글쓴이 : SOONDORI
오래된 IC를 구하는 게 거시기하여, 만만한 DIYer 개조 보드를 만들기로 하였고…
* 관련 글 : Kurzweil M-1 전자 피아노를 원격으로 고쳐보기 (3), 가벼운 사전 테스트
아래 원본 회로가 하는 일은 두 가지.
1) 스위칭 IC 이후에 붙는 필터 회로로, 펄스 등락을 제거하고 DC +5V 공급하기.
2) 필터 회로 직전에, 등락 펄스를 배압 회로로 빼내고 DC -8V 만들기. (여기서, 전력의 등락이 있어야 에너지가 C1 커패시터를 넘어갈 수 있음)
설계하신 분은 두 경로에 소정의 소모 전력을 상정하셨을 것인데, 얼마인지는 알 수 없다. 그럼에도… 개조 보드가 Sharp IC의 300Khz 스위칭 에너지 밀도에 부합하는, 1) 디지털 회로용 DC 전력과, 2) 수백 mA를 너끈하게 초과할 것으로 예상하는 앰프 IC용 전력을 공급해야 한다.
부품 통 사정을 고려하고… 다음과 같은 회로를 구현하기로 함.
(▲ VR1으로 듀티 사이클을, VR2로 주기를 설정한다. 단속이 촘촘할수록 전달 에너지의 밀도가 높아진다. 즉, 더 큰 소모 전력에 대응할 수 있다)
여기서 핵심은, 출력 펄스의 위쪽 에너지 공급을 담당하는 코일이 필요하다는 점이다. 코일에 전류가 흐르면 잠시 에너지를 보관하고, 전류를 끊으면 보관 중 방출하는 물리 현상을 활용하는 것.
예를 들어 다음과 같다. 코일이 없으면 죽도 밥도 없음.
결과는 다음과 같고… VR1과 VR2를 적당히 돌려서, 전달 에너지의 밀도를 달리하여, 원하는 전압을 맞출 수 있다.
(▲ 앞선 파형은 NE555 #5핀에 0.22uF를 붙였을 때. 위 파형은 0.01uF을 붙였을 때. 작은 용량 커패시터에서 사인파에 근접한 펄스가 보이는 것은, 0.01uF가 아무렇게나 선택한 1.5mH 코일의 에너지 충/방전 패턴에 궁합이 맞기 때문이다. 요지는, 코일의 호흡에 커패시터의 호흡을 맞추는 게 좋다는…)
에너지 밀도를 생각하면 주기는 빠를 수록 좋음. 현재는 140Khz 정도로, Sharp 1CZ41H 스위칭 IC의 절반 정도. 차 떼고 포 떼면, 설계자가 정한 전력의 50% 정도만 공급할 수 있다는 이야기가 된다. 단, 오디오 Full 출력이 아니라면, 실용상으로 큰 문제가 없을 것.
디폴트 소모 전류는, 트랜지스터 On-Time 때문에 300mA 이하. LM7805 최대 공급 전류량의 20% 수준으로서 역시, SMPS IC의 효율성에 비할 것은 아니다. (CR과 코일의 시정수를 달리하여 약간 낮출 수는 있음)
이러면 끝?
나머지는 먼 곳에 계시는 모짤또 씨가 잘 알아서 하는 것으로. 뭐가 잘 안된다고 하면, 추후 업데이트. 뭐… 적당히 소리가 날 듯.
참고로 총소요 비용은, 1만 원쯤일까? 아무튼 그래서, 폐기물로 처리될 게 뻔했던 영창피아노의 국산 전자 피아노를 살렸다. 정확하게는, 살릴 것으로 예상한다.
[ 관련 글 ]
CD4060 분주 IC와 NE555 IC 활용 One Shot 펄스 만들기
자동차 점화 코일 드라이버 만들기 (1)
