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정보 파워 서플라이에서 중요한 비중을 차지하는 전해 캡 (Capacitor)의 기대수명
작성자: 구영탄 조회 수: 341 PC모드
| URL 링크 : | https://osmanias.com |
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1) 1차 평활 전해 캡과 2차 출력단 전해 캡의 위치와 주변 온도 특징은 다음과 같습니다.
2) 1차 평활 전해 캡과 2차 출력단 전해 캡 확대 사진입니다.
3) 결론부터 먼저 정리
캡(Capacitor)은 파워의 신뢰성에 적지 않은 영향을 미치는 요소이며 글로벌 제조사들이 보급형 파워와 고급형 파워 간에 확실한 차별성을 두어 구성하는 핵심 부품입니다. 이러한 차이는 서버용 파워에서도 그대로 나타나는 특징이며 서버용 파워는 2차 출력단에 고수명 캡을 넣어둔 것에서 한 발짝 더 나아가 1차 평활 전해 캡의 스펙이 105℃ 5000 hours 이상인 경우도 있습니다.
그러므로 파워를 구입할 때 이러한 정보를 가능하면 확인하여 선택하는 것을 추천드립니다.
왼쪽 보급형 파워 사진은 2차 출력단 곳곳에 대만 TEAPO SC 시리즈 저수명 캡이 보이고
(TEAPO SC 3000 시간)
오른쪽 고급형 파워 사진은 2차 출력단에 Nippon Chemi-Con KY 시리즈, Rubycon ZLH 시리즈 등 일본 고수명 캡으로만 구성되어 있습니다.
(Nippon Chemi-Con KY 8000 시간 + Rubycon ZLH 10000 시간)
또한, 고급형 파워 사진에는 온도에 따른 특성 열화가 적고 전해액 소모도 적어 높은 기대수명을 보여주는 폴리머 캡(고체 콘덴서)도 보입니다.
맨 아래 계산식들을 살펴보면 캡의 기대수명 측면에서 온도(실제 사용온도와 최고 사용온도에서의 보증수명)의 영향이 가장 크고 다음으로 정격전압에 의한 영향이 크며 마지막으로 리플 전류에 의한 영향까지 생각하면 된다는 것을 알 수 있습니다. 실제 리플 전류(mArms)는 정격 리플 전류(mArms)의 50%를 넘지 않는 것이 좋습니다. 여기서 말하는 리플은 파워의 성능 지표인 리플 노이즈를 의미하는 것이 아닙니다.
→ 온도, 사용시간, 정격전압, 리플전류는 각각의 분리된 개념이 아니라 서로 연관되어 있습니다.
핵심을 정리하면 다음과 같은 결론에 이르게 됩니다.
1. 온도 스펙이 105℃이고 정격 전압(V) 스펙이 높은 1차 평활 캡으로 구성된 파워가 캡의 기대 수명 측면에서 유리할 것입니다.
용량(uF)이 높은 것도 비슷한 효과를 기대할 수 있습니다.
2. 1차캡과 2차 캡 모두 중요하지만 더 높은 주위 온도를 보여주는 곳에 위치한 2차 캡을 고수명 제품으로 사용하는 것이 캡의 기대 수명 측면에서 훨씬 유리할 것 입니다.
3. 일반적으로 파워는 품질에 따라 아래와 같은 특징을 보여줍니다.
▲ 파워 주요 위치 온도 예시 사진 (보급형)
보급형 파워 : 2차 출력단 대만 저수명 캡 + 높은 온도
▲ 파워 주요 위치 온도 예시 사진 (고급형)
고급형 파워 : 2차 출력단 일본 고수명 캡 + 낮은 온도
빠르게 핵심만 보고 싶거나 기대수명 계산식이 궁금하지 않거나 수학을 싫어하시는(?) 분은 구분선 아래의 내용은 굳이 읽어보지 않으셔도 됩니다.
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4) 온도(°C)에 의한 기대수명 계산식
Lx = Lo × A ^ ((To - Tx) / 10)
Lx : 실제 사용온도에서의 기대수명(hours)
Lo : 최고 사용온도에서의 보증수명(hours)
To : 최고 사용온도(°C)
Tx : 실제 사용온도(°C)
A : 온도 가속계수 2 (10℃ 상승 2배 가속률)
5) 정격전압(V)와 사용전압(V)에 의한 기대수명 계산식
Lxx = (Vo / Vx) ^ n × Lx
Lxx : Vx 전압을 인가했을 때 기대수명(hours)
Vo : 정격전압(V)
Vx : 사용전압(V)
n : 2 ~ 3
Lx : 1번 식에서 계산된 실제 사용온도에서의 기대수명(hours)
6) 온도(°C)와 리플 전류(mArms)에 의한 기대수명 계산식
Lx = Lo × A ^ ((To - Tx) / 10) x 2 ^ - (Io/(Is × Ff)) ^ 2
Lx : 실제 사용온도에서의 기대수명(hours)
Lo : 최고 사용온도에서의 보증수명(hours)
To : 최고 사용온도(°C)
Tx : 실제 사용온도(°C)
A : 온도 가속계수 2 (10℃ 상승 2배 가속률)
Io : 실제 리플 전류(mArms)
Is : 정격 리플 전류(mArms)
Ff : 주파수 계수
7) 온도(°C)에 의한 기대수명 계산해보기 (1차 평활 전해 캡)
1차 평활 전해 캡 대만 CapXon LP 시리즈 400V 330uF 85℃ 2,000 hours를 캡 주위 온도 50℃의 환경에서 사용했을 때 기대수명은 다음과 같습니다.
2000 × 2^((85 - 50) / 10) = 22,627 hours
8) 정격전압(V)와 사용전압(V)에 의한 기대수명 계산해보기 (1차 평활 전해 캡)
대만 CapXon LP 시리즈 330uF 85℃ 2,000 hours 캡의 정격전압 스펙이 각각 400V, 420V, 450V일 때 기대 수명을 비교해보겠습니다.
사용전압(V)는 380V로 가정하겠습니다.
1) n 값을 3으로 놓고 계산
(400 / 380)^3 × 22,627 = 26,391 hours
(420 / 380)^3 × 22,627 = 30,551 hours
(450 / 380)^3 × 22,627 = 37,576 hours
2) n 값을 2로 놓고 계산
(400 / 380)^2 × 22,627 = 25,071 hours
(420 / 380)^2 × 22,627 = 27,641 hours
(450 / 380)^2 × 22,627 = 31,731 hours
소결론 : 동일한 온도에서 정격전압 스펙이 420V, 450V 이거나 105℃ 온도 스펙인 제품을 사용할 경우 높은 기대수명을 보여줍니다.
9) 온도(°C)와 리플 전류(mArms)에 의한 기대수명 계산해보기 (2차 출력단 전해 캡)
2차 출력단 주요 캡을 105℃ 3000 hours와 105℃ 6000 hours 수명 제품으로 사용했을 경우 기대 수명을 계산해보도록 하겠습니다.
실제 리플 전류(mArms)는 두 캡 모두 1105(mArms)로 가정하겠습니다.
1) 대만 TEAPO SC 시리즈 (저수명 캡)
TEAPO SC 시리즈 16V 2200uF 105℃ 3,000 hours를 캡 주위 온도 60℃의 환경에서 사용했을 때 기대수명은 다음과 같습니다.
Io : 실제 리플 전류 1105(mArms)
Is : 정격 리플 전류 2000(mArms)
Ff : 주파수 계수 1.00
3000 × 2^((105 - 60) / 10) = 67,882 hours
67882 × 2^ - (1105/(2000 × 1.00))^2 = 54,937 hours
2) 일본 Rubycon ZLH 시리즈 (고수명 캡)
Rubycon ZLH 시리즈 16V 2200uF 105℃ 10000 hours를 캡 주위 온도 60℃의 환경에서 사용했을 때 기대수명은 다음과 같습니다.
Io : 실제 리플 전류 1105(mArms)
Is : 정격 리플 전류 2480(mArms)
Ff : 주파수 계수 1.00
10000 × 2^((105 - 60) / 10) = 226,274 hours
226,274 × 2^ - (1105/(2480 × 1.00))^2 = 197,184 hours
자료만 받아갈줄 아는 회원님들께, 개발자님들에게 최소한의 경우는 우리가 피드백으로 보답하는 겁니다
문제가 있던 없던 그동안 고생하신 것을 생각하여 피드백 작성을 부탁 드립니다
좋은 정보 감사합니다 파워 구매할때 확인해보고 구매해야 겠네요~~