메인보드 전원부 1

[고도리]

각 소자별 용도 및 구분

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effec Transistor, 모스핏 혹은 모스펫) : MOSFET는 트랜지스터의 일종이다. 트랜지스터는 일반적으로 JFET와 MOSFET로 이루어져 있는데, 이는 pnp소자와 단자가 어떤 물질로 구성이 되어있느냐에 따라 나뉜다. MOSFET는 이름에서 알다시피 위에서 언급한 '단자'가 금속으로 도핑된(Doping, 오염된) 트랜지스터이다. MOSFET는 일반적으로 트랜지스터 중에서 제일 효율이 좋고 값이 정확하여 정확한 값을 요구하고 노이즈를 타지 않는 전자회로에서 가장 많이 애용된다. 우리가 여기서 사용하는 트랜지스터도 MOSFET이며 전원부에는 다음과 같은 모습을 취하고 있다. 여기서 사용된 MOSFET역시 '스위치'로 사용된다.

전원부에 채용된 MOSFET소자

Regulator (레귤레이터) : DC-DC(직류 - 직류)컨버터라고도 하는데, 필요한 전압이 입력 전압보다 낮을 경우에 전압을 낯춰 공급해야 할 경우에 쓰이는 부분이다. 3핀짜리 IC소자 하나로 집적해 나오는 소자도 있고, MOSFET등 개별소자를 이용해 구현하는 경우도 있다.

컴퓨터 케이스에 붙어 있는 "파워 서플라이"는 AC(교류)전원을 메인보드와 주변기기가 사용하는 5V.12V등의 DC(직류)전원으로 바꿔주는 역할을 한다. 그렇지만 메인보드에 붙어있는 메인 전원부는 파워서플라이에서 공급하여주는 12V DC(직류)전압을 CPU와 주변칩셋등이 사용하는 1.5V의 DC로 바꿔주는 레귤레이터인 것이다. 레귤레이터는 일정하게 공급된 DC전압을 각 소자에 맞는 전압으로 낮춰 공급해 주는 장치라고 정리해 두자

<4-Phase를 지원하는 HIP6301레귤레이터칩>

Capacitor / Condensor (캐퍼시터, 콘덴서) : 캐퍼시터와 콘덴서는 같은 뜻으로 사용된다. 캐퍼시터는 콘덴서를 포함한 일반명사로 사용되는 말로, 콘덴서의 역할을 하는 모든 소자를 캐퍼시터라고 부르며, 콘덴서는 캐퍼시터의 한 종류이다. 콘덴서가 어찌 생겼는지 모르시는 분은 없으시겠지만 정확한 역할을 아시는 분은 드무실 것 같다. 콘덴서는 기본적으로 전기를 띤 입자인 전하를 충전, 방전 하는 소자이다. 즉, 전기를 보관하고 있는 임시 창고이다.

콘덴서는 자신이 충전하고 있는 전압보다 높은 전압이 인가될 경우에는 '충전'을 하며, 자신이 충전하고 있는 전압보다 낮은 전압이 인가될 경우에는 '방전'을 하여 항상 일정하게 전기가 공급되도록 돕는 장치이다. 즉, 우리가 알기 쉬운 말로 'Buffer (버퍼)' 라고 생각하면 된다.

전원부에 쓰이는 콘덴서는 병렬(전원라인과 그라운드(접지)라인에 각각 핀하나씩을 걸친 상태)로 연결된다. 전원라인에 현재 충전된 전압보다 높은 전압이 들어오면 얼른 충전을 하고 전원라인의 전압이 떨어져 자신이 충전한 전압보다 낮을때는 자신이 충전한 전하를 방출하며 방전을 한다. 따라서 콘덴서는 전원라인에 어느정도 전압변동이 있어도 충전,방전의 동작을 통해 그 변화의 폭을 다소 줄여서 거의 일정하게 전원을 공급해 주는 소자라고 보면 되겠다. 특히 CPU같이 대용량의 전력을 소모하는 장치에 콘덴서는 콘덴서의 총용량이 클수록 전압을 더 잘 안정화 시킬 수 있다.

<일반타입 콘덴서> <고가의 캔타입 콘덴서>

콘덴서는 전하를 얼마나 잘 충전할 수 있는냐에 따라서 용량이 정해진다. 그 단위는 F(패럿)이다. 근데 이 패럿이란 단위는 실제적으로 디지털 회로에서 사용하기에는 너무 큰 단위라서 보통 uF(마이크로패럿)을 사용한다. 아시는 분은 아시겠지만 1uF(마이크로패럿)은 1F(패럿)의 100만분의 1. 그러니까 10의 -6승분의 일이다. 실제로 콘덴서 표기된 용량값의 단위도 이 uF을 사용한다. 콘덴서의 용량이 더 크면 클수록 더 많은 전하를 충전할 수 있으므로 그만큼 방전할 수 있는 전하량도 많아 전압유지 능력이 좋다고 할 수 있다. 자아.. 그럼 콘덴서의 용량이 크고 콘덴서 수가 많을 수록 기본적으로 충실한 전원부인 이유를 대강이라도 파악하셨으리라 믿는다.

그리고 LOW-ESR타입의 콘덴서도 가끔 사용하는 것을 볼 수 있다. 콘덴서는 일반적으로 전하를 축적하고 방전하는 작업이 지속적으로 반복된다. 콘덴서는 방전과 충전을 반복하는 소자이지만, 자체적으로 '저항' 성질을 가지고 있어 고주파에서 등가회로(설계도를 간단하게 그리는 회로)를 그릴때 반드시 콘덴서와 병렬로 저항수치를 기록하는것이 관례이다. 이 LOW-ESR타입의 콘덴서는 고주파 특성이 일반 타입보다 매우 뛰어나고 저항수치가 적어 가장 이상적인 '콘덴서'의 역할을 하게 할 수 있다. 따라서 고주파 회로일 경우 LOW-ESR타입의 컨덴서를 사용하면 일반타입보다 질좋은 전원을 얻을 수 있다. 하지만 가격이 고가인 관계로 고가 보드에나 쓰이는 콘덴서이다. (ECS 메인보드에는 지금까지 단 한번도 ESR컨덴서를 채용한 적이 없다. 잘 한번 살펴보시라)

이상으로 콘덴서는 전원라인의 전압을 안정화 시키는 역할이라고 정리하면 되겠다.

Cholk Coil (쵸크코일) : 메인보드 전원부를 보면 도너츠에 코일을 감아 놓은것 같은 모양을 하고 있는 부품이 바로 쵸크 코일이다. 초크 코일은 전원부에 있는 고주파 노이즈를 걸러 주는 역할을 하는 소자이다. 이 코일은 전원라인에 직렬로 연결하여 사용되는데 저주파 성분에는 그냥 도선으로만 작용할 뿐이지만, 고주파 성분(노이즈)과 만날시에는 매우 큰 저항으로 작용해 실질적으로는 노이즈를 걸러 주는 역할을 수행한다. 쵸크코일은 전원의 필요없는 노이즈를 걸러주어 더욱 깨끗한 주파수를 만들어주는 소자라고 정리하시면 되겠다.

<여러 형태의 쵸크코일들>

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