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450~600W급 PC 파워 서플라이 4종 분석 - 보호기능, 기타
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승인 2011.06.30  19:57:00
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 파워 서플라이의 경우 효율과 전압 안정성을 위한 설계는 물론 순간적인 과부하 등으로 인한 파워 서플라이 및 시스템의 파손을 막기 위해 SCP와 OCP, OPP와 OVP, UVP 같은 다양한 안전기구를 갖추고 있는데 이 중 일반적으로 널리 알려진 보호 회로가 바로 OPP(Over Power Protection)과 OCP(Over Current Protection)이다.

 둘 다 과전력을 차단하는 보호 회로로는 같은 역할이지만 PC 파워 서플라이에서 OPP는 파워서플라이의 총 부하가 허용 마진을 넘어설 경우 회로를 차단하는 보호회로를 가리키는 반면, OCP는 OPP와는 별개로 3.3, 5, 12V 각각의 채널의 전류량을  모니터링해 일정 전류량(A) 이상이 가해졌을 경우 파워 서플라이를 셧다운해 전체 회로를 보호하는 보다 직접적인 보호 회로를 뜻한다.

 현재 많은 파워 서플라이의 경우 정전압 생성을 위한 PWM 과 전압, 전류량을 모니터링하는 기능을 하나의 IC로 통합한 컨트롤러를 사용하는데 거의 대부분의 컨트롤러가 OPP 기능을 포함하고 있지만 OCP 기능을 내장하고 있는 IC의 경우 상대적으로 고가이기에 보다 고급형 파워 서플라이들에 주로 쓰이고 있어 파워 서플라이가 OCP를 탑재하고 있는 경우 보다 고급형 제품으로 간주하는 경우도 종종 있다.

 또, 파워 서플라이의 용량이 증가하고 이전과 달리 12V 채널의 용량이 증가하게 되며 ATX 12V 2.0 규격에서 12V채널을 12V1과 12V2의 두개의 레일로 나누어 구분하는 멀티채널 규격이 등장하게 되며 파워 서플라이 규격에서 OCP가 더욱 강조되었는데, 이는 대부분의 PC 파워 서플라이가 각각의 12V 채널을 전기적으로 나누는 대신 전력 출력 대상을 두 가지로 나누어 구분한 다음 그 각각에 OCP를 통한 최대 전류량의 제한을 두는 방법으로 멀티 채널을 구현했기 때문이다.

 물론 인텔 가이드라인은 절대적인 기준이 아니며 대용량 파워 서플라이 제조사들의 경우 보다 유동성 있는 전력 분배라는 명목 하에 단일 채널에 50A를 초과하는 단일 레일 12V 형식의 제품들을 출시하기도 하는데, 그럼에도 불구하고 보다 직접적인 모니터링으로 전체 시스템의 안정성을 상승시킨다는 점에서 OCP의 장점 자체는 분명하다

 

Test 1

 OPP(Over Power Protection)

 먼저, 파워 서플라이가 정격 출력에 비해 더 큰 부하가 걸릴 경우 전력 공급을 차단하는 기능인 OPP 기능의 지원 유무에 대한 테스트를 시작했다.

 테스트 대상 제품 중 빅빔의 True 450 파워 서플라이는 이미 효율 테스트에서 80%를 초과하는 부하를 제대로 견딜수 없음이 판명되어 이후 테스트에서는 제외했으며 테스트는 나머지 3제품에 대해 실시했다.

 테스트는 앞서 효율 테스트에서 사용한 것과 동일한 수준의 100% 로드 출력을 각 파워 서플라이에 인가한 후 로드를 지속적으로 상승시키며 파워 서플라이의 OPP가 동작하는 시점을 찾아 그 때의 출력 전력량을 측정한 결과를 사용했으며, 테스트 결과는 아래와 같다.

제품명 OPP 동작 전력(W) 과전력 허용 비율(%)
Bigbeam True 450 -  
Powerex REX III Triple v2.3 603.8 120.7
Antec VP550P 767.7 139.6
FSP FSP600-80APN 763.3 128.1

Test 2

 OCP(Over Current Protection)

 테스트에 앞서, 본 기사의 리뷰 대상 제품 중 파워렉스의 REX III Triple v2.3 은 애초 OCP 기능을 지원한다고 상품 정보에 명시하고 있었지만 현재는 해당 문구가 삭제된 상태이다.

 때문에 본 기사에서는 파워렉스의 해당 제품이 OCP를 지원하지 않는다고 명시했지만 테스트를 통해 해당 제품이 12V 각 채널에서 몇A의 전류가 흐를 때 cut-off 가 이루어지는지를 확인했다.

 테스트는 DC 로드기인 Chroma 6314의 CCDH 기능을 활용해 12V 해당 레일에 1A의 부하가 걸린 상태에서 임의의 전류량으로 부하를 상승시킬 때 OCP 기능이 동작하는지 측정하는 방식으로 이루어졌으며 부하 상승율은 1.0A/μs 로 지정했다

 또한 최소 전류량 조건을 충족하기 위해 3.3, 5V, 5VSB 채널에는 각각 1A, 1A, 0.5A의 로드를 인가했으며, 테스트 결과는 아래와 같다.

제품명 OCP 지원 +12V1 +12V2 +12V3 +12V4
Bigbeam True 450 X - - - -
Powerex REX III Triple v2.3 X 46.1A 46.1A 46.0A -
Antec VP550P O 41.2A 40.0A - -
FSP FSP600-80APN O 21.7A 22.7A 22.9A 21.8A

 앞서와 마찬가지로 실질적인 테스트가 불가능한 빅빔 True 450은 대상에서 제외했으며, 나머지 제품들의 테스트 결과를 보면 안텍 VP550P의 경우 표기 스펙의 약 135% 정도 범위에서, FSP600-80APN은 120% 내외에서 OCP가 적용됨을 알 수 있다.

 다만 파워렉스의 REX III Triple의 경우 테스트 결과 표기된 모든 채널에서 동일한 수준인 46.1A에서 전원이 차단되는 것을 볼 수 있었는데 이 수치는 사실상 해당 제품의 OPP 와 거의 동일한 수준으로 12V채널, 또는 12V 각 레일에 독립적인 OCP기능 구현 없이 OPP를 이용한 과전류 보호시스템을 갖춘 제품임을 확인할 수 있다.

Etc.

 싱글 레일, 멀티 레일?

 앞에서 언급한 바 있지만 현재 PC의 파워 서플라이 같은 경우 대부분이 인텔이 제시하는 가이드라인을 만족하기 위해 12V 출력 레일을 구분한 멀티 레일을 지원한다고 표기하고 있다.

 하지만 실질적으로 하나의 12V채널을 공유하는 특성상 인텔 가이드라인에서 제시하는 멀티 레일 기준을 만족하려면 각 레일에 별도의 전류 제한 회로, 즉 OCP를 구현해야 하지만 기사에서 살펴본 것 처럼 대부분의 보급형 제품들의 경우 전체 전력 사용량만을 모니터링 하는 회로를 갖출 뿐 단가 상승의 요인이 되는 레일별 OCP를 구현하지 않고 있다.

 이번 기사의 대상 제품들 같은 경우  빅빔 True 450은 PCB 프린팅상으로는 12V1과 12V2가 나뉘어 있지만 전류량 측정을 위한 회로 없이 기판 뒷면에서 하나로 합쳐져 있는 것을 볼 수 있다.


▲ 빅빔 True 450의 경우 PCB상에선 채널별로 전선이 나뉜 것을 볼 수 있다


▲ 기판 후면, 12V1과 V2 레일이 사실상 하나로 구성되어있다

 이는 파워렉스의 REX III Triple v2.3도 마찬가지로 PCB 상에선 각 채널이 구분되어어 있지만 실제 회로는 하나로 연결되어있다.


▲ REX III Triple, 마찬가지로 각 채널이 구분되어 납땜되어있다.


▲ 3개의 12V레일이 하나로 통합되어 있으며 독립적인 모니터링 회로는 보이지 않는다

  반면 12V 레일별 OCP 회로를 탑재한 안텍 VP550P와 FSP FSP600-80APN은 전류량의 변화를 양 끝단의 전압차이로 확인할 수 있도록 하는 션트(shunt) 저항이 각 레일 수에 맞게 준비되어 있고 컨트롤러 부분으로 연결되는 구성을 볼 수 있다.



▲ 안텍 VP550P는 각 12V 레일에 연결된 션트 저항과 컨트롤러로 이어지는
회로 구조를 확인할 수 있다


▲ FSP FSP600-80APN 역시 4개의 션트저항이 독립적으로 배치된 것을 확인 가능하다

 물론 일반적인 환경이라면 OCP, 또는 이를 이용한 멀티채널 구성의 차이점이나 실질적인 효율은 그리 크지 않다.

 PC에서 사용되는 주변기기 중 대량으로 사용하는 전력은 대부분 12V 채널을 통해 공급되기에 12V 채널에 OPP 신호를 연결해 사용하는 보급형 파워 서플라이의 경우도 실질적으로 독립된 OCP 와 유사한 수준의 보호 효과를 얻을 수 있고, 현재 400~500W 급 파워 서플라이의 경우 12V 전 채널에 적용되는 전류량이 30~40A 정도인 만큼 나뉘어있지 않은 단일 레일로 인해 허용 출력량을 넘긴 부하 등으로 손상을 입는 것도 그리 쉽지는 않기 때문이다.

 테스트 제품 중 안텍 VP550P와 FSP600-80APN이 서로 유사한 정격 출력을 가지고 있지만 한쪽은 2개의 12V 레일에 각각 30A로 제한을 둔 반면 다른 한 쪽은 4개의 채널에 각각 18A를 설정한 것 역시 멀티채널 구성이나 OCP적용이 제조사의 제품 설계 컨셉이나 유저층에 따라 바뀔 수 있음을 잘 보여주는 부분이다.

 다만 마케팅적인 측면에서의 이점 때문에 많은 메이커들이 OCP 지원, 또는 멀티채널 구분등의 문구를 여전히 그대로 표기하고 있는데, 이는 09년 이전 출시된 보급형 파워 서플라이 상당수에서 볼 수 있는 모습으로, 비록 12V 전력을 대량으로 소모하는 하이엔드급 시스템이나 오버클럭등의 용도가 아니라면 두 경우의 차이는 크지 않지만 소비자에게 보다 정확한 제품 스펙을 알린다는 부분에서 수정이 필요하지 않을까 싶은 부분이다.

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