PS Audio 폴 맥고완이 설명하는 스위치 모드와 리니어 파워 서플라이

스위치 모드 파워 서플라이에 대한 설명을 PS Audio 폴 맥고완으로부터 들어봅니다.

유튜브에 실린 설명을 텍스트로 다운로드하여 구글 트랜스레이터로 번역해 놓았습니다. (일부 매끄럽지 않은 부분은 제가 약간 손보거나 보탰습니다.)

원문은 나중에 실었습니다.

 

이 글이 올라온 것이 1년 전인데... PS Audio에서 노이즈가 낮은 스위칭 파워 서플라이를 이미 찾아낸 모양입니다.

 

 

우루과이의 페르난도가 저에게 편지를 썼습니다. 그는 이렇게 말했습니다.
안녕하세요, 폴. 저는 YouTube에서 변압기 대신 펄스 잠금 전원 공급 장치가 있는 Sony TAF6B 인티그레이티드 ​​앰프에 대한 비디오 리뷰를 보았습니다.
저는 펄스 잠금 전원 공급 장치와 EI 및 토로이달 변압기의 차이점과 왜 후자가 고급 장비에서 선호되는지에 대해 비전문적인 언어로 설명해 주시기 바랍니다.
각각의 장단점은 무엇입니까?

음, 우선 최선을 다하겠습니다.
이 펄스 잠금이라는 것은 스위치 모드 전원 공급 장치를 의미한다고 확신합니다. 

번역이 다를 수 있지만 같은 것을 언급하고 있다고 확신합니다.
오늘날 가장 많은 전원 공급 장치가 스위치 모드 전원 공급 장치입니다.
제 말은 LED 전구를 사는 곳이라면 어디든 있다는 것입니다.
그 LED 전구 안에는 스위치 모드 전원 공급 장치가 있습니다.
맙소사, 오늘날 모든 컴퓨터, 거의 모든 것에 스위치 전원 공급 장치가 있습니다.
하이엔드 산업에 종사하는 우리는 변화에 둔감하기 때문에 우리는 크고 오래된 전원 공급 장치를 고수합니다. 

아시다시피, 크고 오래된 변압기가 있습니다.

이것은 토로이달입니다. 

이것은 기본적으로 2023년 2024년 현재 대부분의 제품에 사용하는 것입니다.
2025년이나 몇 년 후가 될지는 모르겠습니다. 

우리는 천천히 하지만 확실히 스위치 모드 전원 공급 장치로 전환할 것입니다.
그리고 그것은 시간이 좀 걸릴 것이고 모든 것에 적용되지는 않을 것입니다.
하지만 두 가지의 차이점은 무엇일까요?

 

토로이드 또는 EI 트랜스포머는 기본적으로 구리로 감싼 강철 덩어리입니다.
그리고 그것은 트랜스포머입니다. 

어디에 살고 있든 60 또는 50 헤르츠를 받아서 이 에너지를 이차로 전달한 다음 전원 공급 장치로 전달합니다.
트랜스포머는 몇 가지 용도로 사용됩니다.

 

첫째, 안전 절연입니다. 

트랜스포머의 두 선은 자기적으로만 결합되어 있기 때문입니다.
두 개 사이에 실제 직접적인 전선이 없게 되며, 사실 누구나 오디오 시스템을 120 또는 230볼트에 직접 연결하고 싶지 않습니다.
음, 어느 정도 절연이 필요하고 트랜스포머에 자기장을 사용하면 됩니다.

 

또 다른 기능은 전압을 변환하는 것입니다. 

예를 들어, 스프라우트가 있거나 30볼트에서 작동하려는 것이 있는 경우,
벽에서 나오는 120볼트를 가져와 필요한 30 볼트로 변환해야 하며, 트랜스포머에서는 정말 간단한 작업입니다.
트랜스포머는 다시 이 강철을 가지고 있고, 권선, 입력 권선, 출력 권선이 있습니다.
그리고 그들은 단지 와이어 코일일 뿐이며, 그들은 실제 연결 없이 자기적으로 에너지 전달을 자기적으로 결합합니다.

 

좋아요, 그리고 권선비는 얼마나 많은 전압이 나오는지를 결정하고 그것은 정말 간단합니다. 

만약 120볼트가 들어오고 120 볼트가 나오기를 원한다면 입력 코일은 출력 코일과 같은 수의 권선을 가져야 합니다. 

이를 1:1이라고 합니다.
입력은 100회 권선이고 출력은 100회 권선입니다.
이제 더 적은 전압이 나오기를 원한다면 더 적은 권선이 필요합니다. 정말 간단합니다.
따라서 100회 권선이 들어오고 50회 권선이 나오면 출력에서 ​​60 볼트가 나옵니다.
정말 정말 간단합니다.
그 반대도 마찬가지입니다. 입력에서 권선이 적고, 출력에서 ​​권선이 많으면 더 높은 전압이 나옵니다.
그것이 작동하는 트랜스포머에서 전압을 결정하는 방식입니다.

 

좋아요, 이제 스위치 모드 파워 서플라이는 훨씬 더 복잡합니다.
스위치 모드 파워 서플라이는 효율적이고 매우 작은 구성 요소를 사용합니다. 따라서 스위치 모드 파워 서플라이에서는 이 거대한 괴물(트랜스포머)을 찾을 수 없습니다.
스위치 모드 파워 서플라이를 잘 살펴 보면 작고 작은 트랜스포머가 있습니다. 작아도 여전히 트랜스포머이며, 벽면에서 결합되거나 분리되지만... 비용상의 이유로 그 변압기는 매우 작습니다.
어떻게 그렇게 할까요?
그들이 하는 일은 60Hz 또는 50Hz를 벽면에서 꺼내 매우 빠르게 전환하는 것입니다. 잘라 잘라 잘라 잘라 잘라 잘라 잘라 잘라 회로를 통해 작은 조각으로 잘라서 매우 높은 주파수가 되도록 합니다.
주파수가 높을수록 트랜스포머가 작아지기 때문입니다.
주파수가 낮을수록 트랜스포머가 커집니다.
이것은 50Hz 트랜스포머입니다.
여기에 500Hz를 실행하면 트랜스포머의 크기가 1/10로 작아질 것입니다.
100,000 사이클을 돌리면 트랜스포머의 크기가 아주 작아질 겁니다.
그리고 트랜스포머의 크기와 상관없이 여전히 동일한 전력과 동일한 전압을 얻을 수 있습니다.
따라서 스위치 모드 파워 서플라이는 50 또는 60Hz를 매우 높은 주파수에서 아주 작은 조각으로 자릅니다.

우리는 그것을 작은 트랜스포머를 통해 돌린 다음 나머지는 출력과 함께 제공되는 것과 똑같은 기존 전원 공급 장치가 됩니다.
그리고 그것이 두 가지의 차이점의 본질입니다.

 

이제 적절하게 설계된 스위치 모드 파워 서플라이는 조절이 가능하고 적절하게 설계되었다면 이 거대한 짐승(토로이달 트랜스포머나 EI 트랜스포머)보다 더 깨끗한 전력을 가질 수 있습니다.

스위치 모드 파워 서플라이는 기술의 정수입니다.

 

스위치 모드 파워 서플라이의 진짜 단점은 두 가지입니다.
높은 비용과 소음.
그 고주파 스위칭은 많은 소음을 발생시킵니다.
그리고 그것을 방사 소음이 거의 발생하지 않는 수준까지 낮추려고 노력하기 위해 진심을 다하고 있습니다. 

그리고 우리가 스위칭 파워서플라이로 전환하려는 이유 중 하나는 이제 깨끗하면서도 엄청난 전력을 제공하는 기성품 스위치 모드 전원 공급 장치를 구매할 수 있기 때문입니다. 이는 지금 우리가 구매할 수 있는 가격과 거의 같은 가격으로 매우 합리적인 가격에 제공됩니다.
그래서 PS 오디오의 전환점은 이 두 가지가 라인에 들어오면서 전환할 것이라는 것입니다.

장황한 설명이 죄송합니다.
실제 기술 용어를 사용할 수 없을 때 조금 더 어려워집니다.
하지만 잘 이해하실 겁니다.
질문 감사합니다.

나중에 이야기합시다.
안녕.

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Switch mode versus traditional power supplies

 

Fernando in Uruguay writes to me and he says: 

Hi Paul, I watched a video review on YouTube about the Sony T AF6b integrated amplifier that has a pulse locked power supply instead of a transformer. 

I would like you to explain to us in a non-technical language good luck what differences there are between pulse lock power supplies versus EI and toroidal Transformers and why the latter are usually preferred in high-end gear. 

What advantages and disadvantages do each of them have? 

 

Well first off I will do my best. 

This pulse locked thing I'm quite sure you mean a um a switch mode power supply now maybe the translation is different but I'm sure you're referring to the same thing. 

The greatest number of power supplies today are switch mode power supplies. 

I mean they are everywhere you ever buy an LED light bulb. 

Inside that LED light bulb is a switch mode power supply. 

oh gosh any computer today any just about anything has a switch power supply. 

We in the high-end industry are slow to change and so we stick with the big old fashioned power supplies. You know the big old Transformers here's one.

 

This is a toroidal. This is basically what we use for most of our products now in 2023 2024. 

I don't know 2025 or sometime in the next few years… we'll slowly but surely be making a switch over to switch mode power supplies.

And that's going to take some time and that won't apply to everything. 

But what is the difference between the two? 

 

A toroidal or EI Transformer is basically just a whole bunch of steel with copper wound around it. 

And it's a Transformer. It takes the 60 or 50 hertz wherever you live it transfers that energy into the secondary of this and then into a power supply. 

Transformers are used for a couple of things. 

One, safety isolation. Because they are magnetically coupled. 

There's no real there's no direct wire between the two you don't want to have your system plugged directly into the 120 or the 230 volts. 

um you want to have some measure of isolation and you do that with a magnetic field on a Transformer. 

The other thing it does is it converts the voltage so if I have a sprout or if I have something that I want to run at say 30 volts. 

I have to take the 120 volts that comes out of the wall and convert it to 30 volts which is what I need and that's a really simple thing in a Transformer.

Transformers again have this steel and then they have windings, an input winding and an output winding. 

And they're just coils of wire and they couple magnetically the energy transfers magnetically without any real connection. 

Okay and so the turns ratio determines how much voltage comes out and it's really simple. If I have 120 volts coming in and I want 120 volts coming out then the input coil has to have the same number of turns as the output coil that's called one to one.

Input has 100 turns output has 100 turns. 

Now if I want less voltage coming out I need fewer turns real simple. 

So 100 turns going in 50 turns coming out I'll get 60 volts at the output. 

Super super simple. 

The opposite is true: fewer turns on the input, more turns on the output, I get a higher voltage. 

That's how that works. 

 

Okay, now switch mode power supplies are far more complicated. 

They are efficient and they use very small components. So this big beast you'd never find that in a switch mode power supply. 

If you look at a switch mode power supply, they have little tiny transformers. They're still coupled or decoupled from the wall with a transformer but that transformer for cost reasons is very very small.

How do they do that? 

well what they do is they have to take the 60 htz or the 50 HZ out of the wall and switch it very fast. chop chop chop chop chop chop it up in little bitty pieces through a a chopping

circuit. so that it's at a very high frequency. 

Because the higher the frequency the smaller the Transformer. 

The lower the frequency the bigger the Transformer. 

This is a 50 Hz Transformer.

If I were to run a 500 Hz through this it would be 10 times smaller. 

If I ran 100,000 Cycles through it, it'd be teeny weeny. 

And I could still get the same power and the same voltage across it. 

So the switch mode power supply chops up that 50 or 60 hertz into little tiny bits at very high frequency. We run it through small little Transformers and then the rest of it's a conventional power supply just like what comes with the output. 

And that's the essence of the difference between the two. 

Now that said a properly designed switch mode power supply can have regulation and can have cleaner power than this big beast if they're designed properly and that is an art. 

The real downside to a switch mode power supply is twofold. 

Cost and noise. 

That high frequency switching makes a lot of noise. 

And it's a true heart to try and get that thing down to where it makes very little radiated noise. And one of the reasons we're switching is we can now buy off the shelf switch mode power supplies that are clean as a whistle and have tons of power at a pretty reasonable price about the same price that we can now buy these. 

So that was the break point for PS audio once those two things came in a line we'll be switching so all right.

 

Sorry for the long-winded explanation.

It's when I can't use real technical terms it becomes a little more difficult. 

But you'll get it okay. 

Thanks for the question. 

 

Talk to you later. 

Bye.

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구글링해서 찾아본 비교표를 실어봅니다.

(PS Audio에서 오디오용으로 찾아냈다는 스위칭 파워 서플라이는 이 표에 나온 것보다 우수한 성능을 가졌겠지요?)