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작성자 : 파랑돌이
(Parangdory) 
 아수스 Atlas
A-30H 300W 파워서플라이
2부
(1) 제품의 내부
1) 전체모습
파워서플라이의
내부를 보기위해 쿨링팬의 팬그릴과 각종 볼트를 제거한 후 내부를 확인한
모습이다.
2) 80mm 쿨링팬
위에서 본 바닥면의 80mm쿨링팬이 이 쿨링팬이다. ADDA의 제품으로
모델이 AD0812MS-D70의 제품으로 저소음의 제품이다. 케이스에 장착후 귀에
대고 어느정도인지 확인해본 바로는 매우 약하게 바람소리가 들렸다. ADDA쿨링팬에서
나는 소음은 개인적으로 거의 느끼지 못했다.
3) 전원입력부 및 EMI 필터
AC전원을 입력받는 전원입력부와 모듈화된 패키지형
EMI 필터의 모습이다.
녹색의 작은 블랙박스처럼생긴 EMI 필터
부분은 개별 부품들로 구성된 일반형 EMI필터와는 달리 훨씬 심플한
모양을 볼 수 있다. 그러나 패키지 타입의 EMI 필터는
개별 부품들로 구성된 일반형보다는
단가를 다소 높은 편이다.
그리고 회로를 보호하기 위한 휴즈는 바닥에
고정되어 있는고정식이다.
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[주석1]
EMI 필터 (Electro-Magnetic
Interference Filter)
일반적으로 필터라는 것은 신호를 선택적으로
차단 및 통과시킬 수 있는 기능을 가진 회로를 말한다. EMI는 Electro-Magnetic
Interference의 약자로 전자파장해(애)라고 번역될 수 있다. 입력부의
EMI필터는 다음과 같은 기능을 수행한다.
1. 교류 입력 라인의 잡음이 파워 내부로 흘러
들어가는 것을 막는다.
2.
반대로 파워 내부의 스위칭 잡음이 교류
입력 라인으로 유입되는 것을 막는다.
이와 같은 필터를 앞쪽에 설치하는 이유는 각종
전자파 규격을 만족시키기 위해서 인데, 이 전자파 규격이라는 것은 기기에서 입력 라인으로 방출되는 전자파의 양을
규제하는 내용을 담고 있다. 이와 같은 규제가 없다면 파워 서플라이의 스위칭시 발생하는 잡음이 라인을 타고 들어가 집안 내 다른 기기나 기타
장치의 동작에 영향을 주게 될 가능성이 있다. 여기서 파워 내부의 스위칭 잡음이 무엇인지는 잠시 후에 자세히 살펴보도록
하자.
EMI필터는 개별 부품들을 하나로 집적시켜
모듈화한 패키지형과 개별 부품들로 구성된 일반형 두 가지가 있는데, 패키지형 타입이 훨씬 심플하고 고급스럽게 보인다.
그러나, 실제로 규제를 만족하는 한 성능상의 큰 차이점은 없다. |
6) 교류-직류(AC-DC) 정류부
정류 다이오드와 정류 콘덴서로 구성된 교류-직류(AC-DC) 정류부의 모습이다. 전원입력부와
EMI 필터를
거친 교류 전원(AC)은 정류 다이오드를 통해 정류된 전압은 정류콘덴서를 통해 직류 전압(DC)으로 변환되는
과정을 거치는 구조이다.
정류 콘덴서의 규격은 200V 680㎌ 이다. 680㎌
정전용량을 가진 정류콘덴서를 2개 사용하고 있다. 300W급 파워서플라이는
일반적으로는 적당한 용량의 콘덴서아다.
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[주석2]
교류-직류(AC-DC) 정류부
EMI 필터를 거친 교류 전원은 일단,
컴퓨터나 주변기기에서 필요로 하는 3.3V, 5V, 12V 등의 직류 전원으로 변환되기 전에 임시 직류 전원으로 변환되는 과정을
거친다.
여기서 말하는 임시 직류 전원이라는 것은
우리가 가정에서 쓰고 있는 교류 전원을 정류하여 단순히 직류 전압으로 만드는 것을 말하는 것으로, 최종 출력인
3.3V, 5V, 12V 등을 만들어 내기 위한 직류 전압이라 할 수 있다. 사진 중앙에 보이는 정류 다이오드를 통해 정류된 전압은 바로 옆에
보이는 정류 콘덴서를 통해 평평한 직류 전압 파형으로 만들어진다. 이 정류 콘덴서가 파워 서플라이의 수명에 중요한
영향을 미친다.
우리가 일반 가정에서 사용하는 아답터의 경우가
이 정류된 임시 직류원을 사용하는 예라 할 수 있다. 220V 교류 전원을 정류하는 경우 311V 정도의 직류
전압이 만들어지게 된다. 파워는 이 311V의 직류 전압을 가지고 직류-직류 스위칭 변환부에서 3.3V, 5V, 12V등의 출력
직류 전압을 만들어 내는 것이다. |
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[주석3]
아답터와 컴퓨터 파워 서플라이의 차이점
아답터는 일반 가정에
들어오는 220이나 110V의 교류 전압을 직류로 바꾸어 출력해주는 기능을 가지고 있다. 기능만으로 놓고 볼 때
컴퓨터 파워서플라이와 차이가 없으나 아답터는 일반적으로 커다란 60Hz 변압기(아답터 전체가 대부분 변압기에 해당된다)를 사용하여 전압을 낮춘
후 정류 다이오드라는 소자 4개로 구성된 브리지 회로만을 사용하여 직류로 변환하고 콘덴서로 평활하게 만든 후 이를 바로 출력으로 내어준다. 이는
파워서플라이에서 정류부만을 거친 임시 직류 전압을 공급하는 것과 같다고 할 수 있다. 카세트나 전화기처럼 연결 기기의 용량이 작고(1A미만)
필요로 하는 전압이 하나뿐인 기기의 전원으로는 아답터가 사용될 수 있으나 컴퓨터처럼 다수의 출력 전압과 많은 전류용량(30A 정도)을 필요로
하는 기기의 전원으로는 아답터가 아닌 스위칭 파워 서플라이를 사용해야만 한다. |
7) 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부
위 사진은 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부의 모습이다. 양쪽으로
ㄱ자형의 넓고 큰 방열판이 있어서 방열에 큰 도움이 된다. 두
방열판 사이에 변압기가 있다.
스위칭 변환부에서 많은 열이 발생하게 되는데 안정적인
전원공급과 과부하방지를 위하여 좌우측면으로 방열판을 통해 방열을 하고
있다.
교류-직류(AC-DC) 정류부를 거쳐서 전원은 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부를 지나게
된다. 직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부를 통하여 3V, 5V, 12V 등의 직류
전원이 생성된다. 앞쪽의 작은 변압기는 대기 모드 전원 공급용으로 사용되는 보조 파워의 변압기 이다.
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[주석5]
직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부
직류-직류(DC-DC) 스위칭 변환부는
파워 서플라이의 핵심부분이다. DC 전압을
DC전압으로 바꾸는 데 왜 복잡한 회로가 필요한지 의아해 할 것이다. 변압기라는 것에 대해서 살펴보자. 변압기란 글자
그대로 전압을 변화시키는 부품이다. 변압기를 사용하면 100V의 전압을 50V나 10V로 변화시킬 수 있는데, 이때의 전압은 반드시 교류이어야
한다. 직류 전압은 변압기를 통해서 변화를 시킬 수가 없다. 바로 여기서 스위칭 회로의 필요성이 발생하게
된다.
이 변환 과정은 수문이 있는 댐을 생각해보자. 저수지에는 많은 양의 물(전원)이 저장되어 있다. 댐의 아래쪽에서는
시시각각 원하는 수량이 변화한다. 댐에서는 어떻게 시시각각 변화하는 물의 수요에 맞게 물을 공급해 줄 수 있을까? 아마도 수문을 여는 횟수와
수문을 열고 있는 시간을 수요량에 맞게 조절하면 될 것이다. 여기서 수문에 해당하는 것이 스위치이고 수문을 여닫는 횟수에 해당하는 것은 스위칭
주파수이며 수문을 열고 있는 시간이 바로 통류율(Duty)이라는 것이다. 이와 같이 출력단의 요구에 맞게 열고 닫음을 반복해주면 직류 전압은
교류처럼 변화하고 변압기를 통과하여 출력단에서 적절한 전압으로 변환될 수가 있는 것이다.
변압기의 출력측에는 비교적 깨끗한 직류 신호를
얻기 위해 저대역 통과 필터를 사용하여 스위칭 동작 과정에서 발생되는 리플과 잡음을 제거하는 부분이 있게 된다.
이러한 과정을 거쳐 비로소 3.3V, 5V, 12V 등의 직류 전원이 만들어지게 된다. |
8) 출력 필터 및 출력부
위사진은 출력 필터 및 출력부의
모습이다. 방열판에 가려져서 잘 안보여서 좀더 잘 보일 수 있도록 각도를
바꾸어서 촬영해본 모습이다.
출력 필터 및 출력부의 역할은
직류-직류 스위칭 변환부에서 변환되고
걸러진 직류전원을 도너츠 모양처럼 코일이 감겨져 있는 인덕터와 콘덴서들로
구성된 출력부 필터를 통하여 2차적으로 걸려내고 마지막으로 출력 필터부 옆에
있는 여러가지 색상의 케이블 타이에 묶인 두꺼운 전선을 통해 각각의 전압으로
출력된는 구조를 보여주고 있다.
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[주석6]
출력 필터 및 출력부
출력 필터 및 출력부는
직류-직류 스위칭 변환부에서 변환되고 1차 필터링된 직류 전원을 다시 추가적으로 필터링 하여 규격에 맞는 깨끗한
전원을 얻어내기 위한 부분이다. 실제로 파워 서플라이를 분해해 보면 컴퓨터로 들어가는 전원선이 연결되는 부분에 아주 빼곡히 인덕터와 콘덴서들이
박혀있는 것을 볼 수 있는데, 이러한 소자들이 출력 필터의 기능을 하고 있는 것이다.
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9) PASSIVE PFC부
PFC 기능을 담당하고 있는 트랜스이다. 기계적인 부품을 이용한 것을 Passive 방식이라고 한다. 그러나 이러한 Passive
방식의 PFC 기능은 별도의 회로를 구성한 방식인 Active 방식의 PFC에 비해서 그 효과는 상당히 낮은 단점이 있다.
그러나 PFC기능이 없는 제품보다는
좋겠지만, 300W 제품의 가격을 생각해 본다면 Active 방식의 PFC회로를 내장하기에는 무리가 따른다. 가격적으로
다소 저렴한 PFC기능을 내장하기
위해서 Passive방식의 PFC를 채용한 것같다.
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[주석7]
PFC(Power Factor Correction)
PFC(Power Factor Correction) 기능은 입력 전원을 동일한 전압으로 받기 위하여 전원공급장치 내에 일종의 정류 회로를 가지고 있는 것을 말한다.
한글로 옮기면 '전력효율 교정'이란 뜻으로
전원장치에 전력효율을 향상시키기 위하여 절전 회로를 추가한 것이다.
PFC 회로에는 두 가지 방식이 있는데, 하나는
Active 방식이고 다른 하나는 Passive 방식이다.
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PFC 기능의
종류
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Passive PFC
방식
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전자파 발생률이 Active 방식에 비하여 훨씬 낮고, 회로가 단순하며 부품원가가 낮아 추가부담이
적다. 기존의 절전기능이 없는 제품에 PFC 기능을 추가하여 쉽게 생산할 수 있다. 반면 전력효율이 68-80%에 해당된다. AC 전압 선택
스위치를 사용해야 하며 추가된 inductor로 인하여 일반 파워보다 훨씬 무게가 더 나간다.
따라서 passive PFC 때문에 무게가 무거운 것이 흠입니다.
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Active PFC
방식 |
Active 회로는 전력 효율이 95%에
달하므로 절전 효과가 가장 높다. AC 전원 선택 스위치를 사용할 필요가 없으며 80-265 V 범위의 AC 입력전원에서 자동으로 문제 없이
동작한다. 무게가 가볍고, PFC 회로에서 가청대역의 오디오 잡음(험 노이즈)이 발생하지 않는 것으로 알려져 있다. APFC(active power factor correction)로 효율 끌어올려 전력 소모량을 줄일
수 있다. 때문에 오랜 시간 켜두는 PC에
알맞다.
그리고 Active PFC는
높은 역률 및 유해 고조파 성분 차단이 가능하다.
Active PFC를 내장하여 역률(PF)을 Passive PFC(약
75%)와 비교해 약 94% 이상(전부하 조건)으로 개선하였고, 유해 고조파 성분을 기준치 이하로 차단하였습니다
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(1) 제품의 장착
케이스에 기존의 파워서플라이를 제거한후
장착하여 본 모습이다.
바닥면은 80mm 쿨링팬이 메인보드쪽으로 향하고 있고 옆면으로
커넥터 라인으로 케이블이 있고 각 케이블은 케이블타이로 묶여져 있는
모습이다.
20핀 ATX파워 커넥터를 연결한 모습이다.
4핀 12V 커넥터를 연결시킨 모습이다.
케이스 후면에서 장착시킨 파워서플라이의 모습이다. 80mm 쿨링팬이
있어서 일반적으로 방열구만 있는 제품보다는 견고한 새시를 가지고
있어서 방열구가 힘으로부터 구부러지는 점이 없다.
그리고 방열구만 있는 제품보다 쿨링팬이 있는 제품의 방열효과가
높다. 하지만 단가의 상승의 요인이 된다.
파워서플라이를
장착한 전체의 모습이다.
(2) 작동확인
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출력 |
오차범위 |
최소 |
정상 |
최대 |
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+12V
DC |
±5% |
+11.40V |
+12.00V |
+12.60V |
|
+5V
DC |
±5% |
+4.75V |
+5.00V |
+5.25V |
|
+3.3V
DC |
±5%(±3%) |
+3.14V(+3.135V) |
+3.30V |
+3.47V(+3.465V) |
|
-5V
DC |
±10% |
-4.50V |
-5.00V |
-5.50V |
|
-12V
DC |
±10% |
-10.80V |
-12.00V |
-13.20V |
|
+5VSB |
±5% |
+4.75V |
+5.00V |
+5.25V |
출력
전압에 관하여 인텔에서는 ATX/ATX12V 규약에서 위와 같은 기준을 제시하고 있다. 인텔이 제시한 규약에서는 +3.3VDC의 경우 5%의 허용 범위를 제시하고 있으나 3.3VDC에 한하여 3%의 허용 범위를 제시하는 경우도 있다.
1) CMOS BIOS 상에서 하드웨어 모니터링
CMOS상에서 확인한 사항이다. 오차범위내에서 전압을 출력시키고 있음을
확인할 수 있다.
2) SiSoftware Sandra v9.104버전(2004.02.13일 버전)
산드라 2004에서 메인보드부분을 테스트한 모습이다. 그 중에서 전압과
관련된 정보에서 확인한 결과 모두 허용된 작동범위내에 있음을 확인가능하다.
적절한 전압출력이 되고 있는 상황이다.
3) MBM5 (Motherboard Monitor ) 5.07B 버전에서 확인
MBM 5.07B에서도 허용오차범위내에서 작동되고 있음을 확인할 수 있다.
4) ASUS PC PROBE v.2.23버전에서
확인
ASUS PC PROBE v2.23버전에서 모니터링한
정보들이다. 각 출력전압이 표시되어있고 현재상황은 모두 OK라는
정상적인 작동되고 있음을 확인할 수 있다.
각 전압을 약간의 시간을 두고 파악을 한 모습이다. 그래프상에서도
큰 변화없이 작동되고 있는 모습이다.
ASUS에서 내놓은 파워서플라이인 Atlas A-30H에 대한 간단한
테스트를 하였다.
ADDA 저소음 듀얼 쿨링팬을 사용하여 쿨링효과를 향상시키면서도 쿨링팬에
따른 작동소음을 줄였다. 그리고 무엇보다 Passive PFC 기능의
도입으로 효율적인 전원관리 기능
제공과 전자파 발생율등을 낮추어 주며 입력 전원을 동일한 전압으로 받을
수 있어서 일종의 정류 회로로 동작하게 하여 PFC가 없는 파워서플라이보다
좋은 효율을 보여주고 있다.
300W의 스펙을 가지고 있지만 보급형 350W의 스펙과 비슷한 전압별
출력을 보여주는 특성이 있다. 특히 +12V의 경우 프레스캇 펜티엄4
CPU를 지원하기위해서는 17V이상이어야 한다. ASUS A-30H는 무려 18V를
지원한다.
마지막으로 전체적인 장점임에도 불구하고 일반적인 300W의
파워서플라이 제품보다 다소 높은 가격이 경쟁력을 떨어뜨리는 효과를
보이는 것같다. 아무래도 충실한 내부적인 구성도 좋지만 대부분의 쇼핑몰1들이
파워를 구분할 때 출력에 따라 300W,350W,400W 등으로 나뉜다는 점을
고려해야 할 것이다.
긴
글을 끝까지 읽어 주셔서 감사합니다.
파랑돌이
2004.03.11
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주의사항1 본인의 환경에서 테스트한
결과를 보여주는 것으로 테스트한 제품이 어느 정도까지 만족시켜줄
것인가? 라는 문제는 필자의 생각보다는 이 글을 보는 이의 판단에 맞기기로 하고 여기서 마무리 지어야겠다. 혹시나 일부
특정한
상황에서 문제가 발생될 수 있다는 문제는 항상 염두해 두시기 바랍니다 필자 같이 단기간에
몇 번의 테스트결과로 사용기를 쓰는 사람들의 글을 보고
좋다, 나쁘다라고 평가하기 전에 본인이 직접 한 번 활용해 보기바란다. |
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주의사항2 이
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