3 Phase의 진실을 밝힌다! 메인보드 전원부에 대한 모든것

메인보드의 메인 전원부는 파워 서플라이에서 DC로 변환된 12V전원을 받아 CPU와 칩셋에 공급하기 위한 일종의 레귤레이터이다. 특히 CPU의 전력 소모량이 근래들어 점점 늘고 있고, 현재 상상을 초월하는 전력을 소비하고 있기에, 레귤레이터의 출력은 매우 크게 만들 수 밖에 없다. 그런데 일반 Linear 방식 레귤레이터를 이 전원부에 사용하게 되면 큰 출력을 얻기 어려울 뿐만 아니라 발열량이 엄청나기 때문에, 만약 이를 가지고 전원부를 구성한다면 전원부다가 CPU에 달린 방열팬 이상의 쿨링 시스템을 갖춰야 한다. 사실상 불가능한 이야기가 되겠다. 그렇기 때문에 발열로 소모되는 전력이 적은 즉, "효율"이 좋은 레귤레이터의 도입이 불가피했던 것이다. 그 효율이 좋은 전원이 바로 스위칭 레귤레이터이다.

스위칭 레귤레이터는 효율이 매우 뛰어나 발열량도 적으면서 큰 출력을 얻기 쉽기 때문에 거의 모든 메인보드에서 채용하고 있는 방식이다. 스위칭 전원부가 아닌 전원부를 채용하고 있는 보드는 아직 보지 못했다. 스위칭 전원부의 동작원리를 알아야 전원부의 Phase구성에 대해 이해가 가능하므로 이에 대해서도 알아보도고 넘어 가도록 하자.

스위칭 레귤레이터는 스위칭이란 이름이 암시하듯이 스위치를 껐다가 켜는 원리를 이용한 것이다. 여러 분한테 간단한 12V DC전원과 전원을 껐다 켤수 있는 간단한 스위치 그리고 1.5볼트만 있으면 켜지는 작은 전구가 주어진다고 생각해 보자. 중요한 것은 전구는 1.5볼트 이상의 높은 전압이 연속적(1~2초정도..)으로 인가되면 타버린다는 것이다. 이런 상황에서 여러분은 어떻게 하면 전구를 켤 수 있을까? 잘 생각해 보면 방법이 있다. 잠시 생각해 보시라..

<스위치를 껐다켜는 컨트롤칩> <스위치 역할을 하는 MOSFET>

답을 찾으셨는지 모르겠는데.. 이런 방법이 있다. 스위치를 무지하게 빨리 켰다 껐다를 반복하는 것이다(초당 수천회 이상 ^^). "연속적"으로만 고전압이 인가되지 않으면 되니깐 말이다. 켜는 시간과 끄는 시간의 비율을 잘 조절한 상태로 무지하게 빨리 켰다 껐다를 반복하면 1.5V를 만들어 낼 수도 있지 않을까? 물론 초당 수천회 이상으로 껐다 켰다를 반복하는 일이 사람이 하기는 불가능하다는 점을 논외로 하면 말이다^^. 하지만 사람이 못하는 무시무시한 일을 기계는 종종 할 수 있지 않은가. 이런 방법으로 근사적으로 1.5V를 만들어 내는 것이다 .

<쵸크코일>

스위칭 레귤레이터는 바로 이런 스위칭 원리를 이용해 작동하는 것이다. 단순하게 스위치만 껐다 켜는 일이 바로 이 장치가 하는 주된 일이다. 여기서 스위치로 위에서 언급한 트랜지스터의 일종인 MOSFET이 쓰이고 여기에 이 스위치를 제어하는(상상을 초월하는 속도로 껐다 켰다를 반복하는..) 컨트롤 칩이 있다. 그리고 스위칭 전원에서는 사실 상당량의 노이즈가 발생하는데, 이 스위칭 과정에서 발생하는 노이즈를 걸러주는 쵸크 코일이 달려 있다.