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PC電源解体新書
TEXT:長畑利博
電源の役割と仕組を知ろう
image電源の役割とは
 電源ユニットは普通に使っているだけではその差が分かりにくいパーツの一つである。電力が不足するなどのトラブル時でないと、電源の性能や品質を意識する機会が少ないためだ。そして、電源まわりのトラブルが起きてしまうと、PCを使っての作業に大きな影響が出ることがほとんど。電源選びは慎重に行ないたいが、まずはその前に電源ユニットがPCの部品としていったいどんな役割を持っているのか確認してみよう。

 各家庭にあるコンセントは交流(AC:Alternating Current)電源と呼ばれている。PCをはじめとする多くの家電製品では、直流(DC:Direct Current)電源によって動くため、何かしらの形でACをDCに変換する必要がある。その変換器の役割を持つのがPCでは電源ユニットということになる。ちなみにノートPCや周辺機器で使われているACアダプタも小型の電源ユニットである。このため自作PC用途にもACアダプタタイプの製品が低出力タイプの電源ユニットとして販売されているわけだ。

 PC用電源はACからDCに変換するだけではなく、内部の各パーツを動作させるために必要な+5V、+12V、+5Vsbといったさまざまな電圧を出力する必要がある。PC用の電源ユニットは「スイッチング」と呼ばれる方式でAC100VをこれらのDC電力に変換している。スイッチングとは、その名のとおり電力をON/OFF(スイッチング)して、異なる電圧に変換する。この方式は変換効率が高く、小型・軽量化できる半面、ノイズが発生しやすいため設計が難しい。

 また現在のPCではほとんど電力を消費しない休止状態から、3Dゲームや動画エンコード時のような高負荷環境までの電力差が非常に大きい。このため、市場には数多くの電源ユニットが販売されているが、基本となる各電圧を安定して動作させる能力や、安全に大出力電力を扱うための回路、ノイズ対策などの一つ一つに工夫を加えることで安定化と低価格、静音性といった相反する要素をメーカーごとに工夫しながら製品を出荷しているのである。
家庭用コンセントからPCで使える直流電流を作り出す
image家庭用コンセント
一般的な家庭のコンセントでは100Vの交流(AC)電源が出力されている。ここから電源ケーブルをPCの電源ユニットまで接続し、電力を供給する
imagePC電源
電源ユニットは交流電源からPCパーツの動作に必要な直流(DC)電源を作り出すために変換を行なう。電源の変換効率によって変換できる電力量は変わってくる。変換できなかった電力は熱に変わる
image image image
Serial ATA/ペリフェラルコネクタ
両方ともコネクタの形状が異なるだけで+12Vと+5Vの電力を供給している(Serial ATAは3.3Vも供給できるが使われることは少ない)
ATX24/20ピンコネクタ、ATX12Vコネクタ
ATX24/20ピンコネクタは+12Vと+5Vを、ATX12Vコネクタはその名のとおり+12Vを供給している。最近のパーツは+12Vの消費が圧倒的に大きい
PCI Expressコネクタ
PCI Expressコネクタはビデオカードに+12Vを供給している。最近では2本接続する必要がある製品も
最近の電源のトレンド
 最近は、クアッドコアCPUやハイエンドGPUのデュアル構成といった大消費電力構成に加え、HDDを多数搭載することを考慮して、1,000Wを超える超大出力モデルが複数機種登場してきている。低価格製品でも500Wクラスが当たり前になってきており、どんどん大出力化が進んでいると言ってよいだろう。ただし、ローエンド~ミドルレンジの構成では、パーツの省電力化も進んでおり、400W程度で十分な場合も多い。製品は全体的に二極化していると言ってよいだろう。

 また、静音性の向上も著しい。最近単品で販売している電源は、サーバー用などの一部の製品を除いて、多少の差はあれ高い静音性をウリにしている。これは本体の底面側に12cm角以上の大型ファンを搭載する製品が主流になり、低回転で大きな風量を得られるようになったことと、電源内部の温度をセンサーで感知してファンの回転数を上下させるファンコントロールタイプが主流になったことが理由として挙げられるだろう。

 最近では上記のような大出力化・静音化といった要素以外に「高信頼性」をうたうメーカーが増えた。これは、PCの消費電力が増大するにつれ、電源内部での発熱が大きくなり、内部のコンデンサなどに与える影響が大きくなったことが理由の一つだ。これに対処するため、高温環境でも劣化しにくい105℃品コンデンサや、信頼性の高い日本製コンデンサを採用するメーカーが増えた。また、前述した静音性の確保という問題から、高回転ファンで強制的に冷却することが好まれなくなっている。

 そのほかにも、必要な内部ケーブルだけを使うことができるプラグインケーブルや、抜き挿しのしやすいグリップが付いたイージープラグなど、使い勝手の改善を考えた製品も増えてきている。
image
実際にどれくらいの電力が消費されているのか
ローエンド環境
Athlon 64 X2 4200+(2.2GHz)
ASUSTeK M2A-VM(AMD 690G)
ノーブランド PC2-6400 DDR2 SDRAM 1GB
日立GST Deskstar T7K500 HDT725032VLA360(Serial ATA 2.5、7,200rpm、320GB)
アイドル時: 54W
高負荷時:101W
そのほかの環境
電源:アビー AS Power Extremer E-1200EA(1,200W)、光学ドライブ:NEC ND-3520A、OS:Windows Vista Ultimate、省電力機能はONにして測定
ミドルレンジ環境
Core 2 Duo E6600(2.4GHz)
MSI P35 Neo2-FI(Intel P35)
ノーブランド PC2-6400 DDR2 SDRAM 1GB×2
GIGABYTE GV-NX79G256DP-RH(NVIDIA GeForce 7900 GS)
日立GST Deskstar T7K500 HDT725032VLA360(Serial ATA 2.5、7,200rpm、320GB)×2
アイドル時:126W
高負荷時:155W
ハイエンド環境
Core 2 Extreme QX6700(2.66GHz)
GIGABYTE GA-965P-DQ6(Intel P965)
ノーブランド PC2-6400 DDR2 SDRAM 1GB×4
NVIDIA GeForce 8800 Ultraリファレンスカード
(NVIDIA GeForce 8800 Ultra)
Western Digital WD Raptor WD1500ADFD(Serial ATA 2.5、10,000rpm、150GB)
日立GST Deskstar T7K500 HDT725032VLA360
(Serial ATA 2.5、7,200rpm、320GB)×2
アイドル時:233W
高負荷時:341W
 ここでは電源容量を考える際の参考に、ローエンド、ミドルレンジ、ハイエンドの3種類のパーツ構成で、どれくらい電力を消費しているのかを計測した。テストは起動直後のアイドル時とPCMark05を動作させたときの高負荷時の2種類だ。

 内蔵グラフィックス機能などの最小限のパーツで構成されたローエンド環境ではアイドル時の消費電力が54W、高負荷時でも消費電力が101W程度。このクラスのパーツ構成であればSFX電源やACアダプタといった小型電源ユニットでも問題なく動作させられるレベルだ。

 ビデオカードを搭載し、HDDを2台搭載するミドルレンジ環境ではアイドル時の消費電力は126W、高負荷時では155Wとなった。3Dゲームやエンコードなども十分こなせる構成だが、それでも300W程度の電源があれば十分と言える。

 では最新のクアッドコアCPU、GeForce 8800 Ultraといったハイエンドカードに加えメモリ4GB、10,000rpmの高速HDD+7,200rpmの一般的なHDD 2台というハイエンド環境ではどれくらい電力を消費するのか。結果はアイドル時で233W、高負荷時が341Wというかなりの大きめの結果となった。ハイエンドパーツで自作するのであれば余裕を持って600W以上の電源を用意しておくとよいだろう。

 ローエンド、ミドルレンジ環境ではそれほど消費電力は大きくないが、後々の拡張を考えて、ある程度余裕を持った電源を用意するのが無難だろう。
 
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