電源ユニット
電源ユニット（PSU）は、コンピューター内のさまざまな部品に適切な電力を供給するための重要なコンポーネントです。
具体的には、PSUは、壁のコンセントから供給される交流（AC）電力を、コンピュータのハードウェアが必要とする直流（DC）電力に変換します。
コンピュータのさまざまな部品は、異なる電圧と電流で動作するため
PSUは複数の出力ラインを持っており、それぞれ異なる電圧を持っています。
例えばCPUは特定の電圧で動作し、ハードドライブやファンは別の電圧で動作することが多いです。
PSUの内部には、トランス、フィルターキャパシター、レギュレーターなどの部品が含まれています。
これらの部品は、電力のクリーンな変換を保証し、コンピュータの部品が受け取る電力が安定していることを確保します。
またPSUは効率的な動作を維持するために冷却が必要です。
多くのPSUにはファンが組み込まれており、
過熱を防ぐために内部の熱を排出します。
効率的な冷却は電源の寿命を延ばし、
コンピュータ全体のパフォーマンスと安定性を向上させるためにも重要です。
最後に選択するPSUの容量は、
システムが必要とする電力に基づいて選ばれるべきです。
過剰な容量のPSUを選ぶことは無駄ではないが、
不足するとシステムの安定性に影響を及ぼす可能性があります。
必要な電力を正確に計算し、
適切なPSUを選ぶことが、
長期的なコンピュータの安定性と効率のために重要です。
- 電源ユニット(PSU)は、コンピュータが動作するために必要な直流(DC)を提供します。
- 家庭で使用されるのは交流(AC)で、アメリカでは110-120ボルト、ヨーロッパやアジアでは230-240ボルトです。
- PSUの役割は、壁のコンセントからのACをコンピュータの部品のためのDCに変換することです。
- PSUのサイズは様々で、通常のPCでは拳ほどの大きさから、ゲーム用PCやワークステーションではそれよりも大きいものもあります。
- ACからDCへの変換プロセスには、トランス、レギュレータ、フィルタが関与します。トランスは電圧を下げ、その後、レギュレータとフィルタで部品に適した電圧に調整します。
- PSUの取り付けは、コンピュータケースに4つのネジで固定することで行います。
- 現代のPSUはモジュラータイプとなっており、不要なケーブルを取り外すことができ、コンピュータケース内の空気の流れを改善し、ゴチャゴチャを減少させることができます。
- 使命が重要なシステム用に冗長電源供給が存在します。一つのPSUが故障しても連続した電力供給を保証するものです。これには、二重の電源源を管理する特定のマザーボードとバックプレーンが必要です。
- ほとんどの標準的なオフィスPCは、CPU、ハードドライブ、グラフィックカードなどのコンポーネントに接続されたさまざまなケーブルを持つ1つの電源を持っています。
電源コネクタ
メインボード/マザーボードアダプタ
メインボードまたはマザーボードアダプタは、
コンピュータの心臓部であるマザーボードに電力を供給するためのコネクタです。
元々、ATX標準に基づいて20ピンのコネクタが使用されていました。
しかし技術の進化と共に、マザーボードへの電力要件が増加し、
このコネクタは24ピンに拡張されました。
現代の電源ユニットは、
より柔軟な対応を可能にするために20+4ピンのコネクタを提供することが多いです。
この設計では20ピンと4ピンのセクションが分離できるため、
古いマザーボードと新しいマザーボードの両方に対応できます。
しかし最新の電源は、24ピンコネクタのみを提供する傾向が高まっています。
これは、現代のマザーボードの多くが完全な24ピンを必要とするためです。
CPU電源
CPU電源はコンピュータの中心部であるプロセッサに
電力を供給するための専用コネクタです。
これはプロセッサが高速で効率的に動作するために必要な
安定した電力を提供する役割があります。
このコネクタは、異なるピン構成を持ちますが、
最も一般的なものは4ピン、6ピン、そして8ピンです。
現代のCPUは高いパフォーマンスと電力消費の増加のため、
8ピンのコネクタを使用します。
一部の電源ユニットは、4+4ピンの構成を提供することもあり、
これによりユーザーはそれらを組み合わせて8ピンのコネクタとして使用するか、
古いマザーボードに合わせて4ピンとして使用することができます。
PCIe (PCI Express) アダプターカード電源
PCIe（PCI Express）アダプターカード電源は、外部拡張カード、
特に高性能なグラフィックスカードに追加の電力を供給するためのコネクタです。
多くの場合、PCIeスロット自体からの供給だけでは、
カードの要求する電力を満たすことができません。
例えば、PCIe x16スロットは標準で最大75Wの電力しか提供できませんが、
一部の高性能グラフィックスカードはそれ以上の電力を必要とします。
このためカードの上部に6ピンまたは8ピンの追加電源コネクタが付いていることがあり、
これにより電源ユニットから直接追加の電力を取得できます。
現代の電源ユニットは、古いカードと新しいカードの両方に対応できるように、
6+2ピンの形式でこれらのコネクタを提供することがよくあります。
これにより、6ピンの部分のみを使用するか、2ピンを追加して8ピンとして使用することができます。
PCIe電源コネクタの適切な接続は、
システムのパフォーマンスと安定性を確保するために不可欠です。
正しいコネクタを使用して、適切に接続することが求められます。
SATA電源コネクタ
SATAインターフェイスを使用するデバイスに
電力を供給するための特定のコネクタです。
これにはハードドライブ、CDドライブ、
DVDドライブ、Blu-rayドライブなどの内部ストレージデバイスが含まれます。
SATA電源コネクタは、特有の「L」字型の形状を持っており、15ピンを有しています。
この形状は、誤った向きでの接続を防ぐためのものです。
またこのコネクタは、SATAデータケーブルに似ていますが、
データ転送のための7ピンのケーブルよりも長く、電力供給のための15ピンを持っています。
近年の多くのPC電源ユニットは、
現代のコンピュータシステムで一般的に使用されるSATAデバイスをサポートするために、
複数のSATA電源コネクタを持っています。
SATAコネクタは、
古い4ピンのMolex電源コネクタに置き換わる形で普及してきました。
Molexは、古いIDEやPATAデバイスの電源供給に使用されていました。
Molexコネクタ
コンピュータの電源供給のための
古典的なコネクタとして知られています。
主にIDEやPATAハードディスク、
CDおよびDVDドライブの電源供給に使用されていました。
Molexコネクタは、四角い形状をしており
2つの大きな丸いピンと2つの小さな丸いピンの計4ピンを持っています。
色は主に黒、黄、赤の配線で構成されており、
これらはそれぞれ異なる電圧や接地の役割を持っています。
SATAインターフェイスの導入と普及に伴い、
多くの現代的なストレージデバイスはMolexコネクタの代わりに
SATA電源コネクタを使用するようになりました。
しかしMolexはその信頼性と堅牢性のため、
特定のアプリケーションや古いハードウェアで今でも見られます。
現代のPC電源ユニットは、
後方互換性のために少なくとも1つのMolexコネクタを提供しています。
古いデバイスを新しいシステムに接続する必要がある場合や、
特定のアクセサリー（例えば、一部の冷却ファン）に電力を供給するために使用されます。
Yコネクタ
コンピュータの電源供給に関連するアダプタの一つで、
一つの電源コネクタを二つの出力コネクタに分岐することができます。
これにより、一つの電源ラインから複数のデバイスに電力を供給することが可能となります。
主に電源ユニットが提供するコネクタの数が不足している場合や、
特定の種類のコネクタ（例：MolexやSATA）が必要なデバイスが複数ある場合に使用されます。
Yコネクタはその名の通り「Y」の形をしており、
中央の部分に入力コネクタ、両端に出力コネクタがあります。
さらにYコネクタは、
一つの種類のコネクタを別の種類に変換するアダプタとしても機能することがあります。
例として、PCIeからMolexやSATAへの変換アダプタが存在します。
すべてのコネクタは、接続の問題や極性の誤りを防ぐために、一方向だけに合うように設計されています。
入力電圧と出力電圧
入力と出力の電圧は、
電気デバイスや機器の適切な動作にとって非常に重要です。
これは特に異なる地域や国で使用される電圧が異なるため、
デバイスや機器の安全な使用に影響を与える可能性があります。
入力電圧は、デバイスや機器に供給される電圧を指します。
多くの国や地域には、特定の電圧基準があります。
例としてアメリカでは、
120ボルトAC（交流）が一般的な家庭用の標準電圧として使用されています。
一方、ヨーロッパやアジアの多くの国では、230ボルトAC（交流）が一般的です。
このような違いが生じる理由は、電気が発明された当初
各地域で異なるシステムや基準が採用されたためです。
現在多くの電子デバイスは、
複数の電圧基準に対応できるように設計されています。
これは特に国際的な旅行者やビジネスマンにとって、
デバイスを異なる国で使用する際の利便性を高めるためです。
出力電圧は、デバイスや機器がその機能を果たすために必要な電圧を指します。
例えばコンピュータの電源ユニットは、
入力電圧を受け取り、それをコンピュータの各部品に供給するための
適切なDC電圧（3.3ボルト、5ボルト、12ボルトなど）に変換します。
これらの電圧を適切に管理することは、
デバイスや機器の安全な動作と長寿命を確保するために非常に重要です。
誤った電圧をデバイスに供給すると、そのデバイスが故障する可能性があります。
したがって、電圧の適切な管理と理解は、電子デバイスを使用する際の基本的な知識として重要です。
ワット数
すべての電源には、
Wで測定される出力容量を示す特定のワット数の評価があります。
標準的なデスクトップPCは通常200-300Wを消費しますが、
ゲーム用PCのようなより堅牢なマシンは500-900Wを必要とすることがあります。
コンポーネントの総ワット数の要件に合った
正しい電源を選ぶことが不可欠です。
各コンピューターコンポーネントは、
プロセッサ（17-250W）、マザーボード（50-80W）、
光学ドライブ（30W）、ハードドライブ（9W）、
ケースファン（各6W）など、電力を消費します。
必要な電源を決定するためには、
すべてのコンポーネントのワット数を合計します。
ただし将来のアップグレードを考慮して、
必要な正確な要件以上の電源を選択する必要があります。
電源は100％効率的ではありません。
例えば70％効率の500ワット電源は、
非効率が熱として失われる場合がよくありますが、壁のアウトレットから実際には約714ワットを引き出し、
そのうちの30％（約214W）が非効率として熱などの形で失われます。」
Energy Star対応の電源は、
約80％の効率を提供することができ、
エネルギー請求書の節約につながります。
カスタムPCのゲーマーやサーバーファームを持つ企業の場合、
高効率の電源に投資する価値があります。
これにより、エネルギー請求書の長期的な節約が期待できます。
試験に関しては、
正確な計算を行うよりもこれらの概念を理解することが重要です。
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