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汽车、太阳能
汽车......你见过太阳能
电脑吗？
太阳能可以做很多事情
虽然说现在已经有很多太阳能设备，但是那些东西似乎距离我们还很遥远！不过今天，我们就给你们带来了一个真正的太阳能电脑！你自己就可以DIY一台太阳能电脑。Tom‘ s Hardware的工作室，给我们带来了一个奇迹，自己亲手DIY一台太阳能电脑。
我们将组装一台太阳能电脑
要DIY一台太阳能电脑，首先要考虑的是，要功耗够低，因为毕竟太阳能带来的电能是不稳定的，并且能够带来的电能也是有限制的；其次，要考虑的是电脑的性能，我们不能组装一台只能打字的电脑出来。所以说，这将是一个艰难的工作。
最终，这台太阳能供电电脑的总耗电量：61.23 瓦特
下面，我们就看看Tom‘s Hardware工作室，是怎么样给我们带来奇迹，组装出一台太阳能电脑的。
因为要使用太阳能发电机供电，所以说，我们要自己动手组装特殊的供电的电流转换装置。在触及传输电源给PC的议题时，使用的输入电压水平与电源供应器类型扮演了最重要的角色。传统的太阳能模块 (面板) 会产生等于16 V DC的电源。
我们用在此组件中的一块太阳能面板的规格卷标
从太阳能模块传送电力到我们的太阳能供电 PC有两个方法。我们在以下将会知道，这两种途径各有优缺点。
●传统输入电压：太多电源浪费
如果我们决定使用传统的 A/C 输入到 PC，则可以使用大量的高能源效率标准组件。这种方式必须使用可转换太阳能模块的16 V DC为传统交流电 (北美 110/120 V，欧洲 230 V) 的变压器。也可以在PC内部使用标准
电源供应器－PC PSU会将 A/C再转回DC，并再次调整电压水平。
使用传统 A/C 输出给 PC 时需要的变压器
如果仔细观察
电源转换的程序，很容易看出太阳能模块从 DC 转成 A/C 给 PC
电源供应器，后者再从 A/C 转成 DC 的过程，相当说不过去。这种两次
电源转换的选程可能会造对最高达 25% 的输出
电源以废热的形式浪费掉，也因此又提高了 PC 的
电源要求。
●16V DC 输入电压需要特殊电源供应器
坚守直流电设计，并让太阳能模块的 16 V DC 输出直入 PC，这样会比较有效率，但这需要使用特殊的
电源供应器。
处理16 V DC输入到PC时需要的变压器
直接连接太阳能模块的电源输出到PC的电源供应器，只需要一个变压器，这可以大幅降低该转换过程中浪费掉的能源。不过较之使用传统A/C电源，直接使用16 V DC输入有一个缺点：在转换太阳能模块电源给PC的过程中，许多电流会浪费在克服两者之间电线阻抗的动作上。原因在于电压水平低，电流水平就高，而电源耗损和电流成正比。不过我们知道可以采取几个步骤来弥补这些能源耗损，所以决定还是采16 V DC的途径。
●以太阳能面板传输16 V DC
我们将太阳能面板的输出直接连接PC，所以PC就有16 V DC的电源可资运用。取决于每天时段的阳光密度而定，这些模块的输出在12到20 V DC之间。这也是我们选择非常特殊的电源供应器的原因－亦即Ituner的M2-ATX，它可以处理6到28 V DC范围之间的输入电压。
Ituner M2-ATX电源供应器
低电压电源供应器的俯视图
因为此装置是低电压电源供应器，它的最大额定电源为仅有160 W。给PSU的输入电压也非常接近它必须为PC产生的输出电压。这个输入与输出电压之间的小差异，造就了极高能源效率的快乐结果－和处理传统A/C电源的PSU相较之下。我们用这个电源供应器以驱动我们太阳能面板PC (包括显示器) 的所有组件。
Ituner M2-ATX只有一个5.25" 磁机接头与一个SATA 接头，所以我们使用Y 型分接线 (Y-adapter) 来连接我们的其它组件。
以Y型分接线传输电源给PC中的额外装置
我们低电压PSU的效率
我们量测了太阳能面板PC在闲置与重负载时的能源效率，如以上图表所示。
●以太阳能面板传输16 V DC
当太阳能供电PC闲置时，特殊的M2-ATX 电源供应器达成惊人的92.37%效率。如果我们让CPU与绘图子系统进入负载状态，效率会下降到 88.4%。PSU 的内部电源耗电从闲置时的5 W 到负载时的14.2 W 之间。
这些量测数字更加支持了我们采用16-Volt DC方案的决定。若是使用传统的A/C电源器，最佳的PSU在最理想状态下达成的效率值为87%。这种方式不但免除了两阶段输出转换先天的能源耗损，在处理DC输入时的表现也优于最佳的传统PSU处理A/C输入的能力。这个PSU是美国制，定价80到90美元之间－就北美区而言，知名的mini-ITX厂商LogicSupply与车用PC厂商SolarPC是购买这个组件的不错货源。
PSU 接头
PSU 电路板的背面
●电源供应器接头与组件
电源 LED
主机板开/关的开关
外接电源开/关的开关
ATX 接头 (20 接脚)
P4-12V 电源接头
使用者跳接器 (jumper) 设定
正电压输入 (电池)
发动 (开关式电池，正极)
负电压输入 (电池)
遥控开/关的放大器控制
开/关定时器设定的组态
制造厂商建议在遇到电源供应器必须一段时间以峰值输出的情况，请安装散热风扇。我们使用5V变压器的Papst 512 F/2，让风扇只吃电160 mW。
这个PC电源供应器并不是以密闭容器封装，所以建议在安装与使用时要小心－它会轻易短路而受损。
准备工作……
……修整树脂板
硬纸盒模型
外壳钻孔
切割Plexiglas板
组装树脂板
底板上的电路板
固定电路板到底板上
接线、散热与电路板的底面图
接线、散热与电路板的俯视图
所以我们为电源供应器打造一容器，也让我们可以为这个 12 伏的装置安装风扇。我们用Plexiglas树脂玻璃做为它的结构、切割成仔细测量的多片并胶黏起来。
●效率是它的目标
这个电源供应器的线束相当短，所以要在PC机壳内找到好位置安装有点棘手。
安装顶盖就定位
固定在顶盖上的风扇
安装在容器中的电路板
准备固定与使用的完成容器
完成并组装好，顶面图
完成并组装好，侧面图
完成并组装好
完成并组装好
别忘记许多组件供货商也提供延长线－别害怕在必要时打电话，求助他们！
●最佳选择：AMD Athlon 64 X2 BE-2350
在为太阳能供电PC选择CPU时，我们强烈重视两项准则：低耗电与双核架构。
我们太阳能PC的心脏：AMD Athlon 64 X2 BE-2350
为了选择CPU，我们研究了多颗处理器的耗电。比方说，我们知道AMD Sempron 64耗电相当少，但它只有单一CPU核心，所以我们并未加以考虑。
闲置时的 CPU 耗电
针对太阳能供电PC，我们必须担心吃掉的每一瓦特，因为所有必要能源均来自太阳能面板，而不是大多数PC使用墙上插座的市电。
完全负载时的CPU耗电
如果读者注意到闲置与负载时的耗电量测数字，AMD Athlon 64 X2 BE-2350的确是个不错的组合。它在闲置只消耗8.49 W，完全负载时只耗电38.66 W。英特尔L2步进的Core 2处理器耗电也不多，但我们的量测数字显示英特尔CPU安装所在的主机板太过耗电。
一方面内存控制器是做在芯片组上，另一方面则是英特尔与 NVIDIA芯片组的耗电通常较高，Core 2 处理器的低耗电数字被较高耗电主机板的数字抵销了。所以我们为这部太阳能供电的 PC选择一颗超微处理器－也就是Athlon 64 X2 BE-2350。
●1 瓦特的主动散热耗电少
有关我们太阳能供电 PC 的散热，我们原可采用两种基本途径之一：要不是以散热器主动散热处理器，或是打造某种被动散热系统。为了决定要采哪种方式，我们量测了处理器在不同温度下的耗能量。
我们已量测了不同温度下的处理器耗能水平，数字如下。
被动与主动散热处理器的耗能
处理器出厂预设散热器在风扇最高转速时消耗1 W。如果我们使用被动散热器，Athlon 64 X2 BE-2350 的耗能量在 Cool and Quiet 模式时增加约1.1 W，完全负载下增加足足12 W。
测试系统主板的CPU与散热器
测试系统主板的CPU与散热器
虽然CPU散热器风扇会固定消耗一定能源，但使用时，处理器耗电因此降低。我们手上的技嘉主机板内建风扇控制器，所以风扇非常安静。考虑到它可以为我们提供较佳的运作时能源预算数字，因此我们决定采用主动散热方案。
●节能主板：内建HDMI与DVI的技嘉主板
由于太阳能的限制，这代表我们无法在组建中考虑独立的绘图卡。无论是被动散热绘图卡或高阶型号，独立显卡耗电太多。根据我们的量测，即使是小小一张被动散热的ATI Radeon X1300在闲置时也吃电88.5 W。这种水平的耗能超出我们包括显示器在内的整部系统！
GA-MA69GM-S2H主板
为利用最新的技术并让太阳能供电PC做为视频播放装置使用，我们选择了技嘉的 GA-MA69GM-S2H 主板。这块主板采用AMD 690G芯片组，并支持具HDCP输出能力的HDMI与DVI，以及VGA接头。搭配CPU使用，这款芯片组可以产生足够的运算能力，以播放高分辨率视频(HD-DVD或Blu-ray)。
主板可透过HDMI、DVI 与VGA输出视频
这块技嘉主板是microATX规格。不少具有整合绘图功能的主板设计成这种规格，因为OEM厂商在不太需要外接卡的组态中广泛使用microATX。不过这款主板具有一个PCI-E x16 插槽、一个PCI-E x1 插槽与两个PCI 插槽。
南桥芯片组提供内建显示功能，但这块主板的PCI-E x16 插槽也可加装外接显卡。
主板的内建 Firewire接头
音频与网络控制器芯片
SATA 硬盘接口
技嘉主板也具备Realtek ALC 889高分辨率7.1环绕音效芯片，主机板也提供一光纤输出接头。网络卡也是Realtek芯片 RTL8110SC，但这个接口是走PCI总线。我们选择的主板也内建德仪(TI)的Firewire芯片：TSB43AB3。南桥提供的接头可支持最高达四个 SATA 与两个IDE碟机。
●比较耗能：微星 Vs. 技嘉
我们太阳能供电PC的基础是AMD 690芯片组。这款芯片组的北桥部分采用80 nm制程，也因为把内存接口整合到CPU中，所以耗电较低。这也解释了这个北桥的晶体管数较少，表面积也较小。
AMD 690G 芯片组采用80 nm制程，并占用49 mm2的表面积。
SB600南桥占用 36 mm2 的表面积
不过我们不需RAID支持，所以很适合我们的太阳能供电PC使用。SB600也采用80 nm制程，也比竞争性芯片的耗电更低。
技嘉主板的Athlon 64 X2 BE-2350 (未装散热器时)
即使是处理CPU供电的三相稳压模块，也是较低耗电的原因。
三相稳压模块也可保持低耗电
我们曾好奇，同样以AMD 690G芯片组打造的不同主板之间，是否也会出现耗能的重大差异。为了比较的目的，我们也审视了微星的K9AG Neo2-Digital主板，它的功能完全对应技嘉主板，不过前者是采用标准ATX 规格。
我们以微星K9AG Neo2-Digital做为比较基准点
技嘉与微星主板的耗电比较
闲置时，微星主板多耗用了约14 W，主要原因是Cool and Quiet功能未能正常运作－即使厂商宣称BIOS已是最新版。在完全负载下，微星主机板多耗用6 W，我们归因于其网络与 Firewire芯片等内建功能上的差异。
●选择 RAM：威刚最有效率
量测：内建组件的耗电量
我们也好奇，如果关闭内建的多项功能是否会影响主机板的整体耗电。为此，我们量测了关闭所有内建组件－例如 Firewire、网络、音效与 COM－并得知整体耗能降低 2 瓦特。
组件开与关之间的耗能差异
我们将所有不需要的组件全部关闭，也就是说只留网络控制器。
比较不同的 RAM 组态
●选择RAM：威刚最有效率
在耗电管理时，通常不会去仔细考虑内存的选择。针对这部太阳能供电PC，我们量测了不同厂商的内存模块，看它们需要多少能源。
威刚Vitesta Extreme Edition DDR2-1066+
想要为系统装上1 GB内存的使用者应该知道，这大约会耗用3.8 W电源。我们决定在太阳能供电PC上安装 Windows vista，所以选择安装2GB。
触及耗能的议题时，内存技术也扮演重要的角色。比方说，你可以找到的DDR2模块使用90 nm到110nm之间的技术，这会产生耗能上的可量测数字差异。根据我们的量测，最新的威刚 (A-Data) RAM模块 (Vitesta ExtremeEdition, DDR2-1066+) 证实最具能源效率。所以我们的太阳能供电 PC 就选这款内存。
●硬盘之间的重大差异：威腾胜出
就硬盘的耗能而言，不同品牌与型号之间也有3到10瓦特之间的重大差异。
闲置与复制档案时的硬盘耗电：如你所预期，耗电最低的硬盘机为2.5笔记型计算机硬盘。因为我们想整部系统采用标准桌上型组件，所以这部太阳能供电PC只好放弃笔电用硬盘。
我们选择了WD1600AAJS
在3.5硬盘中，单盘片的WD1600AAJS在系统闲置时的表现特别好。因为大多数硬盘机在多数时间都是闲置状态，因此我们选择这部硬盘。它160 GB的容量已足供我们的太阳能供电PC使用，而320 GB WD3200AAJS在闲置时的耗电量也是一样，所以也可以替换上这部使用。
●比较 DVD 光驱：三星以3.5瓦特耗电胜出
我们决定在太阳能供电PC中采用SATA接头的DVD光驱，因为这是目前光驱技术的尖端，也因此我们可以选择的型号不多，所以我们采用最受欢迎的一款－也就是三星SH-D163－而且它的通路也广，容易买。
三星SH-D163 DVD光驱
这部光驱采用SATA数据与电源接头
不过我们还是测试了多款光驱的耗电量。再一次出现的情况下，不同品牌与型号的耗能量出现大幅差异。我们发现一部光驱在闲置时只耗 0.47 瓦特，而我们选择的SATA 版本耗电 3.7 瓦特。微星一部 IDE 型号在闲置时就耗用惊人的5.5瓦特！
闲置与完全负载时的DVD光驱耗能量
在测试的光驱中，我们选出了使用中表现最佳的型号－也就是三星那款。
●显示器是真正的吃电怪兽：使用中23瓦特
TFT显示器通常是吃传统A/C电源，但我们的太阳能供电OCC是供应16伏DC。我们也必须以我们的电源供应器供电显示器，以符合我们独立于输电网之外的设计目标。
LG L1900R-BF TFT
还好，目前市场上的某些TFT显示器可搭配本身的外接电源供应器，某些型号也接受12伏输入 (主要是车用)。我们的太阳能供电PC可传输稳定的12 V电源，因此我们可直接连接这样的TFT，完全略过它本身的变压器 (power brick)。
我们不需要LG显示器的电源供应器
屏幕的PSU输出为12伏
我们的TFT选择了LG Flatron L1900R-BF，它采用外接式12伏电源供应器。我们拆掉了电源供应器接线，并以标准的Molex接头取代，让显示器可以直接连接太阳能供电PC的电源供应器。
●显示器是真正的吃电怪兽：使用中23瓦特
使用我们重新改装的显示器电源线，可以直接接上 PC 的电源供应器。
接线焊接
接口焊接
重新焊接12 V显示器线
使用我们重新改装的显示器电源线，可以直接接上PC的电源供应器
改装后可让我们不使用显示器本身的电源供应器，排除了其间牵涉的能源耗损，并大幅降低整体耗能量。
LG1900R-BF接上我们的太阳能供电PC
耗能：LG FlatronL1900R-BF
以最高亮度与1280x1024分辨率，我们的18" 显示器吃电 30.15 W。当我们降低亮度时，耗能会下降到最低17.27 W。我们决定采用50%亮度，此时显示器耗电23.29W。在待命模式时，这部显示器耗电仅1.1 W！
这部显示器只具备一DVI接口，我们用它来连接技嘉主板。这部太阳能供电PC的总成本：1,011 美元。
●61瓦特的太阳能供电PC：蓄电池供黑暗中运作所需
我们实验室中测试的完整太阳能供电PC
太阳能供电PC
●我们太阳能PC包含的元件之耗能量：
太阳能供电PC耗能
Voltech PM3000A
我们的电源量测装置极为精准
我们以高阶
电源量测装置Voltech PM3000A，来量测完整系统的耗能量，系统包含显示器、
键盘与滑鼠在内。
●
61 瓦特的太阳能供电 PC：蓄电池供黑暗中运作所需
以一小时连续使用吃电约62瓦特-小时的水平，我们太阳能供电PC的耗能量低得惊人。想要一整天都不需插上市电运作的使用者，一定要购买能产生1.5 kWh发电量的太阳能
电池。
太阳能供电PC的总耗能量：61.23 瓦特
当天气不好时，太阳能
电池产生的电力不多；晚上则完全不发电。要在这些时段供电，必须使用蓄
电池。在白天阳光普照时，太阳能
电池可为PC供电，同时也能为蓄
电池充电。晚间时，PC则以
电池供电。
活力不充沛的时刻：天气糟糕时，太阳能电池无法产生大量能源
包括显示器在内的完整系统
太阳能电池只能在一天中的一半时间流生能源，因此必须以蓄电池在大约12小时 (一天中的另一半) 中供电PC运作。因此我们判断蓄电池必须提供大约1.5 kWh的蓄电能力。它是以12 V运作，需要1.5 kWh时130 Ah的供电能力。我们也考虑到，即使像50 英呎(15 公尺) 这样的短距离的能源传输，也必须使用粗电线来避免过度电源耗损的事实。
