Mini-ITX 板功耗比较：高能效紧凑型系统工程

目录

• 导言
• 了解 Mini-ITX 系统的功耗
• CPU 和 SoC 功率包络线
• 对 VRM、电源相位和电路板设计的影响
• 内存、存储和外设功耗
• 输入/输出接口电源成本
• 板载模块和背景功耗
• PSU 效率效应
• 真实世界基准
• 能效指标
• Mini-ITX 与 Mini-PC 效率之争
• 工程建议

1.导言

对于嵌入式系统工程师、IT 架构师和 SFF 集成商来说，功耗是一个关键的设计参数。Mini-ITX 板在紧凑的空间内提供了密集的功能，但其实际能耗却因平台、固件和外设集成度的不同而有很大差异。本指南详细介绍了如何选择和配置具有功耗意识的 ITX 平台，从而在性能与散热和能耗预算之间取得平衡。

2.了解 Mini-ITX 系统的功耗

真正的系统功耗远不止 CPU TDP。因素包括 VRM 效率、芯片组功耗，甚至板载 I/O 控制器。

• 空闲差异： 使用相同 CPU 的 ITX 板 10-30 W
• 负载峰值： 配备 Thunderbolt 或 10GbE 的电路板功耗可能超过 120 W

"尽管 CPU 和内存没有变化，但更换板卡后，我的系统空闲功耗从 38 W 降至 23 W"。- Homelab 论坛贡献者

3.CPU 和 SoC 功率包络

APU 与台式机 CPU

AMD 的 Ryzen G APU（如 5600G）的空闲功耗通常低于完整的 Ryzen CPU，而英特尔的 N100/N150 移动部件在某些构建中的空闲功耗低于 10 W。

4.VRM、电源相位和电路板设计的影响

板级低效通常被忽视。10 相 VRM 看似多余，但却能降低纹波、提高效率，并在负载情况下保持低温。

• 8+2 相 VRM： 更低的瞬态功率损耗
• 廉价的四相电路板 怠速运行时可能会更热，多浪费 5-8 瓦功率

5.内存、存储和外设功耗

内存类型和硬盘选择也会影响能耗：

• DDR4 与 DDR5： DDR4 空闲时效率更高
• M.2 NVMe： 速度更快，但负载消耗比 SATA 固态硬盘大
• 硬盘 空闲时也能耗 4-5 瓦

6.输入/输出接口电源成本

现代 I/O 选项的开销很大：

7.板载模块和背景功耗

非 CPU 组件也很重要：

• Wi-Fi 模块： 英特尔 AX210 闲置时的功耗为 1.5-2.2 瓦
• RGB LED 集成电路： 持续消耗 1-2 W
• 传感器和控制器： 温度传感器、风扇集成电路的累计功耗

8.PSU 效率效应

低负载性能

在负载为 30-50 W 时，典型的 ATX PSU 远远低于其峰值效率。使用方法 白金级 SFX 或 直流-直流 PicoPSU 用于以闲置为重点的构建。

效率曲线表

9.真实世界基准

抽查用户报告和实验室测量结果：

• 配有 N100 的迷你 PC： 空载 9.4 瓦，负载 24 瓦（YouTube 测试）
• Ryzen 5700G ITX NAS： 空闲时 30 瓦，负载时 95 瓦（带 2× 硬盘）
• Z790 + i5-13400 + 10G： 空载 55 瓦，负载 170 瓦

10.能效指标

使用以下方法评估实际效率

• 每瓦特性能 每瓦 FPS（游戏）、Mbps/瓦（NAS）、MIPS/瓦（计算）
• 每瓦特热量 测量每瓦特负载的 C° 上升率

11.Mini-ITX 与 Mini-PC 效率之争

Mini-ITX 灵活、可升级、耐用，但并不总是最省电的。采用焊接 CPU 和调整固件的 NUC 和类似微型电脑在空闲功耗方面比 DIY ITX 平台高出 3 倍。

"我们的 NUC 在使用双显示器时的空载功耗低于 8 W。在操作系统负载相同的情况下，同等 ITX 机型的运行功耗为 24-28 W"。- SFF 部署团队

12.工程建议

设计清单

• 选择空闲功耗低于 10 W 的系统级芯片
• 首选 DDR4 和 PCIe Gen 3 硬盘
• 禁用不使用的板载输入/输出（如 TB4、RGB）
• 在稳定的情况下，使用 BIOS C 状态和低压状态

BIOS 调整目标

• ASPM - 启用 PCIe 可节省功耗
• C10 国家 - 确保得到电路板/CPU 的支持
• 核心电压偏移 - Ryzen 的典型值为 -0.05V 至 -0.15V

✅ 摘要

• 真实世界中 Mini-ITX 的耗电量从 <10 W 空闲至 120 W+ 在负载下
• 在电路板、CPU、存储和 PSU 层面进行优化，以降低功耗
• 使用社区工具和测量方法验证能源足迹

如需更多调整资源、BIOS 省电模板或特定平台测试脚本，请访问 迷你 ITX 板.