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電源ユニットの電源容量~総合出力の選び方、出力系統

電源ユニットを選ぶ時、どれくらいの電源容量が必要なのかを解説します。ざっくりいうと、高負荷時でも総合出力の70%が目安です。総合出力だけでなく、主力となる+12Vにも注目します。

電源容量は、高負荷時でも総合出力の70%が目安

電源容量として製品トップに記載されているのは総合出力(定格出力)です。上級者ほど高出力のものを選び、本格ゲーム用パソコンでは500Wあたりが目安になっています。「大は小を兼ねる」と言いたいのですが、電源容量選びでは、実際に必要としている出力よりも大きすぎても小さすぎても、トラブルのもとです。

core power2 400W電源ユニット
電源ユニットはACからDC電源に変換する機器ですが、負荷率50%のとき変換効率が良い傾向にあります。逆に負荷率が20%や100%のときでは変換効率が悪い傾向になります。つまり変換効率を考えると、「電源容量は大きすぎても小さすぎても良くない」ということです。ほどほどのバランスですね。
電源容量が小さすぎると電源が落ちたり、PCの故障の原因になるので論外ですが、大きすぎた場合は変換効率が悪くなる分、電力の無駄になります。

そこで電源容量の目安は、「高負荷時でも総合出力の70%」ってところです。ACからDCへ変換する効率が良いのは、60~70%あたりの負荷の時です。

厳密にはDCとして変換される「+12Vや+5V、+3.3V」といった各系統の出力を見なくてはいけないのですが、まず、ざっくりと見定める基準が、「高負荷時でも総合出力の70%くらいでとどまる状態」です。

ワットチェッカーで消費電力を測る
高負荷の環境を作るのに手っ取り早いのは、高度な3Dゲームのベンチマークテストを行うことです。あと消費電力を測るワットチェッカーも必要です。

高負荷時の消費電力が330Wだったとしましょう。これを総合出力の70%とするなら総出力471Wの容量が適しています。そうであれば460W~500Wの電源ユニットが適切しています。
また、人によっては「高負荷時の2倍が良い」と言います。それを尊重するなら600W~700Wとなります。たまにゲームをやる程度なら前者、頻繁に長時間ゲームをするなら後者を目安にするといいでしょう。

グレード 使用目的例 電源総出力のざっくり目安
ハイエンド マニアレベルのゲームユーザー。オーバークロックやデュアルGPU構成(グラフィックカード2本立て)といった上級レベル。 800W 辺り
ミドルレンジ 本格ゲームを始めてみるのに、比較的お手頃価格の入門機。本格的にHD動画編集を始める入門機。補助電源のいるグラフィックカードを搭載するなら、このレベルが必要。 500W 辺り
ローエンド ネットやビジネス用に加え、ブルーレイや地デジの鑑賞用、ライトな動画編集向けのエントリー機。補助電源のいるグラフィックカードを搭載するのには厳しい。 300W 辺り
電力食いのパーツ
グラフィックカード 一番の電気食いといえば、グラフィックカード。性能を高くするためにはGPU内に多数のシェーダーが必要で、消費電力は増大する。1Wあたりの性能が高いGPUを選ぶのがポイントとなるが、そうなると必然的に最新のGPUになる。
マザーボード シンプルなマザーボードほど消費電力は少ない。特にゲーミングPCのマザーボードでは多重化された電源回路やスイッチチップの影響で、消費電力が高くなる傾向にある。
CPU 同じTDPであれば、新世代のアーキテクチャが良い。CPUだけでなくチップセットも低消費電力化している。
HDD 内部モーターが起因してHDDは消費電力が高め。さらにプラッタ枚数が多いほど高くなる。省電力化には、SSDに転換するのも手段のひとつ。
液晶ディスプレイ
(内蔵するATX電源には関係ないが、一応)
ブラウン管から液晶へ移行し、省電力化したイメージがあるが、従来のCCFL(冷陰極管)バックライトは画面が大きいほど消費電力は高くなる。LEDバックライトにすることで大幅に抑えられる。24インチモニタであれば、CCFLの半分以下に抑えられるのが相場。

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出力系統も確認!主力となる出力は+12V

電源ユニットのスペックを見るなら、総合出力(定格出力)ばかりを気にしてはいけません。変換されたDC電源は+12V、+3.3V、+5Vなどに分配されるので、その出力系統も確認する必要があります。

core power2
出力系統で重要なのが+12Vで、CPUやマザーボード、グラフィックカードなど消費電力の高いパーツに使われます。+12Vは安全規格の配慮から複数持つケースが多く、1~6系統の電源ユニットが存在します。ミドルレンジであれば「+12V1」と「+12V2」の2系統が一般的です。※製品によっては「+12VA」と「+12VB」という呼び名もあります。

イレギュラーな電源では、+12Vをあえて1系統にして高出力にしたタイプがあります。オーバークロックの使用や極端に消費電力の高いパーツを搭載した場合には、1系統の大出力を可能とした電源ユニットが求められます。

各出力系統と合計出力の見方

各系統の出力と合計出力に注目します。ここでは、+12Vが2系統ある電源ユニットをもとに解説します。
グラフィックカード(PCI Express)、HDD、光学ドライブ用には「+12V1」を使うことが定められています。そして「+12V2」にはCPU用に使うことが決められています。+3.3Vや+5Vがありますが、これが電源不足になることはまずありません。+5VSBはスリープなど省エネモードの電力に使われます。

+12V1の最大出力は18A
この400W電源では、+12V1の最大出力は18Aまでなので、W(ワット)計算では12V×18A=216Wまでとなります。同様に+12V2の最大出力は18Aまでです。2つの+12VをMAXまで使うと合計432Wになりますが、+12V系統の最大総合出力をみると290Wまでの制限があります。つまり各系統の最大出力および、合計出力にも注目しなくてはなりません。総合出力では400Wあっても、各系統やその合計が出力オーバーしてはいけません。

ATX電源-ピーク出力とは
電源によってはPeak Power(ピーク出力)を持つ製品があり、短時間なら定格出力を超えても大丈夫です。ピーク出力は大体10%増しというところ。この電源ユニットの例では定格400Wに対して1秒間だけなら450WまでOKとしています。電源不足は電源が落ちる原因なので、これは保険的な機能でしょう。

Haswell世代(2013年)以降は、0.05Aを出力できるタイプが必要

Haswell世代のCPUでは、待機状態の省電力化に「C6/C7ステート」が設定されたため、12Vで0.05Aの電力供給が維持できないとならない。※前世代のIvy Bridgeでは最小が0.5A出力だった(ATX12V バージョン2.3までは最小0.5A 出力)。

Haswell以降のPCでは低出力(0.05A)が安定供給できないと、スリープ復帰時にシャットダウンする場合がある。古い電源ユニットを使う場合は要注意であるが、UEFI設定で「C6/C7ステート」を無効化すれば問題はない。

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