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내부
이제 각 제품의 내부 모습을 살펴보도록
하자. 모든 제품들이 속이 꽉찬 내부모습을 보여주고 있으며 레귤레이터들을
방열판이 감싸고 있는 형태를 취하고 있다. 일반적으로 레귤레이터에서 발생된 열은 방열판으로 전달되고 이
열은 냉각팬을 통해 외부로 배출되는 방식을 하고 있는데, 방열판과
냉각팬의 배출 방향 즉 AirFlow가 일직선상으로 되어 있어 효율적으로
열을 밖으로 빼줄 수 있게 되어 있다. 그외 방열판과 캐패시터 및 인덕터 사이등에는
글루건이 사용되어 보다 견고하고 부품들을 고정시켜주고 있음을 확인할
수 있다. 각 제품의 내부에 대한 설명은
아래에서 천천히 살펴보도록 하자.
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FSP250-60GTV의 내부모습
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FSP300-60BTV(PF)의 내부 모습
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FSP350-60BTP의 내부모습
▷ Noise Killer
앞에서 언급했듯이 모든 제품에는 Noise
Killer라는 기능이 탑재되어 있다. 이 기능은 파워서플라이의 내부 온도(정확히
말하면 방열판의 온도)에 따라 팬의 RPM을 변경시켜주는 방식으로 파워서플라이의
정숙한 소음과 냉각효과를 모두 만족시켜줄 수 있다. 이 기능을 사용하기
위해서 방열판 상단부에 온도 센서와 이를 처리하기 위한 기판이 눈에
띄인다. 하지만 제작사에서는 내부 온도변화에 따른 팬의 RPM의 변화되는
수치등에 대한 자료는 공개되어 있지 않는 상태이다.
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FSP250-60GTV의 온도센서 모습
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FSP300-60BTV(PF)의 온도센서 모습
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FSP350-60BTP의 온도센서 모습
▷ EMI 필터
일반 가정에서 사용하는 전원은 100~220V 사이의 교류 전압을 사용하며 당연히 컴퓨터도 입력 전원으로 이를 이용한다. 받아들여진 전원은 정류기와 EMI 필터를 거쳐 스위칭 트랜지스터로 보내진다. EMI 필터는 전원선으로부터 침입한 고전압 Puls에 대해, 예리한 감쇠특성을
발휘해 유해 전자파를 걸러주는 장치라고 할 수 있다.
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EMI (Electro Magnetic interference)
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EMI는 말 그대로 전자기를 방해한다는 장치이다 전자파(전, 자기장, 초고주파등)를 차폐하는 목적으로 항공우주개발국에서 오차가 허용되지 않는 항공 우주 장비들의 오 작동을 방지할 목적으로 개발되어, 오늘 날 그 쓰임새가 전 산업영역에 적용되어 인체는 물론 산업기기의 오 작동으로 인한 손실을 예방하고 있다.
* EMI 구성
전자파를 차폐하는 물질로는 전도성이 좋은 순금속(니켈 ≥동≥ 은 ≥금)이 탁월한 효과가 있으며, 레이더망에 포착되지 않는 전투기 등에 사용된 예로서 그 효과를 짐작 할 수 있다. 전자파는 그것을 발생시키며 매체에서 멀어질수록 약해져서 그 영향력을 잃게 되며, 물체에 닿았을 경우 그 물체의 성질에 따라 반사, 흡수, 투과한다. 전자파에 대하여 반사, 흡수 기능이 우수한 물질에는 도전성이 우수한 높은 금속들을 손꼽을 수 있다. 최근에 특히 디지털 기기로부터 전자파가 발생하는 경우가 많다 그로 인하여 생산Maker들은, 이들 전자파 잡음을 제거하기 위해EMI Filter를 많이 채용하고 있다.
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EMI 필터의 종류
1)사용 전원에 따라
a. AC LINE FILTER
b. DC LINE FILTER
2)EMI FILTER 구성 방법에 따라
a. INDUCTOR TYPE
b. CAPACITOR TYPE
으로 크게 나눌 수 있다.
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FSP250-60GTV은 내장형 EMI 필터가
사용되었으며 FSP300-60BTV(PF) 및 FSP350-60BTP에는 외장형 EMI 필터가
장착되어 있어 입력라인의 잡음이 파워서플라이 내부 부품의 손상 방지,
외부 기기 보호 및 기판의 활용도를 높였으며, 가청대역 이상의 고주파 노이즈도 제거하기 위한 강력한 보강제가 추가되어 있다.
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FSP250-60GTV의 내장형 EMI 필터 모습
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FSP300-60BTV(PF)의 외장형 EMI 필터 모습
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FSP350-60BTP의 외장형 EMI 필터 모습
▷ 입력부
아래는 가정에서 사용되는 100V~220V의
AC 전류를 받아들이는 입력부의 모습이다. 참고로 입력된 교류전류는 EMI 필터를
거치게 된다.
FSP250-60GTV는 85℃의 허용 동작온도의
TEAPO사의 200V 470㎌ 용량을 갖은 캐패시터가 사용되었으며 FSP300-60BTV(PF)는 85℃의
허용 동작온도의 TEAPO사의 200V 680㎌ 용량을 갖은 캐패시터가,
FSP350-60BTP는 85℃의
허용 동작온도의 TEAPO사의 200V 470㎌ 용량을 갖은 캐패시터가 장착되어
있다. 350W 파워서플라이인 FSP350-60BTP에 사용된 캐패시터의 용량이
오히러 적은 이유는 이 제품이 Active PFC 방식을 사용하여 역률이
95% 이상으로 개선할 수 있도록 설계되어 있기 때문이다.
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FSP250-60GTV의 입력부에 사용된 캐패시터의 모습
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FSP300-60BTV(PF)의 입력부에 사용된 캐패시터의 모습
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FSP350-60BTP의 입력부에 사용된 캐패시터의 모습
▷ 직류-직류
스위칭 트랜지스터와 출력부
가정에서 사용하는 일반적인 변압기는 단순히 코일이 감겨진 용량에 따라 전압을 변화시키는
것에 반해 컴퓨터에서 사용하는 전원 공급 장치는 스위칭 파워 서플라이로 코일과 함께 트랜지스터에 의해 주파수가 발진되는 용량에 따라 출력을 조절하는
방식이 사용된다. 입력 전원이 이를 거친 후에는 각각 +3.3V, ±5V, ±12V의 직류 전압으로 변환하여 출력된다.
이 과정에서 코일에 많은 열이 발생하기 때문에 방열판이 코일의 좌우
그리고 위쪽에 감싸듯이 설치되어 있다.
출력부는 이렇게 변환된 직류를 다수의
콘덴서를 사용하여 맥성분을 제거하는 필터링을 거치게 된다. 세제품
모두 출력부에
사용된 콘덴서는 105℃까지 견딜 수 있는 것으로 구성되어 있다.
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FSP250-60GTV의 직류-직류 스위칭 변환부와 출력부
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FSP300-60BTV(PF)의 직류-직류 스위칭 변환부와 출력부
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FSP350-60BTP의 직류-직류 스위칭 변환부와 출력부
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▷ 홀더식
퓨즈 사용
세제품 모두 갑작스런 전압 과전류 및 사용 부주의부터 파워서플라를
보호하기 위해 홀더식 퓨즈가 사용되고 있다. 이러한 홀더식 퓨즈의
제공으로 문제 발생시 사용자도 간단하게 교체가 가능하도록 되어 있다.
일부 제품의 경우 퓨즈를 제공하지만 기판에 납땜이 되어 있어 교체가
거의 불가능한 경우를 생각해보면 착탈이 자유로운 홀더식 퓨즈의 제공은
사용자를 위한 작은 배려의 한 부분일 것이다.
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FSP250-60GTV에 장착된 홀더식 퓨즈의 모습
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FSP300-60BTV(PF)에 장착된 홀더식 퓨즈의 모습
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FSP350-60BTP에 장착된 홀더식 퓨즈의 모습
특징
FSP300-60BTV(PF)와 FSP350-60BTP는
전력 효율을 높히기 위해 PFC를 제공하고 있다. PFC의 의미와 각 제품에
사용된 PFC의 구현 방식에 대해 살펴보도록 하자.
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PFC(Power Factor Correction)
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일반적인 스위칭 컨버터를 사용하는
Power Supply의 경우, 교류 입력 전원을 1차 회로이 직류
전원으로 정류시키는 정류 회로가 필요한데, 이때 정류
회로에 순시 정전 대응이나 입력 전원이 리플을 감소시켜
스위칭 소자에 부담을 줄이기 위해 캐패시턴스값이 큰 평활
컨덴서를 사용한다. 그러나 이 컨덴서의 캐새시턴스 값이
커질수록 순간 충전량이 커지게 되어 1차 직류 전원에 과량의
프키 전류가 불연속적으로 유입된다. 이 피크 전류는 전압을
왜곡하고 전류의 고조파 성분을 일으키며 역률도 떨어뜨린다.
이와 같은 고조파 전류에 대하여 국제사회에서는 국제 표준
규격인 IEC100-3-2를 제정하였고, EU에서는 2001년 1월이후부터
70w이상의 가전용 전원장치에 대해서 PFC를 의무화 하고
있다. 이러한 PFC회로 구현 방식은 크게 Active PFC와 Passive
PFC로 분류된다.
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▷ FSP300-60BTV(PF) - Passive
APF
아래는 FSP300-60BTV(PF)에 사용된
Passive AFP 회로의 모습이다. Passive PFC 장착으로 전력 효율 향상과 절전 효과 가져오며 전자파 또한 더욱 감소시켜준다.
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FSP300-60BTV(PF) - Passive
APF 회로의 모습
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Passive PFC
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입력 전원부에 간단하게
철심형 인덕터와 같은 수동 소자를 사용하고 1차 직류 전원부의 리엑턴스 성분으로 간단히 구현한 PFC를 지칭한다. 기존
입력 전원부를 크게 변경하지 않고도 사용할 수 있다는
장점이 있지만 역률이 60~80%로 낮고, 115VAC/230VAC 입력을
바꿔줘야 하며, 인덕턴스와 리엑턴스 사이의 오차로 생기는
고조파 성분을 제어하기 어려운 단점이 있다. 따라서 115VAC전원을
공급할 때 전원 공급장치의 전원부에서 유해성 전자파
노이즈가 나타날 가능성이 있다.
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▷ FSP350-60BTP - Active
APF
아래는 FSP350-60BTP에 사용된 Active
APF기 회로의 모습이다. Active APF는 PFC 보다 효율이 향상된 반도체 Active PFC 회로를 Circuit type으로 장착하여 향상된 전력 효율로 절전 효과를
제공하며 전자파 또한 더욱 감소시켜준다.
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FSP350-60BTP - Active
APF 회로의 모습
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Active PFC
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PFC를 구현하는 스위칭 컨버터 기술의 하나인 Boost-up(승압형)방식을 사용하여
IC, FET, Diode등과 같은 능동소자를 사용하는 PFC형태를
지칭한다. 역률을 이론상 95%이상으로 개선되며 모든 범위에서
AC입력이 가능 (90VAC~260VAC)하고, 총고조파 성분 왜율이
줄어드는 등의 장점을 가지지만 EMI 필터 용량이 증가하고
입력 전원부 회로가 복잡해지며 단가가 높은 단점이 있다.
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지금까지 해외에서의 큰 인기를 기반으로 국내시장에 진출한 Sparkle 파워서플라이 시리즈에
대해 간단하게 살펴보았다. 지금까지 살펴보았듯이 Sparkle 파워는 무소음과 성능을 모두 만족시켜주기 위해 Noise Killer 기능을 제공하고 있으며 300W 이상의 고급 모델에서는 PFC 회로를 탑재하여 전력의 극대화를 이뤄내 더욱더 높은 효율을 제공해 주는 등의 장점을 제공해 시장을 공략하고 있다.
이번 리뷰에서는 제품의 구성과 특징에 대해 살펴보았으며 실제 사용자가 가장 중요하게 생각하고 있는 내부 온도와 출력과의 관계, 팬의 RPM 및 소음등에 대한 테스트가
빠져있다. 이점은 거듭 죄송하다는 말밖에 할말이 없다. 이들 테스트를 위해서는 30㏈이하의
무향실, 소음계, RPM 측정기등의 전문 장비가 필요하며 일정한 테스트
기간도 필요하기에 어쩔 수 없이 2부로 나뉘게 되었다. 조만간 이어질
2부에서는 여러분들이 궁금해할 모든 부분에 대해 속시원히 설명해 드릴
것을 약속 드리며 아쉽지만 1부는 이쯤에서 줄이도록 하겠다. 그럼 2부에서 뵙길 바라면서..
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