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专业知识--热设计功耗(TDP)与功耗(P)

来源: 作者: 时间:2008-07-13 Tag: 点击:

    最近看到很多人被航嘉网站等的功率计算误导,由于航嘉电源生产企业技术人员的无知和对专业技术及技术术语的不懂与错误认识,错误的把芯片厂商(CPUGPU)提供的热设计功耗(TDP)与功耗(P)混淆,把TDP当作P来计算,误导了一批人。造成一些人错误的把航嘉网站提供的整机配置功率计算值当作依据。

    说到这里可能会有人提问:航嘉创威公司是一个具有多年的电源生产企业,怎么竟会犯这种无知的低级错误?在这里需要说明,一个企业经营时间的长短,并不代表他的学术权威性。如同一个中学生上了十几年的中学,并不代表他具有大学的知识水平。



    下面我来向大家详细讲解一下,热设计功耗(TDP)与功耗(P)的区别。

    TDP的英文全称是“Thermal Design Power”,中文翻译为“热设计功耗”,是反应一颗处理器(CPUGPU)热量释放的指标,它的含义是当处理器达到负荷最大的时候,释放出的热量,单位为瓦(W)。

    CPUGPU的热功耗(TDP)并不是CPUGPU的真正功耗(P)。功耗(功率)是CPUGPU的重要物理参数,根据电路的基本原理,功率(P)=电流(I×电压(U)。CPUGPU的功耗(功率)等于流经处理器核心的电流值与该处理器上的核心电压值的乘积。而TDP是指CPUGPU电流热效应以及其他形式产生的热能,他们均以热的形式释放。显然CPUGPU的热功耗(TDP)远远小于实际功耗(P)。换句话说,CPUGPU的功耗(P)是对主板显卡提出的要求,要求主板或显卡能够提供相应的电压和电流;而TDP是对散热系统提出要求,要求散热系统能够把CPUGPU发出的热量散发掉,也就是说TDP功耗是要求CPUGPU的散热系统必须能够驱散的最大总热量。

    两者的公式是不同的。

    功耗 P=UI

    热功耗 TDP=Tj-Ta=Pc(RTj+RTc+RTf)=Pc RTz

    式中:

    Tj 为热源温度,芯片晶体管结温
    Ta 为环境温度
    Pc 为热源功率,芯片晶体管热功耗
    RTj 为芯片晶体管到外壳的热阻
    RTc 芯片外壳与散热器的接触热阻
    RTf 散热器热阻
    RTz 总热阻

    我们知道AMD,NVIntel,给出的是TDP值,即:CPUGPU芯片的热设计功耗。而非CPU显卡的实际功耗(P)。

    对于独立显卡来讲,它除了有GPU外,还有显存,供电系统中的晶体管,电阻,电容,电感等消耗能量的器件。

    从专业角度讲,电容在直流电路中,不是绝对绝缘体,存在漏电阻;电感存在电阻,在直流电路中它们都是消耗能量的器件。在交流电路中电容存在介质损耗和频率损耗,电感存在涡流损耗,它们也都是消耗能量的器件。

    航嘉等一些网站由于缺乏专业知识,用CPU和GPU的热设计功耗(TDP)当作计算机的配置功耗(P)来计算,显然是错误的。

    电源功率的计算不能按照TDP值来计算,因为TDP只是芯片(CPU或GPU)的热功耗,而实际功耗(P)还包含为芯片提供能源的供电系统和外围电路。如显卡的显存,DC-DC 转换电路,晶体管,电阻,电容,电感等。

    下面我从技术层面分析独立显卡GPU芯片研发生产厂商,AMDNVIDIA两大公司给出的热功耗(TDP)值与功耗(P)值的区别。

    我们知道AMD3870单显卡给出的TDP值是105W,NVIDIA8800GT单显卡给出的TDP值是110W,而他们推荐的电源配置最低均为400W

    NV官方公布:

    当采用单图形处理器(GPU)方案时,GeForce 8800 GT 显卡要求的最小系统电源为400W电压12V,电流26A)。有关多GPU配置所推荐的SLI认证电源列表请登陆 cn.SLIZone.com 查看具体信息。

    AMD官方公布的经过认证的电源企业,品牌及配置功率:

    链接:

http://ati.amd.com/products/certified/powersupplies.html#pstop

    通过表格可以看到AMD公司给出的3870/3850独立单显卡的最低电源功率配置要求为425W

    下面我从电子电路学的专业角度在来分析一下300W的电源所能提供的长期最大功率和电流值。

    一个额定300W的电源它所能提供+12V功率有多大呢?它可以输出多大的电流呢?

    PC电源的主要输出共有三部分,即:+12V、+5V、+3.3V,而显卡CPU供电主要由+12V提供。根据PC电源的工作原理及输出功率分配,300W的电源其+5V+3.3V的输出功率约占总输出功率的1/3(约110W~120W),根据公式:输出总功率Po=各路输出功率之和

    即:Po(总)=Po1+Po2+Po3......

    根据功率分配关系,一个额定300W的电源,减去+5V+3.3V所占用的110W,+12V还剩约190W(-12V和+5VSB忽略不计),那么+12V可输出多大的电流呢?

    根据公式:P=U·I 

    即:190/12=15.83(A)

    由此可见其+12V输出电流根本无法满足CPU+显卡,配置3870/38508800GT的需求。

    下面我们再来看一下 Intel 给出的电源规范标准:

    对于300W的电源功率分配为:192W/103W(+12V/+5V加+3.3V)

    本人发表此文是为了使大家了解一些TDP与P的相关知识,不要被一些商业网站的错误计算和错误言论误导。


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