科个普：12V、5V和3.3V 电脑为什么这么多电压？

你注意到没有，电脑上的电压分得非常细致，220V市电输入后会转换成多种电压，包括12V、5V、3.3V等等，为什么它们不统一起来呢？

谁在用12V电压？

12V电压是电脑电源中最主要的供电之一，主要用于CPU、显卡、风扇和其他需要较高功率的组件。随着微CPU和显卡功耗的增加，12V电压逐渐成为主流——主板的电源管理模块（VRM）将会转换12V电压给CPU，CPU再以自己合适的工作电压运行。

5V电压又是谁的主力“口粮”？

5V电压主要用于驱动控制器、USB端口、硬盘等外围设备，它在早期PC中被广泛使用，因为TTL逻辑电路的工作电压为5V。

3.3V电压的“拥趸”又是谁？

3.3V电压主要用于内存（如DDR4和DDR5）、主板芯片组、音频设备等等。随着芯片工艺的进步，许多设备的工作电压已经降低到1.0V甚至更低。

电源是怎么确定的供电三巨头？

早期的IBM PC仅提供+12V和+5V两种电压，但随着CPU功耗的增加，+3.3V电压被引入以降低整体功耗并提高供电效率。而ATX标准的制定进一步规范了电源设计，明确了+12V、+5V和+3.3V作为主要电压，由此确立了这三大电压为主的供电格局。

现代电源通过集成稳压模块（VRM）和降压转换器，能够高效地从12V生成其他所需的电压——NVIDIA推出12VHPWR接口就是为了解决显卡功耗增加的问题，通过直接供电减少中间转换环节。尽管在实际使用中发生了过载、接触不良导致的烧毁问题，但不能否认这种新的供电规范确实有存在的价值。

所以，新的12V-2×6接口应运而生——它是PCI-SIG组织为解决12VHPWR接口在实际使用中出现的过热、烧毁等问题而推出的改进版本。其设计目标是提升供电的安全性和可靠性。他们在外观上几乎相同，但在机械结构、电气特性和安全性方面有显著改进，新接口通过优化感应针脚设计、缩短针脚长度以及提升导电性，解决了旧版接口存在的过热和烧毁问题，同时保留了相同的功率输出能力。

未来电压会统一吗？

先来谈谈单电压有什么优势：统一电压可以简化电源设计，减少转换环节，提高整体效率。例如，如果所有组件都使用12V电压，那么电源可以直接输出12V，无需额外的降压或升压转换器，这样也不存在转换损耗。

好处归好处，但这要面临严酷的技术挑战，不同硬件组件对电压的需求差异较大，这是因为统一电压可能导致某些组件无法正常工作或效率低下，并且产生大量的“废热”。进一步举例，电源管理模块（VRM）负责将主板上的12V或5V转换为CPU、内存等所需的低电压，如果统一成一种电压，VRM的设计将更加复杂，可能需要更高效的转换技术，而且在高负载下如何对电源管理模块进行热管理也是一个非常难的问题。

最后就是成本，统一电压需要重新设计所有硬件组件和电源系统，这将带来巨大的研发和生产成本，强如Intel在2020年试图通过ATX12VO电源规范达成某种意义上的统一电压，然而进展几乎可以忽略不计。这其实就是一种答案：尽管电压繁复，但它可以让各硬件“自由设计”，通过更好的电压驱动运行，实现“自留地”内的效率最大化。