글쓴이 : JK LEE
1.
ECL82 (6BM8 : 6F3P)는 원래 TV 수직편향 회로에 사용할 목적으로 개발이 되었으나, 소리가 좋아서 오디오용으로도 많이 쓰였습니다. 특성은 초단은 6AV6, 7025나 12AX7, 출력단은 6AR5와 비슷합니다. 1개의 관에 초단, 출력관이 포함이 되어 앰프 구성이 간단해집니다.
2.
잡음특성도 우수하여 오디오 앰프에 적합합니다. 다만, 대부분의 TV 편향관들이 다 그렇지만 3극 초단부의 설계가 좀 까다롭습니다. 초단의 전원전압을 높일 수 있으면 더 좋은 직진성에서 동작시킬 수 있겠지만, 전원부가 복잡해집니다.
3.
3극과 5극의 진공관 소리 특성은 확연하게 다릅니다. 임피던스가 낮은 3극관은 포근하고 따뜻한 소리인 반면에, 임피던스가 높은 5 극관은 스피커의 임피던스 피크가 건조한 소리, 까랑까랑한 소리로 들리게 됩니다. 특히 피크가 심한 현대의 강자성 페라이트 계열 스피커가 더욱 그렇습니다. 반면에 자성이 다소 약한 플레인지나 빈티지 스피커들은 덜 까칠하게 들릴 것입니다.
이런 이유로 5극 출력관 앰프에서는 Negative Feedback이 꼭 들어가야 합니다. 과도하게 걸면 소리가 답답해지고, 너무 적게 걸면 소리가 까칠해져, 최적의 피드백 양을 찾아야 합니다. 이를 위해 5극과 3극의 중간 영역에 속하는 UL(Ultra Linear) 접속하는 방법이 있습니다. 스크린 그리드의 전압을 DC로 공급하지 않고, 출력트랜스의 20~40% 탭에 연결하는 것이 UL(Ultra Linear) 접속 방법입니다. 이럴 경우 특성 곡선은 45도 각도의 3 극관과 수평의 5 극관 특성의 중간 형태를 나타내게 됩니다.오히려 3 극관보다도 직진성이 더 좋아질 수 있습니다.
3 극과 5 극 UL 선택하는 토글 스위치를 부착하여 원하는 소리를 청음하기도 합니다. 5극 UL은 NFB를 걸지 않아도 되며 (필요에 따라 아주 적게) 소리의 경향도 3 극보다 더 활기차고 탱글탱글한 소리입니다.5 극관의 까칠한 소리는 사라집니다.
4.
아래 회로는 가장 일반적인 6BM8 5극 회로의 전형적인 예입니다.
5.
5극 출력관의 데이터 시트를 보겠습니다.
공급전압 200볼트일 때가 가장 좋아 보입니다.
데이터 시트 동작점을 보면 플레이트 전류 35mA, 스크린전류 7~8mA, 캐소드전압16V, 그리드 입력 6.7Vrms 에서 출력 3,3W ( 10% )입니다. 실제 5K 로드라인을 그려보면 최대 출력의 스윙전압 Vpp가 310V 나옵니다. 최대 실효출력(Vrms) 전압은 111V, 5K : 8 옴 권선비는 25회이므로 스피커에 걸리는 전압은 4.44V, 2.46W가 계산 상 최대 출력입니다. 일단 2.3W를 목표로 삼습니다.
UL 접속을 하는 경우 수평의 5극관 특성의 오른 쪽이 상승하면서 경사지게 됩니다. 출력 트랜스를 7K로 높여주면 디스토션 측면에서 더 유리하겠지만, 임피던스가 높아지면 저역의 컷 오프도 같이 상승합니다. 캐소드 저항은 UL 접속 시 390옴을 430~470옴 사이로 조정하는 것이 좋습니다. (UL 접속 시 플레이트 전류가 상승하므로….)
* ECL82(6BM8)의 최대 플레이트 손실은 7 Watt 입니다. 정격을 초과하지 않는 것이 좋습니다. 과하게 초과하면 수명이 짧아집니다.
6.
초단 3극부 데이터 시트를 살펴봅니다. 제 생각에는 빨간색 원에 동작점을 걸고 싶지만, 여러 요인으로 불가능합니다.
1) 캐소드 저항이 2.2k, 부하 220k, 0.52mA, 초단 그리드 저항 3M, 뒷단 그리드 저항 680k 일 때, 약 52배의 증폭률입니다. → 로드라인에서 청색 동작점.
2) 캐소드 저항이 0, 부하 100k, 1.05mA, 초단그리드 저항 22M, 뒷단 그리드 저항 680k 일 때 50배의 증폭률입니다. → 로드라인에서 녹색 동작점.
2)번의 경우 캐소드 저항이 0 이라도 바이어스가 걸리는 이유는, 22M 저항에 약하지만 그리드리크 전류가 흘러서바이어스가 걸리게 됩니다. 전류가 더 많이 흐르므로 직진성 면에서, 그리고 캐소드 저항과 바이패스 캡을 없앨 수 있어서 유리합니다. 단 이 경우 캐소드에 피드백을 걸 수 없습니다. 초단의 그리드로는 피드백 가능합니다.
7.
전원부의 설계입니다. EZ81(6CA4) 정류관을 사용할 때입니다. 5Y3도 사용 가능합니다.
다이오드의 경우에는 전압강하가 미미해서 첫번 째 전원콘의 용량을 충분히 크게 하면 AC 전압의 1.4배 가까이 나옵니다. 그러나, 정류관을 사용한다면, 정류관의 내부 임피던스 때문에 관에 따라 10~30V의 전압강하가 일어납니다.(특성곡선 참조) 또, 첫 번째 전해콘의 용량 제한도 있어서, 다이오드처럼 1.4배가 아니고 정류관 전압강하를 빼야 하므로 약 1.2~1.3배를 곱하면 됩니다. 첫번째 전해콘이 20uF 이하로 내려가면, 1.1~1.2배를 곱해야 합니다.
DC 220V를 공급하려면, 쵸크와 저항의 전압강하를 35V, 정류관 전압강하 15V 정도로 잡아서, 약 AC 220V를 EZ81 정류관 플레이트에 넣어야 합니다. 따라서 전원트랜스 2차 전압은 직류저항 강하를 고려, AC 220~230V으로 하고 최종 전압은 아래 전원회로에서 RC필터 저항 250옴으로 조정합니다. AC전압을 10V 정도 더 여유 탭을 추가하면, 후에 전압을 올릴 경우 편합니다.
아래 전원회로는 Dunkan 전원 설계 프로그램으로 시뮬레이션한 것입니다. AI에 AC220V 정류 후 DC 계산시키면, 약 235V 정도가 나오는데, 던칸 시뮬레이션과는 약 10V 정도 차이 납니다.
8.
왼쪽은 처음 ECL82… 제가 설계하여 만들었던 회로입니다. 그리고 오른쪽 회로로 수정합니다.
오른쪽 그리드 리크 바이어스 방법의 경우, DC 차단용 커플링 캐패시터를 삽입해야 합니다. 회로도의 커플링 용량은 0.047 ~ 0.15 사이에서 사용하면 됩니다. 진공관의 편차가 10% 정도는 보통이므로, 계산과 측정 수치가 반드시 일치하지 않아도 됩니다. 진공관은 유연성이 크므로, 정격을 훨씬 초과하게 공급해도 재빨리 전원을 차단하면 쉽게 망가지지 않습니다. 백열전구에 과전류를 흘려도 금방 끊어지지 않고 한참 버티다가 녹아 내리는 이치와 같습니다. (표제부 사진 출처 : https://www.hifido.co.jp/sold/19-21056-21277-00.html)
글쓴이의 첨언.
“… 데이터시트에 최적의 동작점을 명시하는 경우가 많습니다. 어떤 데이터시트는 TR 규격표처럼 정격만 제시하는 경우도 있습니다. 직렬 필라멘트 3극 출력관은 71A, 30, 45, 2A3, 300B, 421A … 5극 출력관은 6V6, 6K6, 6L6, 6550, EL34, EL84, KT66, KT88 … 3극+5극 복합관은 ECL82, ECL86 … 이 가장 대표적입니다…”
