|
AC Ripple 과 Noise
Ripple 값의 제한규정과 측정방법
교류를 컴퓨터 부품이 사용할 수 있는 직류로 만드는 과정에서 완전히 제거되지 않고 직류성분에 중첩적으로 교류성분이 나타나는 것을 AC Ripple 이라 합니다. 그리고 스위칭 파워서플라이의 특성상 고주파 스위칭 과정에서도 Ripple과 전기적인 Noise 출력직류에 나타납니다. 이러한 Ripple & Noise는 콘덴서의 수명을 단축시키고 논리 동작을 오작동하게 할 수 있기 때문에 그 성분은 적을수록 좋으며, 파워서플라이 설계 가이드에서는 보통 출력직류전압의 1/100 정도 이하로 제한하고 있습니다.
[ intel 파워서플라이 디자인가이드 상의 규정치]
Ripple과 Noise는 구분하지 않고 함께 측정하며, 오실로스코프(oscilloscope)를 사용하여 교류성분에 중첩된 파형의 끝에서 끝까지(peak to peak) 값을 측정하며 전압 V의 1/1000인 mV를 사용합니다. 다음 그림은 파워서플라이 디자인가이드에 있는 측정 개념도입니다.
[ Ripple & Noise를 측정하는 구성도와 함께 필터, 스코프, 프로브 등에 관한 코멘트 ]
DC성분을 제거하고 고주파성분을 패스시켜 Ripple만을 측정하기 위해 측정하고자 하는 전압에 전해콘덴서와 세라믹 콘덴서로 구성된 필터를 병렬로 연결하여 측정합니다.( 10uF콘덴서는 테스트 중 과도한 Load로 쉽게 파손되기에 수시로 정상유무를 확인해야 합니다.) 그리고 20MHz 대역을 지원하는 오실로스코프면 충분하지만 차동(差動) 프로브(Differential probe) 등을 사용해야 정확한 측정할 수 있습니다. 차동 프로브가 없을 때는 아래 그림처럼 최대한 다른 간섭 요인을 제거해야 합니다.
[ 실측장면 : 그라운드로 노이즈가 들어오는 것을 최소화하기 위해 프로브 캡을 분리하고 측정 ]
AmaxZ NT690 730W의 Ripple & Noise 측정
다음은 여러 Load조건 때 NT690 730W의 각 출력전압라인의 Ripple & Noise를 측정한 값입니다.
[ AmaxZ NT690 730W : 다양한 Load조건에서 Ripple & Noise 값 ]
Ripple과 Noise가 적을수록 깨끗한 전압이며, NT690 730W는 파워서플라이 디자인 가이드의 제한치보다 50% 이하의 전압을 출력하고 있습니다. 아래는 오실로스코프의 실제 화면을 캡쳐한 이미지 입니다. 작은 이미지를 클릭하시면 큰 그림을 볼 수 있으며, 이미지 좌측하단의 'P-P(1)' 값이 리플과 노이즈 값으로 위 테이블에 정리되어 있습니다.
[ P-P(1) 18.20mV가 Ripple & Noise의 peak to peak 값 ]
조건 |
+3.3V |
+5V |
+12V |
77W |
|
|
|
156W |
|
|
|
303W |
|
|
|
462W |
|
|
|
607W |
|
|
|
772W |
|
|
|
[ AmaxZ NT690 730W : 다양한 Load조건에서 Ripple & Noise 측정, 캡쳐 이미지 ]
AmaxZ NT690 730W의 +5VSB
32비트 운영 프로그램에서는 RAM을 3.5G까지 사용할 수 있으나, 64bit 체계의 운영프로그램에서는 무제한이라 할 수 있습니다. 일부 USB장치가 +5VSB를 사용하지만 PC가 Sleep 모드로 전환되면 +5VSB를 사용하여 RAM에 PC의 모든 상태가 저장되기에 하이엔드 컴퓨터는 +5VSB의 용량이 커야 합니다. 또한 대부분의 사용자들이 Soft 0ff만으로 컴퓨터를 종료하므로 +5VSB는 항상 켜있습니다. 따라서 보다 큰 용량이 더 튼튼하다고 할 수 있습니다.
AmaxZ NT690 730W의 +5VSB의 용량은 6A(peak 8A)로 디자인가이드의 +5VSB@2.5A보다 매우 큽니다. 컴퓨터의 sleep 모드를 가정하고 +5VSB라인에 높은 부하를 걸고 Ripple과 Noise를 측정했습니다.
[ AmaxZ NT690 730W : 대기모드를 가정한 +5VSB의 Ripple & Noise값 ]
Sleep 모드에서는 +5VSB만 살아있으므로 보다 깨끗한 값이 출력됩니다.아래는 오실로스코프의 실제 화면을 캡쳐한 이미지 입니다. 클릭하시면 큰 그림을 볼 수 있으며, 이미지 좌측하단의 'P-P(1)' 값이 리플과 노이즈 값이며, 위 테이블에 정리되어 있습니다.
+5VSB라인의 Ripple & Noise |
5A |
6.5A |
7.25A |
|
|
|
[ AmaxZ NT690 730W : +5VSB의 Ripple & Noise 측정, 캡쳐 이미지 ]
Power Factor(역률)
실제로 사용할 수 있는 전력의 비율을 역률(Power Factor)이라 하고 0~1까지로 높을수록 좋습니다. 백열전구와 같은 충전과정이 없는 전기제품은 역률이 1에 가깝게 나오고, 콘덴서 등을 사용한 제품은 그렇지 않습니다. 역률이 낮으면 발전설비 운용의 효율이 떨어지므로 더 많은 발전소와 변압설비 등을 필요로 합니다. 이러한 역률을 개선시키는 것을 PFC라고 하며, 유럽은 이미 의무화했으며, 이산화탄소량 규제, 화석연료의 고갈 및 가격폭등 등의 현실로 볼 때, 선진국으로 수출하는 목적이 아니더라도 우리나라도 따라갈 수 밖에 없는 대세인 듯 합니다.
역률의 효과를 잘 보여주는 잘 보여주는 이미지, 유효전력(PF를 1에 근접)을 극대화시키면 같은 설비로 4대가 사용할 수 있다는 의미입니다.
[ PFC의 유무에 따른 설비의 효율성을 설명한 이미지, 출처 : ST Microelectronics사의 Application Note ]
Passive PFC라하여 철심형 인덕터를 사용해 저렴하게 구현하고 있으나 0.6 내외의 낮은 PF로 큰 의미가 없습니다. PFC IC, PFC쵸크, FET, Diode 등을 이용한 Active PFC는 사용용량과 전 대역의 AC전압(110VAC~260VAC)에 대응할 수 있으며, 0.9 이상의 역률을 실현시킬 수 있지만 회로 자체에 많은 비용이 소요되며, EMI 대책에 더 많은 비용을 들여야 합니다. 그래서 하이엔드 브랜드의 일부 제품들도 낮은 급의 부품으로 220VAC 대역만 지원하게 만들어 부품을 낮추거나, 청각적으로 발진소음이 들리는 등 불안정하여 24시간 동작하는 설비에서 신뢰도를 유지하지 못하고 있습니다.
[ NT690 730W의 PFC의 일부, 100~240VAC 740W를 커버하는 소재, 용량의 부품을 사용 ]
PFC가 구현된 파워서플라이를 사용하는 완제품 업체 또는 산업용 장비 업체의 관심사는 신뢰도입니다. 그러나 해외의 어떤 리뷰에서도 PFC를 구현한 소재의 신뢰도에 대한 코멘트는 없습니다. NT690 730W의 부품 하나하나를 확인해 주십시오. ( 내부부품 살펴보기 )
PF의 측정은 Digital Power Meter 를 사용합니다. 역률의 값은 ~1 까지로 표현되며 높을수록 좋습니다. 그러나 100V에서 240V대역까지 적용된 경우에는 240V대역에서 역률 값이 집착하다 보면 100V 대역에서 발열 문제가 발생할 수 있습니다. 그리고 역률 0.9 이상이면 실질적인 이익에서 큰 차이가 없으므로 PF 값보다는 PFC부품과 회로의 신뢰도에 더 관심을 갖는 것이 옳다고 봅니다. 다음 테이블은 앞장에서 사용된 Load조건에 NT690 730W의 역률을 YOKOGAWA사의 WT210 모델로 측정한 것입니다. AmaxZ NT690은 모든 측정 대역에서 PFC부품 발진, 트랜스포머 발진으로 기인한 청각적 소음은 들리지 않습니다.
[ AmaxZ NT690 730W : 역률측정 ]
| 
인쇄하기
