Eu finalmente resolvi o problema devolvendo a placa-mãe ao fornecedor e comprando uma nova.
Isso funcionou no meu caso específico, mas provavelmente seria o último recurso para outros que enfrentassem o mesmo problema. Eu também tentei substituir o PSU e comprar um novo da mesma marca e modelo, mas o problema persistiu, o que me levou a devolver a placa-mãe. Se outros estão enfrentando o mesmo problema, existe a possibilidade de que seja devido a uma placa-mãe defeituosa, mas este caso não fornece evidências suficientes para chegar a uma conclusão. Provavelmente, pode-se ter o mesmo problema como resultado de alguma outra falha. Apesar disso, quero que essa resposta seja mostrada, pois pode ajudar outras pessoas com exatamente o mesmo problema e sintomas que eu. Assim, se você estiver enfrentando o mesmo problema que eu, provavelmente seria sensato, pelo menos, passar pelos pontos em 'O que eu tentei até agora' no post original, antes de retornar sua placa-mãe.