Revisit 845 (III)

여기서는 먼저 845 싱글암프의 출력트랜스 제작이 왜 어려운가를 약간의 정량적인 논의를 거쳐 피력해 보려한다.  

아래 회로 중 왼 쪽 회로는 간단한 전압 분배기를 보여준다.  한편 오른쪽 회로는 Z2의 내부를 나타낸 것으로 간단한 전류 분배기를 보여 준다. 

 

 

 

 

이 회로는 실상 출력트랜스의 저역 등가회로를 다시 그린 것이다.  여기서 Z1 은 출력관의 rp와 출력트랜스 1차 권선의 직류저항의 합을 나타내고 Z2는 출력트랜스의 1차측 인닥탄스 Z3와 출력트랜스 2차측에 연결된 부하저항과 2차측 직류저항의 합을 1차측으로 환원시킨 암프의 부하 Z4가  병렬 연결된 임피던스다.

여기서 암프의 진정한 부하는 스피커이고 이 스피커에 전달된 전력은, 출력트랜스 2차측의 직류저항을 무시한다면 Z4에 걸리는 전압과 Z4에 흐르는 전류의 곱으로 주어질 것이다.

그런데 Z4에 걸리는 전압은  출력관이 공급하는 출력전압이 Z1과 Z2의 전압분배기에 의해  분배된 후 Z2에 걸리는 전압, V2가 된다.  여기서 V2는

V2 = Vs * Z2 / (Z1 + Z2)

이 시점에서 실제 출력관과 출력트랜스에 요구되는 1차 인닥탄스의 사례를 살펴보자.

845는 rp가 대략 1.7Kohm이고 흔히 보는 출력트랜스의 직류저항은 대략 100옴에서 300옴 사이이다.  845 용 출력트랜스라면 300옴 정도 되는것들이 보통이겠지만 200옴 정도로 잡아보자.

그렇다면 Z1 = 1.7Kohm + 200ohm = 1.9 Kohm이 된다.

암프의 -1dB 저역 감쇄 주파수를 30 Hz 로 가정해 보자.

그렇다면 Z2에는 최소한 출력관에서 생성되는 촐력전압 Vs의 90% 이상이 분배되어야 한다.

즉 Z2가 최소 Z1의 9배가 되어야 한다.  따라서 Z2 = 9 * Z1 = 1.9 * 9 = 17.1Kohm이 된다.

인닥터의 리액턴스는 대략  6.28 * f * L로 주어지니 30Hz에서 17.1Kohm의 리액턴스를 가지는 인닥탄스 L은  L = 17100/(6.28 * 30) = 90.8 H가 된다.

그러나 이런 큰 인닥탄스로도 충분치 못하다.  위 회로에서 Z2에 흐르는 전류는 다시 Z3와 Z4로 분배되기 때문에  대부분의 전류를 진정한 부하인 Z4로 보내기 위해서는 Z4에 비해 Z3가 엄청 커야 한다.  이상적으로는 무한대가 되어야 한다.

흔히 Z4는 출력트랜스 2차 권선 직류저항을 무시한다면 출력트랜스의 1차측 임피던스와 같다.  가령 출력트랜스의 임피던스 비가10K : 8옴이라면, 2차에 8옴 부하를 장착한 경우 1차로 환원시킨 1부하임피던스는 10K이다.

 

그러니 Z2는 위에 계산 사례에서와 같이 단순히 1차 출력트랜스의 1차인닥탄스만으로 계산하면 상당한 차이가 있게된다.  제대로 계산을 하려면 Z3와Z4를 병렬로 한 값으로 계산해야 한다.   따라서  Z2 는 항상 Z3 보다 작다.  그래서 Z3, 즉 요구되는 출력트랜스의 1차 인닥탄스는 가중된다.  위의 사례에서 1dB 검쇄점을 30Hz 로 잡는다면 845 싱글 암프의 출력트랜스에 요구되는 1차 인닥탄스는 100H를 상회할 것이다.

저역 주파수 특성에서 요구되는 인닥탄스의 값이 이렇게 크기 때문에 이를 구현하는 과정에서고역에서 요구되는 누설인닥탄스나 부유용량의 값을 필요한 만큼 최소화하기는 지극히 어렵게 된다.  따라서 845나 이와 비슷한 대형 직열형 3극관으로 20-20, -1dB정도의 평탄한 주파수 특성을 달성하는 것은 그리 간단치 않다.

한가지 접근 방법이라면 아마도 캐소드 휘드백을 걸어주어 소스 임피던스를 낮추어 주는 방법일 것이다.  이번 암프에서도 이런 접근법을 택해 보았는데 상당한 효과가 있었다.

 

또 다른 접근 법은 출력트랜스 제작에서 소위 파이 권산법을 채용해 부유용량을 최소하 해서 고역특성을 개선하는 것이다.  이 접근법은 이 후에 시도해 보려한다.  그러나 권선 구조가 구현하기가 만만치 않다.

끝으로 이번 845 싱글을 위해 제작해 본 출력트랜스 권선방법을 올려둔다.  도 사례 모두 실패작이긴 하지만 이 트랜스들도 rp가 낮은 출력관에 적용할 경우 손색없는 출력트랜스로 동작한다.

먼저 시도한 것은  UTC 사의 LS667출력트랜스를 분해해서 뽑아낸 EI 코아를 사용한 것이다.  이 멀쩡한 출력트랜스를 분해하기전에는 사용한  코아가 C일 것으로 예상했지만 예상이 틀렸다.

 

 

 

보이는 대로 1차는 5분할 2차는 4분할해서 감았고 캐소드 휘드백 탭을 만들어 두었다.  2차는 결선에 따라 4옴과 8옴으로 바꿀 수있다.  사용한 코일은 1차 #30, 2차 #20번선이고 코아 사이즈는4.5인차 X 3.75인치 그리고 적측 두께는 2인치, 코아 단면적은 대략 3 스퀘어인치다.  갭을 넣은 상태에서 인닥탄스는 대략 16H정도이다.  이 트랜스는 26LW6싱글에 적용할 경우 20Hz 정현파가 육안으로 찌그러짐이 보이지 않는 상태에서 10W 가 나온다.

또 다른 출력트랜스는 현제 사용중인데 자로단축한 KD128 코아를 사용하였다.

권선 방법은 아래와 같다.

 

 

 

실제 권수는 1차 층당 126회로 보빈당 1500회, 전체는 3008회를 감아서 실제 임피던스 비는 거의 10K:8ohm이 되었다.  보빈당 1차는 3분할 2차는 2분할을 했다.  이는 2차를 3분할 1차를 2분할로 하고 2차, 1차, 2차, 1차, 2차 로 감는것이 더 좋은 결과가 나올 것 같다.  즉 1차가 2차를 감싸는 식이 아니고 2차가 1차를 감싸는 식으로 바꾸는 것이다.  (끝)