정전압 전송방식

 

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전력 전송

일반적으로 스피커와 파워앰프 사이를 연결하는 스피커 선로는 짧을 수밖에 없습니다. 긴 선로는 댐핑 팩터에 영향을 미쳐서 좋은 스피커 출력을 기대하기 어렵게 됩니다. 오디오 장치에서 선로와 댐핑 팩터에 대한 내용은 다음의 글을 참조하시면 됩니다.

https://medialink.tistory.com/62 

스피커 선로가 길면 품질을 확보하기 위해서 두꺼운 선로를 사용하면 되지만, 그래도 아주 멀리 보내지는 못합니다.

그래서 앰프에서 스피커까지 1km 정도 보내면서도 많은 수의 스피커를 구동하는 방법으로 정전압 전송(constant voltage transmission) 방식이 사용되고 있습니다. 이를 하이 임피던스 방식이라고도 합니다. 이는 스피커의 임피던스를 높게 설정하고 부하에 관계없이 전송 전압을 유지하기 때문에 붙여진 이름입니다. 

다음의 그림에서 부하 저항을 매우 높게 설정하면 기전력(E)이 부하 저항의 전압으로 그대로 인가됩니다. 이는 가정집에서 220V를 모든 전자 장비에 제공하는 방식과 같습니다.  

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정전압 전송 

정전압 전송 방법은 위의 그림에서 설명한 것과 같이 다수의 부하 저항을 사용해도 마찬가로 전압을 유지할 수 있습니다. 또 부하 저항이 크기 때문에 선로 저항의 영향을 무시할 수 있습니다. 오디오 시스템에서는 정전압 출력 E를 70.7V와 100V를 사용하며 우리나라에서는 주로 100V를 사용합니다. 

정전압 전송 방식은 기본적으로 2개의 선로로 전송하면 됩니다. 다만 스피커마다 매칭 트랜스(matching transformer)를 추가로 사용해야 하는 단점이 있습니다. 매칭 트랜스는 스피커의 정전압 전송으로 수신된 앰프 출력을 스피커의 임피던스에 맞도록 조정해 주는 역할을 합니다. 

매칭 트랜스의 값은 전력 공식인 $P=\frac{E^2}{Z_i}$을 이용해서 구해집니다. 예를 들어 10W의 스피커를 100V의 정전압 전송 조건을 사용하면 매칭 트랜스는 다음과 같은 임피던스를 가집니다.

$$Z_i=\frac{E^2}{P}=\frac{100^2}{10}=1k\Omega$$

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매칭 트랜스 문제

또 하나의 단점은 좋지 않은 매칭 트랜스를 사용하면 전송 잡음과 전송 손실이 발생하기도 합니다. 그리고 높은 용량의 스피커의 경우 트랜스가 크고 무거워서 설치가 불편해집니다. 그리고 트랜스를 사용하기 때문에 일반적으로 10% 정도의 손실을 고려해만 합니다.  

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댐핑 팩터

정전압 전송 방식에서 굳이 댐핑 팩터를 확보하고 싶다면 다음 조건을 고려하여 선로를 선택하면 됩니다. 여기서 E는 정전압 전송의 기준 전압, L은 전송 거리 $P_{amp}$는 앰프의 출력, DF는 댐핑 팩터입니다. 

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