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2007.03.03 03:27

Gainclone을 위한 Regulated Power Supply

이혁재

조회 수 5820 추천 수 0 댓글 19

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별건 아닙니다. 요즘 구보다니 뭐니 하는 훌륭한 전원부에 비하면 간단하기 그지 없습니다만, 저는 간단한게 좋아서 LM317같은 voltage regulator를 애용합니다. LM317 계열이 참 잘 만들어진 넘이라는 생각이 듭니다. 용도도 다양하구요. 아무튼...

이번에는 LM338 두알을 이용해서 +/-24V regulated power supply를 만들어봤습니다. 지금 가지고 있는 Gainclone의 unregulated power supply를 이걸로 바꿔볼까 합니다. 회로는 LM338의 datasheet에 있는 회로를 그대로 이용했습니다.

다이오드는 MUR860으로 브릿지를 만들어 달아줬습니다. 이제 이것도 몇개 밖에 남지 않았네요. 입력단에는 싸구려 3,300uF/50V짜리 cap을 네개 달아주고 0.1uF/50V짜리 파나소닉 film cap을 하나 더 달아줬습니다. 출력단에는 좀 좋은걸 달아주는게 좋을 것 같아서 예전에 하스에서 공구한 220uF/35V와 0.1uF cap을 달아줬습니다. 기판이 작아서 LM338은 케이스에 직접 부착할 생각으로 선을 약간 뽑아 줬습니다. 사진은 임시로 방열판을 달아놓은 모습입니다.

이 power supply는 2차측이 0-24V 두개짜리 트랜스를 쓰는 넘인데 다 만들고 나서 보니 그런 트랜스가 집에 없네요. 가지고 있는 것은 24-0-24VAC 뿐입니다. 조만간에 청계천에 나갔다 와야겠습니다. 안그래도 트랜스가 많은데 또 사게 됐습니다. 쩝...

회로도 올렸습니다. 제꺼는 아니지만 거의 같습니다.

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Comments '19'

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박은서 2007.03.03 10:22

-24V 는 어떻게 얻어내나요?

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이혁재 2007.03.03 10:48

박은서 회원 보시라고 회로도 올렸습니다. ^^

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유재덕 2007.03.03 11:53

궁금해서 여쭙니다. gainclone의 경우 정전압을 사용하면 오히려 음에서 득이 되는 것이 없다고 들었는데 어떠신지요? 저도 3886을 병렬로 연결해서 사용 중입니다.

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이혁재 2007.03.03 12:35

무슨 근거로 음에서 듯이 되는게 없다고 하던가요? ^^

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유재덕 2007.03.03 12:49

예, 근거가 있는 말은 아니었고 경험적으로 볼 때 그렇다고 하네요. 내쇼날 매뉴얼에도 나와 있다고 하고요. 경험자들에 의하면 음의 타격감이나 박력이 떨어진다고 하더군요.
이혁재님도 그러신가 해서요. 참고로 저는 300VA 24V를 정류(4700 4알)해서 그냥 사용 중입니다. 좋은 방향으로 바뀌면 저도 한번 해보고 싶군요.

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박은서 2007.03.03 13:37

어이쿠 감사합니다. 역시 까막눈이라 떠먹여줘야 알어먹으니(--)
사실 - 쪽 전용 레귤레이터가 없어서 간혹 난감할때가 있어서 말이죠.
도면 감사합니다.

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이혁재 2007.03.03 13:53

경험적으로 regulated power supply를 쓴 경우에 소리가 더 좋아진다고 하는 사람들도 있습니다. 그러니 이건 개인적인 호불호의 문제가 아닐까 싶습니다.

Gainclone을 만드는 대부분의 사람들이 (물론 저를 포함해서) rail당 1,000-2,000uF 정도를 사용합니다. 그 정도 용량에서 소리가 가장 좋다고들 얘기하구요. 하지만 일반적인 class-A 파워앰프의 경우 이 정도로는 택도 없지요. LM1875나 3875 등의 overture 계열의 칩앰프의 경우 power supply의 ripple rejection이 엄청나게 좋아서 상대적으로 낮은 용량의 cap을 사용해도 큰 문제는 없다는 의미입니다. National의 datasheet에 있는 내용은 이처럼 power supply에 용량이 높은 cap을 쓰지 않아도 좋다는 얘기이지 voltage regulator를 쓰는게 좋지 않다는 말은 아니라고 생각됩니다.

저도 regulator를 붙여보는게 처음이니 아마 좋은 실험이 되지 않을까 싶습니다. 타격감이나 박력이 떨어진다... 그것도 재미있는 얘기네요. 잃는게 있으면 얻는 것도 있겠죠. 한번 알아봐야겠습니다.

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이혁재 2007.03.03 13:58

저는 보통 Nichicon 1,000uF/50V을 rail당 하나씩만 붙여서 사용해 왔습니다. 지금까지 만든 gainclone은 모두 p2p로 만들었기 때문에, 적은 용량의 cap을 사용하면 전체적으로 크기도 작아지고, 작업이 수월해지거든요. 용량변화에 따른 음감은... 음... 잘 모르겠습니다. 워낙 막귀라서. ^^

이번에 공구하는 capacitor가 오면 그걸로도 한번 실험을 해 봐야겠습니다. 소리가 달라지지 않더라도 해 보는게 재미있잖습니까?

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이정석 2007.03.04 15:39

레귤레이터 회로가 들어가면 소리는 더욱 좋아집니다
출력되는 전원 임피던스 특성도 낮아지고 DC 인가도 좋아지죠
노이즈 문제도 개선되고 저음이 꽉 조여져서 탄탄하게 소리가 나오는 특징을 보입니다
엠프칩들이 저비용 시스템을 추구하기 때문에 캐패시터를 추가하는 것의 저비용 성격의 가이드를 제공하는 것 뿐이고, 레귤레이션 회로를 달면 "그보다 더 좋을 순 없다!!" 입니다
타격이나 박력이 떨어진다는 이야기는 전원 회로의 전류 공급이 약간 늦어져서 발생하는 슬루레이트 저하에 따른 입력 대비 출력 소스의 엔벨로프 변화 문제 같은데 별로 수긍되지 않습니다 ^^
충분한 용량의 레귤레이터 회로는 파워 엠프들의 슬루레이트에 만족할만큼 광대역의 스피드를 보여줍니다
저도 몇년전에 엑티브 스피커 샘플을 만들어보면서 레귤레이터 회로를 채용해봤기 때문에 레귤레이션 회로 채용을 권장하고 싶습니다

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이혁재 2007.03.04 17:33

저도 이정석 회원님의 의견과 같은 생각입니다. Gainclone이 인기를 끌게 된 주된 이유가 너무나 간단한 구성이기 때문이지요. 그만큼 싼 값에 쉽게 하이파이에 접근할 수 있다는 장점이 있기는 한데, 간혹 <너무나> 간단하다는 의견도 있는게 사실입니다.

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유재덕 2007.03.04 20:56

이혁재, 이정석 회원님 답글 잘 읽었습니다. 하지만 아직도 제가 궁금한 점이 남아 있습니다. National에서 나온 매뉴얼을 보면 게인클론에 정전압을 적용할 필요가 없는 이유가 3886이 이미 ripple rejection 기능이 탁월하다는 점을 들고 있습니다.(The LM3886 has excellent power supply rejection and does not require a regulated supply. p.15) 그리고 실제적으로 볼 때 게인클론을 상업적으로 판매하는 곳을 보더라도 정전압을 적용한 곳이 거의 없는 듯 합니다. 일반적으로 볼 때 정전압, 그것도 양질의 정전압이 앰프 제작에서 가장 중요한 점이란 것은 동의되지만, 이런 일반적 동의가 과연 게인클론의 경우에도 적용되는 것이 적절한지 모르겠습니다. 제가 궁금했던 점도 이런 사실과 무관하지 않은데요, 일반적인 상황과는 달리 게인클론에 정전압을 적용하는 것이 이득이 없다면(즉 경제적 이유가 아니라 하드웨어적으로 정전압을 적용할 뚜렷한 이유가 없다면) 정전압을 사용할 이유가 없다는 점이었고, 더욱이 정전압을 사용함으로써 생길 수도 있는 단점들, 타격감이나 고역의 감쇄 등(저 개인적으로 경험한 현상은 아닙니다. diyforum에서 나온 글들과 국내에 게인클론을 제작하신 분의 말씀에 의한 것입니다)이 있다면 더더욱이 정전압이 바람직하지 않을 수도 있는 것이 아닌가 하는 의구심이 들었습니다. 순전히 제 궁금증 때문이었는데 시험삼아서 해 볼 생각은 못했습니다. 보통 게인클론의 인가전압을 30볼트 내외에서 하는데 이런 전압을 정전압으로 구성하기에 제 능력으로 어려워서 포기했었습니다. 비정전압 30볼트와 정전압 25볼트 두 경우에 어느 쪽이 더 나을까요? 구보다식으로 25볼트를 인가해서 시험해봐야겠습니다...하지만 위에서 말씀드렸듯이 정전압을 사용함으로써 얻을 수 있는 이득이 정확히 무언지는 납득이 되지 않습니다. 저도 이것 저것 만지는 것이 재미있기는 합니다...

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이정석 2007.03.05 03:16

게인 클론은 저비용 제품으로 그냥 연결되겠습니다만 같은 오버 트루 IC를 채용하고 레귤레이터 회로를 채용한 대표적인 제품으로는 제프롤랜드가 있겠습니다
게인 클론과 제프롤랜드의 사운드는 같은 드라이버를 사용하고 있지만 들어보면 소리의 완성도는 아주 다릅니다
일단 인가되는 전원 임피던스부터 아주 다르니까요
모르는 사람들은 LM3886을 사용하면 프리단을 잘 설계해야 소리가 뜨는 현상을 막을 수 있다고 하겠지만 저 같은 경우에는 전원 임피던스에 상당한 신경을 쓰라 말하고 싶습니다
심지어 게인 클론을 자작하면서 그간 전원 임피던스를 낮추기 위해 디커플링을 다는 분들은 몇분 못 봤습니다
저는 어디까지나 설계적으로, 혹은 청취자 입장에서 공증된 기초를 제시하는 것 뿐입니다

차동 증폭 구조의 경우 전원이 불안정해도 비교적 안정적으로 동작하는 특징을 갖습니다
그래서 오늘날 증폭기들은 차동 증폭 구조가 주류가 되는데, 오버 트루 시리즈 뿐만이 아니라 일반적인 OP-AMP들도 그와 비슷한 레시오 리덕션 수치를 갖고 있습니다
우리가 실상 사용해보면 그간 자작해왔던 스케일을 되돌아보면 일정 이상은 역시 안정적인 전원 환경을 유지시켜줄 전원 회로가 필요하다는 것을 인지하곤 합니다
어디까지나 차동 증폭 구조에 의해 안정화를 갖는 것이지 레귤레이션이 불필요하다는 전제는 깔리지 않습니다
내셔널에서 주장하는 해당 내용은 저도 5년전에도 충분히 읽어봤지만 저비용성을 강조하는 메세지일 뿐입니다

모든 애플리케이션 칩들은 저비용성을 강조합니다
오버 트루 시리즈뿐만이 아니라 모든 애플리케이션 칩에서는 보는 문구입니다
간단하다!!, 별도의 추가 회로가 필요 없다!!, 이것으로 회로가 완성된다!!, 저비용이다!!

게인 클론은 내셔널의 애플리케이션 노트에 충실한 상업 목적의 제품일 뿐입니다
그 자체에 그들만의 설계 철학이 들어가 있는 것도 아니고, 그것이 최종 완성형이라고 하지도 않지요
거기에 갖혀서 엠프칩 회로에는 저비용 성격을 매칭시킬 필요는 없다고 생각됩니다

상용 제품이라는 것은 제조사가 원가 투입 대비 80% 이상 마진을 볼 수 없으면 제조를 포기해야 하구요
제조사의 마진, 유통 구조의 마진을 덧 붙히면 원가 산출은 초라하기만 합니다
제조사 > 총판 > 대리점으로 이어지는 구조에서 최소 유통 구조 마진만 50%를 잡아줘야 합니다
그것이 상용 제품의 가격표이자 상용화 되었다는 의미입니다

레귤레이터 채용으로 얻어지는 장점은 2가지를 대표적으로 들 수 있습니다

1. 타격감이나 고음 상쇄된다는 진단이 이해가 되지 않는 것이, 그런 문제들은 전원 임피던스가 높을때 나타나는 현상입니다
전원 임피던스가 높으면 저음이 탁해지고, 고음의 직진성이 손상됩니다
전원 회로를 채용하면 전원 임피던스가 낮아집니다
트랜스포머의 인덕턴스에 대한 임피던스를 낮추기 위해 디커플링 기법을 채용하는 것도 괜한 이유가 아니라면 전원 회로의 출력에 대한 결과도 분명한 이유가 있는 것입니다

2. 전원 라인을 타고 들어오는 노이즈 성분을 레귤레이션으로 잡을 수 있고 전원의 일정한 전압과 전류 공급이 확보됩니다
트랜스포머가 아무리 정밀하게 제작되었다고 해도 전원 환경을 만족시킬 수 없습니다
저는 5년전부터 근래의 상용 파워 엠프들에서 250KHz 이상의 스위칭 주파수를 가진 S.M.P.S 전원부가 채용되고 있다는 것을 상당수 보고 있는 중입니다
다소 보수적인 자작파들에게는 배척당하고 있던 S.M.P.S 전원부가 오디오 업계에 뛰어 든 신진 개발자들과 S.M.P.S 디바이스 전문 메이커들에 의해 그 단점들이 극복되고 있습니다
소스는 주어져 있으나 우리가 쳐다보려 하지 않는 것입니다

또한 전원 회로 채용과 미채용 제품에 대한 엠프칩의 고장률도 엄청난 차이를 보입니다
상용 제품의 파워칩 채용 회로들은 표면적으로 드러날만큼 상당한 고장률을 보여줍니다
전원 회로가 채용된 제품들은 고장이 별로 없죠
그래서 근래의 파워 엠프들이 전원 회로를 탑재하고 나오는 가장 큰 이유이기도 합니다

저비용에 준하는 애플리케이션 노트를 참고하시는 것과 타 브랜드가 고집하는 고비용 회로 구성을 참고하는 것 중 자작을 하겠다면 어느것을 선택해야 할까요? ^^
목적에 따라 다르겠습니다만 자작을 하시는 목적이 단순히 작동만 되면 되는 그런것일까요?
아니면 최대의 부품 투입으로 제대로 소리를 내는 제품을 만드려고 자작을 하는 것일까요?
목적에 따라 회로 구성이 달라지겠습니다만 여기 계신 분들은 단순히 동작만 하는 회로를 만들기 위한것은 아닐겁니다
오버 트루 시리즈 활용성에서 왜 게인 클론만 언급되는지 잘 모르겠군요 ^^
게인 클론 구조는 5천원짜리 PC 스피커의 파워 엠프도 똑같은 구조인데, 제프롤랜드가 들려주는 사운드를 들어보면 게인 클론이나 내셔널에서 보여주는 데이터 쉬트가 전부라고 보긴 어렵습니다
또한 게인 클론 회로에 대해 그 설계 철학이나 한정된 형용사를 갖다 붙히기도 부끄러운 기초적인 구조입니다

오늘날의 소스로 설계하는 블럭 엔지니어링 시대에서는 소스가 중심이 되는 것이 아니라 소스를 받혀주는 주변 회로가 핵심입니다
오버 트루 같은 소스가 주어지면 뭘 해야 할까요?
전원부를 꾸미는 일이고, 그것이 주변 회로이자 동작 시키기 위한 핵심 사항입니다
단순히 동작만 시키는 것과 조금 더 세세히 신경써서 제대로 동작시키는 것은 자작에서 어느 부분을 중점으로 보느냐의 차이일 것입니다

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유재덕 2007.03.05 08:54

좋은 글 잘 읽었습니다. 저도 한번 교체해봐야겠네요.

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배종선 2007.03.05 19:35

역시 맛있는 밥을 제때에 넉넉하게 잘 먹여야 일을 잘 한다는 것을 말씀하신듯 합니다.
전원의 안정화는 참 중요하기에 순수한 DC전원에 대한 꿈을 멈추지 않을 듯합니다.^^;

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박찬영 2007.03.05 19:38

스위칭 레귤레이터를 사용해 정전압을 구현해도 LM338같은 리니어 레귤레이터 정도의 효과를 볼 수 있을까요?

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유광열 2007.03.06 01:16

좋은 글 잘 읽었습니다. 감사합니다.

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이정석 2007.03.08 11:05

스위칭 레귤레이터는 전원 변환 효율 (전류 효율)을 높혀주고 레시오 리덕션과 같은 레귤레이션은 기존의 드로퍼 타입을 이용해야 힙니다
그렇다고 일반적인 IC 방식 드로퍼 레귤레이터가 아닌 LDO 같은 구조를 갖고 있죠

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박찬영 2007.03.08 23:14

역시 스위칭 레귤레이터만으로는 부족한가보군요. 답변 감사합니다.

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황용근 2007.05.02 17:04

뭐 애초에 게인클론 프로젝트도 기 출시된 사쿠라오디오의 게인카드라는 제품을 모토로 시작했으니 마냥 칩제조사 어플리케이션 노트에만 충실했다고 말하기는 좀 그렇습니다만 이와는 별개로 상용 앰프중에 오버추어 IC 사용하는 회로에 정전압 전원을 적용한 사례가 있다는 건 참고할만한 이야기죠.. 위에 분들 말씀처럼 전기적으로는 레귤레이터 전원부쪽이 훨씬더 득이 많은 것도 사실이죠.
근데 제프가 레귤레이터 IC를 사용했나요? 아닌 것 같은데 혹시 아시는 분은 귀뜸 부탁드립니다

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