R-core OPT 자작

조회 수: 3312, 2014-01-10 03:28:17(2013-12-08)

많은 분들의 관심사를 종합 해봅니다.

 

1)  R-core OPT 의 전력 취급 능력은

    "우리코아 "SK xx"  에서  알아 냅니다. 

     xx /6 은  SE Amp 최대 출력 W,  xx/4 는  PP Amp 의 최대 출력 W

           

            위사진의 SK50 에서는  SE Amp 는 8.3W 로 THD 5% 기준입니다.

            PP 용이면 12.5W

            (제머리에서 나온 기준으로 어디서 나온 숫자냐고 묻지 마십시요)

 

2)  일차 권선 수

     Plate V/I 특성표의 최적  Load 선에서 시작합니다

     이 Load Impedance 를 어디까기 (하단 주파수)유지하느냐? -- 설계자의 선택 입니다.

     낮은 주파수로 갈수록 많이 감아야 합니다.

     고성능 일수록 낮게 잡지만 실제로 감는 권선의 굵기가 정해저있고 감을수 있는 체적도 한계가있어서

     무턱대고 낯은 주파수를 택할수 없습니다.  낮게 잡아서 20Hz 전후 입니다.

    

      자기가 정한 최저 주파수에서 Inductance 값을 알아 냅니다.

      주어진 Core 의 특성과 크기로 이 Inductance 가 돼는 권선수를 계산합니다.

      Core 에 100 Turn 을 감고 Inductance 를 재서  원하는 Inductance 회수를 알아내는 방법이 더 확실합니다.

      나온 권선수가 실천 불가능 할경우 처음으로 돌아가서 Plate V/I 특성표에서 다시 따저보고

      최적 Load Impedance 를 더 낮게 잡던지 촤하 주파수를 올리도록 합니다.

      많이 감을수록 최저 주파수는 내려 가지만 최고 주파수에는 반대로 작용합니다. 

    

     좀 어려운 표현으로는 OPT는 일종의 대역폭이 넓은 Band pass filter 입니다

     일반적으로 저역을 늘리면 고역이줄고 반대로 저역이 줄면 고역이 늠니다. 

     Log 주파수 scale 상에서 저는 상하 주파수가 일정한 폭으로 같이 움직인다고 보고 저역 Inductance 값을 

      조절 합니다.

    

     사용 권선의 굵기는 통과하는 전류를 알아내서 이미 만드러진 표에서 찾습니다.

 

이상은 교과서에서 나오는 이야기입니다. 실제 문제는 SE 용 OPT 의 Gap 입니다.

 

저는 대략 만들려는 Trans 내용에 감을잡고 주먹 9-9 식으로 시작합니다 - 영어 표현으로는 일종의 "Educated guess". 전류용량이 충분한 선으로 1차선 예측공간을 모두 1차선으로 채웁니다.

최종 Inductance 조절을 Gap으로해서 첫시작 Trans 를 만드렀습니다. 다음은 이 시작Trans 를 개량하는 것입니다. 

시작 Trans 자체가 Data base 입니다.

 

 

예측하기 어려운 변수

 

절단한 R-core 의 Inductance는 절단면에 약간의 먼지가 끼여도 Inductance 가 크게 감소 합니다.

수 Henry 의 큰 1차 권선 Inductance 는 절단면에 외부 물질이 끼게돼면  아무리 잘 조여도 50-100% 의 감소를 흔히 경험합니다.

손으로 조여도 변동합니다.  보통 최대 전력으로 동작하는 전원 Trans 에 절단한 R-core 전원 Trans 가 좋지 않다는 이유입니다.  절단한 것을 다시 조여도  절단 안한 상태의 Inductance 재생이 않됄수가 있습니다. -- 

 

SE Amp 용 OPT 의 Inductance 값은  절단면에 Gap 을 설치한후의 값을 의미합니다. 처음만드는 분에게는 Gap 이 큰 골치거리로 등장합니다.  저는 양쪽을 합한 Gap 의 크기를 1/100 inch 로 해서 시작합니다. 그래도 Gap 으로 인한 Inductance 감소는 짐작하기가 어렵습니다. Gap 설치후에 Inductance 를 재보고 역으로  Plate Load 를 다시 설계 하기도 합니다.

 

Gap 이 필요 없는 PP 용 OPT 에서 절단 Core 를 사용할경우 절단으로 인한 Inductance 감소는 없어야   합니다. 변동이 있스면 절단면을 갈고 닦아 완벽한 잡합이 돼도록  해서 변동을 제거해여 합니다.

약간의 gap 은 전류 불균형에 도움이 됄수도 있습니다.

 

3)  이차 권선  권선수

      Impedance - 권선수의 공식에서 정해지고  출력에서 전류를 계산허여 표에서 굵기를 알아 냅니다.

 

 

제가쓰는 권선 Data 표

 

 

4) 진공관,  Trans Gap 이야기

진공관 Amp 에서 가장 나쁜 부품이 진공관이고 둘째가 OPT 입니다.

 

진공관은 수명이 짧아서 처음부터 소켓 을 만드러서 교환 하게 만드렀습니다.

지공관마다 제조 회사마다 특성이 다릅니다.

특성표  앞에 "평균" 이라는 수식어가 붙습니다. +/- 10% 는 보통입니다.

 

진공관은 계속 특성이 변동하다 때가 돼면 수명이 끝납니다.

특히 초기에 변동이 커서 많는 진공관을 사용하는 Color TV 는 양산이 불가능 했습니다.

수십개의 새 진공관을 꽂아놓고 한달을 켜놓고 (aging) 기다릴수는 없습니다.

 

TV 용으로  새로 개발한 진공관이 Compactron 입니다. 이들 Heater는 직열용으로 만드러지고 성능 개선으로 Color TV 양산이 겨우 가능해졌지만 -- 급속히 발전한 반도체 TV 에  밀려나서 자연도퇴 되고 맙니다.

 

Audio Amp OPT 에 쓸 재료가 좋은 것이 없습니다. 넓은 주파수대역에서 소출력시나 대출력 에서 특성이 같아야 합니다. --  저출력에서 특성이 좋다고보면 큰 출력은 감당 못 합니다.

외부힘에의해서 Core내의 자력선이 증가하다가 어느점에서 자력선을 다 써버려서 더 증가를 못합니다. 즉 포화 상태가 됍니다.

통로에 공기층을 삽입하면 포화점이 퇴각합니다.  별도리가 없습니다. 공기층 Gap 을 만듭니다.  Inductance 기 크게 감소 합니다. 별 대안이 없습니다. Core 를 큰 것으로  권선은 더감고 --

 

약간의 Gap으로 Inductance의 값을 1/10  까지도 쉽게 감소 시킵니다.

워낙 예민하게 변동해서 미새 조절이 어렵습니다. 최적 Gap 의 크기는 최대출력, 저음 특성 을 고려하고 실제로 소리를 들어가면서 정해집니다.

Gap 이 커지면 큰 출력에서 포화는 면하지만 Inductance 가 작아저서 저음대역이 줄어듭니다.

Core 단면적이 크면 포화점도 당연히 올라갑니다. 

SE용 OPT는 포화관점에서 볼때 큰 것이 좋습니다.

 

진공관 전성기의 고급 Amp 에는 Gap이 필요없는 PP회로 가 대세였습니다.

 

808 OPT 는 최대출력 15W (THD 10%) 로보고 SK120 (120/6 = 20 W) R-core 를 택했습니다. 

요번에 새로 개조한 128 Core (SK120를 개조) 는 150W능력의 Core 입니다.    

25W급 SE Amp 에 충분합니다.

 

5) 권선 분할

OPT 에서 1차, 2차 권선의 결합을 좋게하기 위해서 1차 2차 1차 2차 ---- 로 여러층으로 분할해서 감습니다. EI core 권선에서는 최적 분할이 5 - 6 층이지만 높은 1, 2차간 절연전압이 요구되는 Trans 에서는 쉬운일이 아닙니다. R-core는 Bobbin 2개로 감으면 이것 자체가 2 분할이고 각 Bobbin 에 3-4층 분할이면 충분합니다.

 

결합을 좋게 한다는 것은 Leakage Flux 를 줄이는 것이므로 층수를 늘리는 것보다는 2개의 Bobbin 이 완벽하게 같아서 각 Bobbin 에서 유기되는 Flux가 완전히 Balance 되게 하는것이 더 유효 합니다.

 

양파정류 권선을 각각 다른 Bobbin에 감는 것은 잘못하는 겁니다. 전류가 2개의 Bobbin 에 번갈아아 흐르게 돼서 Balance가 무너져서 Leakage flux 가 많이 생깁니다. 모든 권선을 한곳에 감는 EI core 에는 없는 현상입니다. Bobbin 하나만을 사용하는 것은  R-core 의 장점을 포기하는 것입니다.

 

6) 실제 권선도면 만들기

Amp 제작전에 회로도를 정합니다. Trans 감기전에 권선도면 만듭니다.

권선도표는 Bobbin이 Core에 정착하는 방향과 위치 -내부에 면하는쪽 외부에 면하는 쪽

권선끝/시작 위치 를 정하고 권선이 끝나고 마무리 권선 접속시에 직열 병열 방식  이러한 정보가 종합된 배선도 입니다.

 

이배선도의 중요성을  여러번 강조했지만 감을 잡는것이 매우 어려운 것 같습니다. 

경험이 축적 돼면 그때가서 알게 돼리라고 봅니다.

 

알기쉽게 글이 잘 써지지 않습니다. 

계속 수정하면서 써나가겠습니다.