작지만 강한 모노블럭 게인클론(Gain Clone) 미니 파워앰프(LM3875)

모노블럭 게인클론(Gain Clone) 파워앰프

2005년 1월에 완성한 게인클론 모노블럭 파워앰프를 소개한다.



<컨셉>

그해의 목표 중 하나였던 모노블럭 파워앰프였는데, 컨셉은 당시 유행인 미니앰프로 잡았다. 책상 위에 놓아도 부담 없고 "보기 좋은" 미니앰프! 말은 참 쉬운데 자작에 있어 최대의 난관인 케이싱 작업은 언제나 문제다. 조각집 같은 업체에 맡기면 완성도를 높일 수 있겠지만 비용도 큰 문제이거니와 DIY라면 직접 손을 대는 재미(?)가 중요하기 때문에 컨셉의 실현을 위해서 평소보다 공을 들이기로 했다.



<회로>

선택한 회로는 파워OP앰프를 사용하고 게인클론이라는 이름으로 해외에서 유행했던 파워앰프 회로다. 내가 사용한 파워OP앰프는 내셔널 세미컨덕터의 LM3875로 상당히 간단한 회로로 56W의 출력이 가능한 싱글칩이었다. 이 칩을 여러 개 사용해 병렬 구동하거나 브릿지 구동하여 출력을 증대시킨 회로도 있지만 간결함을 추구하는 컨셉에 맞게 간단한 채널당 하나의 칩을 사용하는 비반전 회로를 택했다. 물론 가장 큰 이유는 이 회로를 바탕으로 아트워크된 PCB를 사용했다는 점이다.^^
 

증폭부 회로

평활부 회로

정류부 회로

회로도(출처: 넥스트 오디오)

평활부는 증폭부 바로 옆에 두어 원활한 전원공급을 의도한 것 같고, 정류부는 별도로 분리해 PCB의 크기를 줄여 배치를 자유롭게 하고자 했던 것이라 생각한다.



<부품>

케이스는 세향미디어에서 제작된 알루미늄 케이스,
단자는 대만산 WBT 복각품,
PCB는 넥스트 오디오(TNA)의 LM3875 게인클론 PCB,
저항은 국산 금속피막 저항,
정류용 다이오드는 액시얼 타입의 쇼트키 SB360(60V, 3A),
필름 캐패시터는 정류부에 아르코트로닉스 MKT, 평활부에 이스크라 MKP, 증폭부에 WIMA MKS,
평활용 캐패시터는 전에 하스에서 나와 엄수호님이 함께 공구했던 Low Impedance와 Low ESR가 특징인 삼영의 NXB 2200uF/35V,
케이블은 입력선재는 카나레 사의 2심 마이크 케이블, 출력선재는 좀머 사의 스피커 케이블,

트랜스는 내가 전에 스와니양스를 통해 공제했던 90VA 22V 양파인 2개 트랜스를 각각 단파 2개로 개조해서 사용했다.

위에서 언급한 "보기 좋은 미니앰프"란 컨셉을 만족시키기 위해서 케이스에 가장 큰 비중을 두고 최우선으로 정했다. 선택한 케이스는 알루미늄 케이스로 유명(?)했던 세향미디어의 것으로 작고 깔끔한 디자인이 인상적이다. 나드(NAD)의 Silverline 시리즈를 연상시키는 디자인인데 마찬가지로 측면이 방열판처럼 되어 있어 방열에 유리한 장점이 있다.

NAD S250

이미지 출처: HifiPrix

다행히 이 케이스의 내부 높이와 전에 내가 하스에서 공제했던 트랜스의 높이에 딱 맞았다. 트랜스 받침용 스폰지와 덥개까지 모두 장착했을 때 케이스 윗면과 대략 1mm정도의 여유만이 있을 뿐이었다.



<작업>

작업은 피드백저항의 위상보정용 캐채시터(10pF)를 제외한 것 외에는 회로도대로 만들었다.

증폭부+평활부

정류부

이렇게 연결!

정면	돋보이는 옆면의 방열판

어쩔 수 없는 상판의 LM3975칩 고정용 볼트

간결한 구성의 뒷면

대만산 WBT 복각 바인딩포스트

마찬가지로 대만산 WBT 복각 RCA 잭

납땜이나 다른 작업은 큰 어려움 없이 했는데 케이스 가공은 상당히 주의하면서 했지만 시행착오를 거쳤다. 케이스 자체가 앰프용으로 제작된 것이 아니기 때문에 내부의 필요없는 부분을 실톱으로 잘라내느라 애먹었고 그와중에 케이스에 작은 상처가 생긴 것이 아쉬웠다.



<문제 해결>

그렇게 다 만들고 테스트! 납땜과정에서의 큰 실수가 없었기 때문에 한 번에 되리라 자만하고 잔뜩 기대에 부푼 마음으로 전원을 넣었는데 스피커에 엄청난 굉음이 나왔다. 좀 놀랐지만 당황하지 않고 곧바로 스위치를 껐다. 체크해보니 DC가 -30V나 검출되고 있었다. 헉, 수치를 보고 그제서야 많이 놀랐다. 전원을 재빨리 끈 덕분인지 다행히 테스트 때 연결한 스피커는 무사했다.

간혹 입력이 오픈된 상태에서 문제가 있을 수 있다는 다른 사람의 글을 보았기 때문에 소스기기의 출력단자와 게인클론 앰프의 입력단자를 케이블로 연결하고 DC체크를 해봤다. 그러니 DC가 10~16mV 정도 검출되어 이제 제대로 된 건가하고 소리를 들어보았다.

다시 아까 문제의 원인을 파악하기 위해 여러가지 테스트했는데, 소스기기와 게인클론 모두 AC 접지가 연결된 상태에서만 정상적으로 작동하고 그 이외의 경우에는 -30V라는 엄청난 DC가 출력됐다. 이 문제 때문에 한참을 고민하다 납땜이나 부품의 문제인가 싶어서 나머지 한쪽도 만들어 봤는데 역시 같은 문제가 있었다. 계속 고민하면서 회로도랑 PCB 비교하는 와중에 입력쪽의 그라운드와 출력 및 전원 쪽 그라운드가 분리된 것을 발견했다. 그렇다면 소스기기와 앰프의 접지가 연결되고 소스가 앰프에 연결된 상태에서만 정상적인 소리가 나던 것을 이때만 시그널 접지와 전원 접지가 연결되어 제대로 작동한 것으로 이해할 수 있었다. 그래서 PCB의 시그널 그라운드와 출력쪽 그라운드를 점퍼로 연결시켜주니까 이상없이 작동되었다. 걱정했던 DC는 입력 오픈 상태에서 -50mV정도, 입력 쇼트 상태에서 16mV 정도 검출되었다.

방열처리는 애써 구한 케이스의 의미를 살려야 하기 때문에 당연히 케이스 방열을 하기로 했다. 발열은 8옴 스피커에선 발열이 섭씨 37~40도 정도로 약간 있는 편이었고, 4옴 스피커에선 좀 따뜻한 정도였다. 악조건에서의 동작을 상정하고 4옴 스피커 2개를 병렬연결해서 2옴으로 만들어 테스트도 해봤는데 이제서야 케이스가 확 뜨끈해졌는데 그래도 끓는 듯한 젠 헤드폰 앰프에 비하면 약한 편이었다.^^;;

트랜스는 떨지도 울지도 않고 아주 안정적으로 작동했다. 나중에 스피커넷의 김평국 사장님의 도움으로 따로 테스트를 해봤는데 상당히 좋은 편이라고 이야기를 들을 수 있었다.^^

<감상 및 소감>

소리도 아주 마음에 들었다. 반응이 좋다고 해야할지 속도감 있으면서도 힘이 있는 소리가 좋게 느껴졌다.

간단한 회로와 적은 수의 부품으로 이 정도의 소리를 느낄 수 있고, 초보자인 내가 파워앰프를 만들었다는 성취감을 느낄 수 있다는 점이 참 좋았다. 그리고 아담하면서도 깔끔한 케이스가 마음에 들었다.

파워앰프를 만들었으니 이제는 프리앰프가 남았다. 좋다고 하는 프리앰프를 만들 실력이나 자금력을 가지고 있지 못하므로 지금까지 만들었던 헤드폰 앰프 중에 잘 어울리는 것을 골라 헤드폰 앰프겸 프리 앰프로 쓰고자 했다.

아무튼 계획했던 바를 하나씩 이뤄나가고 있다고 생각하니 통장 사정은 위태로워졌지만 마음은 뿌듯했다.^^;

음악을 듣는 풍경

무엇보다 기분좋은 것은 내가 직접 제작한 앰프로 즐겁게 음악을 감상하는 영역이 넓어졌다는 것이다. 헤드폰 전용앰프를 비롯해서 프리겸용 헤드폰용 앰프에 이 모노블럭 게인클론 미니 파워앰프가 더해져 풀 라인업을 갖추게 되었다.

좋은 음악에, 아늑한 공간, 내가 만든 앰프

이렇게 음악을 듣다보면 피곤함도 잊을 정도이다.^^