더글러스 셀프(위키피디아, 홈페이지)가 2010년 무렵 제시하여 알려지기 시작한 병렬연결 op amp 오디오 앰프(알리익스프레스의 제품 링크)에 관심을 갖게 되면서 어떤 전원회로가 좋을지 조사를 하기 시작하였다. 2차에 12V-0V-12V 탭이 있는 40VA급의 전원 트랜스포머를 여분으로 하나 갖고 있다. 다이오드와 대용량 캐패시터만을 이용하여 단순한 양전원용 정류회로를 직접 만들어도 되겠지만, 기왕이면 레귤레이터 IC를 쓰는 것이 좋을 것이다. 예를 들자면 다음에 이미지로 보인 물건과 같은 것. 78XX/79XX 라 불리는 정전압 레귤레이터 IC와 다른 점은 LM317/337은 가변 저항을 이용하여 출력 전압을 조정할 수 있다는 것이다.
 |
| 품명: LM317 LM337 가변 전압 레귤레이터 전원 공급 장치 포지티브 네거티브 듀얼 DC 앰프용 5V 12V 24V(그림 출처: 알리익스프레스) |
 |
| 회로도 |
이런 물건이 감당할 수 있는 최대 전류는 ± 1.5A이다. 과연 이것으로 NE5532가 24개나 쓰인 패러랠 op amp 보드를 구동할 수 있을까? 알리익스프레스의 제품 설명에는 최대 출력이 24W(12W x 2)이고 ± 15 ~ 18V의 양전원을 연결하라는 말이 전부이다. 아주 대충 계산하여 1A를 흘린다고 가정해 보자. 공급 전원이 15V라면 1A x 15V = 15W이고 이를 좌우 채널이 나누어 써야 하므로(7.5W) 최대로 낼 수 있는 12W에는 부족하다. 어쩌면 전원 트랜스포머의 2차측이 15V-0V-15V였더라면 더 유리할 수도 있겠다.
진공관 앰프를 자작하면서 채널 당 1W라는 출력이 결코 적은 수준이 아님을 잘 알고는 있지만...
충분한 전류량을 확보하려면 어떻게 해야 할 것인가? 만약 그 방법을 알아낸다면 게인클론 앰프를 위한 양질의 전원으로 쓰일 수도 있을 것이다. 검색을 해 보니 전류 증폭 회로(current booster circuit)을 사용하면 된다고 한다. 루드비크 전원회로 연구소(블로그, 카페, 유튜브)의 글이 오늘 공부하는데 많은 힌트를 제공하였다. 시간만 허락한다면 서울에서 근무하는 동안 루드비크 연구소의 교육에 참여하고 싶다... 유튜브에 게시된 교육 자료는 모든 정보 자료 모음에서 구체적인 자료를 찾아볼 것을 추천한다(모든 글이 여기에 목록화된 것은 아니므로 약간의 발품을 팔 필요는 있으나, 값진 정보를 제공한 관리자의 노고에 비하면 비할 것이 못됨). 아주 기초적인 글 몇개의 링크를 소개해 본다. 카페는 교육 프로그램 운영 및 이와 관련한 자료 제공이 주요 목적임을 기억해 두면 편하다.
- 리플 전압에 대하여
- 기본적인 양전원 회로 동작 원리
- 안정화 전원의 기본 동작 원리(리니어 파워 서플라이/시리즈 레귤레이터)
- LM317 리니어 레귤레이터 동작 원리 및 사용 방법
- LM317의 출력 전류 증가시키기 - 전류 부스트 회로 다음의 그림은 이 글에서 발췌한 것이다.
 |
| 회로도를 그대로 가져오기가 죄송스러워서 해상도를 줄였다. 여기를 클릭하면 블로그의 원본 글로 갈 것이다. |
이 글에서는 산켄의 2SA1694(PNP 트랜지스터)를 외부에 사용하는 방식을 소개하였다.
 |
| 2SA1694(complementary to type 2SC4467, 그림 출처 링크) |
음전원 쪽에 대해서는 특별한 설명이 없지만. 2SA1694와 대칭인 NPN 트랜지스터 2SC4467을 응용하면 될 것이다. 루드비크 연구소가 제공한 회로도에 보이는 R1과 R7에 해당하는 것이 알리익스프레스의 LM317/LM337 전원 공급 기판에는 없음에 주의해야 할 것이다. LM317 데이터시트의 응용 사례에도 22옴 저항이 베이스 핀쪽에 연결되어 있다.
 |
| System examples of LM317. High-current adjustable regulator circuit(그림 출처 링크). 루드비크 연구소의 설명에서는 동일한 트랜지스터 두 개를 병렬 접속하였지만 여기서는 서로 다른 트랜지스터를 달링턴 접속 비슷하게 연결해 놓았다. |
루드비크 연구소에서 제공하는 PCB(네이버쇼핑 링크)는 안타깝게도 재고가 거의 없다. 그렇다면 알리익스프레스에서 파는 보드를 개조하여 어떻게든 만들면 될 것이다. 트랜지스터 두 개를 연결하는 방식이 루드비크 연구소의 설명과 LM317 데이터시트의 응용 사례가 달라서 머리를 쥐어 뜯는 중이다. 비전공자로서 전자공학 까막눈이니 어쩌겠는가! 다음의 글이 참고가 될 것이다. 특히 두 번째 글이 유용할 것 같다. 여기에는 pass transistor라는 말이 나온다. '패스 트랜지스터의 역할은 게이트가 온될 때 입력신호를 출력 노드에 그대로 전달하는 것이다(출처)' 흐흑, 내가 이것까지 알아야 하는가...
출력이 정말 중요하다면 진공관 앰프를 만들 생각을 왜 하겠는가? 채널 당 10W를 넘는 출력을 확보하려면 게인클론 종류의 앰프를 만들면 간단하다. 그렇다면 왜 op amp 칩이 주렁주렁 달린 앰프를 만들려고 하는가? 게다가 이 앰프 보드는 전압 증폭 기능이 없으므로 전치 증폭기(preamplifier)가 필요하다. 심지어 전치 증폭기는 진공관으로 만들 생각을 하고 있다. 왜 이러한 해괴한 구성을 꿈꾸는가? 동기는 아주 단순하다. 남들이 잘 하지 않는 시도이기 때문이다.
2022년 11월 27일 업데이트: 진공관 앰프와 SMPS
오디오 앰프에서 양질의 전원회로란 인간으로 비유하자면 건강한 심폐기능과 같다. 항상 배터리를 쓸 수 있는 것은 아니니 자작 오디오 앰프를 사용, 스피커를 충분한 잔력으로 구동하여 좋은 음악을 들으려면 좋은 전원회로를 구성하는 것이 대단히 중요하다. 진공관 앰프에서는 무거운 전원 트랜스포머와 정류관, 초크 코일 등 전통적인 기술을 고수하는 사람들이 아직도 많이 있지만, SMPS를 활용하려는 움직임이 점점 많아지는 것은 사실이다.
구글에서 "smps 진공관"이라는 검색어를 넣으면 가장 위에 올라오는 글 3개 중 두 개는 내가 작성한 것이다. 구글 로그인을 한 상태에서 검색하면 혹시 내가 구글 블로그에 쓴 글 위주로 검색 결과가 나올지도 모른다고 생각하여 로그아웃을 한 상태로 검색하여 보았다.
 |
| 2022년 11월 27일의 구글 검색 기록. 가운데 My Audio Lab 사이트의 것을 제외하면 1위와 3위의 글은 내가 쓴 것이다. |
만약 루드비크 연구소에서 전원회로 설계 교육을 받을 기화가 생기게 된다면(링크), 히터 전원과 B 전원을 같이 공급할 수 있는 전원장치를 하나 만들어 보고 싶다. 제작에 사용할 트랜스포머 보빈과 코어 사양은 공통이므로 목표로 설정된 15-22W급 SMPS로는 저출력 진공관 싱글 앰프에 사용하기 조금 어려울지도 모르나, 히터와 B 전원을 별도 장치로 연결한다면 불가능한 일도 아닐 것 같다.
댓글 없음:
댓글 쓰기