新技術つくば
高効率ATX電源システム販売中!
u-PUNIT100のbanner
ファンレス動作中の温度
従来のATX電源は定格いっぱいまで使用すると発熱して寿命が短くなる、ファンレスで使用するなど無茶だと思われてきました。 実際にファンレスで動作させたu-PUNIT100変換基板の温度上昇、発熱がどの程度か、測定結果をご覧ください。

その1 Intel Core i7-3770Kにチャレンジ
Ivy Bridge世代LGA1155CPU最上位の、Intel Core i7-3770Kで、連続最大負荷時の温度を測定しました。

Core i7-3770Kでの動作温度測定
電源基板側にCPUファンの風があたらないように、わざと風よけで悪条件にしましたが、1時間後の温度は全く問題無しでした。

項目 温度
1.コイル(L)59℃◎100℃までOKです
2.MOSFET65℃◎125℃までOKです
3.MB側の電解83℃むしろマザーの放熱に注意が必要です
4.MB上のMOS110℃このマザーボードで3770Kはギリギリです
12V電源電流の余力は、モデルによってはHDDを1-2台、GeForce210クラスのファンレスVGA程度なら何とかなるかもしれない、といった程度です。

むしろ、マザーボード選びに注意が必要でした。

最大負荷で毎日長時間使用するなら、もう少し高性能なマザーボードを使用したほうが良いようです。
いっぽうオフィスユースなら、Core i7-3770KはCeleron並みに省電力・低発熱なので、このマザーボードで十二分な寿命が期待できます。
Intel Core i7-3770Kの瞬間最大消費電力(PRIME 95/OCCT GPU/エクスペリエンス・インデックス
特定のベンチマークで一瞬消費電力120W超えますが、 90W超のソフトは一部だけでした。
 
たとえ105℃3000時間保証の固体コンデンサであっても、85℃で使用すると3万時間、
ケース内温度45℃の場合、ひと夏で寿命の計算です。

故障した時まで考えると、電解液タイプのコンデンサのほうがマシです。

連続負荷が多いなら、フェーズ数の少ないビジネス用マザーボードと3770Kの組合せは避けましょう。

その2 H55マザーボードの例
実験に用いたシステムは、→検証済みシステムのCore i3-530搭載のH55チップセット機です。 最大の消費電力を記録したPime95を1時間連続動作させ、動作中の温度を測定しました。

測定光景

悪条件として、CPUクーラーの風がu-PUNIT100本体にあたらないように紙をおいてエアフローを遮断しました。 測定にあたっては、放射温度計を使用し、温度の高いポイントを探しました。(図中1から7)

夏なので室温は28.5℃です。

項目 温度 詳細
1.CPU-℃アルミ(銀色)なので放射温度計での測定は不正確です。
2.MOSFET52℃CPU脇のVRMのMOSFET
3.OSC46℃ICSのクロックジェネレータ
4.SB46℃H55チップセットのヒートシンク温度
5.MOSFET43℃変換基板上のMOSFET
6.MOSFET37℃
7.MOSFET43℃
室温28.5℃で、風が当たらない状態で最大負荷時に最も高温になる部品の温度が43℃、 u-PUNIT基板上の他の部品(コンデンサ等)は室温とたいして変わらない程度なので、寿命の心配は全くありません。

冷房無しで室温38℃の部屋で使用しても、MOSFETの予想温度は53℃なので問題は皆無です。 ご参考までに、このMOSFETの規格上の最高温度は125℃です。100℃近くになったらMTBF等の寿命計算をきちんとする必要があります。

H55マザーボードの温度
余談ですが、測定に用いたマザーボード(ASUS P7H55-M)も、熱設計はかなり上出来な部類です。 従来のIntel系で欠点とされた、発熱の多かったノースブリッジ機能がCPUに統合されたため、 マザーボード上の熱源はかなり減少し、放熱に無理がありません。寿命の心配は不要と思われます。

なお、この程度の発熱であれば伝統的な液体タイプのアルミ電解コンデンサでも十分に長寿命が期待でき、故障モードがオープンであるぶん安心感があります。 とはいえユーザー側が固体コンデンサを求める以上、メーカーのASUSとしては仕方が無いことです。

20℃温度が低くなれば、固体コンデンサは10倍長寿命になり、通常の電解は4倍の寿命になります。 仮に105℃3000時間品を45℃で使用した場合、通常の電解コンデンサは19.2万時間で寿命に達しますが、固体コンデンサは300万時間の寿命が期待できます。 数字の上では固体コンデンサの方が高信頼性に思えますが、通常の電解でも19.2万時間つまり連続使用で22年も使えるのです。 安物の85℃3000時間品ですら5年以上使用可能ですからたいていの用途には十分です。 電解液のドライアップという比較的たちの良い、予測の容易な故障モードで壊れてくれる電解液タイプのコンデンサにも利点があるのです。 かつて低ESR化スペック競争の果てに欠陥コンデンサが出回りました。 一番の問題は、仕様通りの寿命の製品を製造できる部品メーカーの製品かどうかなのです。

信頼性の高いマザーボードを選定したいときは、以下の順番でチェックした方が良いです。

  • (最重要)発熱が少ない基本設計(チップセット・VRMの効率)で
  • (二番目)高温な部分が集中しないように配置されていて
  • (三番目)信頼できる部品メーカーの部品を使っているか(特にコンデンサ)
  • (最後に)温度が50℃を超えそうな場所(VRM周辺とチップセット隣接)で105℃品を使っているか
固体コンデンサ採用を謳う製品のいくつかは、信頼性を重視するユーザーに評価してもらおうと気を遣って設計されていて、非常に高い信頼性が期待できます。 しかし、固体コンデンサ=高信頼性ではないことに注意が必要です。 もし上の条件を無視して単に固体コンデンサを採用しただけのマザーボードには、液体型の電解コンデンサよりも悲惨な結末が待っています。
粗悪品を悪条件で使うとショートモード破壊が怖いのです。火の用心
u-PUNIT100のbanner