超能课堂(338)：这回还有功率焦虑吗？浅谈RTX 50系显卡的电源需求

在讨论RTX 50系显卡需要搭配怎样的电源之前，首先需要知道的事情，显然是RTX 50系列显卡的功耗到底是多少。具体的实测数据，目前由于尚未解禁评测，我们现在还不能公开，但是按照我们以往的经验以及各种已经公开透露的数据和信息显示，NVIDIA自己公布的RTX 50系的显卡总功耗还是比较靠谱的，与显卡实际的满载平均功耗非常接近，可以直接用来做参考数据。

RTX 50系显卡相比RTX 40系显卡，相同定位的产品在总功耗上其实都有所上升。RTX 4090与RTX 4090D的显卡总功耗分别为450W与425W，而RTX 5090与RTX 5090D则都是575W，分别相差125W与150W，相当于提升27.8%与35.3%；相比之下RTX 5080与RTX 4080、RTX 5070 Ti与RTX 4070 Ti、RTX 5070与RTX 4070的显卡总功耗就比较接近，分别是360W与320W（提升12.5%），300W与285W（提升5.3%），250W与200W（提升25%，幅度较大但数字不高）。

考虑到不同定位的显卡搭配的CPU、主板可能会有所不同，因此在计算可能的电源功率需求时，追加CPU以及其他硬件的功耗也会有些不同，一般来说RTX 5090、RTX 5090D、RTX 5080这类旗舰级显卡，建议的电源功率需求是在显卡总功耗的基础上追加400W；而RTX 5070 Ti、RTX 5070等高端显卡，建议的电源功率需求是在显卡总功耗的基础上追加300W；当然如果你觉得这么区分有点麻烦，也可以直接统一追加400W。

这个时候你就会发现，这样计算出来的电源功率需求，与NVIDIA给出的系统功率需求，在数字上是接近的，也就是说我们照着NVIDIA的推荐搭配相应功率的电源就可以了。只是事情真就那么简单么？

显卡的真实功率需求究竟是怎样的？

功率是什么？是单位时间内传递或转换的能量，能量的单位是焦耳J，功率的单位是瓦特W，1W等于每秒钟(s)做功1J，即1W=1J/s。这其实是一个很粗略定义，并没有规定做功的方式。我们就以PC电源为例，如果一个电源在2秒钟内，每秒钟转换1焦耳能量，总计转换2焦耳，那么其功率是1W，而这个电源在2秒钟内的前一秒就转换2焦耳能量，后一秒不做功，那么按照2秒钟内转换的总能量计算，这个电源的功率也是1W，但要实现这样的工作模式，很显然对电源的功率需求得按照“前一秒”计算，也就是2W功率。

这其实就是“平均功率”与“瞬时功率”的区别，那我们为什么在这里会提这样一嘴呢？因为目前显卡和CPU的功率需求，对于电源来说其实是上述的第二种工作模式。用普通的家用功耗仪测量平台功率，或者用常规的电流钳表测量显卡的输入电流，由于采样率和算法的原因，他们显示的大都是某段时间内的“平均功率”或“平均电流”，电源在承担真正的瞬时功率，但是“测量数值”上却被“平均化”了。而想要测量到真正或者是接近真实的瞬时功率，就必须缩短采样时间，能以毫秒甚至微妙级别采样的示波器与高模拟带宽电流探头才是合适的设备。

我们以RTX 4090D显卡为例，使用泰克MDO3054示波器与TCPA400+TCP404XL电流探头的配合测量显卡的外接供电输入，使用的电源是鑫谷昆仑九重KE-1300P冰山版，在运行《黑神话：悟空》的Benchmark测试的情况，测量到显卡的外接供电接口输入电流平均在30A上下，相当于360W，而峰值电流则在60A左右，相当于720W。而且我们观察整个电流波形可以看到，显卡的外接输入电流其实是一种周期性的动态变化，周期时间与当前显卡的输出帧数是有关联的，动态幅度非常的大。

因此电源能不能带得起某张显卡，不能只看其输出能否满足“平均功率”的需求，也要看其输出能否满足“瞬时功率”的需求。而目前NVIDIA公布的显卡总功耗，只是相当于“平均功率”而非“峰值功率”，简单地看着“平均功率”的数字去计算电源功率的需求，仍然有翻车的可能。

ATX 3电源的意义：满足显卡的峰值功率需求

这个时候我们就要提到ATX 3电源的意义了，ATX 3电源可以看作是ATX 3.0/ATX 3.1电源的统称，其诞生很大程度上就是为了指导电源厂商去满足显卡的瞬时功率需求。目前ATX 3电源设计指南已经融入了PCIe CEM 5.1对瞬时功率的相关需求，因此我们可以简单地认为，只要是真正的ATX 3电源且显卡符合PCIe CEM 5.1的设计要求，那么电源在满足显卡“平均功率”的需求下，也应该可以满足显卡对“峰值功率”的需求。

那么NVIDIA推荐的电源功率，能满足RTX 50系显卡及其配套平台的需求吗？这个问题的答案是显而易见的，只要RTX 50系显卡确实符合PCIe CEM 5.1要求，玩家采购的电源有充足功率且满足ATX 3的相关要求，那么这个电源没有理由会带不动相应的RTX 50系显卡，现在的关键是在于，NVIDIA给出的配置要求是“留有余量”，还是“基本要求”呢？

其实从示波器截图可以看到，显卡峰值功率虽然高，但是持续时间却是非常短的。实际上显卡的工作是以帧为单位，渲染图像时达到满载，完成后进入待机并输出图像，直至下一帧渲染的启动，这就是为什么显卡的瞬时功率会是一种周期性的变化，而且会与显卡输出帧数联动。在PCIe CEM 5.1中，有对显卡的峰值功率与持续时间提出相应的要求，在12V-2x6供电接口上，峰值功率的持续时间不长于100μs时，最高不能超过平均功耗的3倍；峰值电流持续时间在100μs至1s以内的，峰值功率的需求则按照持续时间的长度呈线性下降；当持续时间超过1s时，这时已经算是持续功率了，对应的数值就是平均功耗，且不得超过12V-2x6接口本身的供电上限。

仍然以RTX 4090D为例，其12V-2x6接口的平均输入电流为30A，对应360W，那么当其峰值电流为60A时，意味着其峰值功率的持续时间将不能超过10ms。这个因此这个时候我们就按照ATX 3的160% 10ms动态峰值计算，RTX 4090D显卡的对于电源的需求理论上只需要450W，算上高端CPU以及其他硬件需要400W左右的功率，这个时候额定功率为850W的ATX 3电源是可以兜住的，刚好符合NVIDIA推荐的配置。而且我们仔细看波形图的话会发现，RTX 4090D的峰值电流持续时间其实远不到10ms，甚至是不到1ms，完全可以按照ATX 3中的180% 1ms动态峰值计算。换句话说850W的ATX 3电源对于RTX 4090D来说其实已经留有余力。

如果我的电源不是ATX 3规格的该怎么办？

ATX 3电源是有针对峰值功率尤其是动态超载进行专门设计优化的，因此其可以实现最高200%的动态超载，但是在此之前的ATX12V 2.x规格电源并无相应的要求，其动态输出设计也是在额定功率的范围内。因此其在应对峰值功率需求上，更多地是要将峰值功率也包含在自己的额定功率内。当然ATX12V 2.x电源也不是完全不留余量，但很多时候余量并不多，而且对可持续超载的时间也没有规定，有可能可以实现120%额定功率的输出，但无论是持续100ms还是10ms，数值上都是120%。

因此这样的电源在应对显卡功率需求时，能做的几乎就是无脑叠加峰值功率，这就是为什么ATX 3的850W电源可以轻松应对RTX 4090D，但如果放到ATX12V 2.x的电源上，就只有1000W或以上电源才算是符合需求。另外还有非常重要的一点是，ATX12V 2.x电源尤其是玩家手中的存货，多数是不带有12VHPWR或者12V-2x6接口的，在应对新一代显卡时往往需要使用转接线，会占用多个PCI-E供电接口，视觉上也不够美观。因此我们是更建议大家在使用新一代显卡时选用合适ATX 3规格电源，至于老款的ATX12V 2.x电源就让它安静退休吧。

到底RTX 50系显卡需要怎样的电源？

那么现在我们回到一开始的问题，到底RTX 50系显卡需要怎样的电源？目前最接近评测解禁的显卡就是RTX 5090与RTX 5090D，两张显卡的基本规格非常接近，NVIDIA给出的显卡总功耗也是相同的，因此我们可以简单地认为这两张显卡对电源的需求是相同的，具体的数字则需要看显卡的峰值功耗，规范要求是不超过平均功耗的3倍（持续时间100μs），那么对应最大值就是的575W*3=1725W，加上CPU与其他硬件的400W，那就是2125W，按照ATX 3电源最高可实现200%@100μs动态峰值计算，对应的就是1000W到1100W左右的电源，再留点余量1200W是足够了。

然而这个计算只适合有“功率焦虑症”的玩家，其实按照目前已知的各种信息显示，RTX 50系显卡的峰值功率并不会达到3倍于平均功率的水平，按照2倍计算就足够了，也就是575W*2=1150W，加上其他硬件的400W，按照ATX 3电源的200%@100μs动态峰值计算，1550W峰值功率对应的就是750W到850W级别的电源，即便再保守一点按照180%@1ms动态峰值计算，850W级别的电源也是可以兜住的，前提是电源配置12V-2x6接口确实为600W级别功率。

预览

同理RTX 5080、RTX 5070 Ti、RTX 5070显卡的电源需求，也可以用这样的算法进行计算，按照ATX 3要求的180%@1ms的要求来看，RTX 5080需要的电源是不低于650W，RTX 5070 Ti对应的电源是不低于550W，RTX 5070对应的电源是不低于500W，当然前提仍然是电源确实符合ATX 3相关要求且提供的12V-2x6接口可支持显卡对应的平均功率，考虑到这点的话，RTX 5080显卡对应的其实应该是750W电源（12V-2x6接口不低于450W），而RTX 5070 Ti与RTX 5070则适合650W电源（12V-2x6接口不低于300W）。

这里再强调一句，以上计算都是基于电源符合ATX 3相关要求的前提，如果玩家买到了虚假或不达标的ATX 3电源，那么以上计算将毫无意义。如果玩家不确定自己能不能分辨ATX 3电源的真假，建议大家看我们的电源天梯榜选购产品，也可以参考英特尔的电源兼容性测试、PPLP电源效能星级计划等第三方的名单，相信能帮助大家找到合适的产品。

最后，12V-2x6接口是不是必须的？

ATX 3.0/ATX 3.1电源虽然都可以统称ATX 3电源，但是它们多少还是有些区别，其中之一就是12VHPWR接口与12V-2x6接口的选用，按照英特尔的说法就是12V-2x6接口是用来取代12VHPWR，只有使用12V-2x6接口的电源才算是ATX 3.1。但事实上是12V-2x6与12VHPWR两个接口在物理结构上是相互兼容的，只是前者在细节设计上进行了调整，有更强的安全性，如果单论接口的供电能力，两者都能实现最高600W平均功率，峰值功率300%即1800W。因此在插好接口的前提下，使用12VHPWR还是12V-2x6接口并不影响显卡的工作，但后者确实可以凭借成为更优选。

当然现在也有不少电源厂商在12V-2x6接口的基础上，推出了属于自己的“更优版12V-2x6接口连接线”，例如鑫谷的昆仑九重KE-1300P电源上就有针对12V-2x6接口的供电进行优化，除了电源本身采用全数字化控制，可以实现微秒级的高精度输出电压控制以及动态调控性能，同时在12V-2x6供电接口上也采用自行设计的3D走电技术，该技术可以兼顾12V-2x6连接线的散热和均流的作用，可以降低线材在全功率输出时的温度，也可以避免单线负载过高的问题，也算是相当有心思的设计了。

因此对于用户来说，虽然12VHPWR接口与12V-2x6接口并不会影响RTX 50系列显卡的正常使用，但前者终归是被后者所替代，如果玩家需要选购新的电源，那么使用12V-2x6接口的电源产品肯定是首选，12VHPWR还是让它随风而去吧。