阳光下的秘密[再续]中高端电源功率

    我们已经知道，每种不同的电压都会有不同的用处，最明显的就是+12V、+5V和+3.3V。我们已经提到了，+12V通常用在有机械动作的部件上，而后面两个较低的电压通常用在芯片这样的低电压高电流的设备上，这其中是什么原因呢？其实，学过高中物理的朋友只要仔细想想就明白了。

    首先我们来看看+12V使用最多的部件，也就是各种有机械动作的部件，包括各种驱动器以及风扇。从能量转换的意义上来想电脑中有机械运动的部件，无论风扇还是驱动器，它们的马达都是把电源供给的电能转换成了动能，如果再深入一层，其实这些动能的来源全都来自马达内部线圈磁场变化的驱动，也就是说电脑里所有有机械动作的设备都是由电能驱动磁场变化的。

 硬盘的盘片和磁头臂都是有机械运动的部件

    接下来，我们知道，每一个线圈，无论是磁头臂上的也好，还是风扇中电机的线圈也好，它们都是有一定的电阻的，而且这些电阻是定值，不会改变，而初中物理中我们就学过焦耳定律，电热功率＝电流的平方×电阻，电阻的存在会将电能转化成热能白白消耗。为了获得足够的磁场强度来驱动设备，就需要让线圈能有更好的转换效率，让尽可能多的电能转换成磁场，而热能的产生尽量的少，这不光是为了节能，更重要的是保证线圈不被烧毁。

    由此可见，对于电脑中所有存在机械运动的部件来说，获得的电能一部分被转换成磁场完成动作，另一部分则被电阻转换成了无用而且有害的热能。我们当然希望转换成磁场的“有效”电能尽可能多而转换成热能的“有害”电能尽量少，这就需要将线圈中的电流控制在较小的范围，在电阻一定的情况下，唯一的方法就是提高线圈上的电压，提高电压就能保证较小的电流也能让足够多的电能转换为磁场，这就是为什么一般风扇上标注的电流值都很小，也就是为什么凡是有机械动作的部件都需要电脑里最高的+12V电压来驱动。

    讲到这里，我们就不能不谈到与之相反的另一个极端，也是电脑里的用电大户，甚至可以称为电脑里最耗电的部件——以CPU和GPU为代表的各种芯片，这些芯片的耗电量之巨甚至达到了100W以上，尤其是CPU和GPU，都必须加装散热片再配合风扇才能保证散热效果，但是这些芯片上加的电压却很低，这又是为什么呢？

    其实从电学角度来看，这些集成电路的能量转换非常简单，就是把电能转换为热能，为什么在芯片上使用的是很低的电压而却是很高的电流呢？这是因为随着工艺的增加，芯片内部的连线不但原来越细，而且连线间的距离也越来越小，过高的电压容易导致击穿，造成芯片的损坏，而同时为了获得更加清晰的信号，就必须保证有足够多的电子来传递信息，因此增大电流成为必然的选择，这就造成了芯片上出现高电流低电压的情况。 <