메인보드 전원부

페이즈(Phase)

메인보드 CPU전원부의 구성요소는

Mospet (모스펫)

모스펫드라이버

Capacitor (케패시터)

Chokecoil (초크코일)

PWM페이즈 컨트롤러(전압레귤레이터)

 

로 구성 됩니다.이들이 모여 1개의 전원부를 만드는데 그중 1개의 전원부를 1페이즈(Phase)라 표기합니다.

즉 메인보드를 구매할 때 전원부 4페이즈 6페이즈 이렇게 적혀있는 부분이 바로 이것입니다.

메인보드 선택 시 오버클럭을 고민중이라면 이전원부의 안정성을 생각해야 합니다.

페이즈란 파워서플라이가 전기를 만들어주면 그걸 받아서 해당되는 하드웨어에 전기를 배분해주는 역할을 해주는 부분입니다.

또한 전원부는 파워에서 받아온 전압을 낮추거나 배분해주는 역할을 하는 장소를 전원부라고 합니다.

300W를 배분해야 할때 5개의 페이즈라면 각 페이즈마다 60W씩 10페이즈라면 30W씩 각각의 페이즈가 부담해야 하는 배분량이 줄기 때문에 발열량이나 효율에서 이점을 얻을수 있으나 가장 중요한건 페이즈 자체의 품질입니다.

 

9페이즈 전원부

 

[1] 초크코일(Choke Coil)

 

초크코일은 나쁜 전기성분들을 걸러주는 필터라 볼 수 있으며, 종류는 토로이달(Toroidal) 타입과 큐빅(Cubic)로 나뉩니다. 완전 차폐형 큐빅 초크 쪽이 발열이 좀 더 낮으며 전력을 좀 더 낮게 소비하고 노이즈 차폐에도 강합니다.

 

외형으로 구분하자면 토로이달은 원형 코어에 코일이 감겨져 노출되어 있습니다. 큐빅은 종류가 2개로 나뉘어 지는데 반개방형은 정사방면 사이드는 막혀있되 위쪽은 에폭시로 몰드된 코일이 노출된 형태입니다. 완전차폐형은 네모난 커버로 덮혀 있는 모양인데, 메인보드에서 페이즈 개수를 말할 때 보통 이 초크 개수를 따라갑니다. 

 

 

[2] 모스펫(Mosfet)

 

보통 D-PAK이라 불리는 IC 패키지로 제공되며, RDS(On)이라 불리는 스위칭 소자의 내부저항이 낮을수록 열 손실이나 전력 소비면에서 더 나은 성능을 나타냅니다. 기판에 납땜되어 있는 다리 수가 많을수록 좋은 제품이며, 제조사에 따라 독자적인 고급 모스펫을 사용합니다. 대표적으로 닥터모스나 NXP TrenchFET, DirectFET, Power Stage 등이 이에 해당합니다.

 

모스펫 개별의 질(qulity)뿐만 아니라 1개의 초크, 즉 1페이즈당 많은 모스펫이 사용되었다면 좋은 제품으로 볼 수 있습니다. 특이 케이스로 MSI에서 사용하는 닥터모스의 경우 2개의 모스펫과 드라이버를 하나로 통합되어 있습니다. 

 

 

[3] 캐패시터(Capacity)

 

캐패시터는 전해질 타입과 솔리드 알루미늄 타입으로 나뉩니다. 전해질 타입의 경우 오래 사용하면 부풀어 올라 누액을 일으키거나 내용물이 흘러나와 망가지는 경우가 있습니다. 그러나 솔리드 알루미늄 타입은 부풀어 오르거나 내용물이 흘러 나오는 경우가 거의 없습니다.

 

과거에는 솔리드 캐패시터가 고급 보드에서나 사용됐지만 최근에는 기본 탑재가 당연시 되고 있습니다. 다만 동일한 캐패시터끼리도 레벨 차이가 있으며 보통은 일본산 솔리드 캐패시터를 고급 부품으로 취급합니다.

 

 

[4] PWM 컨트롤러 (PWM Controller)

 

 

레귤레이터에는 크게 리니어 방식과 스위칭 방식이 있지만, 메인보드 전원부에 사용되는 레귤레이터는 스위칭 방식입니다. 거기에 +12V 전압을 각 부품이 필요로 하는 전압으로 변환하는 작업은 주로 PWM 방식의 스위칭 레귤레이터가 맡게 됩니다. 이 때문에 PWM 컨트롤러라고 부르기도 하지만, 기능적으로는 전원부 페이즈를 제어하는 곳이라고 해서 페이즈 컨트롤러라고도 부릅니다.

보통은 CPU 따로, 메인 메모리 따로, 칩셋 따로 페이즈 컨트롤러를 할당해 놓으며, 아날로그 방식과 디지털 방식으로 나뉜다. 보통 디지털 방식이 아날로그에 비해 더 정교한 전압 컨트롤이 가능해지기에 CPU 오버클럭에 더 유리하다고 알려져 있습니다. 하이브리드 방식도 있는데 '아날로그+디지털이 들어간 용어를 보고 디지털 방식이 아니냐'하고 착각하는 사람들이 있지만, 전압 컨트롤 특성은 사실상 아날로그 방식에 가깝습니다.

 

PWM 페이즈 컨트롤러 하나로 모든 전원부 페이즈를 1페이즈씩 제어하는 것은 한계가 있습니다. 현재까지 나온 최상위 페이즈 컨트롤러는 최대 16페이즈까지 지원하고, 여기서 내장 그래픽과 칩셋 등 기타 SoC의 전원 공급에 필요한 2페이즈를 제외하면 CPU 코어쪽은 사실상 14페이즈가 최대가 되는 셈인데 그 개수를 넘으면 일부 전원부 페이즈를 제어할 수 없는 문제가 나타납니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 보통은 2페이즈씩 제어하는 듀얼 아웃풋 방식, 페이즈 컨트롤러와 페이즈 사이에 더블러를 추가해서 1페이즈씩 제어하는 더블링 방식을 취하고 있습니다. 물론 모든 메인보드의 전원부 페이즈 개수가 무작정 늘리는 것은 아니므로 페이즈 개수가 많지 않으면 굳이 듀얼 아웃풋이나 더블링 방식을 이용할 필요가 없습니다.

전기적인 특성은 전원부 페이즈 구성뿐만 아니라 메인보드 자체의 설계 수준에 따라 차이가 있지만, 일반 사용자가 그 정도까지 품질을 가늠하는 것은 매우 어렵기 때문에 보통은 전원부 구성만 보고 판단합니다. 일반적인 전기적 특성에서는 다이렉트 > 더블링 > 듀얼 아웃풋 > 트리플 아웃풋으로 간주하는 편입니다.

 

·        다이렉트 방식:

가장 기본적인 전원부 구성. 더블러처럼 중간에 더 거치는 칩이 없고, 듀얼 아웃풋처럼 복수의 페이즈씩 제어하는 것이 아닌 1페이즈씩 제어하기 때문에 구성면에서 가장 이상적이다. 더블러와 듀얼 아웃풋이 흔해진 요즘에는 이와 구분하기 위해 '리얼 페이즈'라고도 부르는 듯 하지만 공식 명칭은 아니다. 하지만 페이즈 컨트롤러 특성상 페이즈 개수를 무한정 늘릴 수 없는 한계를 지니고 있어서 더 많은 페이즈를 제어할 수 있는 페이즈 컨트롤러를 구성하려면 단가가 급격하게 비싸지는 단점이 있다. 그렇다보니 고가형 일부 메인보드 아니면, 페이즈 개수 자체가 절대적으로 적은 저가형 대다수 메인보드가 이러한 유형의 전원부 구성을 취하고 있다.

·        더블링 방식

o   더블링: 다이렉트에는 없던 더블러 칩이 더 추가된 구성으로, 다이렉트처럼 1페이즈씩 제어하기 때문에 저부하 상태에서의 효율은 다이렉트에 가까운 것이 장점. 하지만, 다이렉트에서 구현할 수 없는 더 많은 페이즈 개수만큼 구성하려면 더블러가 전체 페이즈 개수의 절반만큼이나 더 추가해야 하므로 구성이 복잡해지고 거쳐가야 회로가 추가되어 전기적 반응 속도가 다이렉트보다 늦을 수밖에 없는 단점이 있다.

o   이중 더블링: 다이렉트에서 한 번만 더 거치는 일반적인 더블링 구성과는 다르게, 이쪽은 더블링만 2번이나 거치는 전원부 페이즈 구성. 이중 더블러가 필요할 정도면 전원부 페이즈 개수 자체를 빵빵하게 구성해야 할만큼 고가의 메인보드에서만 가끔 볼 수 있는 구성이기도 하다. 이중 구성이기 때문에 더 많은 페이즈 구성이 가능하지만 그만큼 단가 문제, 공간 문제, 전기적 반응 속도 문제가 더 심해져서 채택된 제품은 별로 없다. 요즘에는 페이즈 컨트롤러도 많이 발전되어서 이중 더블링의 필요성이 점점 약해지고 있다.

o   쿼드러플링: 2개의페이즈만각각제어해주는더블러와는다르게, 쿼드러플러는 4개의페이즈까지각각제어해주는더블러의진보된형태라고볼수있다. 덕분에필요한칩의개수를절약할수있어서구성이그나마간결해질수있는것이장점. 일부메인보드에서사용되지만더블러보다단가가비싸서아직까진널리사용되진않는다.

·        멀티 아웃풋 방식

o  듀얼 아웃풋: 모스펫 드라이버가 1페이즈가 아닌 2페이즈씩 분배하는 방식을 지닌 구성. 그렇다보니 더블러라는 별도의 칩이 추가로 요구되는 더블링 방식보단 그나마 간결해보이는 구성이고, 다이렉트 방식보다 2배의 개수로 전원부 페이즈 구성이 가능하다. 하지만, 2페이즈씩 제어하기 때문에 1페이즈만큼의 전력 공급만 필요한 상황에도 무조건 2페이즈 단위로 공급해서 전력면에서 비효율적이고 낭비될 수밖에 없다. 전력이 많다는 것은 곧 온도가 높아짐을 의미하므로 전원부 쿨링에 상대적으로 불리하다. 다만, 고부하 상태에는 다이렉트나 더블링이나 모든 전원부 페이즈가 총동원하는 상태이므로 큰 차이는 없다.

o  트리플 아웃풋: 3페이즈씩 제어하는 것만 제외하면 기본 원리는 듀얼 아웃풋과 동일. 1페이즈만큼의 전력 공급만 필요한 상황일 때도 무조건 3페이즈 단위로 공급하므로 전력면에서 듀얼 아웃풋보다 더 비효율적이라고 볼 수 있다.

 

 

 

 

 

출처: 다나와,나무위키