤机软件捕捉到的数值。显卡常用的烤机软件就是FurMark，当显卡撞上功耗墙（FerfCap Reason/限制原因: Pwr）时，查看GPU-Z软件中的Board Power Draw/电路板功耗值。[2]

显卡共查阅了5家评测[3]，4090魔鹰OC在FurMark中Pwr后的平均功耗基本被限制在450W左右，与TDP一致。

但是穷玩实验室指出：使用ATX3.0电源+原生12PIN线能让显卡跑满600W的功耗，并在烤机时达到了550W左右的功耗；硬件茶谈也指出：4090水神在性能BIOS下FurMark烤机可达550W，还可手动解锁最大功耗到630W，原因是旗舰显卡往往会为了追求性能而使TGP（Total Graphics Power显卡整体功耗）而略大于TDP[4]。

方法三：动态峰值分析法/仪器测试法

众所周知，显卡和CPU的功耗曲线不是水平不变，而是有脉冲波动的。用精度够高的专业仪器能测出显卡、CPU工作时的峰值功耗。[2]

fcpowerup在文章[5]中指出，显卡峰值功耗与TDP间常见的倍率是2~3之间。

视频[6]以极致性能游玩2077时用示波器测得4090峰值功耗最高达828W，差不多在2倍以内，但是每次峰值出现的时间很短（图上看大概几十~几百μs？）

按不同厂家的设计，目前电源的整机OPP(Over Power Protection 过载保护)可能会在额定功率的115%~160%之间，即俗称的超载能力，不同电源能承受的超载时间也不同，通常以几百微秒μs或者几毫秒ms计。如果电源过载保护时间 > 峰值功耗时间，则可以撑过峰值功耗。部分电源在撑不过时会触发过载保护动作，如关机保护。[5]

但fcpowerup也指出了这样可能的后果[5]：

电源本身的元器件发热会增加，影响元器件寿命

增加炸机风险。保护触发时间过长，遇到真正想要进行保护的时刻，保护功能就会显得迟钝，往往会造成更为严重的后果，电源的输出电压调节也容易失控。

然而，让电源的额定功耗包住峰值功耗是很浪费的行为，且目前大多数用户选择让电源消化这部分的峰值。所以我在这里计算一下，把峰值超出TDP的部分分摊给电源额定功率和电源OPP能力可不可行。

峰值830W超出了TDP 380W，设p1分给额定功率，p2分给OPP能力，原定的整机额定功率为TP，过载能力为OPP，那么得到以下方程：

整理得：

TP值取850~1200，OPP取1.15~1.6，得到p1值如下表所示

PS：为什么有负值？因为过载能力好的电源本身就能撑过4090的峰值功耗。

综上，对于过载能力差的电源，为了应对4090的峰值功耗，应视情况在原定额定功率之上再留100~200W余量

9.1.2 CPU功耗计算

CPU功耗我目前总结下来有四种计算方法：

这里需要先介绍一下英特尔® 睿频加速技术 Turbo Boost

允许 CPU 在处理轻负载时以基本时钟速度（默频）运行，而在处理高负载时提升至更高的时钟速度（睿频）。例如，浏览网页时在默频下运行，玩怪物猎人时在睿频下运行。

英特尔在睿频2.0中定义了四个功耗限制PL（Power Limit）等级：

PL1：要求CPU的平均功耗不超过PL1，推荐设为TDP值。CPU以默认频率长时间工作就在PL1值以下，CPU睿频加速后只要没超过这个值，就可以一直睿频下去，故PL1又称长时睿频功耗。

PL2：如果超出PL2，PL2快速功耗限制算法会尝试将峰值压回PL2以下。CPU在睿频状态下可能就会超过PL1从而允许在PL2下工作一段时间，这段时间称为短时睿频时间/Tau，最长约100s，故PL2又称短时睿频功耗。

PL3：偶尔可以超过的值，如果超过PL3，PL3快速功耗限制算法会通过反应式地限制频率来尝试限制峰值的占空比

PL4：不能超过的值，绝对禁区。PL4功耗限制算法会预先限制频率使峰值低于PL4

其中PL3和PL4是默认禁止的（用户不可见不可改），峰值功率超过PL2时最多在PL3、PL4的状态保持10ms

除了PL1、PL2这两堵限制睿频的“功耗墙”以外，还有主板设定的“温度墙”，一旦超过最高温度，睿频会被强制叫停，出现所谓的降频。

现在大部分主板（尤其是供电足的高端主板）都可以通过可以调节PL1、PL2、Tau的数值来锁住睿频，使CPU可以长时间以睿频运行，这就是为何现在的CPU功率都远大于TDP的原因[7] 。而有些笔记本会将这些项目隐藏，防止用户将数值调高导致机器过热。

方法一：TDP估算法

CPU睿频技术出现后CPU功耗变成了两段，一段是默频运行下的TDP功耗，另一段就是睿频运行下的功耗。睿频加速技术2.0后更是分出了长时睿频功耗和短时睿频功耗(最长约100s)。

CPU的TDP功耗在产品官网能找到，而12代及以后的CPU在官网上也标注出了最大睿频功耗

13700K基础功耗125W（这是默频下的TDP，常作为PL1使用）

13700K最大睿频功耗253W（这是睿频状态下可达到的最大平均功耗，姑且不严谨地叫它睿频下的TDP，常作为PL2使用，也会被某些主板厂商设为PL1以追求极致性能）

方法二：最大平均功耗法

查询网上有关评测中烤机时软件捕捉到的数值。CPU在AIDA64中的CPU Package/封装功耗的值[2]或Prime95压力测试结果

CPU共查阅了5家评测+1个贴吧交流帖[4][8]，13700K在AIDA64的FPU模式下，封装功耗整体在210~260W区间，平均230W，这里去除了功耗过高的情况（可能是CPU刚发售时部分主板BIOS不完善给的电压过高所致或是吹雪主板“漏电”不准，近期的评测很难找，所以我不确定现在BIOS问题解决了没有），为了防止买到“大雷”体质的CPU（功耗更高），此处取最大值260W

方法三：PL2估算法

fcpowerup在文章[9]中认为CPU的功耗应当采用PL2（短时睿频）功耗来计算，因为intel规定CPU可以保持在PL1~PL2间最长达100s。

官方的PL2值不好找，但我们可以从intel官网的12V2规范中反推出：

PL2 功耗 = 12V2 持续电流 × 11.4 × 主板VR供电电路效率 (假设为85%)

125W TDP的13700K对应持续电流为26.5A，代入上述公式得PL2功耗约为257W（与方法一中官方公布的最大睿频功耗相差不大）

方法四：PL4估算法

fcpowerup在文章[9]中指出：从实测看，只要解锁了PL2的主板，都能跑出PL4级别的功耗。

峰值功耗最多在PL2以上PL4以下保持10ms，且按理说绝对不会超过PL4。如果CPU功耗按PL4来算可以说是非常保险了

PL4 功耗 = 12V2 峰值电流 × 11.4 × 主板VR供电电路效率 (假设为80%)

通过intel官网的公式算出13700K的PL4峰值功耗可达351W

个人认为这是一种属于极致保守的估算方法，只是目前基本没人用。

9.1.3 其他功耗与余量计算

其他功耗包括内存、硬盘、主板（为南桥、网卡、声卡、USB设备等供电）、风扇的功耗。

余量主要用于应对各部件的峰值功耗并减轻电源负载。

由于风扇、硬盘等功耗需求很小，所以为了方便经常将它们并入余量中来计算

我自己算了一下配置单里的其他功耗，约为80W（数值参考了视频[2]的配置单和产品官网的有关参数）

那么，余量要留多少呢？我决定参考几位up主的推荐。

ZoveyChen、DIY阿鹿君、古一搞机研究所这三位up主可能采用了TDP估算法+一定的修正或最大平均功耗法，他们的余量(含小功耗配件)设置分别为160W、150W[10]、200W[11]

硬件茶谈在视频[1]中采用最大平均功耗法，详细计算了小功耗配件，并在此基础上增加余量100~200W

9.1.4 最终选择

我确定了三个功耗组合以供选择，各自起了颇具主观色彩的名字。

这三种组合得出的电源额定功率最低850W，最高1200W，最后我折中考虑买1000W的电源

PS：以上方法中有好几种是基于理论计算，可能与实际存在偏差。个人比较推荐使用最大平均功耗法，因为在查找资料的过程中能获得最接近实际的最大功耗，也能发现一些理论没有考虑到的因素。

PS：其他可供参考的渠道

英伟达官网建议在4090+Ryzen 9 5900X(TDP 105W)时选择850+W电源

品牌官网大都建议使用850+或1000+W电源[12]

可以去看看电商平台或评测大佬的4090整机用的啥电源

在ATX3.0标准的官方文档中，英特尔给出了他们在测试不同功耗的显卡峰值时的电源瓦数选择，450W显卡对应1000W电源，600W显卡对应1200W电源

9.2 品牌选择

Q1：是否只能用海韵、振华的电源，其他品牌都算杂牌，用了就炸？

ZoveyChen在视频[13]中回答了这个问题：海韵、振华诚然是顶级电源品牌，但价格一直居高不下，而一款产品好与坏是经过性价比、售后等因素的权衡得出的；批量生产的产品都无法避免次品的产生，所以唯品牌论在这块不管用，任何品牌的电源都有可能哪天心情不好炸了。

确实，如果电源生产出来都没有次品，那么售后这块差不多可以砍掉了。

我个人综合电源的各项参数最后选择了 全汉Hydro G Pro 1000W

Q2：全汉被冠以“缩水汉”的称号，你还敢买？

缩水还能及格也是种本事嘛。我比较了这款电源的各项参数，认为值得买。（怎么看参数？详见9.3节）

再看看评测文章怎么说的吧？

国内的文章[14]拆解了这款电源，得出的结论是“电源结构和电器元件虽然没有疯狂堆料，但却很完整”，是符合官方的规格说明的。（这款的定位已经是“高性能电源”了，在往上只有他家的PTM PRO白金，低定位的缩一缩，这个等级还能缩到哪儿去？）

国外的文章[15]对这款电源进行了性能测评，证实是符合ATX3.0电源标准的（虽然Intel官网的ATX3.0认证中没有这款电源，但是人家产品宣传页面是有明确标明的），并给出了评价：“它将轻松拿下配备RTX 4090的高要求游戏系统”。

关于ATX3.0会在9.3.2节中详细阐述，先简单理解为ATX3.0电源有利于应对显卡峰值功耗。

PS: 国外的这篇评测说这款电源在44℃的OPP是1272W（127%），属实低了点...但既然它说支持ATX3.0规范，那我也就姑且相信它吧。

9.3 部分参数解读

9.3.1 80PLUS认证

80PLUS认证是由Ecos consulting组织(现Plug load solutions)和美国EPRI电力研究所推行的旨在推广高效率节能电源的创新性奖励计划。

80 PLUS认证要求主要是考察电源在输出10%、20%、50%和100%额定功率时的转换效率和功率因数（PF值），转换效率和功率因数达到某个等级要求，就可以获得相应的效率等级。[16]具体要求见下图：

Q1：转化效率是什么？转化率高有什么用？

电源是一个能量转换师兼搬运工，它负责将运输到家的较高的交流电转为较低的直流电，并根据电脑配件的能量需求尽可能搬运来满足它们，当然是在不超载的前提下。不过，搬运过程中会有损耗，这部分损耗以热量形式散失（这就是你摸电源总是发烫的原因）。而转化效率就是衡量电源搬运效率的指标（看看你搬丢了多少），它的计算公式如下：

电源的转化效率 = 直流输出功率 / 交流输入功率

例如，80PLUS认证金牌的额定1000W电源，它输出500W功率时，查表可知，金牌电源在50%额定功率时转化率为90%，对应输入功率为500W / 0.9 = 555.6W，而输入功率的高低就会体现到电费上，因此我们总是希望电源的搬运过程能尽可能降低损耗，转化效率越高越好。（最好能达到100%）

转换效率最直接的影响就是省电，也可能间接影响电源稳定性和静音表现（减少发热提供电源更好的工作环境）。而且一般而言，想要让转化率高，电源内部的元件用料就得好。

但也不能盲信这个指标，因为80PLUS认证监管不严，导致有些缺德厂家送测的电源质量好、售卖的质量差，甚至还有厂家不送测直接贴上80PLUS认证售卖[1]。第一类你没法查，只能关注专业的评测，第二类你可以上80PLUS认证官网输入产品型号来查询（官网链接：https://www.clearesult.com/80plus/manufacturers/115V-Internal，型号一般标在电源铭牌上，或者在产品官网找）

Q2：我有必要更换认证等级更高的电源吗？能通过省电费省回本吗？

这个问题我没法给出明确的答案，只能以我自己的情况为例：是选择990元的1000W金牌还是1190元的1000W白金牌呢？

我仿照文章[16]的表格形式，计算了一下用金牌和白金牌电源的电费（设日均使用10小时，电费1度0.62元），负载50%和100%的电费如下表所示

从金牌升到白金多花200，负载100%每年能省28.3元，7年才能回本，负载50%每年能省26.2元，约8年才能回本...保修10年，这么一算好像确实值得升一下。

但是，100%负载长时间跑几乎不可能，50%负载我也不确定能不能跑满10小时，因为深度学习通常是显卡高负载、CPU低负载，我也没有玩像2077那种画面可以拉到满中满的大作。

总之，我认为只有在高强度搞生产力的情况下可以升级，超过7年能省回电费。除了电费，还有少发热和更静音的潜在好处。但我最后没有选择升级，因为我认为接下来三年大部分时间不是在上课就是在实验室里，而且深度学习也不太会让电源到达50%的负载。

到时候实战测一下，看看我会不会后悔这个决定。

9.3.2 ATX3.0规范

文章[17]介绍了ATX3.0与之前的标准的区别，intel重点关注了显卡峰值功耗问题，希望以新的规范来约束PCIE板卡的平均功耗和峰值功耗，并补充电源峰值输出能力的要求。

下表是intel目前(2023.5)对ATX3.0电源的动态超载要求，分别给额定功率≤450W且不含12VHPWR供电接口的电源和>450W且含12VHPWR供电接口的电源提了要求

从上表可知，支持ATX3.0的电源不一定都有12VHPWR接口，当然，有12VHPWR接口的电源也不一定支持ATX3.0，所以电源支持ATX3.0是有12VHPWR接口的既非充分也非必要条件。

一般地，旗舰款的电源才会支持ATX 3.0、有12VHPWR接口(即PCIE 5.0外接供电)（高端型号的目标用户可以平摊掉这部分研发成本），部分ATX3.0电源会送标配接口的原生线材，接在PCIE 5.0接口上可达600W功率传输上限。（难怪前文中穷玩实验室说“使用ATX3.0电源+原生线能让4090跑满600W”）

说了这么多，到底有没有必要买ATX3.0电源，这是智商税吗？

ATX3.0的电源比起ATX2.0电源能在极短时间内超载到更高幅度，以应对显卡峰值功耗，主要面向的是旗舰显卡用户[18]。网上我也看到了不少人建议4090最好配ATX3.0电源，或者考虑买额定功率更高的非ATX3.0电源，本质上都是为了应对4090的峰值功耗。

基于9.1.1节中对于4090显卡平均功耗、峰值功耗的调查，我认为4090有必要买ATX3.0电源或者更高瓦数的优质非ATX3.0电源。

9.3.3 电源铭牌参数

还是以全汉的这款电源为例，主要看几个参数：

首先是交流输入AC Input部分，重点关注输入电压的范围，如果写了100-240V，那么说明电源是支持宽幅输入的， 有利于应对城市用电高峰低峰期的电压波动（在220V上下波动）

然后来到直流输出DC Output部分，有5组电压，找到+12V，它主要给CPU和显卡供电，+12V下方是它的最大输出电流，两者相乘可得到一个最大功率，这个最大功率离额定功率越近越好，德柱建议+12V的输出功率至少要达到90%额定功率的电源才值得购买。如果12V这里有多组数值，说明这款电源是采用了多路12V输出，德柱建议尽量选择单路12V输出的电源[1]。

拓展：其他几组电压的用途、单路或多路12V参见德柱视频[1]和fcpowerup大佬的文章[19]

经过以上分析，这款电源支持宽幅输入、+12V输出功率几乎等于额定功率、单路12V输出。

9.3.4 电源架构

前方专有名词高能！up精力有限，不做解释，只是记录一下大概的优先级大小（不代表一定是谁好谁坏）[1]

电源架构主要由四部分组成：

功率因数校正PFC：主动式(Active)PFC > 被动式PFC

开关电源的拓扑：全桥LLC谐振拓扑 > 半桥LLC谐振拓扑 > 双管正激拓扑

+12V电路设计：同步整流 > 肖特基整流

+5V和+3.3V电路设计：DC-DC > 双磁放大 > 单磁放大

根据拆解文章[14]可知，全汉这款电源采用的是主动式PFC+同步整流+半桥LLC谐振+DC To DC 的设计，应该算是比较优秀了。

9.3.5 电容

同样，这里只是记录优先级大小[1]

全日系电容 > 日系主电容 > 全台系电容 > 台系主电容 > 全大陆系电容

别慌，大陆系电容未来还有很大的发展空间。

全汉官网宣传这款电源是全日系电容，拆解文章[14]中提到了主电容采用的是俗称“黑金刚”的日系电容。

天啊，我是怎么做到一章写8k字的？！还是加一个小结吧，以供“太长不看”党食用。

9.1节介绍了选择电源瓦数的计算公式，然后依次介绍了计算显卡功耗的三种方法（TDP估算法、最大平均功耗法、动态峰值分析法）、CPU功耗的四种方法（TDP估算法、最大平均功耗法、PL2估算法、PL4估算法）、其他功耗和余量的计算方法，不同的方法组合算出的整机功耗会略有差异，可以参考这些计算结果确定电源的额定功率（建议以最大平均功耗法取得的总功耗为主要参考），也可以参考官方或多数人的选择

9.2节回答了电源品牌选择的两个常见问题，得出结论：“买性价比高、售后好的电源”

9.3节以我选择的电源为例，解读了选购电源的常见参数：80PLUS认证、ATX3.0规范、电源铭牌、电源架构和电容。其中，

80PLUS认证等级高更能省电，但也要结合自身使用情况考虑升级电源的差价值不值保修期内节省的电费，也不要过分相信80PLUS认证等级。

ATX3.0标准是针对旗舰级显卡的峰值功耗提出的，支持ATX3.0的电源价格也会更贵，同样需要用户结合自身需求考虑买不买。

电源铭牌上的参数能体现一部分电源的性能。最好选择支持宽幅输入、+12V的输出功率接近额定功率、单路12V输出的电源。

电源架构采用的技术和电容产地也是电源选购时的比较因素，大都会出现在产品宣传页面（自家的优势当然都要展示出来啦），少部分没有出现的参数可以找电源拆解的评测获得。这块的专业性很强，感兴趣的同学请自行找资料研究

附录四、参考资料 Reference

1. (2022-06-07) 超详细！电源选购万能攻略，一站式电源基础知识入门指南！内含电源瓦数推荐

2. (2023-02-19)【硬件科普】如何合理科学的选择电源功率的大小？

3. (2022/10/12)【IT之家评测室】技嘉 RTX 4090 GAMING OC 魔鹰 24G 显卡评测：RGB 幻彩光轮，激活翻倍性能

https://www.ithome.com/0/646/242.htm

(2022-10-12) 技嘉RTX 4090 GAMING OC魔鹰显卡评测

https://www.pceva.com.cn/portal.php?mod=view&aid=6217&page=11

(2022-11-25) 性能炸裂，真正的新一代“核弹”诞生技嘉RTX4090 24G魔鹰分享

https://www.zhihu.com/tardis/bd/art/586667722

(2022-10-12) [首发]RTX4090魔鹰测试报告，太强辣！4090!

(2023-03-21) 4090半年体验分享！电老虎？吕布骑狗？核心阉割还能买吗？

4. (2023-03-23)【硬件科普】CPU和显卡的TDP指的是什么？和功耗是什么关系？

5. (2020-09-05) 离显卡功耗实标还有多远？峰值功耗与电源关系终结篇

https://www.fcpowerup.com/end-gpu-spike-peakpower/

6. (2022-10-14) RTX4090火神功耗测试，828W的峰值功耗！你的电源顶得住吗？

7. (2018-01-05) TDP真的不是功耗？讲解“睿频”技术发展史

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(2022-11-05) 13700k风冷测试报告，看看风冷能不能压住。

https://tieba.baidu.com/p/8123919248

9. (2018-10-09) TDP估算法都是错的?Intel第九代Core处理器+Z390主板电源选购指南

https://www.fcpowerup.com/intel-9th-core-z390mb-psu-guide/

10. (2023-04-09) 2023年4月电脑电源推荐，拒绝电源焦虑，性价比电源推荐，ATX3.0电源推荐

11. (2023-04-18) 2023年电源推荐，从入门到高端，详细到代工厂+方案，拒绝电源焦虑，含ATX3.0，适合40系显卡，高性价比，小白必看

12. (2022-10-08) RTX 4090到底应该配备多大功率的电源？听听显卡厂商怎么说

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1746093951550698927&wfr=spider&for=pc

13. (2022-06-09) 电源不能省，但合格的电源，不是只有海韵振华

14. (2021-11-29) 边拆解边科普！用全汉Hydro G Pro1000了解电源原理和结构

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1717733809327064433&wfr=spider&for=pc

15. (2022-10-22) FSP Hydro G Pro 1000W ATX v3.0 PSU Review

https://hwbusters.com/psus/fsp-hydro-g-pro-1000w-atx-v3-0-psu-review/

16. (2019-12-18) 什么是80 PLUS，金牌换钛金电源能回本吗？

https://www.fcpowerup.com/80plus/

17. (2022-03-03) 大的来了，Intel官方ATX 3.0标准大功率电源焦虑营销

https://www.fcpowerup.com/intel-atx-3-0/

18. (2022-06-07) 什么是PCIe5.0/ATX3.0电源，现在还能买ATX2.x电源吗

https://www.fcpowerup.com/what-is-pcie5-atx3-should-we-buy-atx2-psu/

19. (2020-01-30) 怎么样看电源的规格标签，什么是单路12V电源

https://www.fcpowerup.com/how-to-know-psu-spec-through-lable/