[전기지식 쇼핑 아울렛] FLEX, ATX, Micro Power Supply(파워서플라이 및 전원공급장치)란?

[황금시대]

컴퓨터를 다루는 대부분의 사람들은 새로운 컴퓨터를 구입하거나 업그레이드를 하면서 몇 십만원에서 기 백만원까지 구입비용을 지불하고 있다. 컴퓨터의 성능을 높이는데 업그레이드의 목적이 거의 대부분이지만 컴퓨터는 전기로 동작하는 물건이고, 그 전기를 공급하여 쾌적한 컴퓨팅 환경을 조성하는 첫 관문으로서 전원장치가 사용되고 있음에도 불구하고 많은 사람들은 전원장치의 중요성을 망각하고 있거나 알면서도 별로 신경을 쓰지 못하고 있는것이 현실이다. 이제 이 글을 통해 파워 서플라이 동작의 원리와 컴퓨터를 안정적으로 사용하기위한 전원장치의 중요성을 인식할 수 있기를 바라면서.......

파워 서플라이란?

컴퓨터의 파워 서플라이는 한 마디로 간단하게 이야기한다면 AC/DC 컨버터이고 내부에 소형 변압기를 장착하여 전압을 낮게 낮추고 정류회로로 이를 DC로 바꿔주는 장치라고 할 수 있다. 소형 트랜스로 전압을 낮추고 브리지 정류회로와 같은 회로 구성으로 전형적인 구형의 AT형 파워와 펜티엄 이하 메인보드에서 쓰이던 리니어 레귤레이터라는 것이 이런 방식을 사용하여 출력 단의 전압을 얻는다. 하지만 요즈음에는 스위칭 레귤레이터 방식이 TX칩으로 동작되는 펜티엄 보드 출시 와 더불어 스위칭 레귤레이터 방식의 회로를 장착하여 출시되고 있다.

리니어 레귤레이터 방식의 장점은 안정적인 정전압 출력과 높은 정밀도가 요구되지 않는 제품에도 사용이 가능하고 약간의 손질로 사용자가 원하는 출력 전압을 얻을 수 있다는 것, 그리고 잡음이 거의 나지 않는다는 것이 장점이고, 단점으로는 공급 전력에 제품의 크기가 비례하여 커진다는 것을 지적할 수 있다.

대개의 회로구성이 다이오드를 이용한 정류회로로 구성되어 있고 교류 사인파를 그대로 정류하는 만큼 일반적인 기술로는 양호한 직류전원을 얻기가 쉽지 않고 상당한 회로 설계에 know-how가 있어야 한다. 출력 전압 파형을 고르게 하기 위하여 출력단에 콘덴서를 부착하여 정류된 전압 파형의 맥동율을 줄이는 방식을 취한다. 간단한 예로 주위에서 보실 수 있는 것은 건전지 충전기 내부를 보시면 이해가 되실 것인데, 가장 기본적인 정류회로로만 구성되어 있는 셈이다.

요즘에 출시되는 거의 모든 펜티엄 보드와 펜티엄2 보드의 CPU 레귤레이터는 리니어 레귤레이터가 아닌 스위칭 레귤레이터를 장착하여 제품이 생산되고 있다.

이 스위칭 레귤레이터는 스위칭모드 파워서플라이(SWITCHING MODE POWER SUPPLIES)라고 하여 트랜지스터나 IC 회로를 이용하여 입력되는 교류 사인파 파형의 변화에 따라 주기적으로 구형파를 출력하여 이 출력 전압의 평균값으로 정전압을 얻는 원리이다. 사용되는 TR이나 IC소자에 따라 입력 전압의 허용한계가 매우 큰 것도 있어서 요즘에 일반화되어 있는 FREE VOLTAGE 전원장치가 가능하게 되어 있다. 이 스위칭 파워의 단점은 안정적인 직류전압 출력이 쉽지 않다는 것이고, 컴퓨터의 경우 문제를 일으킬 소지가 많다. 그리고 고주파 트랜스를 사용할 경우 잡음이 많이 생긴다.

또한 여기에 사용되는 트랜스는 고주파 트랜스로서 일반 트랜스가 1초에 60번의 전력변환(60Hz)을 한다면 고주파 트랜스는 초당 이만회 에서 일백만회 (20000-1000000Hz)까지 전력변환이 가능하므로 파워 서플라이의 크기가 소형화될 수 있는 잇점도 있다. 정확한 회로 설계 능력이 있어야 하고 같은 회로도를 가지고 똑같이 만든다고 해도 같은 성능의 제품을 만들기가 ?蠻？않다. 출력 단의 출력전압과 전류, 전력을 정확하게 계산하여 설계가 이루어지므로 흔히 생각하는 저항 값을 변화시켜 출력 단의 전압을 가변 시키는 것은 전류공급이 불완전할 수 있으므로 쉽게 개조한다거나 고쳐서 사용하는 것이 어렵다. 사용상의 큰 문제점이 드러나게 되는데 주파수가 워낙 고주파이기 때문에 전자파가 외부로 발산되므로 전자파에 대한 피해를 입을 우려도 있다. 그렇다보니 회로 설계시 아주 정밀도를 요구하고 까다로운 기술이 필요하며 전자파 장해 예방에 대한 설계가 필수적이 되므로 가격이 높아지는 단점이 있게 된다.

컴퓨터의 파워 서플라이는 3.3V, ±5V, ±12V의 전압을 출력한다.

3.3V는 168핀 램의 전원으로 사용되는데, 일반 72핀 DRAM의 경우 5V의 전원이 사용되었으나 168핀 SDRAM에는 3.3V가 전원으로 사용됩니다.

+5V는 CPU를 비롯한 디지탈로직 칩 전반에 걸쳐 사용되는 전원이고,

+12V는 FDD, HDD, Modem, SoundCard 등의 주변장치들의 전원으로 사용되고 혹 그 주변장치들의 연산증폭기(OP-AMP)의 +전원이나 사운드카드의 앰프출력에 필요한 전원 등으로 사용이 된다.

-12V는 연산증폭기가 필요한 경우 음전원, 사운드카드 등에 필요할 경우에 한해 기준전압용으로 사용하게 되어 있다.

파워 서플라이를 국산을 쓸것인가 외산을 쓸 것인가는 사용자 스스로 판단해야 할 문제이다. 다만 국내의 기초 전자 부품 생산 기술이 외국보다 떨어지는 것은 사실이며 같은 회로도를 보고 국산과 외산 부품, TR, 저항, 콘덴서 등을 각각 구입하여 조립했을 경우 같은 제품일 경우라도 소형 라디오에서도 잡음이나 전파 수신능력에 품질의 차이가 나타나는 것이 우리의 현실이다. 그리고 아날로그 회로로 설계되는 것이기 때문에 기술력의 차이라고 이야기 할 수 있다. 국산 썬 파워도 아주 잘 쓰고 있는 유저가 있고 파워는 꼭 세븐팀 파워나 애너맥스 등 비교적 가격대가 높은 대만제 혹은 파워앤 쿨링사 제품처럼 아주 고가의 파워를 쓰는 유저도 흔히 보인다. 다만 분명한 것은 가격대에 따른 품질의 차이는 분명히 보여주고 있고 컴퓨터를 사용하는 사용자의 선택이며 국내의 한전 전력공급이 아주 좋은 품질의 전압을 공급해 주지 못하고 있는 현실에서 고급 파워를 구입하는 것도 좋지만 정전압 전원장치를 사용하여 컴퓨터에 입력전원을 안정화시키는 것이 더 많은 도움이 될 수 있다는 점을 유의하면 좋다.

ATX파워의 출력단 전압 측정

파워 서플라이가 AT형식에서 ATX형식으로 바뀌어 지면서 메인보드와 파워에 미세한 전류가 항상 흐르도록 설계가 되어 있고, 이것으로 인해 소프트 파워 온 기능이 지원되고 있다. 그러나 AT형식의 파워 서플라이는 보드 커넥터에 전압이 체크되는 반면 ATX형식의 파워 서플라이는 보드에서 POWER ON 신호가 인가되어야만 보드 커넥터에 전압이 체크된다. 왼쪽의 그림은 메인보드의 파워커넥터의 각 소켓별 구성상태를 보여주고 있다. 10번 대의 핀 배열 쪽이 보드 커넥터의 걸림 장치가 부착되어 있는 부분이다. 전화선이나 점퍼선을 짧게 3CM정도 준비하여 양쪽 끝의 피복을 5mm 정도 벗긴 후 14번과 15번 소켓에 꽂으면 파워 서플라이에 메인보드의 신호가 인가되는 것을 대체하게 되어 파워 서플라이의 팬이 동작을 하게 되고 파워 커넥터의 출력단 소켓까지 전압이 인가된다. 테스터의 흑색 리드선을 COM단자, 적색 리드선을 각각 출력전압 소켓에 대면 테스터기로도 전압 체크가 가능하게 된다.

이 때 ±12V는 ±9V내외로 측정이 되고, 메인보드와 파워커넥터가 완전히 결합되어 컴퓨터가 부팅이 될 때는 완전한 12V전압이 인가된다.