여름도 다가오고 SHHA(Sijosae Hybrid Headphone Amp) 24V 정전압부의 높은 발열을 해소하기 위해 귀찮음을 무릅쓰고 바쁜 와중에 짬짬이 SHHA에 다시 한 번 손을 댔다. 일전에 포스팅한 다이오드를 이용해 전압을 낮추려 했던 실패기 말미에서 언급했던 스위칭 레귤레이터를 이용하는 방법이다.


SHHA의 24V 정전압부만 발열이 심한 까닭
 
전에 했던 이야기지만 다시 간단히 정리해보면 입력전압과 출력전압의 차이가 크고 소모하는 전류량이 많기 때문이다.

간단한 계산에서 트랜스에서 공급된 AC 30V(실측은 28.5V)가 정류 후에는 대략 DC 42V(=30*1.414, 실측은 38V) 정도되고, 이것을 24V로 낮추게 되면서 18V(실측은 14V)정도의 차이가 발생한다. 14V만큼을 열로 방출해야 하고 소모 전류가 많아 패스TR인 모스펫에서 심한-잠시도 손을 대기 어려운 것으로 보아 섭씨 70~90도 정도로 추정되는 열이 발생한다.

이러한 발열을 해결하기 위해서는 소모 전류를 줄일 수는 없으므로 공급되는 AC전압을 낮추거나 정전압 회로가 감당할 드랍아웃 전압을 낮춰줘야 한다. AC 전압을 낮추려면 근본적으로 트랜스를 다시 감거나 AC 전압을 조절할 수 있는 딤머(dimmer) 회로를 꾸며야 하는데, 트랜스를 새로 맞추거나 딤머 회로를 꾸미는 것보다 정전압 회로에서의 드랍아웃 전압을 낮추는 게 더 쉽다는 판단에 정류 후 전압을 낮춰보기로 했다.

전압을 낮추는 방법에는 여러가지가 있지만 이번에는 스위칭 레귤레이터를 쓰기로 결정했다.  전에 시도한 다이오드의 전압강하를 이용한 방법은 전류량이 많을수록 다이오드에서의 발열도 심해지는 점 때문에 정전압부의 모스펫의 발열이 줄어든 대신 다이오드에서 그만큼의 열이 발생하여 전체적인 발열은 그대로인 셈이었다. 그래서 효율이 높아 발열이 적은 스위칭 레귤레이터를 사용하고자 했다.


스위칭 레귤레이터로 전압을 낮추기

스위칭 레귤레이터에는 많은 종류가 있지만, 구하기 쉽고 저렴하며 사용하기 쉬운 LM2576을 골랐다. "SIMPLE SWITCHER; Step-Down Voltage Regulator"라는 설명 그대로 LM2576은 상당히 간단한 회로로 작동이 가능하기 때문에 편하게 쓸 수 있는 스위칭 레귤레이터이다.

SHHA에서 사용하는 트랜스의 스펙에서 24V 정전압부 쪽은 AC 30V 1A이다. 따라서  1A 이상의 전류를 지원하기만 해도 되지만, 즉 1A를 지원하는 LM2575로도 가능하다. 그렇지만 SHHA의 소모 전류가 많은 편이라 여유있는 전원 공급을 위해서 그리고 LM2576과 LM2575의 가격차이가 크지 않아서 3A 지원의 LM2576을 택했다.

간단한 회로였지만 만능 PCB 자투리의 여유공간이 부족해 단거리에 점퍼 없는 배선을 하기 위해 애 좀 써야 했다.

제한된 공간에 무리하게 집어넣은 느낌이 좀 드는데 절묘하게도 부품간의 직접적인 간섭은 없었다. 스위칭 레귤레이터로 전압을 낮춘 후에 다시 구보다 전원회로로 정전압을 만들기 때문에 출력 전원의 리플이 문제될 여지는 적었지만 조금이라도 전원의 질을 높이기 위해 전원의 리플을 줄이기 위한 L-C 필터도 추가했다.


데이터시트에서 권고하는데로 각 부품을 레귤레이터의 핀 가까이에 배치했다. 일점 접지는 하지 못했지만 그 대신 동테이프를 사용하여 접지면적을 충분히 넓혀 일점접지에 가깝게 작업했다. 사용한 부품도 데이터시트에서 권장하는데로 썼다. 다이오드는 쇼트키 1N5822를, 캐패시터는 삼영과 BC의 Low ESR 타입을, 저항은 1%금속피막저항을 사용했다.

하스 엄수호님의 SHHA 제작기의 댓글을 보면 정전압화를 통해 실질적인 효과를 보고자 한다면 최소 5V 이상의 전위차를 확보해야 한다고 이야기하는데, 그 말에 동의하기에 스위칭 레귤레이터로 전압을 29.1V 정도로 낮췄다. 전압 조절용 가변저항로 싱글턴을 써서 정밀하게 맞추기가 어려웠는데 구보다 전원회로로 다시 정전압을 만드므로 정밀하게 전압을 맞출 필요는 별로 없다고 판단했다. 또한 정전압 회로에 공급하는 전압을 낮췄으므로 평할용 2200uF 전해 콘덴서를 내압 50V(삼영 LXV)에서 35V(삼영 NXB) 짜리로 바꿨다. 이는 NXB 35V의 ESR이 더 낮고 리플 특성이 좋아 스위칭 레귤레이터로 낮춘 전원의 리플을 낮추는데 보다 나으리라 여겼기 때문이다.


적용하는 방법은 간단한데 정류 다이오드에서 저항으로 연결되는 패턴을 끊고 정류 전원과 정전압부의 입력 전원, 접지를 스위칭 레귤레이터가 장착된 기판의 전원 입출력 단자와 연결해주면 된다.

스위칭 레귤레이터용 기판은 케이스의 AC인렛과 앰프 기판 사이의 빈공간에 장착을 했다.

AC인렛이 차지하는 공간 때문에 스위칭 레귤레이터용 기판을 앰프 기판에 바싹 붙여서 좀 답답해 보인다.


성공; 심한 발열이여 안녕~

스위칭 레귤레이터의 사용은 성공적이었다. 높은 효율(70~80%) 덕분인지 전압 차이만큼을 열로 방출하던 방식과 달리 발열이 현저하게 줄었다. 섭씨 70~90도 정도로 추정되는 24V 정전압부의 발열이 50~55도 수준으로 낮아졌다.

스위칭 레귤레이터에서 발생하는 열은 예상보다 좀 높았는데 24V 정전압부와 마찬가지로 50~55도 정도였다. 아마 사용한 방열판의 방열면적이 적고 앰프에서 소모하는 전류가 많기 때문일 것이다.

그렇게 심했던 발열을 해소하고나니 마음이 편해진다. 물론 그보다는 만드는 재미(=번거로움?)가 더 크긴 하다. :) 사실 SHHA의 24V 정전압부의 심한 발열은 실제 사용에 있어 큰 문제는 아니었다. 지난 한여름에도 문제가 없었던 것을 보면 심한 발열 때문에 전원부쪽의 온도가 높아져 전원부에 사용된 캐패시터의 수명이 상대적으로 빨리 감소하기는 하겠지만 크게 문제가 될 정도는 아니다. 그렇지만 귀찮게 느껴지지만 않으면 이렇게 자신이 만든 앰프에 다시 주의를 기울이고 정성을 쏟는 것이 참 재미있다. 그리고 별 다른 이변이 없는 한 나와 평생을 함께 할 앰프인데 이 정도 수고는 들일만 하다고 생각한다.


밀폐형 볼륨으로 교체

기왕 SHHA에 손댄 것 전부터 마음에 걸렸던 알프스 클릭식 블루벨벳 볼륨을 같은 용량의 토코스 밀폐형 볼륨으로 바꿨다. 사용한 블루벨벳이 클릭식이라 마이크로포닉 노이즈가 심한 진공관을 사용할 때 클릭이 걸릴 때마다 미세한 노이즈가 들려서 불편했다. 또한 볼륨을 미세하게 조절하기에 논클릭식 볼륨이 낫다.

문제는 사용할 토코스 밀폐형 볼륨(RV24)이 샤시 고정용 볼륨이라는 점이었다. 이 경우 볼륨의 고정용 돌기를 제거하고 볼륨을 180도 돌린 뒤에 하드와이어링을 하면 된다. 하지만 내 SHHA 케이스의 경우 고정용 서포터가 PCB의 고정용 홀과 딱 맞지 않아 PCB 고정용 블루벨벳 볼륨과 뉴트릭 콤보잭, 대충 맞는 볼트 1개로 기판을 케이스에 고정을 한 상태라 샤시형 볼륨을 사용할 경우 PCB의 고정 상태가 불안정해지는 것이 염려되었다. 그래서 PCB 고정용 홀을 케이스에 맞게 조정하기로 했다.

볼트 고정 부위를 보면 조금씩 어긋나 있는 것을 확인할 수 있는데, 케이스의 PCB 고정용 서포터에 위치를 맞춘 결과이다. 그라운드 루프 브레이커를 사용하고 있기 때문에 고정용 홀을 가공하면서 노출된 접지 부분과 고정용 볼트가 쇼트되지 않게 부싱을 사용해 절연시켰다.

그렇게 장착했는데 아쉽게도 최소 볼륨 상태에서 발진(?)하는 문제가 있었다. 전에 사용하던 블루벨벳에서는 없던 현상인데, 다른 토코스 볼륨으로 바꿔서 확인해보지 않았기 때문에 토코스 볼륨과 SHHA가 잘 안 맞는다고 일반화하기에는 무리가 있을 것이다. 그래도 최소 볼륨에서 3도 정도만 올려주면 그 문제도 없고 소리도 안 들리기 때문에 실사용에는 무리가 없었다. 또한 토코스 볼륨을 조작감이 좋아 마음에 들었는데 이 조작감을 포기하면 아쉬움이 더 클 것이란 생각이 들었다. 무엇보다 다른 볼륨이나 또 다른 토코스 볼륨으로 바꾸기도 귀찮아져서 그냥 쓰려고 했다.^^;;

그러다 하스에서 황용근님이 그런 문제가 있을 경우 그리드 스톱퍼(Grid Stopper)로 해결할 수 있다는 조언을 해줘서 최저 볼륨일 때의 문제를 해결할 수 있었다. 볼륨의 출력과 진공관의 그리드 사이에 100옴 정도의 저항을 넣으라는 이야기에 따라 당장 실행에 옮겼다.


그리드 스토퍼는 진공관 입력에 직결된 볼륨으로 인한 트러블을 없애는데 효과적이라고 한다. 신호 경로에 저항이 들어가기 때문에 쓰지 않고 정상적으로 작동한다면 좋겠겠지만 여러가지 변수-진공관, 볼륨 등-를 고려하여 안정적인 작동을 위해 넣어주는 것이 좋을 것이다. 그리드 스톱퍼에 대한 정보를 찾아보니 저항을 진공관의 그리드에 최대한 가깝게 붙여야 제대로 작동한다고 하여 그렇게 작업했다.

이렇게 그리드 스톱퍼로 최소 볼륨일 때의 문제 해결하고 이제는 편한 마음으로 SHHA로 음악을 듣고 있다. 적절한 해결책을 알려준 황용근님께 감사한다.^^

2006년 여름에 작업한 PC용 전원공급장치(PSU) 잘만  ST300BLP의 수리 및 저소음 개조기를 소개한다.


잘만의 무소음-이라고 주장한 파워 ST300BLP

 잘만의 ST300BLP(이하 ST300BLP)는 2001년 잘만에서 처음으로 출시한 무소음 컨셉의 파워서플라이 제품이다. 파워서플라이로 유명한 제조사인 세븐팀의 OEM 제품으로 당시에는 상당히 드물었던 패시브(Passive) PFC(Power Factor Correction)를 내장했다. PFC용 트랜스 무게 때문에 파워의 전체 무게가 2.4kg이나 되어 그 묵직함으로 깊은 인상을 주었다.

그렇지만 ST300BLP는 PFC로 전기요금 절약을 광고하다 그것이 허위로 밝혀져 좀 불미스럽게 이슈가 되기도 한 제품이다. PFC는 역률개선회로로 무효전력을 최소화하여 전력을 보다 효율적으로 쓸 수 있게 해주는 장치이다. 무효전력에 대해 요금을 부과되는 지역이라면 PFC로 전기요금을 절약할 수 있다는 주장은 타당하겠다. 하지만 국내 전기요금체계는 유효전력에 대해서만 요금이 부과되기 때문에 PFC 사용으로 인한 전기요금 절약은 불가능하다. 전기요금 절약은 그렇다 하더라도 PFC로 인해 EMI 전자파 감소와 함께 효율면에서 PFC가 없는 파워보다는 효율이 높아 그로 인해 발열을 줄일 수 있는 장점은 있다.

<b>참고: ST300BLP의 스펙 보기..</b>ST300BLP의 무소음 컨셉과 관련하여 주목할 부분은 스펙의 다음 부분이다.

3) 주변의 온도가 높을 경우 파워팬의 회전수가 높아져 소음이 다소 증가될 수 있습니다. 주변 온도를 25도씨 이하로 낮추면 보다 더 좋은 무소음 환경에서 컴퓨터를 사용할 수 있습니다.

이 문구를 통해 무소음이라는 컨셉이 얼마나 비현실적인지 알 수 있는데, PC를 저전력 시스템으로 구성하고 케이스의 쿨링을 원할하게 하지 않는 이상 저소음 상태로 쓸 수 시간을 얼마되지 않음을 의미한다. 과연 부팅 후 몇 분이 지나서 거슬리는 소음을 내는 파워를 무소음이라고 할 수 있을지 의문이다.

결국 소음 때문에 AS-교체를 받았지만 소음은 그대로였다. AS센터에서는 ST300BLP의 이 소음은 어쩔 수 없는 제품의 특성이라는 답변만을 받았다.


ST300BLP의 고장과 수리

애써 불만을 참으며 ST300BLP을 계속 사용했는데 2003년부터 부팅이 잘 안 되는 이상동작의 증세를 보이더니 2004년 즈음 결국 고장이 났다. 부팅이 되지 않고 '치~' 하는 소음이 발생했는데, 이미 무상 AS기간도 지난 터라 수리보다는 이것을 기회로 새 제품을 구입하기로 결정하고 패시브 PFC보다 효율이 높은 액티브(Active) PFC가 사용된 파워서플라이로 갈아타게 되었다. 바꾼 파워는 OEM으로 유명한 델타의 제품인데, 온도변화에 따른 냉각팬 속도 제어기능(LAFC: Low noise Auto Fan Contoller)으로 저소음 실현이라는 광고 문구가 무색하게 상당한 소음을 냈다. 이전의 나였다면 당장 반품 등의 조취를 취했겠지만 시급히 파워서플라이가 필요했기도 했거니와 당시는 저소음 컨셉을 반쯤 포기했던 시기라 그냥 참고 사용했다.

저소음 환경은 상당한 매력이 있어서 한 번 맛을 본 사람에게는 중독성이 있다. 애써 참았지만 결국 2006년 여름에 다시 저소음증(?)이 도졌다. 그동안 사용했던 액티브 PFC가 사용된 델타 파워서플라이를 쓰면서 액티브 PFC에서 발생하는 미세한 고주파 소음이 신경이 쓰였기 때문이다. 그때 창고에 쳐박아 두었던 고장난 ST300BLP가 생각났다. 기억에 패시브 PFC를 사용된 ST300BLP는 고주파 소음은 없었다. 그래서  일단 ST300BLP를 고쳐보기로 했다. 소음으로 나를 괴롭혔던 ST300BLP은 무상 AS기간이 이미 지났기 때문에 마음 편히 개조할 수 있는 조건이었다.

IC를 비롯한 능동소자의 고장이었다면 고장 부위의 파악도 어렵고 부품 교체가 쉽지 않았을 텐데, 다행히 고장 부분은 모두 수동소자에 한정되어 있었다. 캐패시터가 터지고 저항이 타버린 정도였다.

수리는 간단히 이뤄졌는데 망가진 부품과 고장의 징조를 보이는 것을 적출하고 같은 규격 혹은 오버스펙의 파츠로 교체하면 되었다.


저소음 개조

정상적으로 동작하는 것을 확인한 뒤 다음으로 한 작업은 저소음 개조였는데, 개조의 핵심은 다음의 3가지였다.

1. 케이스의 팬 안전판 제거
2. 듀얼 팬 장착
3. 팬의 저속 동작

먼저 케이스 팬 안전판 제거 과정을 살펴보자. 안전판은 팬에 이물질이 끼여 작동을 멈추는 경우를 방지하기 위한 것으로 저소음의 관점에서는 방해가 될 뿐이다. 이물질의 침임을 막을 수 있는 안전장치가 필요하지만 프레스로 찍어낸 원래의 안전판은 너무 넓어 공기의 흐름에 방해가 될 뿐 아니라 바람이 부딪혀 소음의 원인 중 하나가 된다. 따라서 이것을 제거하고 얇은 철망으로 이뤄진 팬 그릴로 대체한다. 만약 배기용 팬의 그릴이 케이스에 걸린다면 그릴을 파워 케이스 안 쪽에 장착하라.

가공을 위해 먼저 파워서플라이의 PCB를 들어내고 케이스만 남겨둔다.


실톱으로 철판을 컷팅하는데 재질이 철이고 두께가 두꺼운 편이라 쉽게 잘리지 않으므로 다지지 않게 조심하면서 잘라야 한다.


다음은 듀얼 팬 장착이다. 기본적인 과정은 팬 안전판 제거와 동일하다.

원래는 공기 유입구의 철판을 잘라내고 타공망을 설치하려다가 원활한 쿨링을 위해서 듀얼 팬 장착으로 방향을 바꾸게 되었기 때문에 사진의 작업순서가 효율적이지 않다. 먼저 팬 장착 위치를 정하고, 팬 고정용 홀을 뚫은 뒤, 철판을 잘라 공기 유입구를 만드는 것이 효과적일 것이다.

일전에 포스팅한 SHHA(Sijosae Hybrid Headphone Amp) 24V 정전압부의 높은 발열을 해소하기 위해 시도한 방법을 소개한다.


다이오드를 이용한 전압강하

전압을 낮추는 방법에는 여러가지가 있는데, 내가 생각한 것은 다이오드를 이용한 전압강하이다. 원래는 알레프 헤드폰 앰프의 전원부의 발열을 줄이기 위해서 입력전압 값을 낮추는 방법을 생각했던 것인데, 알레프 헤드폰 앰프의 경우 전류 소모량이 큰 편이라 다이오드를 이용하기에는 적당하지 않아 포기하기로 했던 아이디어였다.

하지만 그때 SHHA 역시 입력전압이 높아 발열이 심했던 것이 기억났는데, SHHA의 경우 전류 소모량 면에서 가능성이 있으리라는 판단에 다이오드를 사용해 전압을 낮출 경우 다이오드에서 발생하는 열에 대해 면밀히 검토하지 않은 채 SHHA에 적용해봤다.


왜 SHHA의 24V 정전압부만 발열이 심할까?

SHHA의 24V쪽 정전압부의 발열은 상당히 심한데, 방열판 온도는 갖고 있는 온도계의 한계로 정확히 측정하지 못했지만 최소한 섭씨 65도를 넘으며 잠시도 손을 대기 어려운 것으로 보아 70~90도 정도로 추정한다.

이처럼 심한 발열은 입력전압과 출력전압의 차이가 크기 때문이다. 소모하는 전류량이 많다는 것도 심한 발열의 원인 중 하나이지만, 드랍아웃 전압의 탓이 더 클 것이다.

단순히 계산할 경우 트랜스에서 변압되어 공급되는 전압이 AC 30V로 정류 후에는 대략 DC 42V(=30*1.414) 정도되는데, 이것을 24V로 낮추게 되면 18V정도의 차이가 발생한다. 실제로 측정해본 결과 공급전압이 AC 28.5V로 정류 후에는 대략 DC 38V 정도가 되어 14V의 전압차이를 이끌어낸다. 14V의 드랍아웃 전압만큼 열로 방출해야 되니 24V쪽 정전압부의 심한 것은 당연한 일이다.

적용하는 방법은 간단한데 정류 다이오드에서 저항으로 연결되는 패턴을 끊고 그 사이를 방향을 맞춰 직렬연결한 다이오드로 연결해주면 된다. 단 다이오드에서 상당히 심한 발열이 있기 때문에 그 발열이 전해캐패시터와 저항 같은 다른 부품에 덜 전달되도록 다이오드의 몸통을 PCB에 닿지 않게 띄워주는 것이 좋다.

사용한 다이오드의 개수는 8개로 전압은 약 38.7V에서 28.8V 정도로 낮춰졌다. 목표값인 29V보다 약간 낮지만 거의 근접한 값이다. 다이오드를 1개 빼면 30V보다 높아지기 때문에 5V가 넘는 전위차를 확보하는 것보다 전위차를 줄여 모스펫의 발열을 줄이는 쪽을 택했다. 24V 정전압부 모스펫의 발열은 상당히 감소해 섭씨 52~55도 정도로 상당히 낮아졌는데 이는 증폭부에 사용된 모스펫의 발열과 비슷한 수준이었다. 하지만 이것으로 끝난 것이 아니었는데...


에너지 보존의 법칙: 전체적인 발열은 그대로

사실 다이오드를 이용한 전압강하의 경우 전류량과 온도에 따라 전압강하 폭이 변하기 때문에 정밀한 컨트롤은 어렵다. 하지만 정전압부의 입력 전압에 사용하는 것이라면 그런 점은 크게 문제되지 않는다. 전압강하의 변동도 일정시간 경과 후에는 안정화되는 편이고 정전압부에 의해 출력되는 전압은 일정하기 때문이다.

오히려 문제는 다이오드에서 발생하는 심한 발열이다. 흘리는 전류량이 클 수록 다이오드의 발열도 심해지는데, 이번 작업의 경우 다이오드에 잠시도 손을 대기 어려운 것으로 보아 섭씨 70~90도 정도 추정되는 열이 발생했다. 정전압부의 모스펫의 발열이 줄어든 대신 다이오드에서 그만큼의 열이 발생한다고 할 수 있다. 결국 에너지는 그 형태를 바꾸거나 물체에서 물체로 옮기거나 해도 전체의 양에는 변함이 없다는 에너지 보존의 법칙을 체험한 셈이었다.

그렇지만 긍정적인 부분은 레귤레이터쪽의 캐패시터의 온도가 전보다 약 5도 정도 떨어졌다는 점만은 긍정적으로 평가할 수 있겠다.

넋두리: 다음에는 스위칭 레귤레이터로...!

애초에 트로이달 트랜스를 제작할 때 전압을 24V정도로 낮춰서 만들었다면 좋았다는 생각을 해보지만, 사용된 트랜스가 일반적인 규격이 아니기 때문에 다시 주문하기도 어렵고 번거로워 트랜스를 바꾸지는 못할 것이다.

지금은 원래의 전원부로 되돌리기가 귀찮아 다이오드를 사용한 전압강하를 적용한 상태로 쓰고 있는데, 차후에는 기회가 된다면 효율이 높아 발열이 적은 스위칭 레귤레이터를 사용해 전압을 낮춰보고자 한다.

하스에서 지승배님이 이벤트로 나눠준 알레프 헤드폰 앰프의 PCB의 전원부를 구보다 전원부로 변형하는 방법을 소개한다.

LM317/337이나 LT1085/1035 같은 정전압 레귤레이터를 사용하는 HPS로 바꾸는 방법은 전에 권재구님이 소개해주신 바 있고, 개인적으로 구보다 전원부를 선호하는지라 구보다 전원부로 개조하기로 맘을 먹었다.

어떻게 구보다 전워부를 적용할까 고민 좀 했는데, 예상밖으로 작업은 한 번에 성공했다. 아직 증폭부를 완성하지 못했기 때문에 실제로 앰프를 구동시켜 보지는 못했지만 간단한 테스트에서는 정상적으로 작동했다.


우선 윗면에서 할 작업을 보자.

하스의 유명한 고수분들인 신정섭님과 이복열님의 구보다 전원부를 참고했는데, 신정섭님이 올린 자료를 기본으로 CCS 부분은 이복열님의 자료를 참고해서 CRD를 쓸 수 있게 했다.

CCS는 공간의 여유나 취향, 부품 수급 여부에 따라 CRD나 2SK30GR+저항 중 편한 쪽으로 쓰면 된다.

주의할 것은 모스펫의 다리 중 드레인과 소스의 위치를 서로 맞바꿔주어야 하는 것이다. 그때 두 자리가 서로 닿지 않는 상태여야 한다. 아래 사진에서는 절연을 하지 않았지만 실제로 쓸 때는 만약의 사태를 대비해서 수축튜브나 테프론 테입 등으로 꼭 절연시켜야 할 것이다.

다음으로 NPN, PNP TR은 범용 TR을 사용하면 되지만 사용하는 TR의 배열에 주의할 필요가 있다.

GND 라고 표시한 부분은 PCB의 코팅을 벗겨내면 나타나는 그라운드 동박에 220uF 캐패시터의 다리를 땜하는 것을 의미한다. 캐패시터의 극성에 유의해야 한다.


다음으로 아랫면에서 할 작업을 보자.
아랫면에서 할 작업은 간단하다. 제너 다이오드를 땜하고, 패턴 몇 곳을 끊고, 점퍼로 연결해주면 된다.
아래서 보는 이미지로 보이는 그대로 작업하면 된다.


이제 사진에서 작업 내용을 확인해보자.
우선 파지티브 정전압 부분이다.

이제 네거티브 정전압 부분을 보자.



다음은 보너스: 브릿지 다이오드로 듀얼 쇼트키 대체하기!
브릿지 다이오드로 듀얼 쇼트키를 대체하는 방법으로 다리를 홀 간격에 맞게 조금 휘게 만들면 된다. 단, 극성은 확실히 맞게 삽입해야 한다.

물론 굳이 브릿지 다이오드를 쓸 필요는 없다. 전원부 설계자의 의도를 고려한다면 꼭 쇼트키나 울트라 패스트 리커버리 타입을 사용할 필요가 있다. 단지 듀얼타입의 쇼트키 다이오드를 구하기 어렵거나, 가지고 있는 트랜스의 전압이 높아 전원부의 발열이 심해 전압을 조금이라도 낮추고자 할 때는 어느정도 효용이 있으리라 생각한다. 쇼트키보다 전압강하가 심한 브릿지 다이오드를 써서 조금이나마 정류 후 전압을 낮출 수 있기 때문이다.

내가 DC 필터에 관심을 갖게 된 것은 부모님이 사용하시는 멀티채널 파워앰프의 트랜스 험 때문이다. 항상 그런 것은 아닌데 특정 시간대 트랜스의 소리가 크게 들려서 거슬렸다. 막상 부모님은 크게 신경 안 쓰시는 분위기였지만 내 마음이 불편했다. 그래서 앰프 회사에게 점검을 받아봤지만 이 앰프의 트랜스가 전기 사정에 민감한 편이며 가장 좋은 방법은 트랜스를 교체하거나 DC필터를 추가하는 것인데 교체할 트랜스 여분이 없고, DC필터도 100%효과를 장담할 수 있는 것은 아니며 앰프 내부에 DC필터를 설치할 공간이 없다는 말에 현실과 타협해볼까 생각했다. 그러다 와싸다 AV갤러리에 올라온 DC필터 자작기가 내 눈길을 끌었고 그때 들은 DC필터 이야기가 생각나 한 번 만들어보고자 마음을 먹게 되었다.


DC필터? 그게 뭐야?
오디오 관련 포럼에서 자주 접하는 질문 중 하나가 앰프의 트랜스(변압기) 우는 소리(험)와 관련한 것이다. 예를 들면 이사를 하고나서 트랜스가 심하게 떨린다거나, 특정시간대에 트랜스 울림이 발생한다거나 하는 식이다. 이 때 답변으로 자주 등장하는 것이 DC필터다.

보통 트랜스의 울림은 그 트랜스가 제대로 만들어지지 않아 그런 경우가 많지만 다른 요인의 영향도 받는다. 많은 전자기기에서 사용하는 상용전기에 DC(직류) 성분이 있을 수 있는데 이것이 트랜스의 울림을 유발한다고 한다. 이 DC 성분이 음질에 악 영향을 준다고 이야기하는 사람도 있는데, 거기까지는 모르겠지만 트랜스의 울림과 동시에 발생하는 소음-일명 트랜스 우는 소리 혹은 험이 무척 거슬리는 것은 사실이다. 특히나 오디오 기기에서 자주 사용되는 도너츠 모양의 트로이달 트랜스의 경우 이런 현상을 다른 형태의 트랜스보다 쉽게 겪을 수 있다.

"AC(교류)에 DC 성분이 포함되는 게 말이 되느냐?" 하는 의문이 생길 것 같은데, 답을 해보면 AC 속에 DC가 중첩될 수 있고 그것을 'DC Offset' 또는 'DC Bias된 AC 신호'라고 한다.
이에 대한 자세한 이야기는 아래 링크의 논의를 보라.
DC필터라는 얘기가 가끔 흘러나오기에 한마디..."(와싸다 HIFI 게시판, 글쓴이: 현재웅, 제목: "DC필터라는 얘기가 가끔 흘러나오기에 한마디...")

DC필터의 역할은 AC에서 DC 성분을 제거하는 것, 즉 교류에 존재하는 일정 범위 내의 Offset을 없애거나 감쇄시키는 것이며, Offset을 완전히는 아니더라도 다소나마 줄일 수 있다.
DC필터의 동작 원리에 대한 부분은 아래 링크를 참고하라.
DC 필터 동작 원리 살펴 보기.(와싸다 HIFI 게시판, 글쓴이: 김경원, "DC 필터 동작 원리 살펴 보기.")


DC 필터 회로도
여러 곳에 소개된 DC필터 회로도를 보면 약간의 차이가 있는데, 다이오드와 캐패시터, 부가회로에 따라 달라진다. (어떤 차이가 있는지 자세한 사항이 궁금한 경우 참고링크를 보라.)

내가 참고한 회로는 다음과 같다.
다이오드는 브릿지 다이오드 (600V 8A 이상) 1개, 캐패시터는 4700uF 25V(25V 이상)을 4개 사용한다.
AC 전원의 한쪽선에만 장착해도 효과가 있다.


완성한 DC필터
제일 처음 만든 DC필터는 적당한 케이스를 찾지 못해 주방용 밀폐용기를 활용했다. 겉보기와는 달리 DC필터의 효과를 확실히 느낄 수 있었다.

프로토 타입|


처음 만든 DC필터를 쓰면서 느꼈던 아쉬움은 콘센트 개수의 제한으로 많은 기기에 적용할 수 없다는 것이었다. 그래서 생각한 것이 멀티탭과 DC필터의 결합이다.

하는 김에 멀티탭과 DC필터 케이스 모두 검은색으로 맞췄다.
멀티탭이 5구인 것이 아쉽지만 쉽게 구할 수 있는 검은색 멀티탭은 이것뿐이었다.
필터 케이스는 퍼니키트의 다목적 박스 FutureKIT-FB18을 사용했다. 역시 검은색이라 구입한 것이다.^^;;
또한 케이블 그랜드를 사용해서 선재를 케이스에 고정시켰다. 튼튼하고 사용하기가 쉽다.

DC필터 적용 멀티탭 내부 사진|
DC필터의 효과!
DC필터의 효과는 극적이다. 그렇게 울던 트랜스가 잠잠해진다. 완전히 사라진 것은 아니지만 1m정도의 거리에서 느껴지던 소리가 귀를 가까이 해야 드릴 정도로 줄어들었다. 물론 이것은 트랜스가 울던 기기의 경우이고, 원래 울림이 없던 기기에서는 차이를 발견하기 어려웠다.

DC필터를 사용한 뒤에 저음이 좋아지고 고음이 명료해지며, 화이트 노이즈가 사라지고, 배경이 선명해지며 해상력이 살아나는 느낌을 받았다고 하는 사람도 있는데 그런 부분은 내 관심사가 아니기에 뭐라 이야기하지 않겠다. 다만 트로이달 트랜스의 떨림과 울림을 잡는데 효과적이라는 것만 말하겠다.


참고: 전자파 차단 멀티탭과의 궁합
전자파 차단 멀티탭과 궁합 문제에 대해 간단히 언급하고자 한다.
세신의 전자파 차단 멀티탭 SS-1600을 사용 중인데, DC필터를 멀티탭 앞에 사용할 경우 반대로 트랜스가 울리는 경우가 있었다. 직결했을 때는 멀쩡하던 CDP의 트랜스가 위와 같은 상황에서 갑자기 울리는 것이었다. 물론 SS-1600의 뒤에 DC필터를 연결했을 경우는 앰프와 CDP 모두 트랜스 울림 없이 사용할 수 있었다.

다른 전자파 차단 멀티탭이 없기 때문에 위의 사례만으로 DC필터와 전자파 차단 멀티탭과의 궁합에 문제 요소가 있는지 확신할 수 없지만, 전자파 차단 멀티탭과 DC필터를 함께 사용할 계획이라면 주의할 필요가 있다.


참고링크 보기

크리스탈 오디오의 DC필터 설명

EGA의 DC필터 설명

와싸다 AV갤러리
DC 필터 배선도 및 필요한 부품...
문외한의 DC Filter 첫번째 자작 도전기_ _;
DC필터 만드는 가장 간단한 방법??

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