PC power & Cooling 사에서는 Turbo-Cool 시리즈 파워에 대해서 자체 테스팅 리포트를 제공하고 있습니다. 파워 서플라이에 대한 총괄적인 테스트 자료를 A4용지에 몇 장 분량으로 제품과 함께 동봉해서 판매하고 있지요. 이런 테스팅 리포트 작성에 사용되는 테스트 장비는 아래 이미지와 같습니다.
http://www.chromaus.com/chroma/product_file/55/8000-EDM.pdf
http://www.chromaus.com/us/product/detail.asp?gid=134&id=32
위 사진은 CHROMA ATE INC.의 "Chroma 8000"이라는 장비입니다. 커다란 랙마운트에 텍트로닉스 디지털 오실로스코프와 여러 대의 Electronic load, DMM(Digital Multi Meter) 등의 장비들이 PC에서 프로그램된 순서에 따라 순차적으로 여러가지 테스트를 하게 됩니다.
본격적인 테스트에 앞서서 저의 테스트는 아래의 장비 구성대로 진행이 됩니다.
테스트 구성
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AC 220V 콘센트 ------>PSU ----------Bypass kit----------->Load
(접지) |
Scope
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좀 더 자세하게 설명하자면 아래 이미지와 같습니다.
파워 서플라이 디자인 가이드에서는 위 이미지와 같이 bypass용으로 10uF 전해 캐패시터와 0.1uF 적층 세라믹 캐패시터를 사용하며 bypass로 걸러지는 고주파와 저주파 노이즈에 대해서 파워 서플라이의 GND 접지쪽으로 빠지도록 하고 있습니다. 그리고 Electronic load를 사용함에 있어서 이 Electronic load는 AC 소스를 입력 받아서 작동되는 장비이다 보니 이 Elctronic load가 작동되면서 생기는 노이즈가 파워 서플라이로 타고 들어가는 것을 막기 위해 파워 서플라이 접지와 분리된 접지를 하게 됩니다.
제가 사용하는 load 장비는 작동하는데 따로 AC 입력 소스가 필요없습니다. 그래서 이 부하장비에 추가로 접지를 할 필요가 없습니다. 만약 저같은 경우 부하장비의 GND에 접지를 하게 된다면 위의 이미지처럼 파워서플라이의 접지 쪽으로 흘러야할 고주파와 저주파 노이즈가 load 쪽으로 역류하게 될 우려가 있고 이로 인해서 오실로스코프 화면 상에 고주파와 저주파 노이즈가 보여지게될 수 있습니다. 다행이 앞서서 했던 리플&노이즈 테스트에 대해서 저같은 경우 load의 접지에 따른 파형 변화를 테스트했으며 다행이 변동사항이 없는 것으로 보아서 bypass kit에서 걸러지는 고주파와 저주파 노이즈는 파워 서플라이의 DC GND의 접지를 통해 빠져 나간다는 것을 알았습니다.
저의 피파쿨 멀티채널 1kW는 중고로 구매했으며 판매자가 테스팅 리포트를 가지고 있지 않아서 이곳 2CPU 회원이신 이문흠 회원님의 동일 모델 피파쿨 멀티채널 1kW 제품의 테스팅 리포트를 참고하였습니다.
위 문서에 보시면 리플&노이즈는 각 출력 전압과 출력 채널에 대해서 차례대로 45,40,39,48,34,37,44mV로 나와 있습니다. 파워 서플라이 디자인 가이드에서 제시하고 위 이미지 상의 max. 값을 본다면 이 피파쿨 멀티 채널 1kw 제품의 리플&노이즈 수준이 피파쿨의 명성과는 다르게 좋지 못함을 알 수 있습니다. 특히 5V 리플&노이즈 같은 경우 최대 허용치에 아주 근접한 값입니다. 안좋은 모습이지요.
현재 이 멀티채널 모델은 모두 단종된 상태이고 이보다 더 개선된 리플&노이즈 값을 보이는 싱글채널 1kw 제품이 판매되고 있습니다. 아쉽게도 이번 테스트는 PC power & Cooling의 멀티채널 1kW 파워 서플라이의 리플&노이즈 테스트입니다.
테스트에서 로드 조건은 12V 3 채널에 35A와 5V에 30A의 부하를 동시에 주어 각각의 리플&노이즈를 측정했습니다. 간단히하는 테스트인만큼 좀 더 포괄적인 테스트는 하지 않았습니다.
먼저 12v 3채널의 리플&노이즈 파형입니다. 위의 테스팅 리포트 값인 48mV와 동영상의 첨두치를 비교해 보시면 됩니다.
다음은 5V의 리플&노이즈 파형입니다. 위의 테스팅 리포트 값인 45mV와 동영상의 첨두치를 비교해 보시면 됩니다.
PC power & Cooling 사에서 테스트를 할 때 테스팅 리포트에 표기되는 값이 일정 시간 내에서의 평균값을 기록하는지 아니면 임의의 시점에서 선택된 값인지는 모르겠습니다. 하지만 테스팅 리포트의 결과값과 비교해 보면 당연히 커다란 문제가 없음을 알 수 있습니다.
앞서서 제가 썼던 리플&노이즈 첫번째 글을 보시면 Amaxz 측에서 한 리뷰에 오실로스코프 필터 옵션 중에 Smooth filter에 대해서 언급했던 적이 있습니다. 그래서 이번에 이 부분에 대해서 제가 예상했던 Smooth filter 옵션에 대해 어느 정도 차이가 있는지 Yokogawa Measuring Instruments Korea Corp. 의 관련 부서에 전화로 연락하여 자문을 받았습니다. Yokogawa 측에서는 Amaxz 측에 사용한 Yokogawa DL4200 오실로스코프의 Smooth filter에 대해서 타 스코프의 average기능과 흡사하다고 설명해 주셨으며 스코프 화면상에 보이는 노이즈 파형에 있어서 차단하는 기능으로 설명하였습니다.
제가 사용하는 Fluke 오실로스코프에서도 average 기능이 있습니다. 아마 오실로스코프를 다루시는 분들이 계시다면 이 Average 기능이 파형에 있어서 어떤 변화를 가져 올 수 있는지 아실 껍니다.
아래 이미지를 보며 비교하는 방식으로 설명을 드려보겠습니다.
위의 첫 이미지는 Amaxz 측에서 실시했던 테스트의 리플&노이즈 파형으로 오른쪽 상단의 빨간 박스 안에 Smooth filter와 BW 20MHz(20MHz 대역폭 제한필터)의 두가지 필터가 적용된 것을 볼 수 있습니다. 그리고 왼쪽 하단에 파란 박스 안에 리플&노이즈(Vpeak-peak)값으로 28.40mV가 표시되었습니다.
두번째 이미지는 제가 측정한 Amaxz 리플&노이즈 파형으로 리플&노이즈 값으로 화면상의 첨두치를 보시면 64mV가 표시됨을 알 수 있습니다. 두 이미지에서 보면 Volt division과 Time division의 차이가 있지만 그것을 염두하고 파형을 본다면 위의 Amaxz 측의 파형은 아래 제가 테스트 한 파형과 비교시 X 축에 드리워진 리플 파형 위에 겹쳐진 노이즈의 파형이 이 리플 파형과 같은 곡선형태로 스무스하게 이어짐을 알 수 있습니다. 바로 Smooth filter 옵션이 활성화 되었기 때문입니다.
리플&노이즈에 있어서 파형에 보이는 피크값으로 이 리플&노이즈의 값이 결정되므로 이 smooth filter나 유사한 average 옵션에 대해서 집고 넘어가야 할 부분이며 이 옵션이 리플&노이즈 값에 미치는 영향에 대해서 알아야할 부분입니다.
파워 서플라이 디자인 가이드에서 명시하고 있는 리플&노이즈 부분과 원본 문서 링크입니다.
http://www.formfactors.org/developer/specs/ATX12V_PSDG_2_2_public_br2.pdf
이렇게 제가 측정한 것과 Amaxz의 측정값이 무엇때문에 이토록 차이가 나는지에 대해서 비교해보던 중에 Amaxz 리뷰 자료를 보면서 다른 또 한가지 의문점을 가지게 되었습니다.
위 사진은 Amaxz 측 리뷰의 리플&노이즈 측정 장면 사진입니다. 사진에 보시는 알루미늄 전해 캐패시터 앞 LED 옆의 붉은색 계통의 캐패시터가 보입니다. 원래 위의 파워 서플라이 디자인 가이드에서 보셨다시피 바이패스용 캐패시터로는 세라믹을 쓰라고 돼 있습니다. 일반적으로 세라믹 캐패시터들은 그 크기가 작기 때문에 10의 지수 승 방식으로 그 용량을 표기하고 있습니다. 예로 104라고 표기돼 있다면 10X10^4 = 100,000pF=100nF=01.uF 으로 용량을 계산을 하게 됩니다.
제가 보기로는 위 사진의 것이 필름 캐패시터의 한 종류가 아닐까 해서 전자 분야에 관련된 다른 분에게 여쭈어 보았는데 필코 전자의 Metallized Polyester Film Capacitor 같다라는 답변을 받았습니다.
위 사진의 붉은색 캐패시터의 표기를 보자면 잘 보이지 않지만 극성이 없기 때문에 왼쪽에서 세번째 캐패시터는 다른 것과는 반대방향으로 달려있습니다. 그래서 0.1이라고 용량이 표기된 것을 볼 수 있으며 전반적으로 보면 캐패시터에 (0.1 K, 63)으로 표기된 것으로 보입니다. 0.1은 0.1uF을 뜻하고 K는 용량의 오차를 뜻하며 63은 최대 수용가능한 내전압을 표기합니다.
아래의 이미지는 제가 추측하는 필코 전자의 Metallized Polyester Film Capacitor의 표기법 이미지와 그 관련 문서입니다.
http://www.pilkor.co.kr/download/PCMT_365-7.pdf
K 다음의 쉼표까지 정확하게 일치합니다.
저같은 경우 리플&노이즈 측정시 사용하는 고주파 바이패스용 캐패시터는 적층 세라믹 캐패시터를 사용합니다. 일반적으로 리플&노이즈 측정시 단판 디스크 세라믹 캐패시터를 사용하기도 합니다. 아래 사진과 같은 것이 디스크 세라믹 캐패시터입니다.
사진에 보이는 것처럼 104=0.1uF입니다. 디스크 세라믹 캐패시터도 온도보상용 제품이 있지만 일반적으로 온도변화에 대해 안좋은 특성을 가집니다. 즉, 온도 변화에 따라 그 용량변화가 나타나기 때문에 온도변화가 생기는 부분에 이 디스크 캐패시터를 잘 사용하지 않습니다. 그래서 리플&노이즈 측정을 할 때 이 캐패시터를 사용한다면 심한 온도변화가 없도록 해 주어야 하며 저같은 경우 난방을 하는 집안에서 측정이 이뤄지기 때문에 난방 상태에 따라 온도 변화가 생김을 인지하여 아래 사진과 같은 온도 특성이 좋은 적층 세라믹 캐패시터를 사용하였습니다.
쌀 한톨의 크기보다 작고 100원짜리 가장자리 눈금 2개랑 크기가 비슷합니다
필름 캐패시터와 세라믹 캐패시터는 공통적으로 고주파 bypass용으로 쓰입니다. 특성은 비슷하지만 오디오 관련해서 직접 캐패시터를 교체해 사용하신 분들의 이야기를 들으면 필름과 세라믹의 차이가 난다라고 합니다. 제가 알고 있기로는 노이즈 관련해서는 필름이 세라믹보다 좋다라고 막연히 알고 있지만 직접 경험하지 않은 부분이라 거론하긴 어렵습니다. 조만한 필코 전자의 Metallized Polyester Film Capacitor를 구해서 테스트 해 봐야 어떤 차이가 생기는지 알 수 있을 것 같습니다.
추가로 이런 테스트도 해 보았습니다. 오실로스코프를 사용하시는 분들이라면 아실 껍니다.
오실로스코프가 민감한 장비 중의 하나입니다. 그래서 아래 사진과 같이 프로브를 전기장판에 갖다대면 노이즈가 잡힙니다.
위 사진은 전기장판을 작동시키고 오실로스코프에 프로브를 연결하지 않았을 때의 파형입니다. 어느 곳을 통해서 노이즈가 유입되지 않습니다.
하지만 오실로스코프에 프로브를 연결시키고 그 프로브를 전기장판에 갖대대고 전기장판의 온도조절을 올렸다 내렸다 하면 아래와 같은 노이즈 파형이 보입니다. 화면 중간에 파형이 솟았다가 꺼졌다가 하는 것이 보입니다. 솟았을 때는 온도를 최대로 높인 상태고 꺼졌을 때는 온도를 최저로 낮춘 상태입니다.
전파 관련해서는 spectrum analyzer라는 고가의 전문장비가 따로 있기 때문에 제가 다루지 못하는 부분입니다.
파워 서플라이를 하나하나 테스트 하면서 재미있는 현상이 나타나서 보여 드려 봅니다.
각각의 서플라이를 동작시키고 프로브는 파워서플라이의 그 어느부분에 접촉되지 않으며 프로브는 bypass kit에만 연결되있고 이 bypass kit도 오실로스코프 프로브 외에는 그 어느 것도 연결되지 않는 상태입니다. 파워 서플라이와 프로브 간의 거리는 20cm정도입니다.
먼저 Antec True 430W를 작동시킵니다.
스코프상의 설정은 20MHz 대역 제한, 프로브 10X 설정입니다.
스코프 상의 설정은 없고 프로브를 1X로 설정하여 측정대역폭을 7MHz로 제한하였습니다.
위의 영상에서는 별다른 노이즈가 잡히지 않습니다.
다음은 PCpower & Cooling 멀티채널 1kW 테스트입니다. 테스트 조건의 위와 동일합니다.
안텍과는 다르게 피파쿨 파워 작동에는 노이즈가 포착이 되네요.
다음은 Amaxz NT입니다. 테스트 조건은 동일합니다.
첫번째 동영상이 측정가능한 태역폭이 20MHz, 두번째가 7MHz까지이니 약간의 차이가 보입니다.
Amaxz NT가 작동되면서 스위칭 노이즈로 추정되는 것이 스코프 상에 잡힘을 알았습니다.
아무튼 이런 결과도 있었습니다. 아마 스코프 사용하시는 분들 중에 사용하시면서 이런 비슷한 경험을 해 보셨을 껍니다. 그래서 저같은 경우에는 노이즈 측정에 있어서는 이런 경우가 있기 때문에 주변에서 작동되는 전자기기를 모두 꺼버리고 코드도 뽑고 핸드폰도 꺼 둔 상태에서 실시합니다.
이번 글을 테스트의 마지막 글로 하며 차후 테스트할 제품에 대해서는 한번 생각해 봐야할 것 같습니다.
회원분들께 드리고 싶은 말이 있습니다. 해외 파워서플라이 리뷰자료를 보면 오실로스코프 파형자료를 보여주는 곳이 있습니다. 예를 들자면 http://www.silentpcreview.com/ 나 http://enthusiast.hardocp.com 나 http://www.jonnyguru.com/ 등이 있고 더 있는지는 모르겠습니다. .
http://www.usb-instruments.com/documents/DS1M12%20Starter%20Guide.pdf
이런 사이트에서 사용하는 오실로스코프는 위에 보시다시피 PC의 USB 포트에 연결해서 쓰는 DS1M12 라는 제품입니다. 최대 측정 가능 대역폭이 250KHz라고 알고 있는데 리플&노이즈에 대한 정의가 앞서 파워서플라이 디자인 가이드에서 보셨다시피 20MHz까지이므로 제품 간의 비교에 절대적인 영향을 미쳐서는 안된다고 봅니다. 250KHz이상의 대역에서는 어떤 차이가 나는지 알수 없는 부분이기 때문입니다. 그래서 리플&노이즈 자료에서는 어떤 장비로 어떤 설정으로 측정을 하였는지 먼저 체크해보아야 합니다.
제가 원래 위의 자료 내용들을 어제 저녁에 작성하였는데 오늘 오전에 꼬리말을 달아주신 김현우 회원님과 정현문 회원님께 답변을 달다가 잘못하여 글을 삭제시켜 버렸습니다. 다시 이렇게 글을 쓰는데도 약 두 시간이 걸리네요.
아무튼 정현문님께서 PC perspective의 PC power & Cooling 사의 1200W 리뷰(http://www.pcper.com/article.php?aid=458&type=expert&pid=8)를 링크해 주셨고 이것에 대해 제가 가지는 생각을 말씀드렸습니다. 피파쿨의 멀티채널 1kW제품은 피파쿨 자체의 테스팅 리포트에서 보시다시피 리플&노이즈값이 별로입니다. 현재는 이 멀티채널 제품은 모두 단종이 되었고 1000와트든지 1200와트든지 모든 라인의 제품들이 싱글채널입니다. 멀티채널 1000와트보다는 싱글채널 1000와트가 테스팅 리포트 결과로 보자면 효율이나 전압변동, 리플&노이즈가 멀티채널에 비해 많이 좋아진 모습을 볼 수 있었습니다.
그리고 개인적으로 PC perspective에서 보여주는 리플&노이즈 측정값에 대해서는 비관적로 봅니다. PC perspective에서 사용하는 오실로스코프는 Hitachi V-650F 60 MHz dual trace oscilloscope 입니다. 제품의 이미지는 아래와 같습니다.
아날로그 방식의 스코프입니다. 디지털 오실로스코프와는 다르게 이 제품은 오실로스코프 화면에 보이는 파형을 사용자가 직접 눈으로 보고 Volt division을 참고하여 계산하게 됩니다. 그래서 이 스코프의 휘선의 특성 상 측정의 오차가 크게 발생됩니다. 그리고 노이즈 측정에 있어서 아날로그 스코프보다 디지털 스코프가 우수하다라고 알고 있습니다. 아무튼 PC perspective의 여러 파워 서플라이 리플&노이즈 테스트를 보면 웃기게도 리플&노이즈 값의 1의자리 숫자가 5의 배수로만 기입돼 있습니다. 아무래도 아날로그 오실로스코프의 특성 상 무작위 적으로 흐르는 파형을 사람이 보고 계산하는 데서 기인된 것이 아닌가 합니다. 그래서 제 생각은 파형에 대한 사진이나 동영상 등이 첨부가 되면 그것이 더 좋지 않을까 생각합니다.
이번 테스트 글은 이것으로 마무리 짓고 다음엔 어떤 제품을 할지 생각해 보겠습니다. 제가 구입해서 하는 것이기 때문에 제가 평소에 마음에 드는 제품을 사정권에 둘 것이며 또한 자금 사정에 따라 시일이 걸릴 수도 있겠습니다. 대략 인피니티, 피파쿨 사일런서, 피파쿨 싱글채널 1kw, 시소닉 중의 하나가 되지 않을까 하네요.
본의 아니게 김현우 회원님과 정현문 회원님께서 남기신 꼬리말이 제 실수로 글 전체가 삭제되면서 날아가버렸습니다. 두분 모두 좋은 말씀 해 주셔서 감사드립니다.
※ 위 테스트는 제품간의 차이와 테스터의 테스트 방식, 테스트 조건 등에 따라 다소 차이가 날 수 있습니다.
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짧은글 일수록 신중하게.