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省電力CPU時代到来ファンレス電源を使いこなす

その他の特集（2011年）

高級 vs. 低価格！液晶ディスプレイ群雄割拠

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TEXT：橋本新義（導入／解説）、長畑利博（カタログ／ベンチマーク）

Core 2 Duoシリーズや低TDP版Athlon 64 X2など、ハイパワーながら低消費電力なCPUの登場で、PCパーツ選びの基準も変化しつつある。そんな中で大きく価値が高まりそうなパーツの一つが、ファンレス／準ファンレスの電源ユニットだ。今回は、製品紹介から実際に使用する際のポイントまで、こうしたファンレス／準ファンレス電源について解説しよう。

　Core 2 DuoやTDP 65/35W版Athlon 64 X2シリーズなどの登場で、ここ数年上昇傾向にあったメインストリームの（デスクトップ向け）CPUの発熱が、一気に減少に転じた。この傾向がいつまで継続されるのかは分からないが、今まではモバイル用CPUの特権だった「低消費電力」という特徴が、メインストリーム向けのCPUにも入り込みつつあるのは確かだろう。そうしたCPUの評価基準の変動は、ほかのパーツにも波及しつつある。とくに大きく価値が増しそうなジャンルの一つが、ファンレス／準ファンレスの電源ユニットだ。理由をおおまかに紹介すると、以下の二つになる。

・CPUの発熱が下がったことと、大口径／低速ケースファンの普及などでほかのパーツの稼働音が低下し、電源ファンの静音化へのニーズがより強まった

・CPUの消費電力が下がったため、容量300～400W前後の電源でも、十分な性能のシステムを稼働できるようになった

　とくに重要なのは、一つ目の理由だろう。従来はモバイルCPU搭載機でもない限り、せっかく電源をファンレスにしても、ほかのパーツの発熱対策で稼働音が大きくなってしまい、結局のところあまり効果的ではなかったのが実情だ。

　対して、ファンレス電源と最新CPUとの組み合わせでは、超静音とハイパワー、そしてそこそこの価格・・・といったバランスの取れたマシンの作成が、Pentium D世代のマシンと比較してはるかに容易に実現できるのである。

　さらにファンレス電源自体も、モデルチェンジにより、出力アップや低発熱化が進んでおり、使い勝手が大きく向上している。そこで今回は、現行製品のレビューから省電力・低発熱マシンを自作する際のポイントまで、最新のファンレス／準ファンレス電源の動向を解説したい。

ファンレス電源の種類

完全ファンレスタイプ

設計上、ファンをまったく搭載していないタイプ。自然空冷のみで冷却がまかなえるよう、筐体に大型ヒートシンクを搭載するなど、放熱性に配慮されている

補助ファン付きタイプ

事故防止のため、高温時などに動作するファンを搭載しているが、基本的にはファンレスで動作するタイプ。筐体や内部基板が一般の電源より冷却に配慮された設計である点は完全ファンレスと同じだ

ファン停止タイプ

ファン冷却を基本とした設計がなされているが、発熱の小さい局面ではファンの回転を停止させるタイプ。補助ファン付きと似てはいるが、実使用時には基本的にファンは回転していると考えてよい

ACアダプタタイプ

外付けのACアダプタを使用するタイプの電源だ。出力をあまり大きくできないが、発熱源をケース外に置けるため、総合的な熱対策では内蔵の電源ユニットより有利となる

ファンレス電源の仕組

　まずは、ファンレス電源ユニットの仕組から見ていこう。と言っても、ファンレス電源ユニットは、実は基本構造レベルでは通常の（ファン付き）電源ユニットと変わりはない。そこでここでは基本的なPC用電源ユニットの仕組も簡単に紹介する。

　PC用電源ユニットの基本となるのは、数種類ある電源回路の一つの「スイッチング電源」と呼ばれるものだ。これは半導体スイッチの回路（スイッチング回路）を作り、そのON/OFFを制御することで、AC（交流）からDC（直流）を作り出す回路である。

　PC用の電源ユニットは、コンセントのAC100Vから、PCで使われるDC＋12V/＋5V/＋3.3Vなどの電源を出力するための回路である。

　さて、ファンレス電源のポイントは、電源ユニット自体が電子回路であり、動作する際に自ら電力を消費し、半導体スイッチ（主に「Power MOSFET」と呼ばれるスイッチング用の特殊トランジスタ）などから発熱を起こすという点だ。しかもその発熱は、PC全体でもかなり大きい部類に入る。

　非常に乱暴な計算だが、変換効率85％の電源ユニット（現時点で最高性能レベル）が425Wの出力をしている場合、消費電力は500Wで、75W分が発熱となる（500×85％＝425）。こうした比較的大きな発熱をファンレスで処理するために、ファンレス電源では、以下のような工夫がなされている。

・内部に空気が流れやすいように、基幹パーツを小型化し、基板のレイアウトを効率化する

・ケース背面側などに大型のヒートシンクを配置し、PCケース外に熱を逃がす。また、電源ユニットのカバーにヒートシンクの役割を持たせ、PCケースに熱を逃がす

・スイッチング回路の変換効率を上げ、発熱を可能な限り防ぐ

　ファンレス電源はファン付き電源に比べると小出力・高価な傾向があるが、それにはこうした事情が影響しているのだ。

ファンレス電源と通常の電源の違い

出　力

ファンレス電源

出力を上げると原理的に増加する発熱を抑えるため、350～400W前後の製品が一般的となっている

通常の電源

昨今の大出力化の流行で、500Wクラスが一般的に。製品によっては600Wや1kW以上の出力を備えるものも

効　率

ファンレス電源

発熱を抑えるため変換効率はかなり高め。最新製品では85％前後という、高効率を誇るものも登場している

通常の電源

平均的な変換効率はおよそ60～80％とばらつきがあるが、そもそも明示している製品は少ない

騒　音

ファンレス電源

ファンレスのため、基本的に無音となる。ただしその分、発熱などの処理には気を配る必要がある

通常の電源

冷却のため装着されたファンの稼働音が発生。ただし最近では非常に静かな製品も多くなってきた

力率が高いと消費電力が下がる？

　最近の電源ユニットで目立つ数値として「力率」がある。これはACをDC変換する際に発生する「無効電力」（電源ユニットで使えなかった電力）を引いた、「有効電力」の割合を示す値だ。無効電力はACライン（つまりコンセント）を逆行し、ほかの機器に対して高調波ノイズなどの悪影響を起こすため、小さいほうが望ましい。この力率は「PFC」という回路を搭載することで改善可能だ。となると、力率が高ければ消費電力が下がりそうなものだが、実は無効電力は、消費電力には含まれていない。もともと“消費できなかった”電力だからだ。電源ユニットの交換で消費電力や発熱を下げるには、力率ではなく、「変換効率」の向上が条件となる。現状で変換効率を明記している製品は少ないが、しだいに増加しつつあるので、表示がある場合はぜひ参考にするとよい。