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高効率ATX電源システム販売中!

ファンレス高効率電源u-PUNIT100の対応システム
u-PUNIT100バナー 大損していませんか?
(2012年5月追記)

最新のIntel Core i7-3770Kについては、 動作時温度をご覧ください。

はじめに
ATX電源選びは定格「ワット」では不十分です。
安定性・信頼性を得るには12V,5V,3.3V等の全てを定格電流範囲に収めることが最低条件です。

そして、余裕があればよいというものでもありません。設計が甘いと、軽すぎる負荷も相性問題の原因になります。 大きすぎる電源には安定性・騒音・発熱など数多くの弊害があり、電気代も大損なのです。

しかし、困ったことにワットチェッカー等による100V側の消費電力実測データでは、12V,5V,3.3Vの電流バランスは分かりません。

そこで、ここでは簡易計算ではなく、実測データを資料として掲載しました。当社製に限らず、ATX電源選びの資料としてご活用ください。

1.Intel系の検証済み対応システム
開発時と比べてCPU側の省電力化が進んだため、条件によってCore i7が動作するようになりました。

最新のIntel Core i7-3770Kについては、 動作時温度をご覧ください。

Core i3-530/GeForce 210の電流値測定結果 今、一番「旬」の省電力PCはCore i3-530とH55チップセットの組み合わせです。 なんと、あのCeleron 430 + GeForce 7100よりも省電力です

電流値測定の結果、12V,5V,3.3Vすべて起動時・高負荷時瞬時ピークともに当社の12V6.3A電源(75W相当)セットで十分に余裕がありました。 もちろん、よく用いられるCPU負荷テスト(Prime95等)、GPU負荷テスト(3DMark06)でも12V,5V,3.3Vの電流値全てが推奨動作範囲内でした。 変換基板上の部品温度(定格100℃-125℃)も通風遮断時の負荷テスト中でも40℃弱から30℃程度で、理想的な状態でした。

CPUは基本的に12V電力だけで動作するため、上位CPU(Core i5-760,Core i7-870等)をお考えの場合は12V容量の検討が必要になります。 12V6.3Aモデルから8.3Aモデルに変更するとプラス25W、12.5Aでプラス75Wの計算になります。

グラフィックカード増設も12V容量が必要です。PCI ExpressのVGAカードは規格上5Vを使用しません。3.3Vも規格上は3Aまで消費可能ですが、実際はほとんど使わないようです。 NVIDIA GeForce210搭載のファンレスVGAカード、ASUS EN210 SILENT/DI/1GD2 (LP)を追加して試験したところ、瞬時ピークのヒゲ部分で12V6.1Aでした。定格12V6.3AのUP75SETでも動作試験OKでしたが、パーツの個体差を考えて当社12V8.3Aモデルをお勧めします。

項目 仕様 詳細
CPU Intel Core i3 530TDP=72W VGA内蔵
HDDMomentus 5400.6 250GBSeagete
MBASUS P7H55-MH55 チップセット
RAMDDR3 1GB もちろん4GBでも問題無いと思われます
電源u-PUNIT100(UP75SET)
ATX電源との比較
このファンレス高効率電源の詳細は、u-PUNIT100製品紹介をご覧ください。

このシステムには、高信頼性の75W版が最適です。
u-PUNIT100バナー

3.5インチHDDを増設予定の場合、一万分の一秒レベルの瞬時ピーク電流を計算に入れる必要があります。 たとえばHGST(日立)のHDP725050GLA360で12V1.7A/5V0.8A、10000rpmのWestern Digital VelociRaptor 1500HLFSで12V1.1A/5V1.3Aです。 HDDが一台だけなら12V6.3Aモデルで大丈夫ですが、複数台増設予定も考えると12V8.3Aモデルがお勧めです。

現行のIntel LGA1156マザーボード(おそらくIntel次世代SandyBridge、次次世代IvyBridgeやAMD次世代Llano APU、次次世代BulldozerコアAPU Trinityも)ではノースブリッジとGPUをCPUに統合してしまったので、基本的に3.3Vや5Vの容量は余り気味です。

実際の12V電流波形を技術記事3に掲載しましたのでご覧ください。 最大電力を記録した瞬間でも、3.5インチのHDDのピーク電力一台分の余力がありました。
12V出力余裕度
5Vは変換基板の連続定格の40%、3.3Vは16%なので、容量を気にする必要はありません。 特に、3.3Vは0.8Aしか消費されていません。(一世代前の設計の300W級ATX電源では3.3V定格28A、最低負荷限界1-2A程度なので逆に軽すぎてクロスレギュレーションで相性問題を起こす場合があります。)
5V出力余裕度 3.3V出力余裕度

なお、当社製品の場合、容量不足時でも寿命が短くならないように保護回路作動で電源OFFまたは電圧カットになります。 一応は動作するけど不安定であるとか、数年で電解コンデンサ液漏れという設計はしていません。

設計の甘い一昔前の他社300W級ATX電源では相性問題(BIOS起動せず)が起きました。 Core i3世代ではIntelの省電力技術が進歩して、消費電力のわりに電流波形が厳しいためです。 安定性の面からも75Wや100W程度の方が好ましいようです。 もはや200Wも消費する高発熱PCを常用する時代は再来しないと思われます。

2.AMD系の検証済みシステム(AMDチップセット)
AMD Athlon II X2 240eの電流値測定結果 省電力・静音で定番のAthlon II X2 240e + 780Gと、 頑丈さと高性能で知られる10000rpmのWestern Digital VelociRaptorの組み合わせです。

現行世代ではAthlon II X2 250e + AMD880Gに相当するセグメントのPCですが、 マザーボードが多少古めのDDR2世代で、HDDもRaptorなので5Vと3.3Vの消費電流が多めです。 u-PUNIT100の5V/3.3V効率曲線はこの電流値に最適化してあり、ピーク余裕(図中の灰色)を加えて過電流保護を設定してあります。

0.5Wほど省電力(=低発熱)の12V6.3Aモデルか、個体差や増設を考えて8.3Aをお勧めするか迷うところですが、社内用PCでは12V6.3Aモデルを使っています。

CPUは基本的に12V電力で動作するので、5Vと3.3Vの電流は不要です。 12V12.5A定格のモデルなら、Phenom II X6 1055T(TDP 95W版)でも定格範囲内、部品温度も正常でした。 (もっとも省電力PCではAthron II X2 240e,245e, 250e, Phenom II X4 910e,900e等が定番ですが。)

但し、ファンレスPC等で特に静音を求められる場合は、Phenom II X6 1055Tは避けてください。 電流が大きくなると急激に電磁力が大きくなりますので、Phenom II X6 1055TとUP150の組み合わせでは、 基板型電源のトロイダルコイルの微小振動が聞こえる音圧レベルになることがあります。(電気的には問題ありません。) 露出している巻線を固定すると解決しましたが、基板型電源部分は国内大手メーカー製品のため、 樹脂封入等の小回りが利かずご迷惑をおかけして申し訳ありません。 また、UP100とUP75のコイルは別品種なので、音は出にくいです。

VGAカードも、基本12Vです。(Intel系で触れましたが、PCI Expressの規格が理由です)

RAMは、あまり考えなくても大丈夫です。原理的に容量よりも動作モードのほうが影響があります。 同時に二枚アクセスするDual Channelのほうが、同時動作は一枚だけになるSingle Channelよりも5Vのピーク消費電力が大きくなります。 図はDualなので、Singleにすると5Vのピークは低くなります。同時に三枚(Triple)はありませんので、図のDualが最大です。

3.5"HDDは、たとえばHGST(日立)のHDP725050GLA360を増設すると、一台ごとに瞬時ピークで12V1.7A/5V0.8A必要です。(12.5Aモデルなら計算上は結構たくさん増設できそうです。)

CPUは既にWindows 7 64bit版が快適に動作する性能(プロセッサのエクスペリエンスインデックス=6.3)なので、計4G程度へのRAM増設やSSDは体感速度に特に有効です。

項目 仕様 詳細
CPU Athron II X2 240eTDP=45W
HDDWD VelociRaptor 1500HLFS10000rpm S-ATA
MBGA-MA78GPM-DS2H780G チップセット/ VGAオンボード
RAMDDR2 1GB x 2もちろん4GBでも問題ありません
電源u-PUNIT100(UP60ACSET)
ATX電源との比較
このファンレス高効率電源の詳細は、u-PUNIT100製品紹介をご覧ください。

特に高信頼性の75W版がおすすめです。
u-PUNIT100バナー

上記構成における起動時消費電力の10秒間を拡大してグラフ化したものが以下の図です。

消費電力のグラフ

これは従来型電源の効率ではAC側のピーク消費電力が80Wになるので、安定動作のため3倍のカタログスペックが必要になり、 250Wから300Wの電源を選定していた例ですが、ちゃんとした製品なら75Wでも余裕十分なのです。

なお、当社製品の場合、容量不足時には寿命が短くならないように保護回路作動で電源OFFになります。 一応は動作するけど不安定・数年で電解コンデンサ液漏れという設計はしていません。

3.AMD系(NVIDIA チップセット)
GeForce7025/4850eの電流値測定結果 右のグラフはGeForce7025チップセット / Athlon X2 4850e / DDR2 1GB x2(Dual Channel) / HDD一台での測定結果です。

定格範囲を無駄なく使い切っていて、電力効率は理想的です。ピーク負荷(右図の灰色)に多少余力があるので平均的な3.5インチHDDをもう一台増設できると思われます。

12V6.3Aモデルが最適であることが分かります。

5000BEの電流値測定結果 なお、CPUのアップグレードは基本的に12Vの電流容量があれば大丈夫です。 (ほとんどのマザーボードは、CPUの電力を4ピンコネクタの12Vから生成しているからです。)

右図の濃い緑色はCPUをAMD Athlon 64 X2 5000+ Black Edition(TDP=65W)に交換して増加した電流です。 5Vと3.3Vのピーク電流がCPUと無関係で、これ以上は必要ないことが分かります。 (大容量対応として設計すると低負荷時の効率に悪影響を与えます。)

この場合、12V8.3Aモデルが最適です。

5000BEの電流値測定結果 PCI Expressのグラフィックカードは規格上5Vを消費しません。 たとえば、右図の濃緑色の部分はNVIDIA GeForce210搭載のファンレスVGAカード、ASUS EN210 SILENT/DI/1GD2 (LP)増設時の電流です。 12V8.3Aの容量さえあれば、5Vの容量は不必要であることが分かります。

また、3つのグラフを比較すると、 5000BEとGeForce210を併用するには12V8.3Aでも少々不足で、12V12.5Aが必要になることが分かります。

従来型300W電源の12V容量は定格15A程度(15A連続で使うと短寿命になる粗悪品も多かった)ですので、TDP=65Wの5000BEクラスには最低でも300W、できれば400W電源という従来の常識は当たらずしも遠からずです。 いっぽう公称150Wの当社UP150は温度50℃(基板の周りの気温)でのファンレス連続定格12.5A(150W÷12V=12.5A)です。実は150Wで十分なのに、余計な容量と消費電力を支払わせてきたことになります。 (ATX電源を「ワット」で売ってきた商売の責任です。)

メモリをSingle Channel動作にすると5Vピークが0.8A減少します。理由は同時動作するチップが減るためと、内蔵VGAの帯域が半減するためと思われます。 容量はあまり関係ないようです。

なお、この系統のマザーボードはNVIDIAのチップセット事業撤退によってあまり見かけなくなりましたが、 歴史的経緯から5V系の負荷が大きいので注意が必要です。

たとえばテスト機(A-N68SV)のGeForce7025チップセットは1.2Vで動作しています。 この1.2Vは、5VをDDR2用の1.8Vに降圧した後で、さらに効率の悪い旧式のシリーズレギュレータで降圧して生成しているためかなりロスがあります。 (チップセットの動作電圧が高かった昔は、この構成でもロスは多くありませんでした)その結果、最近のマザーボードと比べると、チップセット消費電力が低い割に5Vを食うのです。
(余談ですが、GeForce7xxx系の中でもBIOSTAR TF7050-M2やabit AN-M2HDの消費電力が低いといわれる理由は、シリーズレギュレータではなく、スイッチングレギュレータを使用しているためと思われます。)

このため消費電力の大きいGeForce6xxx番台のチップセットでは、注意が必要です。GeForce6150SEのような比較的新しい世代ではGeForce7025と同等程度のようですが、 サウスブリッジが別についていた時代(2005-2006年頃)の初期型GeForce6150では5V余力は少なく、HDD一台がかろうじて動く程度のようです。

初期型GeForce6150に対応して大容量化することは技術的には可能ですが、大容量対応として設計すると低負荷時の効率に悪影響を与えます。 いっぽうAMDの次世代(Llano APU)、次次世代(BulldozerコアAPU Trinity)、Intelの次世代(Sandy Bridge)、次次世代(Ivy Bridge)といった、 今後登場するチップセット搭載のマザーボードは、現行Intel H55のように5Vをほとんど消費しないと考えられます。 このため、当社ではむしろ5V容量は縮小するべきだと考えています。

初期のGeForce 6150チップセット(2005-2006年頃製造分の2チップ構成タイプ)搭載マザーボード (参考画像 ASUS M2NPV-VM)では 特に5Vの消費電流が大きいため、5V保護回路により電源OFF・LED速点滅になることがあります。(故障の恐れはありません。)

この対策のため2010年10月出荷分より電流制限値を変更しました。
ご購入の方で初期型6150でご使用予定の際は無償対応いたしますのでe-mailでご連絡ください。

4.旧世代Intel系の対応システム
これは、当社で使用している事務用PCです。 UP60ACSETはVIA C7若しくはnano又はIntel atomを想定した下位製品ですが、Celeron 430でも定格に収まります。 Celeron 430はかなり時代遅れになってしまったCPUのはずですが、HDDが速いせいかWindowsの起動時間が非常に短いと好評です。 音も静かですし電源ファンがホコリだらけになることもありません。

但し長時間使用されるPCには、最新のCore i3-530システムの方が低消費電力・経済的でお勧めです。
最新世代の省電力CPUのCore i3-530とu-PUNIT100を組み合わせると、簡単に20W台です。
Core i3-530の消費電力
Core i3で20W台、【ATX電源の選び方(3)】は必読です!
項目 仕様 詳細
CPU Intel Celeron 430
HDDHGST HDT721032SLA3607200rpm 320GB S-ATA 1枚プラッタ
MB ZOTAC nForce 630i-ITX(NF630I-D-E)GeForce 7100 / nForce 630i
RAMDDR2 1GB
OSWindows XP MCE 32bit版
電源当社 u-PUNIT100(UP60ACSET)
ATX電源との比較
基本的にACアダプタ電源セットUP60ACSETで十分ですが、信頼性が必要な方に特にUP75SETがお勧めです。
このパソコンの消費電力のデータはこちらから
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓ 電力15000円削減
対応システム5(VIA Mini-ITX)
VIAのMini-ITXマザーボードのように、冷却ファンなしでも動作するようなシステムは、ピーク時でもほとんど電力を消費しません。

VIA C7(EPIA)の電流値測定結果 このMini-ITXファンレス機もピーク25Wに過ぎません。特に工夫しなくても電源どころかCPUにもケースにも冷却ファンは不要です。 12V電源のピーク電流値1.3A未満なのでACアダプタどころか古いMOドライブ内蔵電源(定格2A)の再利用で安定動作しています。

EX-10000EGにはCPUファンはついていません。HDDをSSDに切り替えると駆動部分は無くなるので動作音ゼロ、ほとんど無音にできます。 注意点ですが、EX-10000EGは24ピンATXコネクタが干渉してしまうため20ピンATX専用です。発注時には「20ピン仕様」とお伝えください。

項目 仕様 詳細
CPU/MB VIA EPIA EX-10000EG or 15000VIA C7 1.0GHz/1.5GHz
HDDFujitsu 2.5inch
RAMDDR2 1GB
OSWindows 2000
電源ATX電源との比較基本的にACアダプタ電源セットUP60ACSETで十分ですが、信頼性が必要な方に特にUP75SETがお勧めです。
参考例
変換基板自体の容量のご参考までに、当社で使用しているCAD作業用PCです。 誤使用での過負荷耐久テストをかねて12V12.5Aの基板型電源を使用しておりますが異常発熱等なく、安定動作しています。 (12V12.5Aを供給できるATX電源は定格180Wから250W級に相当します。(但し瞬時ピークのみ)。基板型電源は連続12V12.5Aでも安定動作します)

実はu-PUNIT100に無風状態で110Wの過負荷を掛けても半導体の温度が許容値以下に収まり、若干余裕があることを確認しています。

12V出力で150Wは、AC100V側で200W超に相当し、構成によってはCore i7 930が安定動作するかもしれないレベルです。 Core i7 920とX58をファンレス電源で使いたいという需要はないとは思いますが…。 (追記:2010年秋のモデルチェンジで新型の150W対応高電流モデルを開発完了しました。)

項目 仕様 詳細
CPU Athron X2 5000 Black EditionTDP=65W
HDDWD VelociRaptor 1500HLFS10000rpm S-ATA 割高ですが信頼性も高いようです。
HDD2HGST HDP725050GLA3607200rpm 500GB S-ATA 3.5" 2枚プラッタ
MBGA-MA78GPM-DS2H780G チップセット/ VGAオンボード
RAMDDR2 1GB x 22GB x 2でも動作していました。
その他レガシ系PCIボード二枚古いので5V系の負担が大きいのが困りもの。
OSWindows 7 64bit版
電源当社 u-PUNIT100試作品
150W電源(12V12.5A)
耐久試験ですので公称定格を無視しています。
あとがき
ここで紹介しました対応・検証済みシステムは全て実測データに基づくものです。 このため、ネットで消費電力を簡易計算できるサイト等の推計値とは一致しません。 それらは数倍の余裕を見込まないと発熱で寿命が短くなったりピーク負荷で不安定になる電源を想定していますので 当社75Wセットのような産業用グレード電源の選定では参考になりません。

たとえば、マザーボードメーカーのサイト(電源用ワット数計算機)ではASUS P7H55-M + Core i3-530 + HDD + GeForce G210のシステムは250Wと表示されますが、現実には12V8.3A(100W)が適切です。 Core i3-530/GeForce 210の電流値測定結果

ここの実測データや、u-PUNIT100シリーズの定格表示は12V出力での値です。 ネットでよく見かけるワットチェッカー等による100V側の消費電力実測データと直接比較できません。 それらは参考にはなりますが、電源損失を差し引く必要があります。 (さらに、皮相電力表示のワットメーター付き電源タップの場合、力率を乗じて有効電力を算出する必要があります。)
たとえば100V側でピーク時消費電力100Wというデーターが、出力12%時における効率が60%の500W型ATX電源を使用して測定されたものである場合、 真に必要な電力は60Wに過ぎません。 (この例では40Wもの無駄がありますので、ピーク60Wに25%の余裕をみてu-PUNIT100の75Wセットに交換するだけで30W近くも節約できます。)

大きすぎる電源の弊害は安定性・騒音・発熱など数多くあります。一例として消費電力のデータもご覧ください。

u-PUNIT100は、一般的なATX電源よりもはるかに小容量で安定した動作と長寿命が期待できます。 ピーク電力の二倍から三倍が選定の目安といわれた従来の電源業界が異常だったのです。

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