PC/電源ユニットの効率

サマリ

PC電源の効率の良し悪しを考える上での物差しとして、DC-DC搭載電源など、二次側の供給回路がクローズアップされることが多いが、一次側の回路に注目して考えてみる。

ActivePFCの正体

ActivePFCの正体を一言で言い表すと昇圧型コンバータで、交流電源をブリッジダイオードで全波整流したものをDC400V程度に変換する、（脈流があることを考慮して変換するように設計された）DC-DCコンバータである。PC用電源ではここで生成されたDC400Vで一次側コンデンサを充電し、二次側回路へ電源を供給する。（一次側コンデンサには600V～800V耐圧品が多く用いられる。）

ActivePFC非搭載の電源では、この部分に電圧切り替えスイッチとブリッジダイオード、2本の一次側コンデンサを備えた、倍圧整流・全波整流切り替え式の整流回路があり、200V入力の場合は全波整流で283Vが、100V入力の場合は倍圧整流された283Vが2本の直列に接続された一次側コンデンサに充電される。（一次側コンデンサには200V耐圧品が多く用いられる。）
※100Vrms*2√2≒282.8Vp-p

100V入力 or 200V入力

一般的なご家庭には単相三線で引いてある場合が多く、エアコン用等として200Vが使える可能性がある。結局のところ、PCにはどっちを食わせたらよいのかで長年頭を悩ませていたが、たまたまActivePFC用ICのデータシートを見ていたら謎が解けたので紹介する。

ActivePFCの場合

一般的に入力電圧が高いほど効率が良くなり、力率が悪くなる。入力電圧が低いと効率は悪くなり、力率が良くなる
いくつかのPFC回路のデータシートよると、入力100Vに比べて200Vでは効率3～5%の向上が見込まれる
一般家庭で使用する場合、力率は電気代に影響しないので、200V入力の方が電気代に有利
低電圧での動作不安定の改善につながる可能性がある

非アクティブPFCの場合

殆どのPC電源では100V入力・倍圧整流の場合に通過するダイオードは1個、200V入力・全波整流の場合に通過するダイオードは2個となるため、電源電圧に対するダイオードの電圧降下は同程度となり、有意な差は生じないと考えられる
ACアダプタなどのユニバーサル入力タイプの場合は電圧が低いほどゼロクロス点での非通電時間が長くなるため、入力電圧が高いほど有利になる
入力電圧を倍にしても、コンデンサに充電される電圧は同じなので、低電圧での動作不安定の改善効果は薄い（片線だけ電圧がドロップしている場合は有効）

結論

今売ってる電源はほとんどActivePFC搭載なのでPCの近くに200Vを引こう！