메인보드 전원부 소자들 중 핵심 소자인 MOSFET은 낮은 동작온도에서 최적의 출력품질을 보입니다.
특히 고부하 환경 및 OC(오버클럭)환경에서 MOSFET의 발열을 해소하고 전력품질을 높이고자 일부 고성능 메인보드의 경우 수냉 쿨링 솔루션을 제공하기도 하죠.
MOSFET의 발열원인은 스위칭 속도(Switching Rate), 입력 전압(Input Voltage), MOSFET의 특성(ex : RDS(on) = 드레인-소스간 ON 저항, 온도에 따른 동작 특성)등의 영향을 받기에 고성능, 오버클럭 PC를 구성하는 유저들은 메인보드의 MOSFET 및 VRM(Voltage Regulator Module)컨트롤러 품질과 파워서플라이의 출력 품질(=MOSFET 공급전력 품질)등을 중요하게 살펴보곤 합니다.
오늘은 오버클럭을 위한 전원부 쿨링솔루션 보강은 아니지만 낮은 동작온도에서 최적의 PC환경을 구상하고자 앞서 살펴봤던 ASUS Pro WS X570-ACE 메인보드의 전원부 히트싱크에 추가적으로 쿨링솔루션을 적용해서 전원부 쿨링 솔루션을 보강하기 전과 후의 전원부 온도를 살펴보겠습니다.
전원부 쿨링 솔루션을 보강하기 위해 준비한 ASUS Pro WS X570-ACE 메인보드.
타사의 메인보드와 달리 반듯한 형태의 히트싱크가 적용된 덕에 미리 부착된 히트싱크 위에 별도로 히트싱크를 추가하여 쉽게 덧댈 수 있습니다.
전원부 히트싱크를 제거한 이후 모습. 총 14페이즈(12+2페이즈)로 구성되었습니다.
히트싱크와 전원부 MOSFET은 써멀패드를 사이에 두고 부착된 것을 확인할 수 있는데요, MOSFET 뿐만아니라 초크도 히트싱크와 닿는 형태입니다.
히트싱크 사이에는 플랫타입의 히트파이프가 적용되어 결과적으로 ㄱ자 형태의 모든 전원부 소자들이 발열을 공유하게 됩니다. 즉 히트싱크 어느곳에 추가적인 쿨링솔루션을 적용하여도 모든 MOSFET에 긍정적인 영향을 줄 수 있는셈입니다.
전원부 쿨링 솔루션 보강에 있어 좋은 아이디어를 얻게 해준 EVGA X299 DARK 메인보드.
촘촘하게 배치된 알루미늄 방열핀이 배치된 덕에 소형 쿨링팬의 효과를 극대화 할 수 있는 메인보드였습니다. 위와 유사한 형태로 기존에 부착되었던 히트싱크에 소형 쿨링팬을 달아 온도를 낮추는 방식으로 구상하게 되었습니다.
작업할 공간의 히트싱크 외형.
반듯하게 제작된 히트싱크 덕에 커패시터 사이사이에 히트싱크와 쿨링팬을 덧대면 좋을 것 같습니다. 더불어 커패시터의 기대수명 또한 늘릴 수 있으리라 생각됩니다.
라즈베리파이3B+ 쿨링솔루션 용도로 판매중인 히트싱크+쿨링팬. 25x25x12mm 크기로 해당 제품을 2개 추가하여 ASUS Pro WS X570-ACE 메인보드의 히트싱크에 부착합니다.
구성품으로 제공되는 소형 히트싱크와 구리 방열핀은 메인보드의 열누적이 심한 이더넷 컨트롤러나 USB컨트롤러에 부착합니다.
PC에 연결하기전 히트싱크+쿨링팬과 선을 깔끔하게 배치하기위해 수축튜브, 4핀PWM 스플리터를 준비합니다.
해당 쿨링팬의 권장 입력 전압이 5V인만큼 4핀 쿨링팬 헤더에 연결할 경우 12V가 공급되어 쿨링팬의 내구성에 심각한 문제를 일으킬 수 있으므로 케이블 내부에 저항이 달린 커넥터를 함께 활용하고 메인보드의 쿨링팬 동작을 DC모드로 변경하여 활용해보겠습니다.
히트싱크+쿨링팬을 부착하기전에 부착위치를 가늠해봅니다. 사전에 간격을 잰 만큼 커패시터 사이 사이에 배치할 수 있어보입니다.
2개의 케이블을 하나로 묶어 활용하고자 수축튜브를 활용하여 총4가닥의 케이블을 묶습니다.
4핀 PWM 스플리터의 +12V, GND핀에 쿨링팬의 5V핀과 GND핀을 알맞게 연결합니다.
5V 출력전압을 지니는 SMPS로 테스트해본 결과 두 팬 모두 정상적으로 잘 동작하는 모습을 확인했습니다.
ASUS Pro WS X570-ACE 메인보드의 히트싱크에 히트싱크+쿨링팬을 부착한 모습입니다. 써멀테잎을 딱 맞게 부착하기보다 조금 부족하다싶은 느낌으로 부착하는게 미관상 더 보기 좋을 것 같습니다.
시네벤치 R20(CINEBENCH R20)을 연속으로 2회 시행한 직후 전원부 온도를 체크를 해보며 히트싱크+쿨링팬을 부착하기전과 후의 VRM 온도를 비교해봤습니다.
전원부 쿨링솔루션 보강전에는 유휴상태(Idle)에서 VRM 온도는 30도, 시네벤치 R20 연속 2회 시행직후 온도는 34도를 보였습니다. (실온 23도 환경)
히트싱크+쿨링팬을 부착한 이후 전원부 온도는 유휴상태에서 25도, 시네벤치 R20 연속 2회 시행직후 온도는 32도를 기록했습니다.
최종적으로 유휴상태와 부하상태 히트싱크+쿨링팬의 긍정적인 영향을 받았으며 부하가 거의 없는 유휴상태에서 최대 5도가량읜 온도편차를 지녀 테스트한 실온(23도)에 가까운 수치를 보였습니다.
히트싱크만으로 냉각하는 패시브 쿨링 방식보다 크기가 작더라도 쿨링팬과 같이 바람을 직접 유입시켜주는 쿨링팬이 부착된 환경의 VRM 온도 차이가 유의미한 수준의 결과로 나타났으며 오버클럭 유저들이 히트싱크 주위에 별도로 쿨링팬을 배치하여 바람을 보내주는 방식을 취한 이유를 확인할 수 있었습니다.
꾸준히 부하를 받는 워크스테이션 PC유저, 오버클럭을 높게 설정하고자 하여 전원부의 발열관리가 걱정인 유저라면 전원부 히트싱크에 액티브 쿨링 방식(쿨링팬과 같은 쿨링 방식)을 적용해보는 것 도 좋은 방법이라고 생각합니다.
