电源供应器

供电单元（power supply unit，PSU），又被称作电源供应器或电源供应单元，是电能转换类的电源（有别于电池供电类的电源），主要功能为将标准交流电转成低压稳定的直流电，或直接将直流电转成低压稳定的直流电给某些特殊的器材使用。香港又称火牛，是电牛的意思，意指电力供应者，源于早期变压器造型似牛；用于电脑者，又俗称电脑电源。
目前一般的电源供应器大都为开关模式电源，输入电压自动适应家用所在地点市电参数，而某些产品可能需要家用调整电压切换开关。常用的ATX规格PC电源供应器，输入电压一般为 100V至 250V之间，输入交流电频率频率 50Hz或 60Hz，输出 12V、5V及 3.3V三种稳定的直流电压。
功能.
电源供应器主要的功是将墙上插座获得交流电转换为电子设备所能使用的低电压直流电。由于在电子设备内不同零组件所需的电压不同，且都都需要稳定连续的直流电压，因此电源供应器可提供数个直流电压；另电源供应器内必须配备电压调节器/稳定器（稳压器），来提供精确稳定的电压值，来确保电子设备/电脑各组件的正常运作。「电源轨」/「电源线路」（power supply rail）或「电压轨」/「电压线路」（voltage rail）一般指电源供应器提供的各个电压值。尽管这一词汇常用于电子工程学上，部份人尤其是是电脑爱好者，在接触并深入了解电子设备或电脑电源供应器的时候都会遇到这些名词。
第一代微型计算机(又称电脑)、家用电脑的电源供应器，是使用笨重的降压变压器配合整流器、滤波元件和稳压器组成的线性电压调节器。而现代电子产品或电脑则使用开关模式电源（SMPS）：市电直接进行整流和滤波以后，经高频开关器（像是功率级BJT或功率级MOSFET）与铁氧体芯高频降压变压器组成的隔离型DC-DC转换装置降低为数直流电压，再经稳压、滤波装置输出供电脑使用的电能。开关型电源相对等效的线性电源要轻得多，成本更低，并且更有效率。
不少电脑或电子设备电源供应器还配备有短路保护、过载保护、过压保护、欠压保护、过流保护、温度保护等功能，保证电源供应器及其供电的设备能正常稳定工作。其中更有不少保护功能被列为行业标准。另外，一些功率较大的电源供应器，也会配备被动（无源）式或主动（有源）式的功率因数修正（PFC）技术，这个也成为行业标准。被动因数修正通常是采用电感电容补偿电路或是填谷式电路实现，功率因数通常能达到0.7至0.9；而主动功率因数修正则更为复杂，但可获得最高达0.99的高功率因数。为了控制电源供应器的发热，也有电源转换效率的下限限制，像是非正式行业认证的80 PLUS规范认证。
现代的电源供应器都配备待机功能，使电脑能通过作业系统来带电安全关闭。由于系统关闭后电源供应器仍然提供电压，只要主机板支援，可实现开关按键触发开机、区域网路唤醒开机、电脑键盘滑鼠唤醒开机等等功能。
技术规格演变历程.
原始的IBM PC、XT以及AT标准.
最早期IBM PC的电源供应器，提供+5V、+12V两组主电压和-5V、-12V两组负电压，其中负电压组所能提供的功率比较有限，只占电源供应器总输出功率中的一小部分。大部分的积体电路/晶片都在5V的电压下运作。这种原始的电源供应器能提供63.5瓦的电功率，其中大部分电功率处于+5V电压轨下。
+12V电压主要用于马达，像是硬碟机、冷却风扇（包括安装于散热器上的）一类。而随著像是磁碟机、光碟机等周边装置的增加，对+12V电压轨上的电功率需求也日渐增多。然而，由于大部分的电能仍然是晶片所消耗，因此5V电压轨仍然是输出电源供应器总输出功率中使用最多的电功率。-12V电压轨主要为RS-232串列埠提供负电压电源。而-5V电压轨则是为ISA汇流排上的周边装置提供负电压电源，并不会在主机板的供电上使用。
另外，这些早期的电源供应器还会额外提供一根称为「Power Good」的线缆，用来防止数位电路在电源供应器通电后最开始的数毫秒内启动运作，这数毫秒内电源供应器的输出电压和输出电流都会上升，并不稳定，这种情况下不足以使电路正常运作。当输出电压稳定正常可满足电路的供电需要，「Power Good」信号使得电源供应器内部的数位电路开始运作并能对电脑有效供电。
原始的IBM PC电源供应器中（型号5150），XT和AT规格的都包含一个线电压电源开关，这个开关安装在电脑机壳侧面的延伸位置上。这种设计的变体出现在一些塔式机壳上，线电压开关用一根短线缆连接至电源供应器上，可根据需要设计成电源供应器上一个可拆卸的部件。
一台早期的微型电脑，其电源供应器不是处于全开状态，就是完全关闭，由机械式的线电压开关控制，并没有考虑设计一个在低耗电的空载模式时的节电功能。这些电源供应器一般不能像现在的电脑电源供应器那样有待机、软关闭等节电功能，或者是定时计划开机控制等功能。
由于是「一直开著」的设计，在发生短路情况时，可能造成保险丝/熔断器烧断或爆开，或是有开关模式的电源会频繁断电，需要等上一段时间然后尝试重新开机。一些电源供应器频繁地重新开机时会使电脑发出声音，像是周边装置的「tick-tock」声以及主机板蜂鸣器的蜂鸣声等等。
ATX标准.
英特尔提出并发展ATX标准的电源供应器连接器（1995年正式发表）之后，运作于3.3V的微晶片越来越多。从1994年英特尔发布80486DX4微处理器开始,ATX标准有三个主要的正电压通道：+3.3V、+5V以及+12V。而早期的电脑如果有晶片需要3.3V供电的话，当时典型的做法是串联一个电路简单但是转换效率较低的线性电压调节器，可以接入+5V电压通道，输出+3.3V电压。
ATX连接器为3.3V电压通道提供多股线缆及相应的电源连接埠，由于电压更低，在导线上以及连接器上的电压降相对+5V而言更为敏感。另一个ATX标准新增的是独立于+5V供电压通道的+5V SB (Standby)电压通道，提供待机所需的电功率，另外只要不切断交流电源，即使电脑已经关闭，其它电压通道已经切断的情况下，+5V SB仍然会提供小功率的直流电源。
与前代的AT标准相比，ATX标准电源供应器的连接器也会为主机板提供电力，以及「软开关」功能。ATX标准的系统中，由于+5V SB电压轨的存在，前置面板的电源开关被替换成一个触发开关，和主机板连接，提供电源供应器控制信号来开通或关断主电压通道，而不是前代AT标准中前面板电源开关直接与交流电源线连接。此外，这个新设计也使得电脑在正常运作情况下无需按下前面板的触发开关，即使通过作业系统等软体提供的关闭功能也能关闭系统。
ATX12V标准.
晶片上的电晶体越做越小使得晶片本身也可越做越小，同时这些晶片的运作电压也越来越低，通常电路密度最高的晶片（像是中央处理器）需要最低的供电电压。为了能为英特尔奔腾处理器以及后来类似的微处理器提供低电压大功率的电能，主机板上引入了电压调节模组。一些新的处理器甚至需要在2V或更低的电压时提供高达100A的电流，若将电压调节模组安装于电源供应器上，这对于相对远离主机板的电源供应器来说是不切实际的，这样做的话电源供应器的输出导线将会过于粗壮以至于根本无法安装。
最开始的时候，主机板上的电压调节模组从电源供应器的+5V主电压通道上取电，但是随著晶片的电能需求的增加，同等电压下需要提供的电功率越高那么提供的电流也将越大，于是低电压下为高耗电晶片提供充足的电功率会逐渐成为问题。为了降低5V电压通道的供电压力，当对供电需求更为饥渴的英特尔奔腾4微处理器发布时，英特尔将处理器电压调节模组的运作供电从+5V电压通道改到+12V电压通道，并额外增加了独立的4-Pin P4连接器，以满足奔腾4的电能需求。这一新的设计被定为ATX12V 1.0版标准。
现代高性能图形处理器的供电问题也有和奔腾4相同的情况，导致不少个人电脑对+12V电源通道提供的电功率提出高要求。当年高性能图形处理器推出后，一般的ATX电源供应器5V电源通道出现了供电紧张的情况，而且只能从12V电源通道上取得电源总输出功率的50%至60%。因此，GPU研发商改变供电策略，改为主要从12V电源通道上取电，并要求电源供应器的12V通道上确保有200到250W（负载峰值，包括CPU和GPU在内的负载）的供电能力，特别是高效能GPU，更是推荐需要500到600W或更高的供电能力的电源供应器。大多数现代电源供应器的+12V电源通道可以提供电源总输出功率的80%到90%的电功率，特别是大功率的电源供应器。
因为CPU、GPU的供电需求剧增，导致上述电源供应器的设计改变。因此若组装新电脑，而使用年代较久远的电源供应器为其供电，其+12V电源通道的供电能力比电源供应器整体的供电能力就更为重要了。
一些不肖厂商，利用很少使用者会留意也不清楚电源供应器的参数所代表的意义，而虚标他们生产的劣质电源供应器的参数，像是标上虚高的额定功率等，欺骗买家。
+3.3V和+5V电压通道.
90年代至现今常用的电源供应器电路方案中，+12V、+5V和+3.3V都是从主变压器线圈绕组中获取并分立出三路独立电压供电线路。+3.3V和+5V电源通道在CPU、GPU等主要硬体及外围PCIe装置改用+12V电源通道配合电压调节模组供电后，它们已经很少成为电源的限制因素了。通常只要+12V电源通道拥有充足的电功率提供即可。然而，如果电脑中装有很多的硬碟机或是PCI装置的话，会使+5V电源通道负载很高，当+5V电源通道出现超载时，若功率较小的会使用结构简单的线性调节器+12V电压通道上取电并降至+5V供给硬碟机或是PCI装置使用，在功率较大的情况下则时会采用开关型调节器。
后来电源业界、行业协会等机构在电源转换效率的角度上陆续推出认证标准，为了追求高转换效率，一些ATX电源供应器，除了+5VSB通道以外，主变压器统一做成只有+12V输出通道，另外配合适当的非隔离式DC-DC模组等电压调整装置将从+12V输出通道上取电，将12V电压转换为5V和3.3V电压值分别作为+5V和+3.3V通道使用，以期减少变压器损耗以提高转换效率。
入门级电源规格.
入门级电源供应器规格（Entry-Level Power Supply Specification，EPS）的电源供应器，是为高功耗电脑和入门级伺服器而设计的，而非简单理解为低功耗电脑使用的电源供应器。这个电源供应器标准由伺服器系统架构论坛（Server System Infrastructure，SSI）制定。SSI由英特尔、戴尔电脑、惠普、HPE以及其它设计制造伺服器的公司参与，目的是制定伺服器的行业标准。EPS标准由ATX标准衍生而来，目前EPS标准规格的最新版本是2.93版。
EPS标准为严酷的伺服器工作环境（24小时不间断运行、高温、高容错度等）以及相关应用场合提供强力、稳定的供电环境。EPS标准的电源供应器拥有一个24pin的主机板电源连接器以及一个8pin的+12V连接器，和现时的ATX标准相近，但除此以外，EPS标准还会为对电能需求较为饥渴的主机板系统额外提供了两个4pin的12V连接器，提供一个4pin的要求电源供应器有700至800W的额定电功率，两个都4pin提供的电源供应器更需要有850W以上的额定电功率。EPS标准的电源供应器，原则上和一般家用电脑、办公电脑上常见的ATX、ATX12V标准的主机板都相容，但是可能会有机械结构层面上的冲突，主要是12V的连接器、较老的主机板上的主电源连接埠，连接器可能会突出插座。很多电源供应器厂商，其连接器是8+8pin和20+4pin形式的分离式设计来避免连接器突出插座的情况。EPS标准的推出，以及不少高效能高耗电硬体的出现，使后来版本的ATX标准的电源供应器索性将极其少用的-5V电源通道都取消以降低成本和复杂度。
+12V多通道供电.
当电源供应器的供电功率容量在逐步提升时，ATX电源供应器标准也跟著不断修正，特别是自ATX标准2.0版以后，包括：
这个规定是对任一线缆上通过的电功率（包括故障情况下）所作出的安全限制。过大的电功率，当电压相同时，过高的电流会使线缆严重发热，这会很可能使线缆表层的绝缘层（一般是塑料绝缘层）温度过高而融化，而这样又有很大可能引发火灾事故。在现代电源供应器上，每根电线上容许通过的最大电流不超过20安培，不触发电流过流保护时一般最大电流值在18安培左右。为了能提供超过18A电流的12V电压直流电，会采用一组两个或更多的电缆和相应的电流感测器并联供电。不像保险丝/熔断器或者断路器，过流保护在电流过大时关断电流输出，过载状态消失后自动重置以继续正常供电。
理想状态下，每组供电线缆中每根线缆由各自的12V电源供电，各配备一个限流装置，但是这样做的话成本会居高不下。在一条电缆通过的极限电流值尚远大于一般情况下合理的电流值，通常电源供应器厂商将几组线缆共用一12V电源，然后各根线缆各接上一个限流装置上起单独限流功效。显然，如果这组线缆被限制在240VA，因此该组线缆中每根线缆都不至于电流过大。一般一个电源供应器会保证一个12V通道有至少17A的电流容量，而电流限制值为18.5A，误差在8%上下，因此这些电源单一12V通道上的额定最大输出最少也有17A，并确保能于20A以下关断保护。
这数组供电就是所谓的「多路电源供应通道」。它们并非完全独立供电，在电源供应器里它们都由一个大电流供电能力的12V通道引出，但每根线缆有各自的过流保护电路。电流限制群组在电源供应器上被标注出来，让使用者可留意到并避免在一个供电组上接上太多的大电流负载。开始时，带有「+12V多供电通道」功能的电源供应器多暗示它们在+12V电源通道上能提供超过20A的电流，并被看作是好电源的特征。然而，使用者发现使用时的不方便之处是需要在数个+12V电源通道上平衡负载。当电源供应器在制造完成后其连接器和对应的电源通道已经固定，并不能随意将给定负载的连接器改到一个不同的电源通道上。
与增加更多的电流限制电路不同，不少制造商已经选择无视设计指导要求。像是安装电流容量更大的限流电路，将每个电源通道的电流限制值提升到20A以上；或者以单通道供电，取消限流电路（有些不肖厂商会在产品贩售宣传时却告知是安装了过流保护的，是非常明显的欺诈行为。）。而从2.3版ATX12V电源供应规格中（2007年3月发布），取消了关于电源供应器最大输出电流的限制。
由于此前的标准，几乎所有的大功率电源供应器都宣传它们实作了独立的电源通道，然而这些宣传多是不真实的，有不少还缺乏必需的电流限制保护电路，，毕竟真正的多通道电源实作成本高，而且缺乏安全保护装置也势必降低买家购买意愿（特别是安全意识较高的买家）。（一般会以「电流共用」或「供电通道融合」的名义掩盖安全保护缺失的缺陷）
「12V-only」供电.
2011年开始，富士通等一线厂商已制造出仅需要从普通ATX电源的12V电源通道取电或是从客制的12V电源供应器（典型额定功率250W至300W）上取电的主机板，这些主机板上已整合了DC-DC转换模组，以提供5V和3.3V电压。这种设计目的，是将5V和12V供电的装置，像是硬碟机等，改为从主机板上取电而非从电源供应器自身引线取电。
「12V-only」供电的设计动机，主要是消除交叉负载的问题，简化电源内部的线缆以提高电源内部的通风散热效果，降低成本、提升电源供应器的效率以及降低电源供应器散热风扇的噪音。
目前已知采用此种电源设计的较为知名的电脑，是戴尔电脑于2013年推出的商用个人电脑Optiplex 9020和Precision T1700，配备12V-only的电源供应器，其客制的主机板上额外安装了非隔离式DC-DC转换模组实作12V到5V、3.3V的转换。之后，联想M93P电脑采用12V-only的电源供应器，并在IS8XM主机板上独力进行5V和3.3V转换。
2020年Intel推出ATX12VO规范，ATX12VO电源供应器仅提供12V电压输出，USB、硬碟等装置所需的5V、3.3V电压由主机板变压，ATX主接头由24-Pin精简为10-Pin。
额定功率标定.
电源供应器的总额定输出功率(Watt)，是由从同一高频变压器上分出的各路电压通道的额定输出功率以及关键元件的参数（像是功率级FET或BJT/GTR的最大电流容量)计算而得。个人电脑的电源功率需求差异很大，从250W以下的低功耗平台，到超过1000W的多显示卡/多CPU平台都有。而目前常见的电源供应器，额定功率一般在300W到500W之间。电源供应器一般都被设计为比计算出的理论「系统最大功率」数值要多出40%的功率余量，这样做一来是避免系统效能下降，二来是应付可能突如其来的过载。电源供应器上也会标示出总功率输出（有的标示额定功率，但有的标示最大峰值功率，注意一般以前者为准），或者会另外标示出各电压通道的最大电流限制。一些较低端的电源供应器，为图利润可能会阉割过载保护元件及电路。
电脑系统所需的最大功耗，是由电脑内各主动组件（显示卡、主机板、CPU、内存、硬碟机、散热风扇等需要电能工作的组件）各自需要的最大电功率之总和所决定，电脑厂商、DIY使用者需根据此选用电源供应器。对于目前的功耗大户之—显示卡而言，电源供应器的12V输出通道的额定输出功率/最大输出电流，是必须注意的。而电脑主动组件的制造商，特别是显示卡、主机板厂商，都会在其使用说明书上标明需要额定功率多少瓦的电源供应器。另外，像是CPU、显示卡的热设计功耗（TDP）数值，也不时被人们作为电源供应器选用的参考，但要注意的是，TDP不等同于组件的实际功耗，TDP主要是作为散热器选用的所需参数。而硬碟机、光碟机上，一般都会有明确的额定输入电压、所需最大电流的参数。
一般而言，搭配电脑或电子设备的电源供应器总输出功率都会大于电脑或电子设备所需的总功率,以因应可能超载的安全考量额度。但如此一来在低负载功率时与其他采用符合输出功率的电源供应器相比,就会有较差的效能表现或是浪费更多的电力。
额定功率既是电源供应器的一项参数指标，也是厂商的宣传点之一。而某些电源供应器的厂商，会宣称其产品拥有多大的输出功率，但是往往实际的额定输出功率会偏低，较为恶劣的甚至只有宣称值的一半不到。更为复杂的，有部分电源供应器的5伏电压通道是从12V电压通道上降压获得的，如果12V通道的电流容量不足，或是5V通道的稳压电路电流容量不够，会导致12V通道或5V通道在远未达到电源供应器的标称总额定功率时就出现过载情况。
除此以外，还有3.3V电压通道从5V电压通道上取电，或者非隔离式DC-DC方案里5V、3.3V通道均从12V通道上取电的设计，此时5V以及3.3V通道的最大电流就会受到12V通道的最大电流容量限制。以3.3V通道从5V通道上取电的例子，3.3V通道拥有10A的电流容量（即拥有33W的输出功率），而5V通道则拥有20A的电流容量（即100W的输出功率），但是若两者的联合输出功率最大只有110W，那么，当3.3V通道达到该通道的最大输出功率时，5V通道上仅能最大输出77W。
转换效率.
转换效率是指电源供应器能将输入电力转换成多少输出电力的百分比。举例来说, 如果转换效率只有50%，一个1000瓦的电力在转换后, 只有500瓦的电力可用, 而另外50% (500瓦)的电力则被转换成废热能,不但浪费原来的电力,更加重散热系统的负担。而更需努力运转以散除这些废热能的散热系统,又会耗损更多的电力。因此才有80 PLUS这样的标准推出。 
外观规格.
大部分的桌上型电脑电源供应器，外观上是一个长方体金属盒，其上有两面是散热风扇入风口及出风口格栅及符合IEC 60320 C14标准的交流电源连接器，相对交流电源连接器的另一面则引出多股附有连接器的电线组。可能还会带有交流电源开关或是输入交流电压切换开关（也可能两者均有）。
电源供应器的一面会贴有电源供应器的技术参数资讯，主要资讯包括电源供应器的厂牌及其型号、各种安全规格认证、各电源通道的输出电流、额定功率和最大功率等。
现代ATX电源供应器的标准尺寸为150 mm宽、86 mm高、140 mm深。而实际上，除了宽度和高度都需要严格符合标准以外，厂家可以自定电源供应器的深度，有时即使是同厂牌的但不同型号的电源供应器，其深度也会有所不同。另外，一些电源供应器引出的多股电线，会扎有束线带或是包覆软管套，这样除了美观以及易于整理以外，还可以减少对电脑机壳内散热风道的妨碍。
连接器规格.
一般，电源供应器会有以下这些连接器（几乎全部是Molex Inc Mini-Fit Jr的专利产品，除非另外说明）：
输出线模组化.
模组化电源供应器（Modular PSU）提供可扩展的输出电线插座，以及可拔插的电线。一般传统非模组化电源供应器会为外设预留多组线缆供用家扩展电脑内组件，而暂时用不到的电线往往会占据机壳内的空间。因此，使用模组化电源供应器，电脑厂商以及用家可以因电脑内组件的需要来插装所需的电线，暂时用不到的则留空电源供应器的输出电线插座即可。由于机箱内的电线数目减少，可改善通风和散热。但由于多了一个接触面，电阻会轻微增加。电线与电源供应器输出的插头及插座，则是有各自的标准，较为常见的有和显示卡上的PCIe外挂供电一样的6+2针接头，也有传统的Molex的D型大4针接头，以及Molex新的专用15针插座等等。
根据连接主机板的20+4针及4+4针电源线是否也可拔除，模组化电源也分为全模组化电源供应器以及半模组化电源供应器。全模组化PSU的所有电线都可移-{}-除。半模组化PSU只有部份电线都可移-{}-除，用来连接主机板和CPU的24-pin和8-pin通常会保留。
其他尺寸.
除了标准ATX规格以外，还有SFX、TFX12V等为小型尺寸规格，被MicroATX、FlexATX、mini-ITX等小尺寸主机板和机壳使用，其散热风道也有刻意适应小尺寸系统。随著电源供应器的转换效率提升，更有低负载停转甚至是被动散热的小尺寸机种出现，有的还干脆做成与工业电源模组类似的外观规格，但直流输出仍然是标准ATX规格。
大部分的可携式电脑（不是笔电）以及像是Mac mini、Intel NUC这样的迷你主机会附带一个20W至200W的电源变压器，笔电上也配备俗称「火牛」的变压器供充电及无电池情形下使用，不过它们使用的一般是19V～24V直流输入的规格（也有一部分仍是12V输出规格），12V、5V、3.3V以及其它非ATX标准的电压之转换在主机板上完成，这些已不属于ATX规格的范畴。有些外置的电源供应器还能通过一些汇流排协定传输像是电流、电压、功率等参数的资料到电脑主机板上供监测用，比如戴尔的一些笔电，其配备的变压器有1-Wire汇流排与笔电电源的连接埠中特定脚位连接（这样的设计也使得其可能不相容副厂的变压器）。
而伺服器以及部分高阶工作站上，搭载的电源供应器还有冗余模组设计，每个冗余模组是独立供电的，可以在运行时移出或添加电源模组（至少剩余一个或若干模组正常运行）。
这样的冗余电源供应器，可以让主机在不断电的情况下进行更换其电路或变压器等工作。
认证.
一般的安规认证标志（会因为销售地区不同而有不同的认证）有UL（UL 60950-1）、GS、TÜV/cTUVus、NEMKO、SEMKO、DEMKO、FIMKO、CCC/CUL、CSA、、GOST R、BSMI以及EN60950-1:2006 + A11 + A1 + A12等。而一般的电磁干扰认证标志有FCC、CE标志以及C-Click。在欧洲以及印度贩售的电源供应器必须符合CE的标准并附带CE标志。另外，也有RoHS环保标志、80 PLUS转换效率标准认证等认证标志。
使用寿命.
电源供应器的使用寿命主要参考其平均无故障工作间隔（mean time between failures，MTBF），这个数值越高则代表该种装置的平均使用寿命更长更可靠。使用较好的电子元件，并且在不达到它们极限参数状态下工作、散热良好，降低元件损毁的机率，也可提高MTBF数值。
测试.
一些测试仪可以简单测试电源供应器能否运作正常，像是「ATX电源供应器测试仪」。以其为例，使用者可以测量各电压通道的输出电压，确认其是否输出正常，若加入负载测试的准确度则会更好。
除了电压测试外，还有一个重要的测试就是稳压性能测试，即涟波抑制表现。而这类测试需要连带负载，并且需要像是示波器一类的监视装置来进行。