리니어 전원 장치에 대해

About Linear Power Supply

칠팔 년 전에 오디오 앰프 자작에 관심이 생겨 이것저것 공부하며 만든 앰프를 책상 위에 올려두고 쓰고 있는데요. 아마추어무선의 세계에 발을 들이고 나니, 필연적으로 전원장치에 대해 또다시 생각할 수밖에 없었습니다.

저렴한 모델은 SMPS 방식을 쓰고, 더 비싼 모델은 EI코어를 쓰는 식으로 기성품이 나와있는 것을 보았습니다. 그리고, 많은 분들이 경험한 것처럼, SMPS 기기는 발진회로를 내부적으로 갖추고 있기 때문에 필연적으로 어느 정도의 노이즈가 발생하고, 이로 인해 음질에 민감하신 분들은 꺼려하시는 상황입니다.

HiFi를 즐기는 사람들도 이는 마찬가지입니다. 결국 증폭회로가 음질을 좌우하는 것이 아니라, 전원부가 음질을 좌우한다는 것을 알게 되기 때문에, 누구나 전원장치에 무척이나 민감해지는 것이죠. 저렴하게 IC칩으로 앰프를 만드는 경우엔 그냥 시중의 어댑터(아주 오래된 크고 묵직한 것 말곤 모두 SMPS 방식)를 이용하지만, 조금만 진지하게 앰프를 만들더라도 트랜스의 선택은 아주 신중을 기하는 포인트가 됩니다.

예전에 형광등 안정기에서도 쓰이던 EI코어는, 형광등 안정기들이 그러했듯이, 오랜 시간이 지나면 그 자체로 떨리는 소리를 내기 시작합니다. 높은 전압과 많은 전류를 겪다 보면 그런 일이 생기는 것이지요. 그래서 이후에 나온 코어가 둥근 고리 모양의 환형(Toroidal) 코어입니다.

HiFi를 즐기는 사람들 사이에서는 토로이달 트랜스를 이용해 전원부를 구성하는 것이 대세입니다. 그런데, 자작을 많이 하는 경우에는, 전원부를 매번 만들지 않기 위해서 별도의 상자(Enclosure)에 직류 변환 회로와 함께 넣어서, 독립적인 컴포넌트로 만들어 이용합니다. HiFi의 세계에선 이를 리니어 전원 장치라고 합니다. (아마추어무선에서는 토로이달 트랜스보다는 위의 두 번째 사진과 같은 EI 코어를 채용한 리니어 전원 장치를 많이 사용합니다.)

전원 장치에 대한 집착이 여기에 그치지 않고, 더 나아가서 AC 전원 자체에 대해서도 신경을 쓰기도 하는데, 특히 고가의 기성 오디오 제품을 구입해서 사용하는 분들은, AC 220v 전원을 필터링해서 순수하게 만들어주는 장치를 갖춰서 이용하기도 합니다. 실제로 벽에서 나오는 AC는 상당히 들쭉날쭉하거든요.

HF 밴드를 주로 즐기시는 분들 대부분은 100W 출력을 내주는 기기를 이용하는데요. 이 경우 13.7v에 20A 이상의 전원 장치를 갖추게 됩니다. 만약 전원 장치를 자작한다면, 300W급의 토로이달 트랜스에 교류 14v가 나오도록 권선비를 주문한 후, 정류 및 평활 후 0.5~0.8v  감소, 로드저항으로 출력 제한과 임피던스를 맞추고, 그다음 레귤레이터,쵸크,저항 등으로 출력 전압을 제어하는 과정을 거쳐 2.0v 정도 추가 감소, 이를 다시 FET 등으로 안정화시킴으로써 목표하는 13.7~14.5v가 나오도록 구성합니다.

자작을 할 경우, 양질의 전해 커패시터와 직류 변환 회로를 활용해 최대한 노이즈를 피하면서, 동시에 원하는 만큼/종류의 단자를 구성할 수 있는 장점이 있습니다. 반면, 상업용 전원 장치들은 사용자 실수에 대비하는 여러 보호회로와 전기적 안정성을 높이기 위한 조치가 많이 포함되어 있어, 자작품에 비해 보다 안전하다는 큰 장점이 있습니다.

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