パソコン電源の選び方

せっかちな人向けの結論を次の3行で書きますが、じっくり考える派の人は、その先も読み進めてみて下さい。

 ( CPUのTDP + GPUのTDP ) x 2倍 = PC電源の総ワット数

これで、ほぼ間違い無いと思います。簡単でしょ?

12Vは1系統に統一されている物を選択し、自分のPCケースに収まる規格/サイズであればOKでしょう。
※「12Vは1系統に統一」の意味が判らない時はショップ店員に聞いて下さい。
※CPUやGPUの消費電力が判る場合は、TDPではなく消費電力で計算しても構いません。

じっくり派の為に念のため予め断っておきますが、ハードに付いては素人の私が書くのも変な話ですが、本来の「ブログ」の趣旨と同じく自分向けにまとめたメモです。従いまして偉い先生が書いた難しい文章ではありません。筆者の様な素人の視点で書いていますので、素人の方が理解し易い様に考えて書いています。厳密には間違いな事を、判り易くする為にわざと間違えたまま書いている部分もありますが御容赦下さい。

冒頭で2倍した最大の理由は、出力の50%で利用するのが最も効率が高いからです。(と言う事にさせて頂きます)

2倍したくない場合や12Vが複数系統に別れている物を買いたい場合は、最低でも12V出力の各系統が用途毎にTDPを余裕で上回る出力の電源である事を確認しておく必要があります・・・面倒でしょ? だから面倒な人は2倍して12Vが1系統にまとめられている物を買って下さい。面倒じゃない!詳しく知りたい!という人は最後まで読んでみて下さい。

それに、TDPと消費電力は実際には異なりますので、目安程度にしかならず、余裕は多めにとる事をお奨めします。

もっと詳しい情報が欲しい人や、3TBのHDDを4台使って合計12TBのサーバを組み立てようとしている方や、筆者と同じく変態の人は、ここから先も読んで下さい。

まず、何に重点を置くかという目的を明確にする必要があります。

1:とにかく短時間で電源を選びたい。
2:安くて静かな電源を選びたい。
3:高効率で低消費電力な電源を選びたい。
4:長期安定する電源を選びたい。
5:とにかく自分にとって最高の電源を選びたい(一般には痛い人ですw)

以下、それぞれの目的別に筆者なりの電源の選び方を書いておきます。

1:とにかく短時間で電源を選びたい。
 冒頭の方法でおよその出力を計算しておき、あとは予算次第です。
 ※それだけでは満足出来ない場合はこの記事で後述する「5:とにかく自分にとって最高の電源を選びたい」を読んでみて下さい。

2:安くて静かな電源を選びたい。
 冒頭の方法でおよその出力を計算しておき、12cm以上のファンを搭載した製品の中から予算にあった電源を選択します。
 出力に余裕が有る高効率品を選ぶと発熱が少なくファン回転数を抑えやすいのですが、高出力かつ高効率品ほど金額も高額ですから、予算と相談して下さい。
 業務用やプロ仕様を買うと爆音の場合が多々有りますので、一般向けの品を選択します。
 ※それだけでは満足出来ない場合はこの記事で後述する「5:とにかく自分にとって最高の電源を選びたい」を読んでみて下さい。

3:高効率で低消費電力な電源を選びたい。
 冒頭の方法でおよその出力を計算しておき、80Plus PLATINUM 認証取得電源を選択します。
 複数買って比較すると判るのですが、低負荷時やアイドリング時の消費電力が20~30Wくらい電源で変わる事がありますので、最小負荷時の変換効率も意外と重要だったりします。
 ※それだけでは満足出来ない場合はこの記事で後述する「5:とにかく自分にとって最高の電源を選びたい」を読んでみて下さい。

4:長期安定する電源を選びたい。
 冒頭の方法でおよその出力を計算しておき、ニプロンの2世代電源を選択してみて下さい。

 長期安定には、電源選び以外に、エアフローやコンセント側も重要に成ります。

 CPUの廃熱を電源ユニットがダイレクトに吸い込む配置ですと電源にとっては負担になりますので、出来るだけフレッシュエアを吸い込み、かつ排気に負担が無いような配置が望ましいと思います。

 待機電力による発熱の処理にも気を使った方が良いと思います。具体的には風通しの良い場所に設置し、PCにカバー等を掛けて保存するのは避け、年一回くらいはPC内部の掃除をお奨めします・・・が、予備知識が無いと掃除の時に壊してしまう可能性もありますので、注意が必要です。

 ケースファンが前面重視で吸い込みが多い場合は、あまり問題無いのですが、後方排気に重点を置いている場合などで、電源ファンより強力なファンで排気していると、電源内部で空気が逆流してしまい冷気が循環せず、熱が篭って寿命が短縮してしまう恐れが有りますので、PC全体のファン性能のバランスも重要です。

 ファンを強化すると埃を多く吸い込みますので、一時的には冷却に成功しても、長期的には埃の堆積という結果になりますので、バランスが必要です。埃を防ぐフィルタを設置しますと、フィルタが詰まりますので定期的な清掃が必要で、清掃を忘れると詰まっているので冷気が入らず高温になり故障し易くなります。ファンレス電源かつ自然滞留で十分な冷却が確保出来れば埃の堆積が非常に少なく長期運用が望めますが、電力出力や廃熱とのバランスが重要で、ファンレスでの設計は難易度が高いです。

 コンセント側の問題は、AC100Vを伝わってくる他の機器からのノイズやサージです。特に古い家電や掃除機などのノイズがPC電源の寿命を削る可能性もあります。雷サージ対策もしておいた方が良いかもしれません。UPSも安物は逆効果になる可能性もありますので、安定した正弦波を出力出来る物を選択しましょう。

5:とにかく自分にとって最高の電源を選びたい
 おめでとうございます。
 ここまで読み進めた方は、筆者と同じ変態ですw(一緒にするなと言われそうですが・・・)

 変態に相応しい話題として、
 1:各電圧の出力
 2:動作環境
 3:コイル鳴き
 4:ファンの動作音や風きり音
 5:電源の構造
 の5本です。

 5-1:PC電源の各電圧の出力
  PC電源の出力が例えば400Wというのは、あくまでコンバイン出力であって、12Vの1系統単体で400Wの出力が出来る訳では有りません。従いましてTDPや最大消費電力を合算した値で電源を買ってしまうと、出力不足で過電流となり、高負荷時に強制電源OFFの事態に襲われます・・・とここまで読んだ人は知ってますよね?

  そこで、もっと詳しく知りたい人向け予備知識として、この記事この記事この記事この記事を熟読する事をお奨めします。

  12V出力が1系統に統一されている電源の出力例
  DSC01082.jpg
  この電源は、とても判り易い出力の電源ですが、1点だけ注意すべき事として個々の電圧の出力を合算しますとコンバイン出力(合計出力)を大幅に超えている事に気付くと思います。つまり、個々の電圧に余裕が有ってもコンバイン出力では不足している可能性も有り、この電源の場合、特に注意が必要なのは5Vと3.3Vのコンバイン出力ではないかと思います。

  12Vが複数系統の電源の出力例
  DSC01084.jpg
  この電源は、はっきり言って判り辛いです。12Vのコンバイン出力が個々の系統を単純に合算した値とはかけはなれていますし、W表記とA表記の混在も誤解を招き易いです。こうなってしまった大きな理由は240VA安全推奨基準に準拠した為と思われます(逆に12Vが1系統に統一された品は安全推奨基準を無視しています)。240VA安全推奨基準とは240Wを超えるような回路を一般の人には触れさせないようにしようという物で、感電等の対策です。ですが、出力700Wもありながら、この電源を使ってGPU2枚のPCを安定させる事は意外に困難だという事に気付きます。ミドルクラスのGPU2枚なら大丈夫かもしれませんが、ハイエンドGPUのSLIやCFXは難しそうです。そして致命的なのは、どのコネクタがどの系統(12V1系~4系)の出力なのか明記されていない事です。適合規格もATX12V Ver2.2 と EPS12V Ver2.91の両対応であるため、規格からコネクタと系統の対応関係を推測する事も出来ませんので、分解して調べるとか、テスターで計測して推測するとか、そういう事をしない限りは判別できません。

  話は一旦戻りまして、冒頭で書きましたCPU+GPUのTDPを2倍してもTDPと消費電力は異なりますし、それで選んだ電源は最大負荷時に12V出力が高効率で変換できそうな電源かもしれないというだけでしかありませんので、結構適当な手法なんですが、12Vに2倍の余裕が有る電源なら他の出力も含め概ね問題無いだろうとという推量です。が、ここから先は5Vや3.3Vやスタンバイ電源その他の要素も注目して行きたいと思います。

  各電圧の消費電力を求めるには、PCに組み込む予定のパーツも含め、全てのパーツの消費電力を各電圧毎に最大電力とアイドル電力をカタログやデータシート等から抽出しておきます。記載が無い場合はメーカに問い合わせるか、買って実測するか、類似品から推測するしかありません。

  既に組んだ後でしたら、筆者の様に実測してみるのも良いかもしれません。

  これに加え、USBが最大で1ポートあたり5Vを500mA、USB3.0では1ポートあたり5Vを900mA要求しますから、ポートの数分だけ加算します。具体的にはUSB3.0が2ポートあれば1.8A追加、USB2.0が6ポートあれば3Aを5V出力に追加です。これをしておかないと、USBに機器を挿した瞬間にPCが強制シャットダウンしてしまう恐怖が付き纏います。

  同様に外付け機器がPC本体側に要求する最大電力を合算しておきましょう。

  合計最大が判りましたら、その1.2倍~2倍程度の出力が出来る電源を選択するのが良いと思います。

  ギリギリの設計は思わぬ不測の事態を招きますし、逆に多すぎる出力は不安定に成る事や、起動不良の原因に成る事もあります。適切な負荷が無いと電圧を安定させられない電源もありますので、電源モジュールの最低出力に関する記載も見逃さない様にして下さい。

  加えて、高効率を目指す場合は、自分の普段の用途での各電圧の消費電流を測定(理想はロガーで記録)して、その負荷状態で最大の効率が得られ、かつ、最大負荷時にも少し余裕を持って対応してくれる電源を選択すべきです。

 5-2:動作環境
  環境には、温度、湿度、AC100Vからのノイズ、電源投入時間、電源のON/OFF間隔など色々な要素が有ると思います。
  電源の仕様にそれらが記載されていますので、PCを組み稼動させる場合に適切な環境が常時保たれている事を確認する必要が有ります。

  温度が変わると最大出力が低下する電源も有りますので、注意が必要です。

  夏場の自宅に不在の時は部屋の温度が60度くらいになったりする事もありますが、そういった時に待機電力の為に発する発熱が適切に冷却出来ているかといった事は、盲点になりがちです。その対策として夏場はコンセントを抜く事も必要かもしれませんが、その場合はボタン電池が消費されますので購入後数年経過したマザーボードではBIOS設定がリセットされる可能性もあり、予めBIOS設定を記録しておく事をお奨めします。

  逆に冬場は特に寒い地方の早朝など、動作温度を下回る室温に成っている可能性もあります。だからと言って室温を上げれば良しと言う訳でもなく、電源が室温程度に温まるのを待った方が安定動作します。逆に室温が低いまま強制冷却ファンなどで更なる冷却をしてしまうと、正常に起動しなかったり、最悪は他のパーツを破壊してしまう恐れも有ります。

  湿度も場合によっては注意が必要です。結露などはもってのほかで、電源投入即炎上する可能性すらありますので、部屋が結露している場合はPC電源を入れる前に除湿などの対策をした方が良いと思います。

  乾燥した場合の影響は、筆者は知りません。日本は湿気の多い国ですから、特殊な場所を除いて、あまり問題にはならない様な気がしますが、気になる方は別途調べてみて下さい。

  電源のON/OFF操作は、突入電流を引き起こしますので、その都度、電源が劣化してゆく事に成ります。特に、OFFした直後にONするのは良くありません。筆者は最低でも10秒のインターバルを置いてから、可能であれば15分程度おいてから電源を入れるようにしています。突入電流の点からは常時電源ONの方が良いのですが、常時ONの場合は別の理由で劣化が進行しますので、1日1回、使う時にONにして使わない時にOFFにするのが良いかと思います。サスペンドや待機状態は筆者は使いませんので良く知りません。

  通常、AC100Vの電源ケーブルは、3端子あるいはアース線付きに成っていると思います。アースを設置するのがベストですが、家屋の改造が必要な場合もあり困難かもしれません。そんな時、アースを設置せずにアース線を放置しますと、思わず事故に見舞われる事もありますので、アースしない場合は、電源ケーブルのアース線をカットしておく事をお勧めします。

  これらを総合的に考え、自分の使い方、自分の使う環境、引越し・・・等を考慮に入れ、その環境で安定動作する仕様の電源を選択しましょう。

 5-3:コイル鳴き
  コイル鳴きには電源に限った事ではありませんが、電源が関係している事が多いと思います。個体差が有りますので、類似の電源を複数購入して一番鳴きが少ない物を常用し、残りは予備で保管しておくか中古市場で処分するのが良いと思います。パーツ構成を変えると鳴き始める事も有るので頻繁に構成を変える人は予備電源を常備しておくのも良いかもしれません。

  AC100V側からのノイズで鳴く場合と、CPUやGPUの負荷変動に連動して鳴く場合とに大別されると思います。

  筆者宅では掃除機(ダイソン)をかけるとPC電源が鳴き始めますが、そこまで気にする場合は綺麗な正弦波を出力する安定化電源やUPSをコンセントとPC電源の間に入れるのが良いと思います。但し、安定化電源やUPSのコイルが鳴き始めた場合は・・・

  分解して中を見るスキルが有る人は、鳴いているコイルを伸縮チューブで固定したり耐熱シリコンで固定するのも良いかもしれません。もっとスキルの高い人は、鳴いている時の波形を測定し、その波形が重畳した原因を元から或いはフィルタで除去する等もアリかもしれません。

  他に対処療法としては部屋の外にPCを出してしまうという発想もあります・・・

 5-4:ファンの動作音や風きり音
  一般的にファンの直径が大きい方が静かです。

  問題は回転数ですが、電源の温度に合わせて回転速度を自動調整するタイプと、常に全力で冷やしてくれるタイプが有ります。手動式のファンコンを搭載した品もありますが、私はお勧めしません。手動調整は面倒ですし常に温度をチェックしてないと不安ですから・・・

  ここでは、自動で回転数を調整するタイプに付いて語りますが、要は発熱し難いエアフローやパーツ選定が重要になってきます。

  変換効率の悪い電源は、その分が熱に転化され発熱が多くなりますので、風きり音を抑えるには変換効率の高い電源を選定する事が基本に成ります。

  また、出力容量が多い品ほどMOSFETに低抵抗品を使い巨大ヒートシンクになりますので、相対的に発熱を抑えられる可能性が高くなりますが、かと言って、あまりに高い出力を選択すると、低負荷時の変換効率が悪くなり、低負荷時の発熱が増えるので逆効果に成りますので、低負荷時の変換効率を参考にしながら高出力かつ高効率な電源を選択した方が良いと思います。

  エアフロー的には、CPU等の廃熱を吸い込む配置で電源を設置すると、必然的に電源ファンが高回転に成りがちですから、外気を吸い込める様なエアフローにした方がうるさくなり難いです。

 5-5:PC電源の構造
 PCPOWDG6.png
 要点として

 1)電源モジュールのAC100V端子脇に設置されているスイッチを切ると待機電力も含め全ての電力が完全に切断されます。

 2)電源モジュールは小型の制御用マイクロプロセッサを搭載していて、リセットにはAC100Vを上記スイッチ又はコンセントから抜いて切断する必要が有ります。切断後もしばらくは内蔵キャパシタによって電力が供給され続けますが数分~数十分間放置する事で制御用プロセッサをリセットする事が出来ます。

 3)待機電力は主電源と独立しています。無風状態で待機電力を生成し発熱している事に留意下さい。待機電力を入れたままカバーを掛けて無風状態にしてしまう事は故障や劣化の原因に成りますので自然対流を妨げない様にして下さい。

 4)COM/GND端子はケースに接続しています。主電源や待機電力がPCケースに触れるとショートしますから注意下さい。通常はショートすると保護回路が働いて電源を切断します。保護回路動作の基準は0.1Ωを検知する事が規格で定められています。保護回路が動作した後のリセットは上記の2)の手順を実施下さい。
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アンビエント温度

>>夏場の自宅に不在の時は部屋の温度が60度くらいになったりする事もありますが

一体、どういう環境で生活しているのでしょうか?(^^;;
もしかして、車上生活とか・・・。

閑話休題。
昔、10000rpmのSCSIドライブを使っていた頃は、デスクトップのHDDをこれに換装したら、これ1台で電源が不安定になりリセットを繰り返すようなことがありましたね。
今の350W超電源ではあまり考えられませんが。昔はデスクトップでも175W程度の電源で用が足りていましたから。

所有していた中で秀逸だったのは、デスクトップの基板を流用し、HDDも3.5インチを積んでいた液晶一体型で、たったの70Wしかない電源で動いていた(もちろんPCIバススロットに2枚ボードを挿した状態です)というのがありました(CPUは元々MMX200MHzをMMX300MHzに交換して使用していました)。大手メーカー製パソコンですけどね。

Re: アンビエント温度

> 一体、どういう環境で生活しているのでしょうか?(^^;;
> もしかして、車上生活とか・・・。

特に南向きの部屋は帰宅すると入った瞬間に汗が轟々と滝の様に・・・
というのは少々大袈裟ですがw、実際そんな感じになります。

アリゾナに住んでいた頃は、外気が華氏120度(摂氏50℃)とか時々ありましたが、乾燥していた事に加えて屋根が直射日光を部屋に入れない角度まで覆う構造というか赤道に近いため入射角が高く部屋に直射日光が入らないというか、とにかく、部屋の中はあまり暑く成らなかったですね。と言っても常時冷房でしたがw

対して日本の住宅事情はと言いますと、直射日光を遮る屋根の構造に成っている事は稀で、窓が大きく日当り良好の家が好まれるので、当然の結果とも言えそうです・・・と言うか、屋根が直射日光を遮り、かつ熱を吸収し難い素材であれば、冷房の電力を削減し、地球温暖化防止にも・・・

とは言え一昨年「すだれ」を窓の外に掛けただけで効果抜群でしたので、昔の人の英知に感謝です。

ていうか、車載コンピュータって過酷な環境ですね。

> 昔、10000rpmのSCSIドライブを使っていた頃は、デスクトップのHDDをこれに換装したら、これ1台で電源が不安定になりリセットを繰り返すようなことがありましたね。

メーカー製は設計段階から原価意識が高いので余裕の無い電源が殆どでしょうね。

> 所有していた中で秀逸だったのは、デスクトップの基板を流用し、HDDも3.5インチを積んでいた液晶一体型で、たったの70Wしかない電源で動いていた(もちろんPCIバススロットに2枚ボードを挿した状態です)というのがありました(CPUは元々MMX200MHzをMMX300MHzに交換して使用していました)。大手メーカー製パソコンですけどね。

MMX200MHz世代は未だスイッチング電源が少なくシリーズレギュレータでコア電圧を生成しているマザーも散見され変換効率が悪く消費電力に対する相対的な発熱は多いと思いますが、とは言えCPUの消費電力が20W程度で、グラフィックもヒートシンクレスで動作していた時代なので、そのくらいで十分なのかもしれませんね。
http://dualsocketworld.blog134.fc2.com/blog-entry-217.html

MMX300MHzはノート用の10W以下の品ですから、速度向上でも逆に消費電力は下がり発熱も減ったのではないかと思われます。
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/article/990107/intel.htm

No title

室温60℃や外気50℃…道民には地獄です。
某日本最北端に住んでた頃は真夏に26℃行けば猛暑でした。

VAIO PCV-RZ53(北森2.8C 200W)、ProLiant ML330 G3(Prestonia2.8Dual 300W)と持っているメーカー機は上式に近い容量でした。

Re: No title

> 某日本最北端に住んでた頃は真夏に26℃行けば猛暑でした。

北海道でしたか。
函館までなら行った事がありますが、日程的にそれより北へは行きませんでした。

私が経験した中で最も快適な夏の避暑地はアラスカ・アンカレッジでした。
真夏の8月でも一日中が日本の春の様な感じで、深夜に夕焼けがあり、そのまま朝焼けになる不思議なゴーストタウンと化しますが、散歩するには最適だと思いました。昼間は人が行き交う普通の都市です。

ていうか、日本といえども最北端ともなると、夏は日照時間が長そうですね。逆に冬は厳しそう・・・

高温を作り出すより低温を作り出す方が難しいbyアビゲイル

>>ていうか、車載コンピュータって過酷な環境ですね。

カーナビがまさにその状態です。
一応背面ファンは付いていますが、設置はコンソールボックス内ですから熱が逃げるところもなく、加えて直射日光照りつけるダッシュボードは80℃近くまで行きますから。

カーナビに採用されているHDDは東芝製が多いですが、これはノート用ではなく(同じ2.5インチですが)業務用の耐熱・耐震型番のものですね。

ちなみに最近のカーナビは、WINDOWSforMobileComputingというMS-WindowsPEみたいなOSで動いていますから、取り外してATAパスワードを外すと、パソコンで中が見られます。

Re: 高温を作り出すより低温を作り出す方が難しいbyアビゲイル

> カーナビに採用されているHDDは東芝製が多いですが、
> これはノート用ではなく(同じ2.5インチですが)業務用の耐熱・耐震型番のものですね。

くっつ、詳しいですね・・・;

カーナビにLinuxとか乗せて自宅鯖に改造できたら真夏の冷房無しでも耐えられそうですね。
自動車バッテリ+充電器を直結して簡易安定化電源として機能しそうな予感もしてます。
クロシコにアイデア提供してみようかな・・・でもメンドクサイw
プロフィール

DualSocketTheWorld

Author:DualSocketTheWorld
自作を始めて20台目くらいになりますが、最初からデュアルソケット限定(始めた当時はデュアルスロット)で自作しており、近年になってAMD K6を試したくなりSocket7でK6-2+のシングル構成で組んだのがシングル初です。

シングルマザー(含:シングルソケットマルチコア)や4ソケット以上の自作は基本的にしませんし、メーカー製PCの改造も基本的にはしません(ノートPCのSSD化くらいはしますが・・・)

基本路線はワークステーションと呼ばれる分野での自作で、OSもWindows系であればProfesionalが主な対象に成ります。

ゲーマーの様なOverClockは行わず、WS路線としてハイエンドCPUとハイエンドGPUの組み合わせで定格或いはDownClockで発熱を抑えつつ、その時のアーキテクチャに置いて爆速かつ静音を目指し、30年以上の長期に渡り稼動状態をキープする事を目指します。

※基本的にリンクフリーです。どこでも自由にどうぞ。

※画像は時々変ります。

※お決まりの文章ですが、改造は個人の責任で行ってください。ここに記載された情報は間違いを含んでいる可能性が有り、それを元に製作や改造などをして失敗しても筆者は一切責任持てませんので悪しからず。

筆者略歴:
小学生時代にゴミ捨て場で拾ったジャンクテレビ数台を分解して部品を取り出し真空管アンプを自作、中学生時代にPC8801mkⅡsrでZ80アセンブラを始める。社会人になって初のプログラムは弾道計算、後に医療系・金融系プログラマ~SEを経て100~200人規模プロジェクトのジェネラルマネジャを数年経験、独立して起業。現在は不動産所得で半引退生活。
(人物特定を避ける目的で一部経歴を変更しています)

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