리짜르도의 즐거운 인생 이야기

전원 공급 장치가 변하지 않는 이유

컴퓨터 내 모든 주변기기는 지속적인 개선의 노력으로 지금까지 여러 차례 업그레이드를 거치며 최근의 모습으로 소비자에게 공급되고 있다.

그러나 이러한 모든 장치와는 달리 전원 공급 장치(PSU, Power Supply Unit)는 프로세서나 마더보드만큼이나 컴퓨터의 기본이자 중요한 구성요소이다.

적당한 양의 전기 전압이 공급되지 않으면 컴퓨터는 시작조차 할 수 없다.

그래서 PSU는 내부 테스트를 실행해 제대로 동작하는지 확인하고 알맞은 전압과 세기로 전력을 공급한다. 모두 제대로 작동하면 PSU는 컴퓨터의 마더보드에 전력 양호 신호를 보내 마더보드가 시작되도록 한다. PSU는 끊임없이 신호를 보내되, 전력 공급이 제대로 이루어지지 않으면 신호 전송을 중단하고 컴퓨터는 꺼진다.

전력 공급 장치의 전원 코드는 일반 전기 콘센트에 꽂는다. 우리나라에서는 220볼트(미국은 110볼트), 60Hz의 교류(AC) 전원을 공급한다. 전원 공급 장치로 들어오는 200볼트 AC는 컴퓨터 내부에 있는 민감한 전자 부품에 사용할 수 있는 것보다 훨씬 낮은 전압의 직류(DC)로 변환해야 한다.

공급되는 전원은 변칙적이다. 즉, 전류와 세기에 작은 변동이 있다. 이론적으로 컴퓨터 구성요소는 이러한 변동에 손상될 수 있으므로 일부 전력 공급 장치는 저전압 DC로 변환하기 전에 전원을 필터링하고 조율한다. 전력은 EMI 필터를 통과하면서 변동을 줄이고 회선 조절 회로도를 사용해 전력 수준을 일관되게 유지한다.

조절을 마친 전원은 60Hz 전류를 매우 높은 주파수(초당 회전수가 더 많음)로 변환하는 트랜지스터로 이동한다. 트랜지스터는 작고 가벼운 변압기가 220볼트의 전력을 낮추는 일을 하게 한다. 전류가 60Hz로 유지되면 컴퓨터가 적합하지 않기 때문에 실용성이 떨어져 더 큰 변압기가 필요하다. 그뿐만 아니라 60Hz보다 높은 주파수의 AC 전류는 필터링이 더 쉽고 전압을 일정하게 유지해 컴퓨터 내부의 민감한 전자 부품에 사용할 수 있다.

고주파 전력은 변압기로 전송돼 220볼트를 컴퓨터의 여러 부분에서 사용하는 세 가지 전압인 3.3볼트, 5볼트, 12볼트로 감소된다.

저전력은 이제 전력을 정류하는 다이오드로 이동하고 여기서 AC전력을 DC전력으로 변경한다.

두 가지 유형의 커패시터는 전력을 저장한 다음 필요할 때마다 제공하여 컴퓨터 구성요소에서 활용할 수 있는 전원을 항상 안정적으로 공급할 수 있도록 한다. 보통 전원 공급 장치에서 가장 큰 커패시터인 입력 커패시터는 드라이기를 켤 때처럼 전원 콘센트에 전력이 부족할 때 전원 공급 장치에서 활용하는 보유 전력이 있다. 좀 더 작은 출력 커패시터는 전기 저장고가 있어 DVD 드라이브 및 CD드라이브가 동시에 켜질 때처럼 컴퓨터에서 갑자기 전기가 필요할　때 공급한다.

커패시터는 전력 공급 장치가 콘센트에 연결되어 있지 않더라도 전압을 저장하기 때문에 굉장히 위험할 수 있다. 절대 전력 공급 장치를 열어서는 안 된다.

다이오드, 트랜지스터, 변압기, 커패시터는 매우 뜨거우며, 냉각시키지 않으면 쉽게 타버릴 수 있다. 하나 이상의 히트싱크(heat sink)는 전원 공급 장치에 내장된 팬과 함께 열을 방출하고 냉각시킨다.

전기는 필터(filter)를 통과해 지속적이고 변동 없는 전류가 유지되도록 하므로 전자 부품이 손상을 입지 않는다.

전력은 마침내 컴퓨터 구성요소에 전력을 공급하는 케이블로 보내진다. 각 케이블은 몇 개의 전선으로 되어 있으며 각 전선은 서로 다른 전압을 전달한다. 12V 전력은 디스크 드라이브 모터 같은 장치용이며, 3.3V 및 5V전력은 PCI/AGP 카드, CPU, RAM 및 구성요소에서 사용한다. 케이블 커넥터를 사용해 케이블과 컴퓨터를 연결한다.

각 커넥터는 특정한 방식을 사용해 부착하도록 지정되어 있어 적합한 곳에 전압이 공급되도록 한다.