전원부를 구성할 때 Doubler를 쓰는 것이 좋은지, 아닌지에 대한 테스트입니다.

Der8auer의 자세한 설명이 듣고싶으신 분들은 링크를 참고해주세요.

아래는 해당 설명을 요약한 ASUS의 PPT 자료입니다.

PPT 자료는 https://twitter.com/mr_ericleehk/status/1132935559460950016 에서 확인하실 수 있습니다.

 

 

 

 

메인보드의 전원부는 소위 말하는 "PWM Signal"로 제어합니다.

맨 왼쪽의 PWM 컨트롤러 칩이 PWM 신호를 출력하면 MOSFET이 PWM 신호를 이용하여 Highside와 Lowside MOSFET을 제어합니다.

 

여기서 한 가지 발생하는 문제점이, CPU의 동작속도와 전원부 동작속도가 다르다는 점입니다.

CPU가 열심히 일을 할 때 전원부가 많은 전력을 공급하고

CPU가 쉴 때는 공급하는 전력을 줄여야 하는 데,

CPU의 동작속도가 훨씬 빨라서 전원부의 반응속도가 한 발 느리다는 점이지요.

 

이 말은, CPU가 열심히 일하고 나서 쉬려고 하는 데 MOSFET이 여전히 많은 전력을 공급하거나

CPU가 쉬다가 열심히 일하려고 하는 데 MOSFET이 전력을 적게 주고 있다거나

할 때 문제가 됩니다.

 

더블러는 하나의 페이즈를 마치 2개의 페이즈인 것처럼 다룰 수 있도록 만들어주는 부품입니다.

페이즈가 여러 개면 보다 효율적으로 전력 공급을 제어할 수 있으나

PWM 신호가 Doubler를 지나야하기 때문에 필연적으로 Delay가 발생하게 됩니다.

 

반면 더블러를 이용하지 않고 PWM 신호를 그대로 2개의 MOSFET에 전달하게 되면

Delay가 발생하지 않아 CPU 부하가 변할 때 좀 더 빠르게 대처할 수 있지만

전압의 파형이 (Doubler를 사용했을 때 보다) 불안정해질 수 있는 단점이 있습니다.

 

 

 

먼저 CPU의 부하가 바뀌지 않는 Steady-state에서의 테스트 결과입니다. Vpp가 낮을 수록 좋습니다.

Doubler를 사용한 Phase-Doubled의 특성이 더 좋은 것을 확인하실 수 있습니다.

 

 

 

 

이번에는 CPU의 부하가 주기적으로 바뀌는, Transient Response 테스트 결과입니다.

Transient frequency는 얼마나 주기적으로 부하가 바뀌는지를 주파수[Hz]로 나타낸 것입니다.

 

잘 보시면 파형이 네모 반듯하지 않고 군데군데 Peak나 Valley가 보이죠.

저 부분이 MOSFET의 동작속도가 느려 제 때 반응하지 못해 나타나는 현상입니다.

Peak의 최대치와 Valley의 최저치의 차이가 작을 수록 좋습니다.

여기서는 Teamed의 특성이 더 좋게 나타났네요.

 

 

 

 

아쉽게도 이번 실험에서는 Steady-state와 Transient Response의 특성이 둘 다 좋은 시스템은 없었습니다.

ASUS는 Steady-state의 특성이 좋은 시스템을 선택할지, 아니면 Transient Response가 좋은 시스템을 선택할지 결정해야 합니다.

 

여기서 ASUS는 Transient Response를 더 중요하게 생각하였습니다.

제 생각에는 CPU의 부하가 빠르게 변할 때 칼전압을 유지하는 데 더 유리하기 때문에 Teamed 구성을 채택한 것으로 보입니다.

 

 

 

그러나 이 비교에는 한 가지 맹점이 존재하는데,

Phase-Doubled 구성에는 150nH와 220nH 초크를 사용하였고,

Teamed 구성에는 400-500nH 초크를 사용하였다고 합니다.

즉, 두 시스템의 변인 통제가 완벽하게 이루어지지 않은 상태에서 이루어진 실험임을 염두해 두셔야 합니다.