디지털 전원부, 메인보드의 마지막 선택인가? Page 4:: 보드나라

기획

전체

영상

메인

전송 2007-03-23 00:00

[테크닉]
디지털 전원부, 메인보드의 마지막 선택인가?

1. 처음	2. 디지털과 아날로그에 대한 개념정리
3. 디지탈 전원부가 등장하는 이유	4. 디지털과 아날로그의 동작 방식의 차이
5. 아날로그와 디지털 전원부의 비교	6. 디지털 전원부의 Phase 구분 방법
7. 디지털 전원부의 도입은 필연적이다!

4. 디지털과 아날로그의 동작 방식의 차이

이번에는 메인보드의 전원부가 어떠한 방법을 통해 동작하는지를 살펴보고 디지털 전원부와 아날로그 전원부의 동작 방식이 어떤 차이를 보이는지를 살펴보도록 하자.

메인보드 전원부의 동작 원리

디지털과 아날로그 전원부의 동작 방식의 차이를 살펴보기에 앞서 메인보드의 전원부가 어떻게 동작하는지 이해를 돕기위해 이미지 하나를 준비했다. 이를 통해 어떤 원리에 의해 전원부가 동작하는지를 이해할 수 있을 것이라고 믿는다.

[물류 이동 및 분배 과정]

우선 이미지를 보자. 한 회사의 창고에는 총 100개의 물건이 보관되어 있다고 하자. 이때, A/ B/ C/ D라는 사람들이 있고 이 사람들에게 물건을 필요한 만큼 공급해주어야 한다. 그런데 이 네 사람들은 공장에서 운송하는 50개만 가지고 분배가 가능하다고 하자. (A가 15개, B는 12개, C는 10개, D는 13개를 각각 필요하여 총 50개만 있으면 된다.)이때는 창고에는 계속 100개를 여유물량으로 보관해놓고, 공장에서 운동되는 50개만 가지고 원하는 수요에 맞게 충분하게 공급해줄 수 있다. (물론 FIFO, 선입선출방식이다)

하지만, 갑자기 공급해야할 물량이 100개로 늘어난다면? 생각하는 대로다. 창고에 있는 수량을 긴급물량으로 풀면 된다. 그리고 수요가 줄면 다시 창고에 50개를 추가로 채워놓아 100개를 다시 맞춰놓으면 된다.

메인보드 전원부의 역할도 이와 같은 원리로 보면 쉽다. 파워 서플라이에서 공급되는 전원만으로 전원공급을 하지만, 메인보드에는 필요로하는 전압이 모두 다른 소자가 모여 있고, 시스템의 로드상태에 따라 전류량이 달라진다. 따라서 버퍼가 필요하며, 메인보드의 전원부는 이 버퍼 역할을 1차적으로 가진다.

또하나의 원리. 공장에서 운송되는 물건은 하나지만, A/B/C/D가 필요로하는것은 부품이라고 가정을 할때, 창고에서는 공장에서 운동되는 제품을 받아 A/B/C/D가 필요로하는 각 부품으로 분해해 납품할 수 있다. (물론 실제로 이런경우는 없지만 그렇다고 가정하자) 메인보드에서는 파워서플라이에서 공급되는 전압은 일정하며, 메인보드의 소자들이 필요로하는 전압은 모두 다르다 (m/b칩셋전압, 메모리전압, 캐퍼시터, 인덕터, 저항들의 필요전압은 모두 다르다) 따라서 파워서플라이에서 공급되는 전원을 그대로공급해주는 것이 아니라, 전압을 맞게 만들어 주어야 하며, 이역할도 메인보드의 전원부가 담당한다. 이 역할은 Switching Regulator가 담당한다.

기본적인 원리는 위 설명으로도 쉽게 이해했을 것이라고 믿으며, 메인보드의 메인 전원부의 자세한 설명은 3 Phase의 진실을 밝힌다! 메인보드 전원부에 대한 모든것에서 언급하고 있으므로 이 글과 이 내용을 함께 본다면 메인보드의 전원부가 어떤 역할을 하고 있는지에 대해 이해하는데 도움이 될 것이라고 생각된다.

디지털과 아날로그 전원부의 동작 방식 차이

아날로그 전원부나 디지털 전원부나 CPU나 메모리 등 각각의 부품들에 맞는 전원을 만들어주고 부족하면 충분한 전원을 공급할 수 있게 도와주는 역할을 한다고 앞서 설명하였다. 그러나, 앞서 살펴본 것과 같이 아날로그냐, 디지털 처리냐에 따라 처리하는 방식은 달라지게 된다. 지금부터는 아날로그 전원부와 디지털 전원부의 동작 방식의 차이를 알아보도록 하겠다.

아래의 두 가지 메인보드는 각각 디지털과 아날로그 방식으로 동작하는 메인보드들이다. 그에 맞게 각각의 두 제품들은 디지털과 아날로그의 장점과 단점을 가지게 된다.

[아날로그 입력부 (작은 원)와 디지털 출력부 (큰 원)를 가진 ABIT QuadGT]

[아날로그 입력부와 아날로그 출력부를 가진 ASUS M2R32-MVP]

여기에 사용된 두 가지 이미지는 각각 서로 다른 디지털과 아날로그 방식으로 처리되는 두 개의 메인보드를 보여주고 있다. 얼핏 보기에도 디지털 전원부를 가진 메인보드와 아날로그 전원부를 가진 메인보드는 서로 간의 차이를 갖는 것을 눈으로 쉽게 확인할 수 있다. (각 부분에 사용되는 소자들은 다음 부분에서 소개하고 있으므로 이를 먼저 확인하면 더 참고하기 쉬울 것이다.)

앞서의 디지털과 아날로그 방식의 차이를 이해하고 있고 메인보드의 전원부가 어떠한 역할을 하고 있는지를 알고 있다면, 디지털과 아날로그 방식의 전원부들은 서로 다른 방식으로 동작하고 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그 방식을 지금부터 살펴보도록 하자.

일반적인 아날로그 방식에서 CPU나 메인보드, 메모리 등에 적합한 전원을 공급하도록 해주는데 역할은 앞서 설명했듯이 Switching Regulator가 담당하고 이는 디지털 방식도 마찬가지이다.

그러나, 아날로그 방식을 적용했을 때 CPU나 기타 부품들에 정확한 값(0.001V까지 정확하게 오차가 나지 않는 전압값)을 적용하기는 어렵다. 이 부분은 아날로그의 특성에 따른 것으로 미세하고 빠른 반응 속도 면에서는 디지털이 유리하다는 것은 이미 언급한 부분이다. 이에 따라 안정적인 파워 서플라이를 사용하더라도 일정치 못한 전원이 인가되므로 오버클럭을 진행하면 해당 부품이 필요로 하는 딱 맞는 전원 공급이 힘들어 진다.

또한, 아날로그 방식으로 처리를 하게 되면 메인보드에서는 디지털에 비해 많은 소자들의 사용으로 회로 구성의 복잡함은 물론, 이에 따르는 불필요한 전력 낭비, 그리고 발열의 증가가 따르게 된다. 덧붙여 오랜 동안 사용하게 되면 아날로그 방식은 미세한 오차를 일으켜 처음에 얻었던 정확한 값들을 얻기 어려워지고 결국은 신뢰성이 떨어지게 된다.

반면, 디지털 방식의 장점은 앞서도 언급하였듯이 정확한 값을 이용하여 처리하는 방식이기에 아날로그 방식보다 적은 소자를 사용하면서도 높은 효율과 신속한 반응 및 처리가 가능하게 된다. 이는 발열 이 적을수밖에 없는 소자를 사용하기 때문에 더욱 유리해진다.

또, 디지털 방식에서는 CPU 등에 정확한 전압을 일정한 주기에 맞추어 지속적으로 공급하기 위해서는 정확한 값을 만들어 주기 위한 소자가 필요한데 이것이 바로 오실레이터이다. 이 오실레이터를 통해 CPU에 공급할 수 있는 전원 생성을 위해 정확한 클럭을 생성하게 되며, 이를 컨트롤하는 Switching Regulator에서는 CPU에 정확한 값과 세밀한 전압을 일정 시간과 상황에 맞추어 정확하게 공급하는 것이 가능하게 되는 것이다. 따라서, 오버클럭을 진행하더라도 아날로그 방식보다 더 정확한 전원을 공급할 수 있게 되는 것이다. 또, 아날로그처럼 디지털 방식 역시 오랜 사용에 따른 오차가 발생하지만, 아날로그와 비교하여 덜하기 때문에 더 유리하다.

또한, 캐패시터 역시 디지털 전원부에 사용하는 적층 칩 세라믹 캐패시터 (MLCC)를 사용함으로써 CPU에 쿨러를 장착하였을 때도 주변의 간섭이 덜하며, 이로 인한 주변부 온도에서도 더 유리하다. 또, 전해 캐패시터를 사용하였을 때보다 오랜 수명, 높은 안정성, 높은 전압 유지, 캐패시터 자체의 고주파도 덜 발생하기 때문에 전기적 노이즈 발생 부분에서도 유리하다. 또, 이를 SMD 방식을 적용하기 때문에 대량 생산의 가격적인 부분에서 보아도 일반 전해 캐패시터보다 유리하다.

따라서, 메인보드 전원부만 놓고 보았을 때는 디지털 전원부를 구성하는 것이 발열의 감소, 빠른 처리, 안정적인 전원 공급 등 효율성 측면에서 훨씬 유리하다고 볼 수 있다.