- 능동형 역률 조정 (aPFC, Active Power Factor Correction)
제어용 집적회로(IC)와 모스펫(MosFET), 다이오드, 캐패시터 등을 활용해 고조파가 포함된 교류 전력을 정현파와 유사하게끔 직접 조정하는 방식입니다. 전용기술이 접목되는만큼 개선효과는 확실해서 90~95% 이상의 역률 조정이 이루어지며, 회로의 대부분이 반도체로 구성되기 때문에 Passive PFC 같은 가청대역 노이즈 문제도 발생하지 않는 장점이 있습니다.다만 PFC를 위한 별도의 회로 구성에 포함되는 반도체뿐만 아니라, 고압의 전력을 제어하기 때문에 전자파 간섭(EMI) 필터도 필연적으로 따르는 등 제품 가격에 영향을 줄 수 있을 정도의 비용을 필요로 합니다.
- 피동형 역률 조정 (pPFC, Passive Power Factor Correction)
패시브라는 단어가 들어가 수동으로 번역되기도 하지만, 역률 조정 여부를 수동으로 제어하지는 않습니다. 입력된 교류 전력(AC)이 인덕터와 캐패시터로 구성된 회로를 거치는 동안 공진 반응을 유도하면서 범위를 벗어난 노이즈는 필터링하는 방식입니다. 전력을 직접 제어하지 않고 공진회로의 특성에 의존하기 때문에 피동적인 역률 조정으로 볼 수 있습니다.사용되는 인덕터나 캐패시터의 품질에 차이가 있을 순 있으나, 회로 구성이 단순하기 때문에 비용 부담이 적은 편입니다. 물론 그만큼 조정 효율도 크진 않고, 위상차가 큰 교류 전력이 인덕터를 거치는만큼 가청대역의 노이즈가 발생할 수 있다는 단점이 있습니다.
*전력 파형 자료는 ROHM에서 운영하는 Tech Web에서 인용하였습니다.
*역률은 기계식 계량기에서 일부만 반영되지만, 전자식 계량기는 제대로 반영됩니다.
- 보호회로 (Protection Circuit)
기본적인 보호회로에는 과전압(OVP, Over-Voltage), 과전류(OCP, Over-Current), 과전력(OPP, Over-Power) 보호가 있습니다. 전압이 높아지면 스위칭과 필터링을 담당하는 전원부에 많은 부담이 발생하고 이를 공급받는 부품의 수명에도 영향을 미칩니다. 전류량이 많아지면 줄의 법칙에 따라 과열이 발생해 폭발이나 화재가 날 수 있습니다.다만 오늘날 PC는 3.3V / 5V에 비해 12V의 사용량이 높을 뿐 더러, 전류량도 압도적이기 때문에 개별 전압 채널을 감시하는 과전류 보호회로(OCP)와 모든 채널을 감시하는 과전력 보호회로(OPP)의 효용성이 겹치는 경우가 많습니다. 따라서 더 저렴한 가격을 원하는 경우에는 OCP 또는 OPP 중 하나와 과전압 보호회로(OVP)를 함께 사용한 제품이 권장됩니다.
흔히 쇼트로 부르는 단락 상태는 OCP의 감지시간보다 더 짧은 시간에 대량의 과전류가 흐르게 됩니다. 특히 12V 채널은 허용 전류량조차 어마어마하기 때문에 잠깐의 과전류도 치명적일 수 있습니다. 따라서 대용량 파워 서플라이를 사용해야 한다면 단락 보호회로(SCP) 여부를 따져볼 수 있습니다.
저전압 보호회로(UVP)는 정격 출력량보다 높은 전력을 소비하는 과부하 상태나 내부 부품 불량으로 인한 전압강하가 감지되면 PC가 오동작 하기 전에 차단해줍니다. 저전압의 원인 중 과부하 상태가 지속되면 과열이 발생하면서 파워 서플라이의 수명이 급격하게 단축되기 때문에 고가의 제품에서 자주 볼 수 있습니다.
과열 보호회로(OTP) 역시 파워 서플라이의 과부하나 쿨링팬 고장 등으로 인해 허용범위 이상의 발열이 감지되면 즉시 전원을 차단하는 기능입니다. 다른 증상들과 달리 고장난 쿨링팬 교체는 크게 어렵지 않아 보증기간이 지난 제품을 유지보수 하는데 도움이 됩니다.
- 평활 캐패시터 (Smoothing Capacitor)
파워 서플라이 내부는 일반적으로 쉽게 구별하기 힘든 전기/전자 부품들로 구성되어 있지만, 그나마 비교적 쉽게 발견할 수 있고 상품정보 등을 통해서 자주 언급되는 부품으로 캐패시터를 꼽을 수 있습니다. 파워 서플라이 내 캐패시터는 변환된 직류에 남은 교류성분을 없애는 평활(Smoothing) 작업을 담당합니다.흔히 리플 노이즈(Ripple Noise)라고 불리는 교류성분은 직류를 사용하는 장치의 동작 정밀도부터 수명까지 영향을 미치기 때문에 PC의 경우 규격 전압의 약 1% 이내로 평활화되게끔 규정하고 있습니다. 파워 서플라이 내부는 주된 역할에 따라 입력(AC) / 정류 / 변압 / 출력(DC)으로 구역을 나눌 수 있는데, 그 중 정류단과 출력단에서 캐패시터가 사용됩니다.
과거 600W급 이하의 출력에서는 200V 내압 캐패시터 2개를 직렬로 연결하는 설계가 주를 이뤘지만, 최근에는 프로세서나 그래픽 카드의 전력 소비량이 증가하면서 400V 이상의 캐패시터를 사용하는 경우가 많아졌습니다. 캐패시터는 직렬로 연결할 경우 내압은 증가하고 용량은 감소하는 특징이 있어, 200V 680㎌ 2개를 직렬로 연결할 경우 400V 340㎌ 캐패시터 1개와 동등한 역할을 합니다.
2차 캐패시터는 최종 출력단(Output)에서 사용됩니다. ATX 규격 전압 3.3V / 5V / 12V로 감압된 전력이 PC 부품에 공급되기 전, 마지막으로 남아있는 리플 노이즈를 제거하는 평활작업을 수행합니다. 요약하자면 정류단 캐패시터는 파워 서플라이의 주요 성능(변압)과 수명에 영향을, 출력단 캐패시터는 전력을 공급받는 각종 PC 주요부품들의 전원부(VRM)에 주로 영향을 줍니다.