Computer Power Supplies

전원 장치는 화려하지 않기 때문에 거의 모든 사람이 이를 당연하게 여깁니다. 하지만 이는 큰 실수입니다. 전원 장치는 모든 시스템 구성 요소에 안정적인 전력을 공급하고 컴퓨터를 냉각하는 두 가지 중요한 기능을 수행하기 때문입니다. Windows가 자주 충돌한다고 불평하는 많은 사람은 당연히 Microsoft를 탓합니다. 그러나 Microsoft를 옹호하는 것은 아니지만, 사실 그러한 충돌의 상당수는 저품질 전원 장치나 과부하된 전원 장치로 인해 발생합니다.

안정적이고 충돌 없는 시스템을 원한다면 고품질 전원 장치를 사용하세요. 실제로 고품질 전원 장치를 사용하면 마더보드, 프로세서, 메모리 사양이 다소 부족하더라도 합리적인 수준의 안정성으로 작동하지만, 저가형 전원 장치를 사용하면 최고 수준의 구성 요소조차 불안정해진다는 사실을 확인했습니다.

안타깝게도 최고 수준의 전원 장치가 장착된 컴퓨터를 구매하는 것은 거의 불가능합니다. 컴퓨터 제조사는 문자 그대로 비용을 절감합니다. 좋은 전원 장치는 마케팅 점수에 도움이 되지 않으므로, 더 나은 전원 장치를 위해 30~75달러를 추가로 지출하려는 제조사는 거의 없습니다. 프리미엄 라인의 경우, 일류 제조사는 일반적으로 우리가 '중급형'이라고 부르는 전원 장치를 사용합니다. 대량 시장용 소비자 등급 라인의 경우, 유명 브랜드 제조사조차도 가격대를 맞추기 위해 전원 장치에서 타협하며, 출력과 구조 품질 면에서 '한계치'에 가까운 전원 장치를 사용합니다.

다음 섹션에서는 좋은 교체용 전원 장치를 선택하는 방법을 이해하기 위해 알아야 할 내용을 자세히 설명합니다.

전원 장치에서 가장 중요한 사양은 물리적 크기, 장착 구멍 위치, 물리적 커넥터 유형 및 핀 배열 등을 정의하는 '폼 팩터'입니다. 모든 현대적 전원 장치 폼 팩터는 1995년 Intel이 발표한 초기 'ATX 폼 팩터'에서 파생되었습니다.

전원 장치를 교체할 때는 전원 장치가 케이스에 물리적으로 맞는지 확인하는 것뿐만 아니라, 마더보드와 주변 기기에 올바른 유형의 전원 커넥터를 제공하는지 확인하기 위해 올바른 폼 팩터의 제품을 사용하는 것이 중요합니다. 현재 및 최근 시스템에서 흔히 사용되는 세 가지 전원 장치 폼 팩터는 다음과 같습니다:

'ATX12V' 전원 장치는 물리적으로 가장 크고, 가장 높은 와트 정격으로 제공되며, 단연 가장 흔하게 사용됩니다. 대부분의 미니, 미드 및 풀 타워 시스템과 마찬가지로 풀사이즈 데스크톱 시스템은 ATX12V 전원 장치를 사용합니다. 그림 16-1은 일반적인 ATX12V 장치인 Antec TruePower 2.0 전원 장치를 보여줍니다.

그림 16-1: Antec TruePower 2.0 ATX12V 전원 장치 (이미지 제공: Antec)

'SFX12V'(s는 small의 약자) 전원 장치는 축소된 ATX12V 전원 장치처럼 보이며, 주로 소형 폼 팩터인 microATX 및 FlexATX 시스템에 사용됩니다. SFX12V 전원 장치는 일반적으로 ATX12V 전원 장치보다 용량이 낮아 보통 130W~270W 수준이며(ATX12V는 최대 600W 이상), 대체로 보급형 시스템에 사용됩니다. SFX12V 전원 장치로 제작된 시스템은 ATX12V 장치가 케이스에 물리적으로 맞는다면 ATX12V 교체품을 사용할 수 있습니다.

'TFX12V'(t는 thin의 약자) 전원 장치는 물리적으로 길쭉한 형태(ATX12V 및 SFX12V 장치의 입방체 형태와 대조적)를 띠지만 SFX12V 장치와 유사한 용량을 갖습니다. TFX12V 전원 장치는 전체 시스템 부피가 9~15리터인 일부 소형 폼 팩터(SFF) 시스템에 사용됩니다. 독특한 물리적 모양 때문에 TFX12V 전원 장치는 다른 TFX12V 장치로만 교체할 수 있습니다.

가능성은 낮지만 'EPS12V' 전원 장치(거의 서버 전용), 'CFX12V' 전원 장치(microBTX 시스템용), 또는 'LFX12V' 전원 장치(picoBTX 시스템용)를 마주칠 수도 있습니다. 이 모든 폼 팩터에 대한 자세한 사양 문서는 http://www.formfactors.org에서 다운로드할 수 있습니다.

12V 수식어

2000년, Intel은 새로운 Pentium 4 프로세서의 +12V 요구 사항을 수용하기 위해 ATX 사양에 새로운 +12V 전원 커넥터를 추가하고 사양 이름을 ATX12V로 변경했습니다. 그 이후로 Intel이 전원 장치 사양을 업데이트하거나 새로운 사양을 만들 때마다 이 +12V 커넥터가 필요해졌으며, 사양 이름에 12V 수식어를 사용했습니다. 구형 시스템은 12V가 아닌 ATX 또는 SFX 전원 장치를 사용합니다. ATX 전원 장치는 ATX12V 장치로, SFX 전원 장치는 SFX12V(또는 경우에 따라 ATX12V) 장치로 교체할 수 있습니다.

이전 버전의 ATX 사양에서 최신 버전으로, 그리고 ATX에서 SFX나 TFX와 같은 더 작은 변형으로의 변화는 진화적인 과정을 거쳤으며, 항상 하위 호환성을 염두에 두었습니다. 물리적 치수, 장착 구멍 위치, 케이블 커넥터를 포함한 다양한 폼 팩터의 모든 측면은 엄격하게 표준화되어 있습니다. 즉, 구형 모델을 포함한 대부분의 시스템을 수리하거나 업그레이드하기 위해 수많은 산업 표준 전원 장치 중에서 선택할 수 있습니다.

맞는 만큼의 전력을 공급하세요

전원 장치를 교체할 때는 케이스에 맞는 교체용 장치를 구하는 것이 중요합니다. 기존 전원 장치에 ATX 1.X 또는 2.X, 혹은 ATX12V 1.X 또는 2.X라고 표시되어 있다면 현재 판매되는 모든 ATX12V 전원 장치를 설치할 수 있습니다. SFX 또는 SFX12V라고 표시된 경우 현재 판매되는 모든 SFX12V 전원 장치를 설치할 수 있으며, 케이스에 공간이 충분하다면 ATX12V 장치도 가능합니다. 기존 전원 장치가 TFX12V로 표시되어 있다면 TFX12V 장치로만 교체할 수 있습니다. 기존 전원 장치에 사양 및 버전 준수 여부가 표시되어 있지 않다면, 제조사 웹사이트에서 현재 전원 장치의 모델 번호를 검색해 보세요. 모두 실패할 경우, 현재 전원 장치를 측정하고 구매하려는 제품의 치수와 비교해 보세요.

다음은 전원 장치의 다른 중요한 특성들입니다:

전원 장치가 전달할 수 있는 공칭 와트입니다. 공칭 와트는 PC 전원 장치가 공급하는 여러 전압 각각에서 사용 가능한 전류량을 곱하여 결정되는 복합 수치입니다. 공칭 와트는 주로 전원 장치를 일반적인 수준에서 비교할 때 유용합니다. 실제로 중요한 것은 각기 다른 전압에서 사용 가능한 개별 전류량이며, 이는 명목상 유사한 전원 장치 간에도 크게 다를 수 있습니다.

온도가 중요합니다

와트 정격은 정격이 수행된 온도를 명시하지 않으면 무의미합니다. 온도가 올라가면 전원 장치의 출력 용량은 감소합니다. 예를 들어, PC Power & Cooling은 작동 중인 전원 장치에 현실적인 온도인 40 C에서 와트를 정격화합니다. 대부분의 전원 장치는 25 C에서만 정격화됩니다. 그 차이가 미미해 보일 수 있지만, 25 C에서 450W로 정격화된 전원 장치는 40 C에서 300W만 전달할 수도 있습니다. 온도가 상승함에 따라 전압 조절 성능도 저하될 수 있는데, 이는 25 C에서 명목상 전압 조절 사양을 충족하는 전원 장치가 40 C 정도의 정상 작동 중에는 사양 범위를 벗어날 수 있음을 의미합니다.

출력 전력을 입력 전력으로 나눈 비율을 퍼센트로 나타낸 것입니다. 예를 들어, 350W를 출력하지만 500W 입력을 요구하는 전원 장치의 효율은 70%입니다. 일반적으로 좋은 전원 장치는 70%에서 80% 사이의 효율을 보이지만, 효율은 전원 장치에 얼마나 많은 부하가 걸리는지에 따라 달라집니다. PC 전원 장치는 '선형 전원 장치'가 아닌 '스위칭 전원 장치'이기 때문에 효율을 계산하기가 어렵습니다. 이를 생각하는 가장 쉬운 방법은 스위칭 전원 장치가 작동 시간 중 일부 동안 높은 전류를 소모하고 나머지는 전혀 소모하지 않는다고 상상하는 것입니다. 전류를 소모하는 시간의 비율을 '역률(power factor)'이라고 하며, 표준 PC 전원 장치의 경우 보통 70%입니다. 다시 말해, 350W PC 전원 장치는 실제로 시간의 70% 동안 500W 입력을 요구하고, 30% 동안은 0W를 요구합니다.

역률과 효율을 결합하면 몇 가지 흥미로운 수치가 나옵니다. 전원 장치는 350W를 공급하지만, 70%의 역률은 시간의 70% 동안 500W를 요구한다는 것을 의미합니다. 그러나 70%의 효율은 실제로 500W를 소모하는 대신 500W/0.7, 즉 약 714W의 비율로 더 많은 전력을 소모해야 함을 의미합니다. 350W 전원 장치의 사양판을 살펴보면, 350W 공칭(350W/110V 또는 약 3.18암페어)을 공급하기 위해 실제로 최대 714W/110V 또는 약 6.5암페어를 소모해야 한다는 것을 알 수 있습니다. 다른 요인으로 인해 실제 최대 전류량이 증가할 수 있으므로, 실제로는 최대 8~10암페어까지 소모하는 300W 또는 350W 전원 장치를 보는 것은 흔한 일입니다. 이러한 차이는 전기 회로와 UPS 모두에 계획적인 고려 사항을 유발하며, UPS는 정격 출력 와트가 아닌 실제 소모 전류량에 맞춰 크기를 조정해야 합니다.

높은 효율이 바람직한 이유는 두 가지입니다. 첫째, 전기 요금을 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 시스템이 실제로 200W를 소모한다면, 67% 효율의 전원 장치는 200W를 공급하기 위해 300W(200/0.67)를 소모하며, 지불하는 전기 요금의 33%를 낭비하게 됩니다. 80% 효율의 전원 장치는 시스템에 동일한 200W를 제공하기 위해 250W(200/0.80)만 소모합니다. 둘째, 낭비된 전력은 시스템 내부에서 열로 변환됩니다. 67% 효율의 전원 장치를 사용하면 시스템은 100W의 폐열을 방출해야 하지만, 80% 효율의 전원 장치를 사용하면 그 절반으로 줄어듭니다.

역률

역률은 유효 전력(W)을 피상 전력(볼트 x 암페어, 또는 VA)으로 나누어 결정됩니다. 표준 전원 장치의 역률은 약 0.70에서 0.80 사이이며, 최고의 장치는 0.99에 가깝습니다. 일부 최신 전원 장치는 수동 또는 능동 '역률 보정(PFC)'을 사용하며, 이는 역률을 0.95에서 0.99 범위까지 높여 피크 전류 및 고조파 전류를 줄일 수 있습니다. 높은 전류를 소모할 때와 아예 소모하지 않을 때를 교차하는 표준 전원 장치와 달리, PFC 전원 장치는 항상 적당한 전류를 소모합니다. 전기 배선, 차단기, 트랜스포머 및 UPS는 평균 전류 소모량이 아닌 최대 전류 소모량에 맞춰 정격화되어야 하므로, PFC 전원 장치를 사용하면 PFC 전원 장치가 연결된 전기 시스템에 가해지는 스트레스가 줄어듭니다.

프리미엄 전원 장치와 저가형 모델의 가장 큰 차이점 중 하나는 조절이 얼마나 잘 되는가입니다. 이상적으로 전원 장치는 잡음이 섞여 있거나 사양을 벗어날 수 있는 AC 전력을 받아 아티팩트가 없는 매끄럽고 안정적인 DC 전력으로 변환합니다. 사실 어떠한 전원 장치도 이상적인 사양을 완전히 충족하지는 않지만, 좋은 전원 장치는 저가형보다 이상적인 수치에 훨씬 가깝습니다. 프로세서, 메모리 및 기타 시스템 구성 요소는 순수하고 안정적인 DC 전압으로 작동하도록 설계되었습니다. 그 상태에서 벗어나면 시스템 안정성이 떨어지고 구성 요소 수명이 단축될 수 있습니다. 주요 조절 문제는 다음과 같습니다:

완벽한 전원 장치는 AC 사인파 입력을 받아 완전히 평탄한 DC 출력을 제공할 것입니다. 실제 전원 장치는 그 위에 작은 AC 성분이 중첩된 DC 출력을 제공합니다. 이 AC 성분을 '리플'이라고 하며, 밀리볼트(mV) 단위의 '피크-투-피크' 전압(p-p) 또는 공칭 출력 전압의 퍼센트로 표현할 수 있습니다. 고품질 전원 장치는 1% 리플을 가질 수 있으며, 이는 1%로 표현되거나 각 출력 전압에 대한 실제 p-p 전압 변화로 표현될 수 있습니다. 예를 들어, +12V에서 1% 리플은 +0.12V에 해당하며 보통 120mV로 표현됩니다. 중급형 전원 장치는 일부 출력 전압에서 리플을 1%로 제한할 수 있지만 다른 전압에서는 2% 또는 3%까지 치솟을 수 있습니다. 저가형 전원 장치는 10% 이상의 리플을 가질 수 있어, PC를 운영하는 것을 도박으로 만듭니다.

PC 전원 장치의 부하는 DVD 버너의 레이저가 작동하거나 광학 드라이브가 회전했다가 멈추는 등 일상적인 작업 중에 크게 변할 수 있습니다. '부하 조절'은 부하가 최대치에서 최소치로 변할 때 전원 장치가 각 전압에서 공칭 출력 전력을 공급하는 능력을 나타내며, 부하 변화 중에 발생하는 전압 변화를 퍼센트 또는 p-p 전압 차이로 표현합니다. 부하 조절 성능이 뛰어난 전원 장치는 부하에 관계없이(물론 범위 내에서) 모든 출력에서 공칭 전압에 가까운 전압을 전달합니다. 최고 수준의 전원 장치는 중요한 '전압 레일'인 +3.3V, +5V, +12V의 전압을 1% 이내로 조절하며, 덜 중요한 -5V 및 -12V 레일은 5% 이내로 조절합니다. 훌륭한 전원 장치는 모든 중요한 레일의 전압을 3% 이내로 조절할 수 있습니다. 중급형 전원 장치는 모든 중요한 레일의 전압을 5% 이내로 조절할 수 있습니다. 저가형 전원 장치는 어떤 레일에서든 10% 이상 변동할 수 있는데, 이는 허용할 수 없는 수준입니다.

이상적인 전원 장치는 범위 내의 어떠한 입력 AC 전압이 공급되더라도 공칭 출력 전압을 제공합니다. 실제 전원 장치는 AC 입력 전압이 변경됨에 따라 DC 출력 전압이 약간 변동하도록 허용합니다. 부하 조절이 내부 부하의 영향을 설명하는 것과 마찬가지로, '라인 조절'은 외부 부하의 영향(예: 엘리베이터 모터가 작동할 때 발생하는 AC 라인 전압의 갑작스러운 처짐)을 설명하는 것으로 생각할 수 있습니다. 라인 조절은 다른 모든 변수를 상수로 유지하고 AC 입력 전압을 전체 입력 범위에 걸쳐 변경하면서 DC 출력 전압을 측정하여 계산합니다. 라인 조절 성능이 뛰어난 전원 장치는 입력이 허용 가능한 최대치에서 최소치로 변할 때 사양 이내의 출력 전압을 전달합니다. 라인 조절은 부하 조절과 동일한 방식으로 표현되며 허용 가능한 퍼센트 범위도 동일합니다.

전원 장치 냉각 팬은 대부분의 PC에서 주요 소음원 중 하나입니다. 시스템의 소음 수준을 낮추는 것이 목표라면 적절한 전원 장치를 선택하는 것이 중요합니다. Antec TruePower 2.0 및 SmartPower 2.0, Enermax NoiseTaker, Nexus NX, PC Power & Cooling Silencer, Seasonic SS 및 Zalman ZM과 같은 '저소음 전원 장치' 모델은 냉각 팬 소음을 최소화하도록 설계되었으며, 조용한 방에서 거의 들리지 않는 시스템의 기반이 될 수 있습니다. Antec Phantom 350 및 Silverstone ST30NF와 같은 '무소음 전원 장치'는 냉각 팬이 전혀 없으며 거의 완전히 조용합니다(전기 구성 요소에서 미세한 윙윙거리는 소리가 날 수 있음). 실용적인 측면에서 팬이 없는 전원 장치를 사용하는 것은 그다지 큰 이점이 없습니다. 저소음 전원 장치에 비해 상당히 비싸며, 저소음 장치도 충분히 조용하기 때문에 발생하는 소음은 케이스 팬, CPU 쿨러, 하드 드라이브 회전 소음 등에 묻히기 때문입니다.

레일에서 벗어나기

+12V 레일의 부하 조절은 Intel이 Pentium 4를 출시하면서 훨씬 중요해졌습니다. 과거에는 +12V가 주로 드라이브 모터를 구동하는 데 사용되었습니다. Pentium 4와 함께 Intel은 Pentium 4 프로세서가 요구하는 더 높은 전류를 공급하기 위해 12V 전압 조절기를 사용하기 시작했습니다. 최근의 AMD 프로세서도 프로세서에 전력을 공급하기 위해 12V 전압 조절기를 사용합니다. ATX12V 준수 전원 장치는 이러한 요구 사항을 염두에 두고 설계되었습니다. 구형 또는 저가형 ATX 전원 장치는 +12V 레일에서 최신 프로세서를 지원할 수 있는 충분한 전류량이 정격화되어 있을지라도, 이를 제대로 수행할 수 있는 적절한 조절 성능이 부족할 수 있습니다.

지난 몇 년 동안 전원 장치에 몇 가지 중요한 변화가 있었으며, 이는 모두 최신 프로세서 및 기타 시스템 구성 요소에서 사용되는 전압의 변화와 전력 소비 증가로 인해 직간접적으로 발생했습니다. 구형 시스템의 전원 장치를 교체할 때는 구형 전원 장치와 현재 장치의 차이를 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 지난 몇 년 동안의 ATX 제품군 전원 장치의 발전을 간단히 살펴보겠습니다.

25년 동안 모든 PC 전원 장치는 드라이브 및 유사한 주변 기기에 전원을 공급하는 표준 Molex(하드 드라이브) 및 Berg(플로피 드라이브) 전원 커넥터를 제공해 왔습니다. 전원 장치가 다른 점은 마더보드 자체에 전력을 공급하는 커넥터 유형입니다. 초기 ATX 사양은 그림 16-2에 표시된 20핀 'ATX 메인 전원 커넥터'를 정의했습니다. 이 커넥터는 모든 ATX 전원 장치와 초기 ATX12V 전원 장치에서 사용되었습니다.

그림 16-2: 20핀 ATX/ATX12V 메인 전원 커넥터

20핀 ATX 메인 전원 커넥터는 프로세서와 메모리가 +3.3V 및 +5V를 사용하던 시절에 설계되었기 때문에 이 커넥터에 대해 수많은 +3.3V 및 +5V 라인이 정의되어 있습니다. 커넥터 본체 내부의 접점은 최대 6암페어까지 견딜 수 있도록 정격화되어 있습니다. 이는 세 개의 +3.3V 라인이 59.4W(3.3V x 6A x 3라인), 네 개의 +5V 라인이 120W, 하나의 +12V 라인이 72W를 전달하여 총 약 250W를 공급할 수 있음을 의미합니다.

이 설정은 초기 ATX 시스템에는 충분했지만, 프로세서와 메모리의 전력 소모가 늘어남에 따라 시스템 설계자들은 곧 20핀 커넥터가 최신 시스템에 부족한 전류를 제공한다는 것을 깨달았습니다. 첫 번째 수정 사항은 그림 16-3에 표시된 'ATX 보조 전원 커넥터'를 추가하는 것이었습니다. ATX 사양 2.02 및 2.03과 ATX12V 1.X에 정의되었으나 이후 버전의 ATX12V 사양에서 삭제된 이 커넥터는 5암페어 정격 접점을 사용합니다. 따라서 두 개의 +3.3V 라인은 33W의 +3.3V 운반 용량을 더하고, 하나의 +5V 라인은 25W의 +5V 운반 용량을 더하여 총 58W가 추가됩니다.

그림 16-3: 6핀 ATX/ATX12V 보조 전원 커넥터

Intel은 Pentium 4 프로세서에는 불필요했기 때문에 이후 버전의 ATX12V 사양에서 보조 전원 커넥터를 삭제했습니다. Pentium 4는 이전 프로세서 및 기타 구성 요소에서 사용하던 +3.3V 및 +5V가 아닌 +12V 전원을 사용했으므로 추가적인 +3.3V 및 +5V는 더 이상 필요하지 않았습니다. 대부분의 전원 장치 제조사는 2000년 초 Pentium 4가 출시된 직후 보조 전원 커넥터 제공을 중단했습니다. 마더보드에 보조 전원 커넥터가 필요하다면, 이는 해당 시스템이 경제적으로 업그레이드할 수 없을 만큼 너무 오래되었다는 충분한 증거입니다.

보조 전원 커넥터는 추가적인 +3.3V 및 +5V 전류를 제공했지만, 마더보드에 사용할 수 있는 +12V 전류량을 늘리는 데는 아무런 도움이 되지 않았으며, 이는 결정적인 문제로 밝혀졌습니다. 마더보드는 '전압 조절기(VRM)'를 사용하여 전원 장치에서 공급되는 비교적 높은 전압을 프로세서에 필요한 낮은 전압으로 변환합니다. 초기 마더보드는 +3.3V 또는 +5V 전압 조절기를 사용했지만, Pentium 4의 전력 소모 증가로 인해 +12V 전압 조절기로 변경할 필요가 생겼습니다. 이는 큰 문제를 야기했습니다. 20핀 메인 전원 커넥터는 최대 72W의 +12V 전력만 제공할 수 있었는데, 이는 Pentium 4 프로세서에 전력을 공급하는 데 필요한 양보다 훨씬 적었습니다. 보조 전원 커넥터는 +12V를 추가하지 않았으므로 또 다른 보조 커넥터가 필요했습니다.

Intel은 ATX 사양을 업데이트하여 +12V 전원 커넥터(또는 최근 AMD 프로세서도 이 커넥터를 사용하지만 일상적으로는 'P4 커넥터'라고 함)라는 새로운 4핀 12V 커넥터를 추가했습니다. 동시에 +12V 커넥터의 추가를 반영하기 위해 ATX 사양의 이름을 ATX12V 사양으로 변경했습니다. 그림 16-4에 표시된 +12V 전원 커넥터에는 각각 8암페어 정격의 2개 +12V 핀(총 192W의 +12V 전력 제공)과 2개의 접지 핀이 있습니다. 20핀 메인 전원 커넥터에서 제공되는 72W의 +12V 전력을 합치면 ATX12V 전원 장치는 최대 264W의 +12V 전력을 공급할 수 있으며, 이는 가장 빠른 프로세서에도 충분합니다.

그림 16-4: 4핀 +12V 전원 커넥터

+12V 전원 커넥터는 프로세서에 전력을 공급하는 전용이며, 전원 커넥터와 프로세서 사이의 전력 손실을 최소화하기 위해 프로세서 소켓 근처의 마더보드 커넥터에 부착됩니다. 프로세서가 이제 +12V 커넥터로 구동됨에 따라 Intel은 2000년 ATX12V 2.0 사양을 출시하면서 보조 전원 커넥터를 삭제했습니다. 그때부터 모든 새로운 전원 장치에는 +12V 커넥터가 포함되어 출시되었으며, 오늘날까지도 일부 제품은 보조 전원 커넥터를 계속 제공합니다.

수년에 걸친 이러한 변화로 인해 구형 시스템의 전원 장치는 다음 네 가지 구성 중 하나를 가질 수 있습니다(오래된 순서대로):

• 20핀 메인 전원 커넥터만 있음
• 20핀 메인 전원 커넥터 및 6핀 보조 전원 커넥터
• 20핀 메인 전원 커넥터, 6핀 보조 전원 커넥터 및 4핀 +12V 커넥터
• 20핀 메인 전원 커넥터 및 4핀 +12V 커넥터

마더보드에 6핀 보조 커넥터가 필요하지 않은 경우, 이러한 구성 중 어떤 것이든 현재 판매되는 모든 ATX12V 전원 장치로 교체할 수 있습니다.

이제 표준 전원 커넥터를 더 많이 변경한 현재의 ATX12V 2.X 사양으로 넘어옵니다. 2004년 PCI Express 비디오 표준이 도입되면서 20핀 메인 전원 커넥터에서 사용할 수 있는 +12V 전류가 6암페어(또는 총 72W)로 제한된다는 기존 문제가 다시 제기되었습니다. +12V 커넥터는 충분한 +12V 전류를 제공할 수 있지만 프로세서 전용입니다. 빠른 PCI Express 그래픽 카드라면 72W 이상의 +12V 전류를 쉽게 소모할 수 있으므로 조치가 필요했습니다.

Intel은 또 다른 보조 전원 커넥터를 도입할 수도 있었지만, 대신 이번에는 결단을 내려 낡은 20핀 메인 전원 커넥터를 마더보드에 더 많은 +12V 전류를 공급할 수 있는 새로운 메인 전원 커넥터로 교체하기로 결정했습니다. 그 결과 그림 16-5에 표시된 새로운 24핀 'ATX12V 2.0 메인 전원 커넥터'가 탄생했습니다.

그림 16-5: 24핀 ATX12V 2.0 메인 전원 커넥터

24핀 메인 전원 커넥터는 20핀 메인 전원 커넥터의 배선에 4개의 와이어를 추가한 것으로, 1개의 접지(COM) 와이어와 +3.3V, +5V, +12V용 와이어가 각각 1개씩 추가되었습니다. 20핀 커넥터와 마찬가지로 24핀 커넥터 본체 내부의 접점은 최대 6암페어까지 견딜 수 있습니다. 즉, 4개의 +3.3V 라인은 79.2W(3.3V x 6A x 4라인), 5개의 +5V 라인은 150W, 2개의 +12V 라인은 144W를 전달하여 총 약 373W를 공급할 수 있습니다. +12V 전원 커넥터에서 제공되는 192W의 +12V 전력을 합치면 최신 ATX12V 2.0 전원 장치는 최대 약 565W까지 총 전력을 제공할 수 있습니다.

565W면 어떤 시스템에도 충분할 것이라고 생각할 수 있지만, 안타깝게도 그렇지 않습니다. 문제는 언제나 어떤 전압을 어디에서 사용할 수 있느냐입니다. 24핀 ATX12V 2.0 메인 전원 커넥터는 +12V 라인 중 하나를 PCI Express 비디오용으로 할당하는데, 이는 사양이 출시될 당시에는 충분할 것으로 생각되었습니다. 그러나 최신 고속 PCI Express 그래픽 카드는 해당 전용 +12V 라인이 제공할 수 있는 72W보다 훨씬 많은 전력을 소모할 수 있습니다. 예를 들어, 우리가 보유한 NVIDIA 6800 Ultra 비디오 어댑터는 최대 110W의 +12V를 소모합니다.

분명히 보조 전력을 제공할 수 있는 방법이 필요했습니다. 일부 고전류 AGP 그래픽 카드는 표준 주변 장치 전원 케이블을 부착할 수 있는 Molex 하드 드라이브 커넥터를 포함하여 이 문제를 해결했습니다. PCI Express 그래픽 카드는 더 우아한 솔루션을 사용합니다. 그림 16-6에 표시된 6핀 'PCI Express 그래픽 전원 커넥터'는 PCI Express 표준 유지를 담당하는 PCISIG(http://www.pcisig.org)에 의해 고속 PCI Express 그래픽 카드에 필요한 추가 +12V 전류를 제공하기 위해 특별히 정의되었습니다. 아직 ATX12V 사양의 공식적인 부분은 아니지만, 이 커넥터는 잘 표준화되어 있으며 대부분의 최신 전원 장치에 포함되어 있습니다. 다음 ATX12V 사양 업데이트에 포함될 것으로 예상됩니다.

그림 16-6: 6핀 PCI Express 그래픽 전원 커넥터

PCI Express 그래픽 전원 커넥터는 +12V 전원 커넥터와 유사한 플러그를 사용하며, 접점 또한 8암페어 정격입니다. 8암페어의 +12V 라인 3개를 사용하는 PCI Express 그래픽 전원 커넥터는 최대 288W(12 x 8 x 3)의 +12V 전류를 제공할 수 있으며, 이는 미래의 가장 빠른 그래픽 카드에도 충분할 것입니다. 일부 PCI Express 마더보드는 듀얼 PCI Express 그래픽 카드를 지원할 수 있기 때문에 일부 전원 장치에는 이제 2개의 PCI Express 그래픽 전원 커넥터가 포함되어 있으며, 이는 그래픽 카드에 제공되는 총 +12V 전력을 576W로 높입니다. 24핀 메인 전원 커넥터와 +12V 커넥터에서 사용할 수 있는 565W를 합치면, ATX12V 2.0 전원 장치는 총 1,141W의 용량으로 제작될 수 있습니다. (우리가 아는 가장 큰 용량은 PC Power & Cooling에서 판매하는 1,000W 장치입니다.)

수년에 걸친 모든 변화에도 불구하고 장치 전원 커넥터는 방치되었습니다. 2000년에 제조된 전원 장치에는 1981년에 제조된 전원 장치와 동일한 Molex(하드 드라이브) 및 Berg(플로피 드라이브) 전원 커넥터가 포함되었습니다. 이는 다른 전원 커넥터를 사용하는 Serial ATA가 도입되면서 바뀌었습니다. 그림 16-7에 표시된 15핀 'SATA 전원 커넥터'에는 6개의 접지 핀과 +3.3V, +5V, +12V용 핀이 각각 3개씩 포함되어 있습니다. 이 경우 전압 운반 핀의 수가 많은 이유는 더 높은 전류를 지원하기 위함이 아니라(SATA 하드 드라이브는 전류를 적게 소모하며, 각 드라이브마다 고유한 전원 커넥터가 있음), 핫 플러깅(전원을 끄지 않고 드라이브를 연결하거나 분리하는 기능)을 허용하는 데 필요한 make-before-break 및 break-before-make 연결을 지원하기 위해서입니다.

그림 16-7: ATX12V 2.0 SATA 전원 커넥터

수년에 걸친 이러한 모든 변화에도 불구하고, ATX 사양은 새 전원 장치와 구형 마더보드 간의 하위 호환성을 보장하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 즉, 아주 드문 경우를 제외하면 새 전원 장치를 구형 마더보드에 연결하거나 그 반대도 가능합니다.

구형 Dell 시스템 주의

1990년대 후반 몇 년 동안 Dell은 마더보드와 전원 장치에 표준 커넥터를 사용했지만 핀 연결 방식은 표준이 아니었습니다. 표준 ATX 전원 장치를 이러한 비표준 Dell 마더보드 중 하나에 연결하면(또는 그 반대의 경우) 마더보드나 전원 장치가 파손될 수 있습니다. 다행히 이러한 시스템은 너무 오래되어 경제적으로 업그레이드할 가치가 없습니다. 그렇더라도 구형 Dell 시스템에서 전원 장치나 마더보드를 교체해야 한다면, 그것이 비표준 Dell 장치가 아님을 확실히 확인하세요. 이를 확인하려면 PC Power & Cooling 웹사이트(http://www.pcpowerandcooling.com)에서 시스템 모델 번호를 검색하세요. PC Power & Cooling은 이러한 비표준 Dell 시스템을 위한 교체용 전원 장치를 판매하지만, 가장 최신 시스템조차도 이제 상당히 오래되었기 때문에 PC Power & Cooling이 언제까지 이러한 비표준 전원 장치를 계속 판매할지는 아무도 알 수 없습니다.

메인 전원 커넥터가 20핀에서 24핀으로 변경된 것도 문제가 되지 않습니다. 최신 커넥터는 1번부터 20번 핀까지는 이전과 동일한 핀 연결 및 키잉(keying)을 유지하고 20핀 레이아웃 끝에 단순히 21번부터 24번 핀을 추가하기 때문입니다. 그림 16-8에서 볼 수 있듯이 구형 20핀 메인 전원 커넥터는 24핀 메인 전원 커넥터에 완벽하게 맞습니다. 사실 우리가 본 모든 24핀 마더보드의 메인 전원 커넥터 소켓은 20핀 케이블을 수용하도록 특별히 설계되었습니다. 그림 16-8의 마더보드 소켓에 있는 전면 길이의 돌출부를 확인하세요. 이는 20핀 케이블이 제자리에 고정되도록 설계된 것입니다.

그림 16-8: 24핀 마더보드에 연결된 20핀 ATX 메인 전원 커넥터

물론 20핀 케이블에는 24핀 케이블에 존재하는 추가적인 +3.3V, +5V 및 +12V 와이어가 포함되어 있지 않으므로 잠재적인 문제가 발생합니다. 마더보드가 작동하기 위해 24핀 케이블에서 사용할 수 있는 추가 전류가 필요한 경우, 20와이어 케이블만으로는 작동할 수 없습니다. 해결 방법으로 대부분의 24핀 마더보드는 마더보드의 어딘가에 표준 Molex(하드 드라이브) 커넥터 소켓을 제공합니다. 해당 마더보드를 20와이어 전원 케이블과 함께 사용하는 경우, 전원 장치에서 마더보드로 Molex 케이블을 추가로 연결해야 합니다. 이 Molex 케이블은 마더보드가 작동하는 데 필요한 추가적인 +5V 및 +12V(+3.3V는 제외)를 공급합니다. (대부분의 마더보드는 20와이어 케이블이 충족할 수 있는 수준 이상의 +3.3V 요구 사항을 가지고 있지 않습니다. 필요한 경우 보조 전압 조절기를 사용하여 Molex 커넥터가 공급하는 추가 +12V 중 일부를 +3.3V로 변환할 수 있습니다.)

24핀 ATX 메인 전원 커넥터는 20핀 버전의 상위 집합이기 때문에 24핀 전원 장치를 20핀 마더보드와 함께 사용하는 것도 가능합니다. 이렇게 하려면 24핀 케이블을 20핀 소켓에 꽂고 사용하지 않는 4개의 핀이 가장자리 밖으로 나오게 하세요. 케이블과 마더보드 소켓은 케이블이 잘못 설치되는 것을 방지하도록 키잉(keying)되어 있습니다. 가능한 문제점 하나가 그림 16-9에 나와 있습니다. 일부 마더보드는 커패시터, 커넥터 또는 기타 구성 요소를 ATX 메인 전원 커넥터 소켓에 너무 가까이 배치하여 24핀 전원 케이블의 추가 4개 핀을 위한 공간이 부족합니다. 예를 들어 그림 16-9에서 추가 핀이 보조 ATA 소켓을 침범하고 있습니다.

그림 16-9: 20핀 마더보드에 연결된 24핀 ATX 메인 전원 커넥터

다행히 이 문제에 대한 쉬운 해결책이 있습니다. 다양한 회사에서 그림 16-10에 표시된 것과 같은 24핀-20핀 어댑터 케이블을 생산합니다. 전원 장치에서 나온 24핀 케이블이 케이블의 한쪽 끝(그림의 왼쪽 끝)에 연결되고, 다른 쪽 끝은 마더보드의 20핀 소켓에 직접 꽂히는 표준 20핀 커넥터입니다. 많은 고품질 전원 장치는 상자 안에 이러한 어댑터를 포함하고 있습니다. 제품에 포함되어 있지 않고 어댑터가 필요하다면 대부분의 온라인 컴퓨터 부품 판매점이나 잘 갖춰진 지역 컴퓨터 매장에서 구입할 수 있습니다.

그림 16-10: 24핀 ATX 메인 전원 커넥터를 20핀 마더보드와 함께 사용하기 위한 어댑터 케이블

컴퓨터 전원 장치 및 보호