BKi810でATX電源を使う

■BKi810の電源に関して
■BKi810で 外付けATX電源を使用する理由
 BKi810 はその冷却性能(設計)のマズさもさることならが,電源ユニットの 性能(設計)にも問題があるようで,『電源ユニットが壊れた』と,いう話をよく 聞きます.壊れる理由は,ユーザーによる拡張のため,電源が過負荷に 陥ったのが原因の場合もあるようですが,ノーマルの状態で使用していても, 短期間の使用で壊れてしまうこともあるようです.

 BKi810の電源ユニットは汎用のATX電源ではなく,サイズもさることながら 結線 が特殊です.そのため,壊れてしまった場合にPCパーツショップで汎用品を 購入し,交換するというわけには行きません.また,この電源ユニットはごく 稀に秋葉原のパーツ屋で単体売りされているという話も聞きますが,潤沢に 流通しているものではありませんし,入手性はかなり悪いと言わざるを得ませ ん.

 そのようなわけで,いざ電源ユニットが故障した場合には,殆どの人が BKi810 をまるごと廃棄したりしているのではないでしょうか.しかし,ちょっと したケーブルを作成するだけで,汎用の ATX 電源を外付けで利用すること が可能になりますので,少ない出費で BKi810 を蘇生させることが可能に なります.また,既に拡張を行っており,大電力を消費するデバイスを使用し ている場合,よりパワフルな電源を利用することも可能になりますので, 長期間安定して利用できるようになるのではないかと思います.

■電源が壊れた状況を考察する
 私の BKi810 の電源ユニットは,様々な拡張や酷使にも耐え(何度か ショートさせてしまったこともありました :-<),1年近く頑張ってノートラブルで 動いていていました.しかし,高クロックなCPUに換装した際に,あっさり死ん でしまいました.安全装置が働いて一時的に電源供給を停止ということも 無く,唐突に死に,そして復活しませんでした.

 この経緯に関してはBKi810 v3.3 で 1.1GHz PentiumIII を使うに詳しく書きましたが,原因は私の 拡張のし過ぎにあるのではないかなと思います.そこで,電源ユニットが昇天 した際に使用していた構成の消費電力を,カタログスペックで分かったものだ け調べてみました.

品名 型番 最大消費電力[W]
CPU Intel PentiumIII 1.0GHz 33.0
DVD-ROM/CD-RWコンボドライブ TOSHIBA SD-R1002 9.7(読み込み時)
ディスク Maxtor 96147U8 10.6

 合計で約54[W]です.この他,ファンやM/Bの消費電力等も加わります ので,60[W]くらいかなと思います.(その他,BKi810 の場合,電源ユニット は 12[V] のみを供給し,M/B 上で 5[V]等に電圧を変換して供 給する仕組みになっているため,変換の部分でのロスもかなりあると思い ます)

 数字だけで見ると,電源のカタログスペックである 100[W] を遥かに 下回っていますが,現実に壊れてしまっていますので,このくらい消費電力 であっても壊れる可能性があると言えそうです.もっとも,カタログスペックの 100[W] が,冷却面も含めて安定して長時間供給できるかということを 考えると,額面通り捉えて良いものかどうかは少々疑問を感じる所であり ます…

 比較的消費電力の多い Athlon や Pentium4 の PC であっても,電源ユニットとして 150[W] のものを使用し ている場合もありますので,単に消費電力を数字の積み上げだけで考える のは良くないかもしれません.厳密に調べる場合は,各電圧における電流 供給可能量を積み上げた方が良いでしょう.

 ちなみに,本構成で比較的長期間安定して動いていた PentiumIII/750 [MHz] の最大消費電力は 19.5[W],Celeron 533A は11.2[W],PPGA 版 Celeron の 400[MHz] は 23.7[W]でした.こうして並べてみると,メーカーが 動作を保証している CPU として,飛びぬけて消費電力が多いのは PPGA 版 Celeron であることが分かると思いますが,PPGA 版 Celeron 最大の 消費電力を誇る Celeron 533[MHz] は 28.3[W] にもなります.

 CPU単体で見た場合,PentiumIII/1.1[GHz] は 33.0[W] と確かに消費 電力が多くなっていますが,PPGA 版 Celeron 533[MHz] と比較した 場合,その差は約 5[W] です.なお, 最近試した Celeron 1[GHz] の消費電力は最大 29.0[W] となってお り,それほど長期間使用したわけではありませんが,このときは安定して動作 していました.

 考えれば考えるほど,純正電源の性能に対する謎は深まります.

[01/11/22] 追記
 少し気になり,改めて純正電源ユニットを調べてみました.すると,出力 の最大は+12[V]が5.5[A],+5[V} VSBが0.5[A]ということなので,この 電源は70[W]が最大定格でした.また,IntelはTDP値を最大消費電力 の75[%]で表記しているという話もありますので(きちんとは調べていません), PentiumIII/1.1[GHz]を乗せた際の消費電力は,ちょうど最大定格を 超えるか超えないかくらいの辺りにあったようです.

■ATX電源について
■電源の仕様について
 一般に自作PC用の電源として販売されている電源ユニットは規格が 定められており,汎用品となっています.最近はすっかり店頭で見かけなく なりましたが,古くはAT電源があり,そして現在はATX電源 が一般的に利用されています.その他,MicroATX用のSFX,NLX, PSIII等もありますが,基本的な仕様はATX規格に含まれます (その他,WTX規格やSSI規格のような特殊なものも一部存在します).

AT電源とATX電源の違い
仕様 コネクタ形状 出力電圧[V] 電源のON/OFF
AT電源 6pinコネクタ2個 +5,+12,-5,-12 電源に接続されたメカニカルスイッチによる
ATX電源 20pinコネクタ +3.3,+5,+12,-5,-12,+5VSB PS_ON端子をGNDにショートすることによりON

 ※SFX電源の場合,コネクタ形状は ATX電源と同一ですが,-5[V]が省略されています.

 AT電源とATX電源の違いについて大雑把な言い方をしてしまうと, ATX電源はPC本体側から電源ON/OFFのコントロールが可能であり, また,低電圧CPUを効率良く動かすために,3.3[V]のような電圧も出力 しているといったところです.

 ATX,MicroATX,NLX,FlexATXの仕様の詳細に関しては, Desktop Form Factorsを参照してください.

 なお,『Pentium4 対応』や『Athlon対応』と,銘打って売られているもの も,基本的にATX仕様です.一般のものとの違いは,大電流を流すことの 可能なコネクタを増設していたり,一部電圧の電源容量を増やしたりして いるのみです(後者に関しては,最近の『普通の』ATX電源であれば, Athlonの要求するスペックに問題なく対応できています.そのため,最近は あまり『Athlon対応』と,書かれていない場合も多いです).

■ATX電源の仕様の概要とBKi810の電源コネクタのピンアサイン
 ここでは,BKi810 で ATX 電源を外付けで使用するために必要な 情報のみ記述します.

ATX電源コネクタ(20pin)のピンアサイン
Pin番号 信号名 信号名 Pin番号
1 +3.3[V] +3.3[V] 11
2 +3.3[V] -12[V] 12
3 COM COM 13
4 +5[V] PS_ON 14
5 COM COM 15
6 +5[V] COM 16
7 COM COM 17
8 P_OK -5[V] 18
9 +5VSB +5[V] 19
10 +12[V] +5[V] 20

 ※表中の『COM』は0[V]を指しており,GND(グランド)と同じ意味です.

ATX Ver 2.01 仕様における配線の色
電力/信号名 配線の色
+3.3[V] オレンジ
+5[V]
+12[V]
COM
-5[V]
-12[V]
PS-ON
POK 灰色

 この配線の色分け方法は,あくまでも ATX Ver 2.01 での仕様です.そのため,何らかの理由により,メーカーに よってはあえて異なる色を使用している場合もあります.BKi810 の電源 コネクタと接続する際には,配線の色はあまり信頼せず,Pin番号を確認 して接続するようにしてください.

BKi810用電源コネクタ(6pin)のピンアサイン
Pin番号 信号名 信号名 Pin番号
1 +5VSB PS-ON 4
2 COM +12[V] 5
3 COM +12[V] 6

 ※上記の表は, Amptron International Inc. - BKi810 Mainboard を参照して 作成しました.

 なお,ATX電源では +12[V] が1本しか出ておりませんが,BKi810 の電源では+12[V]が2本出ています.これは,1本あたり(正確には電線 の直径)によって流すことの可能な電流が制限されているためです.BKi810 はM/B上で他の電圧も生成するため,+12[V]に大電流を流す必要があり, 2本使用しているということです.

■BKi810 にATX電源を接続する
■ケーブルの加工と接続
 本当は電子パーツ屋でコネクタや線材等を購入し,きちんと作成 する方が良いのですが,今回は突然故障したということもあり,応急 処置的な方法で接続しています.長期間安定して動作させるため には,間違ってもショートしないように, きちんと結線するようにしてください.ショート等の電源周り の事故は怖く,感電や発煙,発火の危険性もあります.十分注意して 作業を行ってください.

壊れた電源をばらします.この背面のプレートはAC電源コネクタを外しておきます.また,ファン,M/Bに接続するケーブルは使いまわしますので,ニッパ等でケーブルを切断しておいてください.なお,電源を落とした直後に作業を行うと,ユニット内には高電圧がかかっている場合があるため,感電の危険があります.しばらく放置し,放電させた後に作業を行いましょう.
BKi810 のM/B側に接続するコネクタ
M/B側に接続するコネクタのアップ.6pinの特殊なものです
上部に固定用のラッチがあるこの状態で,左から順に6,5,4pin(+12[V],+12[V],PS-ON)になります.
裏返したこの状態で,左から順に1,2,3pin(+5VSB,COM,COM)になります
今回使用した300[W]ATX電源
ATX 20pinコネクタのアップ
上部に固定用ラッチがあるこの状態で,左から順に20,19,18…,11pinとなります.
裏返したこの状態で,左から順に1,2,3…10pinとなります
電力線を延長するとその分電圧降下が起きてしまうため,あまり好ましくはありません.しかし,ATX電源側の配線を切断するのは勿体無いので,今回はATX電源延長ケーブルを加工することにしました.680円でJusty製 40cm 延長ケーブルを購入.

延長ケーブルはこのようになっており,両端がオス,メスの対になっています.
このように接続することにより,ケーブルを延長することが可能になっています
しかし良く見てみますと,ATX電源側配線の色分けはATX Ver 2.01に準拠していますが,延長ケーブル側は準拠していません.ケーブル加工時には注意が必要です.
とりあえずこのような形でケーブルを加工しました.見た目はかなり悪いです…(いずれ綺麗に加工しようと思います)
結線は,それぞれ次のように行います.

ATX電源側 BKi810電源コネクタ側
9 pin1 pin(+5VSB)
3 pin(COMならどこでも良い)2 pin(COM)
5 pin(同上)3 pin(COM)
14 pin4 pin(PS-ON)
10 pin5 pin(+12[V])
10 pin6 pin(+12[V])

※+12[V]はATX電源側は1本しか出ていないため,これをBKi810電源コネクタ側の5pin,6pinの両方と接続.

本体側の電源ユニットのあった位置は,このように背面パネルとファンのみ使いまわします.そして電源コンセントのプラグは外し,そこにケーブルを通します.なお,周辺機器接続用のケーブルを1本引き込んでいますが,この部分に関して後ほど説明します.なお,FANのケーブルも忘れずに結線するようにしておいてください.4pinの電源ケーブルを分岐するケーブルを使用すると良いでしょう.
ケースを閉めるとこのようになります.ATX電源延長ケーブルの処理が甘いため,かなり見栄えが悪いです…
実際に運用するシーンではこのようになります.ATX電源を本体に乗せるとかなり不恰好.後で配置は変更しました(写真左はNLXマシン)

■トラブルシューティング
 ATX電源を接続し,BKi810の電源ボタンを押しても電源が入らない 場合,まずは BKi810 のケースを開け,M/B 上のLEDが点灯 しているかを確認してください.


電源供給確認用LED

 写真の中央部,CD-ROMドライブの下辺りに赤く点灯しているLEDが見える と思います.これが点灯していない場合,BKi810 の M/B に電源が供給され ていません.すぐに電源をコンセントから抜き,配線を確認してみてください.

 LEDは点灯しているが,電源ボタンを押した際に一瞬だけCPUファン が回るという症状が出た場合は,故障ではありませんので慌てなくてもOKです.
 一般のATX電源では,PS-ONになった際に,+5[V]に負荷をかけなければ, きちんと電源が入りません.前述しました,本体内に周辺機器接続用の ケーブルを1本引き込んでいる理由は,この問題に対処するためです.

 詳しく説明しますと,CD-ROMドライブまたはディスクに,ATX電源 から出ている4pin電源コネクタを接続し,PS-ONになった瞬間に周辺機器 に電流が流れるようにします.このようにしておくと,PS-ON時に周辺機器 の電源が入り, +5[V] に負荷がかかる->ATX電源がきちんと電力供給 開始するようになるとなるわけです.

 余談ですが,CD-RWのような,大電力を消費しそうなデバイスに対しては, M/B経由ではなく,ATX電源から直接電力を供給するようにした方が安心 できそうです.

■総括
■まとめ
 電源を外付けにしたことにより,いくつかのメリット,そしてデメリットが発生 しました.

 メリット:

    ・外付けの大容量電源を使用することにより,消費電力面での不安材料が少なくなった
    ・電源ユニット故障時に,汎用品に容易に交換可能
    ・騒音レベルの低下(内蔵電源ユニット内の風切り音が無くなった)
    ・冷却効率の上昇
    CPU温度は4度,M/B温度は13度低下しました.詳しくは,こちらのページを参照のこと.

 デメリット:

    ・電源外付けになったことにより,必要スペースが大きくなった
    ・電源関係の深刻なトラブルが発生した場合,自分で責任を負わなくてはいけない

 個人的には安定性も増したように感じられ,大いに満足しています. しかし,スペースの問題は少々頭の痛い問題です.ATX電源からは沢山の ケーブル,コネクタが引き出されていることから,これらの取り回しも悩ましい 所です.

 そこで,たまたま最近購入した,FlexATX,NLX用の小型電源を使用して みることにしました.

偶然故障前に購入していたFlexATX/NLX用の小型電源.Seventeam製150[W] 3920円
電源の形状は NLX タイプを少し短くした感じ
電源ユニット背面.小型ファンを使用しているため,少々音が大きい.しかし,このサイズのファンにしては音はとても小さい方.実際,深夜でなければ気にならないくらいだ(PlayStation2の方がうるさく感じる)
供給可能電力一覧.パワフルです.
BKi810と幅的には同じくらい.かなりコンパクトに収まる.ただし,前側からケーブルが出ているので,その取り回しだけが面倒

 かなりスペース的にも満足の行くものになりましたが,現在は先の 普通のATX電源を使用しています.この小型電源は,別の用途に 使用するつもりでしたので….また機会を見つけて,小型の電源を探して みようと思います.

 なお,本ページに記載されている内容を 参考に作業される場合は,あくまでも自己責任でお願いします.


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