■お断り
・このページに書かれている内容に関して、私は一切保証しません。もしこのページに記載されている内容を お試しいただく場合、それらはすべて自己責任でお願いいたします。
・私は電子回路に関しては素人です...。インターネット上の回路を参考にいろいろ試行錯誤しながら作っています。何じゃこの回路?!って思われた方、どうか指摘してやってください。よろしくお願いいたします(^^;;

ファンレス大容量ATX電源の自作

低速回転用ファンコントローラー




最近のパソコンは凄まじいペースで性能があがってきていますが、それに伴い消費電力も凄まじいペースで増加しています。
消費電力が上がるということは発熱もそれなりに増えるわけで、最近では冷却システムの騒音が結構話題に上るようになってきました。

パソコンの静穏化は大変重要です。パソコンが静かであれば、静かな環境でプログラミングを集中してすることができ、作業がはかどります。 また、ゲームをプレーする際でも、かすかな効果音でもかき消されることなく聞こえ、臨場感がかなり高まります。 パソコンとコンポを光接続すれば、ノイズゼロでPCMデータを伝送できますのでパソコンを高級オーディオ機器にすることもできます。

というわけで、あれこれ試行錯誤を重ね、ついに実用的でかつそこそこ速くてかなり静かなパソコンが出来上がりましたので、このページに紹介してみます。


■特徴
このパソコンはとにかく実用性を重視しつつ静かなパソコンを目指して作成しています。
実用性を重視する上で安定性は最重要と考え、バルクは使わず、なるべくボックスメーカー保障つきのものを使います。
また、相性問題を解決するためマザーにはIntel純正ボードを使用します。
静穏性は、家庭用DVDビデオプレーヤーのディスク回転音と同程度かそれ以下です。 大き目の液晶ディスプレイを使っている場合、液晶ディスプレイの動作音(?)のほうがうるさく感じられるほどです(笑
また、静穏化するにあたって、メーカー保障外の行為は基本的に行いません。ほとんどメーカーの保障内での作業ですので安心です。 いざというときメーカー保障は強い味方になってくれます

■耐久テスト
・TMPGEnc 3.0 Xpress 連続エンコード
・テスト環境> 室温25℃前後(夜間)〜30℃前後(日中)
・3日間連続エンコード。途中休憩なし。
・結果 > CPU温度は50℃〜60℃、チップセット近辺は50℃近辺で安定。静穏性は夜間・昼間ともに良好
・たいして騒音は変化しませんでした。
・3日間エンコードし続けても問題ないので、多分いくらやっても大丈夫です(^^;;


■スペック
・ケースSoldam Altium RS8 (ケース全体がメッシュ加工されている大変冷えるケースです)
・電源500W 特製ファンレス自作電源 (詳細は後ほど)
・CPUIntel Pentium4 2.4CGHz with HyperThreading Box
・MotherBoardIntel D875PBZ Box (Intel純正)
・MemoryTrancend TS32MLD72V4F Box x2 (DDR400 256MB ECC対応メモリ x2) DualChannelモードで利用
・VideoMSI FX5600-VTD128-J Box (GeForceFX 5600 ファンレスビデオカード VRAM128MB)
・AudioCMI8738 (玄人志向のセレクト品)
・HDDSeagate SerialATA/160GB/7200rpm/8ms/8MB 5年保障 (Maxtorの方がお勧めです)
・DVD-ROMMSI XA52P Box (SerialATA接続 DVD-ROMドライブ)
・DVD±RWNEC ND-3500AG (IO-DATAのBOX品)
・Floppy一番安かったバルク品 (^^;;
・その他 SmartDrive2002 CupperEdition
スーパーファンコンVer3
XINRUILIAN (8cm低速回転時超静穏ファン) x3
どこでもステイ x3
NCU-1000 (ヒートレーンを利用した巨大CPUヒートシンク)
100円ショップの人工芝(グレー) x1
100円ショップの発砲スチロールブロック x1

■PC概形

パソコン全体です。ALTIUM RS8はケース全体がメッシュ上になっています。そのため、全方位からあ吸排気できるため静穏PCには最適です。 パソコン内部です。ヒートシンクとファンのせいで過密状態です(^^;;
NCU-1000の下にあるファンは12cm静穏ファンでケースの前方にあった吸気ファンを取り外して流用したものです。ビデオカードの上についているのは8cmのXINRUILIANファンで、 ビデオとチップセットを同時に冷やします。左上の本来電源ユニットがあるべき場所には排気ファンとして8cmのXINRUILIANファンがついています。ここには端子台や自作の電源制御回路も収められています。
HDDです。SmartDriveに入れても振動は吸収されずかえってケースに響いてうねり音が聞こえるようになってしまいます。 そこで、人工芝を底に引くことで、振動がケースに伝わらないようにしています。また、HDDは以外に熱いので8cmのXINRUILIANファンを斜めにつけています。 特製の自作ATX電源です。500Wと大容量でありながらファンレスです。コーセルの単電源ユニットを用いています。
安いPC用ATX電源よりはるかに高級な電源です。
電源制御回路です。こちらは後ほど詳しく解説します。ちなみに、この回路は発熱がほとんどありませんので、 100円ショップで売っていたアクリルケースに密閉しました。

※すべてのファンは50%で回転させます。この状態でも室温30℃程度での稼動に問題はありません。
ちなみに、全速力で回転させるとものすごい爆音PCになります。



■自作電源

市販のPC用ファンレスATX電源ユニットは、殆どの場合、大変粗悪です。ファンレスでなくても大抵は粗悪品です。SilentMAX proSilence FANLESS350 Rev1.2を試しましたが駄目です。煩いです。回路が粗悪なのか回路そのものが発振しています。(笑
保障期間6ヶ月とかも安定性を求める私としては不安であることこの上ありません。
これではゆったり安心してプログラミングやゲームができません。
そのため、ATX電源を自作することにしました。ファンレスで静穏効果は絶大です。
製作にあたっては やす坊さんのホームページ「やす坊のHOMEPAGE」の「ATX電源政策」を参考に させていただきました。

1、製作するATX電源のスペック

AC100V 500W
+12V+5V+3.3V-5V-12V+5VSB
13A32A32A0A2.1A5A

2、使用する部品

□電源部

電圧定格電流メーカー・型式備考
+12V13A (150W)コーセル(株) R150-12N
+5V32A (150W)コーセル(株) R150-5N
+3.3V32A (150W)コーセル(株) R150-3N定格3V品を出力3.3Vに調整して利用
-5V無しいまどき使いません
-12V2.1A (25W)コーセル(株) R25-12N
+5V STB5A (25W)コーセル(株) R25-5N
制御回路半導体リレー : 秋月の35A半導体リレーキット(K-210)
その他端子台 定格35A 端子数は20
より線・公称断面積 5mm^2 (単線推奨!より線は表皮効果のためお勧めできません(^^;;;) 12m
公称断面積 2mm^2 4m
ATX電源延長ケーブル(安いもの1m)
テーブルタップ

□制御回路 - 使用部品

基盤45×45×1.6mm 2毎 (別に何でもいいですけど...)
定電流ダイオードD1 D3 D7 D8
(D4はSSRキットに代用品あり)
10mA x4
高速スイッチングダイオードD2 D61S2076A x2
半固定抵抗VR1 VR21MΩ x2
超小型電解コンデンサC1 C210μF x2 (別にちっこくなくてもいいのですが...)
積層セラミックコンデンサC3 C4 C5 C60.1μF x1 (省略可能)
PhotoMOSリレーU3AQV251 x1
トランジスタTr12SC1815 x1
カーボン抵抗R11kΩ x1
ロジックICU2 U4
U1 U5
74HC14 x2
74LS00 x2
ICソケット6pin DIP x1
14pin DIP x4
LEDLED2 / LED3 / LED1青 x1 / 白 x1 / 赤 x1 (好みによりますが...)


3、制御回路 - 回路図


この制御回路はマザーボードのPS_ON信号で、SSRを制御するための回路です。
マザーボードのPS_ON信号はLow状態で電源ONですので、74HC14でいったん反転しています。
※マザーボードによっては+5VSBが供給された瞬間、一瞬だけPS_ONがLowになりこのせいで電源が一瞬だけ立ち上がってしまいます。 これを回避するために、CRタイマを74HC14でシュミットすることで+5VSB供給直後は電源が立ち上がらないようにしています。
また、PWR_OKは全電源が安定してからHiにしないとマザーボードがシャットダウンしてしまいますので、+5Vを直接PWR_OKにすると起動しません。 そこで、+5VとPWR_OKの間にCRタイマを74HC14でシュミットする回路を挿入し、+5Vが供給された少し後にPWR_OKをHiにするようにすることで この問題を回避しています。

ちなみに...
・+5VとCRタイマの間にあるPhotoMOSリレーは電源OFF時に電流が電源ユニットへ逆流しないようにするために入れているものです...が、 実はここはただのスイッチングダイオードでよかったのではないかとちょっと思っています...
・LED点灯部分は抵抗ではなく定電流ダイオードが使われていますが、これはただの手抜きです。750Ω程度のカーボン抵抗で十分です(^^;;
・ロジックICのVCCとGNDの間についている積層セラミックコンデンサは省略可能です。質の悪い電源を使っていたり、電源との距離がかなりあるときはつけたほうがいいですが...今回の場合はいらないです。
※ロジックIC(特に74HC14)の使っていない入力はちゃんと接地してください。74HC14はCMOSですので、ちゃんと接地しないと値がふらつきICにとってあまりよくありません。


4、電源 - 配線図


電源が数種類あるため、一度端子台に集めると作業しやすいです。端子台に集めた後で、ATX電源コネクタやペリフェラル電源コネクタ、ATX12Vコネクタへ分配してください。
+5V +3.3V +12Vはかなりの大電流が流れるため公称断面積5mm^2の電線を+側に2本、-側に2本、計4本を束ねて使います。 私の家の近くのホームセンターに単線のいい電線がなかったのでやむなくより線を用いていますが、できれば単線をお勧めします。
単線はちょっと硬くて取り回しにくいですが表皮効果問題を避けることができるため、特に電源とPCとの間が長い場合はこちらをお勧めいたします。
※GNDにはかなりの大電流が流れますので端子台に接続する際はGNDはすべてショートピースで接続してください。
※PCの電源ラインはかなりの大電流が流れていますので、線を束ねて使う場合はなるべく同一の長さのにするようにしてください。



■最後に

このパソコンはスペック的には派手さはありませんが、とにかく堅牢で静かです。
スペックの割りには高いPCとなっていますが、HDDはSerialATA接続(PCIを経由していないのもポイントです)、CSA接続のGibaBitLAN、ECC対応DualChannelDDRメモリ、と基本機能の質はかなり良いはずです。 やはり、安心さと静穏性はコストと引き換えにはできませんね。ということで、お金をあまりかけたくない人にはお勧めできない構成です。
特に電源はファンレスで静穏性は抜群ですし、AC85V程度からAC120V程度までとかなりマージンがありますので、電圧が少々不安定な地域でも安心して利用できます。
また、この電源はメーカー3年保障ですので、安心です。

管理人の言い訳
ん?制御回路は保障があるかって?もちろん...ありません!(^^;; ちなみに、NCU-1000の取り付けもメーカー保障外ですので注意。
というか、ほんとにATX規格準所の電源なのかって?もちろん...しりません(^^;;
というか、PhotoMOS Relay、使うのはいいとして、1が0Vの時って、、、開放...ん?あれ?GNDに抵抗挟んでつながって...ないの? というか、あれ?D6とU4の間に抵抗ついてないの?っていうか、その前にCMOSって別に電流流れるわけじゃないからもともと抵抗なくてもOK?
......はぁ、駄目ですね...。怪しいです。ほんとに...。でも、これでもちゃんと動いていますので...。もしかして寿命短くしてるかもしれませんが。
でも、制御回路なんて1000円未満で作れますので(^^;; 今度作るときはもっとちゃんとしたものを...ってそんな電子回路の勉強する暇なんて...あるのか?!(^^;;


市販のファンコントローラーでファンを低速回転させようとすると、「あれ?回らない?!」という 現象に遭遇した方、いないでしょうか?
回転を始めるときに一定以上の電圧を流さないと、回転してくれず、最初から低速回転させようとしても、 電圧が低すぎると回転しないのです。
システムテクノロジーの「スーパーファンコン」シリーズでは、最初12Vを流し、回転させてから電圧を落とし、 低速回転を開始する回路を備えているため低速での回転を実現しています。

しかし...実は結構高いんですね(^^;; スーパーファンコンシリーズは...
ということで、最初12Vを流し、後から電圧を落とす回路を自作してみました。
ちなみに、私はこの回路をKURO-BOX/HGのファンに適用しています。(KURO-BOXのファンを8cm x2個に変更し、それを6.2Vで回し静穏化を図っています)


■特徴
・電源投入直後、一定時間は12Vを、それを過ぎたら1.25V〜10Vの任意の電圧を出力します。
・放熱板をしっかりつければ3A程度まで対応できます。
・リレーにPhotoMOSリレーを使っていますので、スイッチ音はありません。

■使用部品

基盤80×66.5 1枚 (別に何でもいいですけど...)
定電流ダイオード10mA x4
高速スイッチングダイオード1S2076A x1
整流用ダイオード1N4001 x2
半固定抵抗1MΩ x1、5KΩ x1
超小型電解コンデンサ10μF x1 (別にちっこくなくてもいいのですが...)
積層セラミックコンデンサ0.1μF x2
電解コンデンサ470μF x2
PhotoMOSリレーAQV251 x2
正電圧レギュレータ7805 x1、LM350 x1
カーボン抵抗1kΩ x1、240Ω x1
ロジックIC74HC14 x1
LED青色x1 白色x1 (別に何色でもいいですが...)

■回路図


※7805の代わりにペリフェラルの5Vラインを使うのも良いかもしれません。
※LM350の代わりにお気に入りのファンコンを使うのもよいかもしれません。

■使い方
1、Vin、GNDにはATX電源からのペリフェラルもしくはファン用コネクタの12V、GNDを接続、
2、Voutには制御対象のファンを接続(合計0.5A程度、ちゃんとLM350に放熱板をつければ3Aまで
3、1MΩの可変抵抗で電源投入直後の12V出力の時間を調整
4、5KΩの可変抵抗で12V出力終了後の電圧を調整(1.25V〜10V程度の範囲で調整できます)